避雷器在線監(jiān)測系統(tǒng)分析

蔣子豪 盧興睿

【摘 要】氧化鋅避雷器在電網(wǎng)設(shè)備安全運行中占據(jù)重要地位，但其長時間運行后會出現(xiàn)老化現(xiàn)象。本文結(jié)合實際案例，全面分析、研究了氧化鋅避雷器在線監(jiān)測裝置。工作人員只有掌握了相關(guān)知識，了解氧化鋅避雷器在實際使用過程中的作用，才能發(fā)揮該器件應(yīng)有的作用。

【關(guān)鍵詞】避雷器;在線監(jiān)測系統(tǒng);應(yīng)用

前言

電力一直和人們的生活息息相關(guān)。只有電力系統(tǒng)全面正常運行，才能保證人們的生活質(zhì)量更上一層樓。只有全面監(jiān)測電力設(shè)備的運行狀況，才能夠全面監(jiān)測電力系統(tǒng)的運行狀況。系統(tǒng)日常運行過程中，需要重點防護(hù)和監(jiān)護(hù)雷電高發(fā)地區(qū)。不同類型的雷電都可能破壞電力設(shè)備的正常運行，甚至對相鄰設(shè)備造成損壞。因此，必須提前做好防雷工作。目前，常用的氧化鋅避雷器雖然比傳統(tǒng)避雷器更具優(yōu)勢，但是其在實際運行過程中還會出現(xiàn)一定問題。因此，在線監(jiān)測氧化鋅避雷器愈發(fā)重要。本文結(jié)合實際案例，主要分析氧化鋅避雷器在線監(jiān)測的方法。

1金屬氧化物避雷器在線監(jiān)測系統(tǒng)技術(shù)的介紹

1.1金屬氧化物避雷器的工作原理

金屬氧化物避雷器的工作過程包括對電壓的限制和控制恢復(fù)的兩個階段。由于金屬氧化物避雷器監(jiān)測系統(tǒng)是根據(jù)伏安特性來起到防雷、短路以及操作不當(dāng)?shù)茸饔谩Ｋ裕饘傺趸锉芾灼鞅O(jiān)測系統(tǒng)在巨大電壓電流的作用下，改變正常工作時的微安狀態(tài)下的容性分量，將絕緣狀態(tài)轉(zhuǎn)換成低電阻來釋放瞬間的巨大能量，然后迅速返回到正常工作狀態(tài)下的高阻條件，然后繼續(xù)持有微安電流和微伏電壓的狀態(tài)，對電力設(shè)備和操作安全提供了良好的保障。

1.2金屬氧化物避雷器在線監(jiān)測系統(tǒng)技術(shù)的發(fā)展趨勢

早在20世紀(jì)60年代初，金屬氧化物非線性電阻片，首先有日本科學(xué)學(xué)者所發(fā)明，基于其殘壓低、無續(xù)流、動作時延性能低、以及同流容量大等優(yōu)良品質(zhì)，相對以往的碳化硅得到了業(yè)界廣泛的承認(rèn)，并且迅速將碳化硅取而代之。目前，我國市場上的金屬氧化物避雷器在線監(jiān)測系統(tǒng)技術(shù)正在向抗諧波干擾、準(zhǔn)確反映數(shù)據(jù)、以及高修復(fù)和穩(wěn)定性發(fā)展。金屬氧化物避雷器在線監(jiān)測系統(tǒng)技術(shù)就是將金屬氧化物的避雷器原理同計算機(jī)處理器和一定的無線通信技術(shù)相融合，對易發(fā)生自然或者人維事故的現(xiàn)場，特別是雷穿電流，對人身和財產(chǎn)造成的巨大危害進(jìn)行有效保護(hù)的一種技術(shù)和方法，尤其可以對國家電網(wǎng)的電力設(shè)備提供實時監(jiān)測的效用，得到了市場上較多的供給需要。

2氧化鋅避雷器在線監(jiān)測方法的主要類型

2.1全電流法

全電流法主要是串聯(lián)一個特制的電流表和避雷器，常應(yīng)用于氧化鋅避雷器的運作過程。這樣的裝置不僅能夠在一瞬間內(nèi)測量出流過氧化鋅避雷器的電流量，而且能夠計算出避雷器發(fā)生故障的次數(shù)。從結(jié)構(gòu)可以看出，無論氧化鋅避雷器在使用過程中是否發(fā)生嚴(yán)重事故，采用全電流法都可以快速檢測出故障。正常運行條件下，阻性電流占據(jù)總電流的比例相對較小。氧化鋅避雷器發(fā)生前期故障時，雖然局部電流會在短時間內(nèi)增大，但是總體泄漏電流沒有增大。因此，如果僅采用全電流法進(jìn)行檢測，檢測結(jié)果的準(zhǔn)確性則相對較低。盡管全電流法的準(zhǔn)確性不夠高，但整體操作方式比較簡單。

2.2各次諧波分析法

諧波分析法是在三次諧波法的基礎(chǔ)上形成的方法。操作過程中，需要以阻性電流和三次諧波電流為基礎(chǔ)進(jìn)行全面分析。因為諧波分析法都是以數(shù)字信號為基礎(chǔ)進(jìn)行全面分析，所以也可以稱為數(shù)字波形法。一般當(dāng)氧化鋅避雷器出現(xiàn)受潮或者老化現(xiàn)象時，其內(nèi)部的三次阻性諧波會隨著內(nèi)部結(jié)構(gòu)的變化而變化。因此，需要以三次諧波為基礎(chǔ)全面測量電壓和電流，將檢測到的信息轉(zhuǎn)化成FFT，并結(jié)合相對應(yīng)的結(jié)果計算幅度值和相角。采用各次諧波分析法，往往能夠在第一時間判斷氧化鋅避雷器是否發(fā)生老化或者受潮現(xiàn)象。

2.3溫度測量法

單純應(yīng)用溫度測量法不能直接知道系統(tǒng)的運行狀態(tài)，但溫度變化會對氧化鋅避雷針產(chǎn)生一定影響。如果氧化鋅避雷針在運行過程中無端吸收了能量，但沒有超過其損耗的能量，內(nèi)部溫度不會發(fā)生太大變化。如果氧化鋅避雷針的內(nèi)部電壓值較大，溫度會在某一段時間內(nèi)迅速升高，但一段時間后會逐步復(fù)原。但是，如果氧化鋅避雷器的性能發(fā)生變化，則溫度不能在短時間內(nèi)迅速恢復(fù)。氧化鋅避雷器的外部不能直接安裝溫度檢測儀，如果將合適的裝置直接放置入避雷器內(nèi)部，會使避雷器出現(xiàn)密封不良的現(xiàn)象。

3氧化鋅避雷器硬件和軟件結(jié)構(gòu)

3.1氧化鋅避雷器硬件結(jié)構(gòu)

實際設(shè)計氧化鋅避雷器硬件結(jié)構(gòu)的過程中，可以采用互相感覺的方式流過MOA內(nèi)部。此方式的最終目的是保證電路內(nèi)部的信號不會互相干擾。但是，除了有源濾波外，還會存在少量更高級別的諧波。因此，需要采用24位AD碼轉(zhuǎn)換數(shù)據(jù)，并在運用DSP轉(zhuǎn)化后進(jìn)行全面處理，保證數(shù)據(jù)完全傳輸至接收端。

3.2氧化鋅避雷針軟件結(jié)構(gòu)設(shè)計

設(shè)計氧化鋅避雷針軟件系統(tǒng)的過程中，可以利用手機(jī)APP有效顯示數(shù)據(jù)，并有效進(jìn)行諧波分析。MCU作為一種核心運算功能，能夠更好地控制整個單元。整個系統(tǒng)的工作流程具體如下。將各個模塊初始化，充分連接包括時鐘信號、輸入/輸出模塊及相關(guān)串口等。系統(tǒng)運行過程中，中斷信號到達(dá)一定位置后，具體判斷中斷信號是否屬于外部I/O中斷信號。一旦手機(jī)接收到中斷指令，MCU就會將手機(jī)APP端口發(fā)送的指令傳送到I/O端口，指令傳送成功后再執(zhí)行相關(guān)操作。如果接收到由FPGA端口發(fā)送的信號時，則MCU端口就可以通過I/O端口接收各項數(shù)據(jù)信息，并將各項數(shù)據(jù)信息發(fā)送到連接口和手機(jī)APP端口。

結(jié)束語

綜上所述，金屬氧化物避雷器在線監(jiān)測技術(shù)方法具有多元性、多廣度的組裝方法，在必要的情況下，可以將多種測量方法進(jìn)行聯(lián)合使用，保障對電阻電流及其他值變化做出準(zhǔn)確、及時，和長時間的監(jiān)測。除此之外，在應(yīng)用金屬氧化物避雷器監(jiān)測在線時，還需要考慮監(jiān)測的所在環(huán)境、電壓諧波等的干擾和影響，盡量采用簡單易行的方法將干擾信號的介質(zhì)去除，防止監(jiān)測的準(zhǔn)確性和壽命長度受到負(fù)面作用。

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（作者單位：國網(wǎng)新疆電力有限公司檢修公司）