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专利名称：氧化锌避雷器泄漏电流在线监测单元的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种氧化锌避雷器泄漏电流在线监测单元。
背景技术：
变电站内避雷器的泄漏电流是判断避雷器运行状态的重要特征量。避雷器在线监测系统需要对泄漏电流进行采样，以期获得泄漏电流的阻性分量和容性分量。一般的避雷器在线监测系统中泄漏电流取样方法主要有以下几种
(1)小电压信号法。这种方法是在漏电计数器的两端取得小电压信号，然后除以计数器的阻值得到全电流信号。采用这种方法必须要求计数器两端的电压信号和流过计数器的电流信号成线性关系，才能保证得到正确的电流波形。但一般计数器不能满足这个要求，这种方法具有比较大的局限性。(2)利用有源或无源的穿心CT获取电流信号法。这种方法是将避雷器的接地引下线穿过这个穿心CT，利用避雷器的泄漏电流在CT 二次侧感应出的电流用于测量。但避雷器的泄漏电流一般非常小(大多低于5mA)，使得传感器的制作非常困难，后续电路需要增加较精密的滤波放大电路，滤波放大电路的输出信号与原边电流不再同相位，给阻性电流的计算带来很大误差，甚至失去计算阻性电流的可能。(3)串接电阻(或电容)取电流信号法。这种方法是将避雷器的接地引下线打开， 串联一个电阻或电容，通过电阻或电容上的电压值来获取泄漏电流值。这种方法改变了原有避雷器的接线方式，现场一般不允许，且为了防止雷电流对电阻或电容造成损坏，电阻和电容的热容量要选择的比较高，设备的体积也将比较大。

发明内容
本发明要解决技术问题是克服现有技术的缺点，提供一种氧化锌避雷器泄漏电流在线监测单元，可灵敏测量避雷器的泄漏电流，且制造成本低廉。本发明解决其技术问题所采用的技术方案如下氧化锌避雷器泄漏电流在线监测单元，组成包括氧化锌阀片、整流电路、泄漏电流指示表、放电计数器，其特征在于还包括 电流互感器、采样电阻、信号调理电路、CC2430芯片、以及电源部分，所述电流互感器的原边线圈串接于整流电路与地之间，副边线圈与采样电阻并联，信号调理电路的电压输入端接于所述采样电阻两端，信号调理电路的信号输出端与CCM30芯片的差分采样信号输入端连接。本发明氧化锌避雷器泄漏电流在线监测单元是在现有传统泄漏电流指示与计数器的基础之上改进而成。本发明将电流互感器的原边直接串接(串联)于整流电路与地之间，当发生泄漏电流，电流互感器采样泄漏电流并将其转化为电压形式，经信号调理电路滤除高次谐波与高频干扰信号，滤波后的信号供CCM30芯片作差分采样，并向外发送。由于电流互感器原边是串联在电路中，因此微小的泄漏电流仍然可以被检测到，监测灵敏度极高，解决了长期以来微小泄漏电流无法精确测得的难题。
在弱电(低压)领域，通过在电路中串联电流互感器来检测电流是较为常见的技术手段，然而在强电(高压)领域，却从未使用过该手段，主要原因是串联在避雷器主回路中的电流互感器难以承受避雷器动作时几千甚至几十千安培的电流。介于上述原因，技术人员多采用穿心CT获取避雷器的泄漏电流，然而使用效果并不理想，该问题长期以来困扰着技术人员，成为阻碍避雷器工况监测的一大难题。本发明的发明人勇于突破传统偏见，大胆的将精密电流互感器的原边直接串接(串联)于整流电路与地之间，实践证明其效果十分理想，能够测量小于0. 02mA的微弱泄漏电流，精度达0. 2级，由于直接串联入电路，电信号更强，降低了对后续滤波放大电路的精密要求，确保滤波放大电路的输出信号与原边电流相位相同，提高了阻性电流的计算精度，且电流互感器没有因高压而受到损坏，得到了意想不
到的技术效果。发明人分析，虽然避雷器承受电压最高可达1000/在kV，但避雷器的泄漏
电流却往往只有毫安级别，由于放电时间极短且有阀片保护，普通的电流互感器可以承受避雷器动作时在阀片上的电压，不会被烧毁。更重要的是，可以稳定、可靠、精确的测量避雷器的泄漏电流。可见，本发明不但克服了传统技术偏见，并且取得了意想不到的技术效果，因此本发明具备专利法第二十二条第三款所规定的创造性。进一步的，本在线监测单元还包括一个与CCM30芯片的射频收发端连接的 CC2591功率放大芯片。CCM30芯片与CC2591的组合有效增加了无线通讯距离，加强了无线网络的信号强度，确保信号传输距离及稳定性。更进一步的，本在线监测单元中，电流互感器的原边线圈匝数与副边线圈匝数相等，信号调理电路为二阶低通无源滤波电路。再进一步的，本在线监测单元通过太阳能供电，具体地说，所述电源部分包括依次连接的太阳能电池板、太阳能控制器、太阳能电池，所述太阳能控制器的电压输出端与电源调理电路连接，所述电源调理电路将所述太阳能电池的电压调理成3. 3V，为所述CCM30芯片、CC2591功率放大芯片及它们的其附属电路供电。可见，本发明构思奇巧，效果显著，是一种能够对避雷器泄漏电流进行有效测量的创新设备，具有良好的市场前景。


图1是本氧化锌避雷器泄漏电流在线监测单元结构示意图。图2是本氧化锌避雷器泄漏电流在线监测单元安装示意图。图3是本氧化锌避雷器泄漏电流在线监测单元的信号调理电路。图4是本氧化锌避雷器泄漏电流在线监测单元的太阳能供电系统结构图。图5是本氧化锌避雷器泄漏电流在线监测单元的电源调理电路。
具体实施例方式本实施例氧化锌避雷器泄漏电流在线监测单元如图2所示，安装于氧化锌避雷器1与地之间，如图1所示，其组成包括氧化锌阀片、整流电路、泄漏电流指示表、放电计数器，其特征在于还包括电流互感器、采样电阻、信号调理电路、CCM30芯片、以及电源部分，所述电流互感器的原边线圈串接于整流电路与地之间，副边线圈与采样电阻并联，信号调理电路的电压输入端接于所述采样电阻两端，信号调理电路的信号输出端与CCM30芯片的差分采样信号输入端连接。本例中，在线监测单元还包括一个与CCM30芯片的射频收发端连接的CC2591功率放大芯片。本发明泄漏电流无线监测单元是由传统泄漏电流指示与计数器改进而成的，若将图1中C、d两点短接，该监测装置即为传统泄漏电流指示与计数器。本氧化锌避雷器泄漏电流在线监测单元中，电流互感器的原边线圈匝数与副边线圈匝数相等。如图3所示，信号调理电路为二阶低通无源滤波电路，其为常规电路，在此不进行详细描述。如图4、5所示，本实施例的电源部分，包括太阳能供电系统、电源调理电路，所述太阳能供电系统由依次连接的太阳能电池板、太阳能控制器、太阳能电池构成，太阳能控制器的电压输出端与如图5所示的电源调理电路连接，所述电源调理电路采用MC78PC33NTR 电源芯片，将太阳能电池的电压调理成3. 3V，为CCM30芯片、CC2591功率放大芯片及它们的其附属电路供电。除上述实施例外，本发明还可以有其他实施方式。凡采用等同替换或等效变换形成的技术方案，均落在本发明要求的保护范围。
权利要求
1.氧化锌避雷器泄漏电流在线监测单元，组成包括氧化锌阀片、整流电路、泄漏电流指示表、放电计数器，其特征在于还包括电流互感器、采样电阻、信号调理电路、CC2430芯片、以及电源部分，所述电流互感器的原边线圈串接于整流电路与地之间，副边线圈与采样电阻并联，信号调理电路的电压输入端接于所述采样电阻两端，信号调理电路的信号输出端与CCM30芯片的差分采样信号输入端连接。
2.根据权利要求1所述的氧化锌避雷器泄漏电流在线监测单元，其特征在于还包括一个与CCM30芯片的射频收发端连接的CC2591功率放大芯片。
3.根据权利要求2所述的氧化锌避雷器泄漏电流在线监测单元，其特征在于所述电流互感器的原边线圈匝数与副边线圈匝数相等。
4.根据权利要求3所述的氧化锌避雷器泄漏电流在线监测单元，其特征在于所述信号调理电路为二阶低通无源滤波电路。
5.根据权利要求4所述的氧化锌避雷器泄漏电流在线监测单元，其特征在于所述电源部分包括依次连接的太阳能电池板、太阳能控制器、太阳能电池，所述太阳能控制器的电压输出端与电源调理电路连接，所述电源调理电路将太阳能电池的电压调理成3. 3V，为所述CCM30芯片、CC2591功率放大芯片及其附属电路供电。
6.根据权利要求1所述的氧化锌避雷器泄漏电流在线监测单元，其特征在于所述电流互感器为铁芯式电流互感器。
全文摘要
氧化锌避雷器泄漏电流在线监测单元，组成包括氧化锌阀片、整流电路、电流互感器、采样电阻、信号调理电路、CC2430芯片，电流互感器的原边线圈串接于整流电路与地之间，副边线圈与采样电阻并联，信号调理电路的电压输入端接于所述采样电阻两端，信号调理电路的信号输出端与CC2430芯片的差分采样信号输入端连接。发明人勇于突破传统偏见，大胆的将精密电流互感器的原边直接串联于整流电路与地之间，其能够测量小于0.02mA的微弱泄漏电流，精度达0.2级，其电信号更强，降低了对后续滤波放大电路的精密要求，确保滤波放大电路的输出信号与原边电流相位相同，提高了阻性电流的计算精度，且电流互感器没有因高压而受到损坏，得到了意想不到的技术效果。
文档编号G01R19/00GK102156241SQ20111014436
公开日2011年8月17日 申请日期2011年5月31日 优先权日2011年5月31日
发明者吴茂刚, 朱立位, 衡思坤, 韦海荣 申请人:南京导纳能科技有限公司, 江苏省电力公司连云港供电公司