避雷器智能在線監測系統的研究與設計

廣東電網有限責任公司惠州供電局 王云龍

引言

輸變電系統運行過程中避雷器的應用必不可少，該設備能夠有效保護輸變電系統，避免其遭受雷擊，或是因過電壓限制而產生過電壓危害。避雷器在輸變電系統中的應用，體現了不可或缺性，其應用優勢體現在多個方面，為輸變電系統的運行安全提供了有利的外在保障。

但需要注意的是，避雷器設備運行時間的延長，加之未能做好相應的運維管理，設備內部電阻片隨著時間的推移容易產生劣化的現象，亦或是在運行過程中存在封閉不嚴、結構不完善等問題，上述問題的產生容易擊穿電阻片，進而引發爆炸事故。因此，有必要對避雷器設備運行情況進行全面且系統化的監測，通過全方位的監測，確保避雷器運行的安全性與可靠性。

避雷器在線監測系統在實際運行過程中易受外界環境的影響，其中包括長時間承受工頻電壓或沖擊電壓等的干擾，導致避雷器在使用過程中隨著時間的延長而趨于老化，該現象的產生容易造成巨額經濟損失，同時也會引發不必要的安全事故，較為常見的安全問題多為因避雷器性能失控而造成熱崩潰，抑或是引發爆炸等事故。

針對上述問題，本文重點分析了避雷器在線監測系統的設計與優化相關內容，只有全方位、深層次的監測避雷器的性能變化，才能更好的發揮避雷器的應用價值。所以有必要通過避雷器在線監測系統的設計，來為避雷器的運行營造安全的、穩定的外在環境，以此來確保避雷器的使用性能。文章分別探討了避雷器智能在線監測系統方案的制定以及功能模塊的設計、系統設計的相關內容做相應分析，提出了相應的建議，希望能夠引起相關人士的關注，以此為前提，不斷更新并優化在線監測系統的性能與內部結構，確保系統設計方案的科學性與可行性。

1 避雷器及其智能在線監測系統的相關闡述

避雷器經過了幾次技術更新與變革，由以往的法式避雷器，已轉變為現階段應用較為廣泛的金屬氧化物避雷器，這是技術飛速發展的產物，同時也是對傳統避雷器設備的更新換代，極大的滿足了各行各業對避雷器設備的應用需求。

值得一提的是，現階段較為常見的金屬氧化物避雷器主要成分為氧化鋅，該設備在運行過程中會實時監測泄漏電流，而且內部結構多為便捷的在線監測裝置，真正做到了在線監測。但避雷器設備在線監測系統卻很難實現二十四小時全方位監測[1]，因此有必要針對避雷器智能在線監測系統的設計方案做進一步分析。

本文在避雷器在線監測系統的設計與優化過程中，從多個方面入手加以探究，其中包括數據傳輸模塊、電源模塊、溫濕度傳感器模塊以及數據采集模塊等，模塊重組有助于避雷器在線監測系統性能的優化，真正做到實時監控與在線監控，對避雷器的運行情況進行動態分析，了解避雷器的運行狀態，并將相關數據及時反饋控制中心，中心內部監測人員可以根據所接收的實時數據，予以相應的探究。

技術人員在數據分析后，可將最終結果反饋給管理人員，然后再根據自身發展的實際情況，對變壓器設備進行更新換代，或是進行內部構件的維修。避雷器智能在線監測系統的設計，要充分考慮避雷器設備所處的環境，還要重點分析避雷器本身的材料限制、內部結構的限制等。比如，避雷器的運行溫度不宜高于某個溫度標準，亦或是有明確的濕度標準等，都需要設計人員予以綜合考慮。接下來文章探討了避雷器智能在線監測系統設計方案，提出了避雷器智能在線檢測系統的設計思路。

2 避雷器智能在線監測系統設計思路

避雷器智能在線檢測系統的設計思路，要從泄漏電流的監測層面入手進行分析，不僅要探討總泄漏電流，同時也要明確阻性協作電流的變化情況，以此為前提，對避雷器的運行狀態進行實時分析與掌握，進而作出準確且完整的判斷。較為常見的線路電流監測方法有以下幾種，其中包括諧波法檢測阻性基波電流、總泄漏電流法以及補償法檢測阻性電流等。

避雷器智能在線監測系統的優化，必須重視減少監測誤差，尤其要針對測試點電磁場所帶來的干擾進行重點分析，并且要探討系統電壓高次諧波含量對系統監測結果的影響，基于以上情況，進一步探討電磁場干擾處理措施，對電纜線進行有效屏蔽。

相間干擾通常會借助靜態測量相間電容的方式，整個過程中會通過智能化軟件，對電壓高次諧波的變化情況進行相應的分析。每種測量方法都有其獨有的優勢，但總體來講大同小異，測量過程中必須對PT 取電壓參考信號進行相應的總結與歸納，隨著PT 相移與負荷關系的變化，進一步提升監測精度與準度，從而規避相移問題所帶來的不利影響。此外，還必須綜合考慮多種電流法相結合的重要作用，其中包括總泄漏電流法等，通過全方位的數據計算與處理，來實現避雷器運行狀態的實時檢測，達到預期的建設目標[2-4]。

3 避雷器智能在線監測系統的設計方案

3.1 選擇適宜的處理器

避雷器智能在線監測系統在運行過程中要選擇相應的處理器，其中Cor-tex 系列微處理器在運行過程中體現了較大的優勢，尤其是在電池備用休眠功能上，與其他微處理器相比較其優勢十分突出，在器件停止運行后將處于低功耗的運行狀態，這將一定程度的減少能源耗損率。

除此之外，該系列微處理器的應用優勢還體現在便捷的操作以及可選擇性多等多個方面，能夠極大的滿足不同用戶群體的應用需求。最后，該系列微處理器在運算過程中具有流程簡化的特性，尤其是在處理速度方面具有十分突出的功能優勢，數據處理與避雷器智能在線監測系統的運行需求相一致，同時也為日后的項目開發提供了較大的空間。

該系列未處理器在運行過程中，不僅剔除了冗余的存儲空間，并且也有效規避了雷擊事故的影響，特別是在漏電流數據的分析方面，具有顯著的性能優勢，不僅能為避雷器智能在線監測系統提供時鐘功能，也相應的降低了系統運行的成本，滿足B 聯系智能在線監測系統的運行需要。

3.2 單片機核心系統電路的優化與選擇

單片機核心系統電路的選擇與應用，必須嚴格按照避雷器智能在線監測系統的運行需求，在確定系統運行標準后，分析不同規格、不同類型的單片機核心系統電路性能與運行特征，從而選擇最為適宜的單片機核心系統電路，為避雷器智能在線監測系統的運行提供可靠的技術支撐[6]。

3.3 傳感器信號放大電路的設計與優化

傳感器信號放大電路的設計過程中，必須從全局性角度入手進行分析，其中以OP4177AR 這一傳感器信號放大電路為例進行分析，經分析后發現該放大電路的設計具有較為明顯的優勢，具體表現為低噪音，同時能夠為避雷器智能在線監測系統提供接口，并且還能相應的減少現場電磁干擾，將電磁干擾帶來的負面影響降至最低。

不僅如此，電流電壓傳感器所運用的傳感器類型為有源傳感器，無論是從電壓信號輸出還是從電源信號輸出上來講都有極大的優勢，并且接口與傳感器電源保持高度一致。為進一步提高避雷器智能在線監測系統的運行效率，確保系統抗干擾能力得到相應的提升，在避雷器智能在線監測系統的設計過程中，必須對傳輸線的共模干擾進行有效抑制，從而達到電路保護的效果，這一過程中C12還能夠很好的規避高頻干擾，并且將高次諧波干擾直接過濾[7-8]。

圖1 信號放大電路

3.4 對模數轉換電路的設計方案進行分析

模數轉換電路的設計必須從運算放大器輸出以及模數轉換等多個方面進行分析，其中以六路電壓信號的模數轉換為代表，在放大器輸出運算的過程中，必須將模擬信號進行相應的提升，可以選擇雙電源供電的形式，盡可能提供完整的電壓電流信號，通過采樣的方式分析電壓電流信號是否準確，在模數轉換的過程中，要首先確定轉換速率，盡可能達到500ksps 的標準，從而盡可能使得模數轉換電路的設計便捷、安全、穩定。

3.5 通信系統的設計與優化

避雷器智能在線監測系統的設計，要具體分析高壓電纜對外界環境的要求，接下來為進一步提升通信系統的干擾抵抗能力，那么就必須對通信系統設計與優化相關課題做全方位分析，具體應將差分信號傳輸至屏蔽導線內部，然后利用CAC 或CMA接口，來確保抗系統的共模干擾能力。

4 結語

綜上所述，文章主要針對避雷器智能在線監測系統的研究與設計相關內容做出分析，首先探討了避雷器及其智能在線檢測系統的相關內容，接下來又闡述了避雷器智能在線監測系統的設計思路，最后給出了避雷器智能在線監測系統的設計方案，從以上幾方面入手進行分析，其中包括功能模塊的設計與優化等具體內容，主要有處理器的選擇與應用、單片機核心系統電路的優化與選擇、傳感器信號放大電路的設計與優化、通信系統的設計完善以及模數轉換電路的設計方案。

希望本文所作分析能夠引起相關設計人員的關注，逐漸意識到避雷器智能在線監測系統設計方案優化與完善的重要意義，以此來推動避雷器智能在線監測系統的更新換代，滿足各行各業對系統性能的需求。