避雷器在线监测装置
技术领域
本实用新型涉及电力监测设备领域，尤其涉及避雷器在线监测装置。
背景技术
避雷器是电力电缆防止雷电等损坏时经常采用的一种重要设备，是雷电保护系统中最为广泛应用的基础设备之一。避雷器也称为过电压保护器，不仅可以限制雷击等过电流的续流幅值，也可以限制续流时间。避雷器具有非线性特性，在正常电压下，其具有高阻特性，仅允许几十微安的泄漏电流通过。
就避雷器监测系统的配套通讯装置而言，考虑到避雷器在电力系统中广泛分布变电站间距离通常长达上百千米距离，工作人员无法进行频繁的定期实地维护，采用线缆进行避雷器状态信号传输又耗资巨大。因此寻找一种低功耗、高稳定性、抗干扰能力强、且传输范围广的无线通讯装置对于避雷器监测系统的信号传输具有重要意义，且传统技术需要对输电线路带电安装检测仪，即传统方式更换和加装监测仪时需要报停电计划，将原先的引流线更换。
实用新型内容
针对上述问题，本实用新型提供避雷器在线监测装置，其目的在于，能够实现带电快速安装，低功耗，监测抗干扰强，运行稳定性强，远距离无线通讯的功能。
本实用新型技术方案如下：
避雷器在线监测装置，包括保护壳体，设置在保护壳体内的磁性放大线圈、柔性罗氏线圈、霍尔传感器和监测系统，设置在保护壳体中部侧边的把手，以及设置在保护壳体外侧的固定柱；所述保护壳体分为采集端和监测端，所述采集端中心开设有线孔，一侧开设有开口，另一侧设有开口支点；所述磁性放大线圈、柔性罗氏线圈和霍尔传感器均设置于采集端；所述磁性放大线圈环形绕设与线孔外部；所述柔性罗氏线圈环形绕设于放大线圈外部，所述霍尔传感器置于柔性罗氏线圈的闭合处，与柔性罗氏线圈相邻；通过捏紧一对把手，以开口支点为中心，呈剪型，可以控制采集端开口(7) 的启闭；所述放大线圈、柔性罗氏线圈、霍尔传感器均与监测系统连接。所述监测系统设置于保护壳体的监测端；所述监测系统包括磁性校准模块、信号放大器、低耗MCU、定位模块、电源模块、无线通讯模块、温湿度传感器和时钟模块；所述磁性校准模块与磁性放大线圈连接，所述信号放大器分别于柔性罗氏线圈和霍尔传感器连接；所述磁性校准模块、信号放大器、定位模块、电源模块、无线通讯模块、温湿度传感器和时钟模块均与低耗MCU连接。
优选的，所述低耗MCU为STM32L系列ARM处理器。
优选的，所述的无线通讯模块采用LoRa无线通讯模块，所述 LoRa无线通讯模块与远程电网中心连接。
优选的，所述信号放大器还包括滤波电路，所述滤波电路为低通滤波器。
优选的，所述保护壳体的材质为三层式结构，中间层为高电导率的铜屏蔽层，两侧内外层为绝缘防水层，防水层包括丁基橡胶层、氯丁橡胶层和聚氨酯层。
与现有技术相比，本实用新型的有益效果如下：
本实用新型具体工作时，安装方面，本实施例针对输电线路已安装的线路避雷器更换和加装避雷器在线监测仪时，用手按压把手通过开口支点打开开口，使避雷器引流线穿过，松开手柄，开口闭合，再用不锈钢固定柱将本实施例的避雷器在线监测装置安装在输电线路杆塔上，安装方便牢固。在线监测运行方面，当避雷器引流线中有电流流过时，其产生的磁场被磁性放大线圈放大，磁性放大线圈与监测系统的磁性校准模块连接，消磁校准模块在低耗MCU的定期触发下，利用电磁谐振原理在产生高达10A的衰减振荡电流，通过磁性放大线圈的作用，保证霍尔传感器测量结果的可靠性；当避雷器引流线中的电流为小电流或泄漏电流时，柔性罗氏线圈的测量精度较低，此时被测量的信号经过霍尔传感器后传输给信号放大模块；当流过的电流为大电流或冲击电流时，霍尔传感器达到饱和，此时柔性罗氏线圈的输出电压与被测电流的微分成正比传输给信号放大模块；信号放大模块将其输入信号经过放大后传输给低耗 MCU进行处理；所述低耗MCU将分析处理后的结果发送给无线通讯模块，无线通讯模块将处理结果按照传输协议发送给远程电网中心，通过与时钟模块配合，无线通讯模块可以采用两种方式发送数据：(1)定时发送：设定发送间隔时间，例如一天一次，或定时唤醒发送一次数据，该方法可使监测人员在远距离获得避雷器运行的日常数据，有利于了解避雷器性能变化趋势；(2)触发发送：只在低耗MCU10检测到避雷器已达到或接近使用寿命时时钟模块唤醒无线通讯模块连续发送警告数据，该方式在平时极大地节省能量，有效保证异常情况下的数据能够可靠发送并被监测人员及时获取；温湿度传感器可以实时的反应避雷器所处环境的温湿度，为排除故障提供足够的信息，通过GPS定位模块，也可以快速排查避雷器的位置信息，解决检修更换时间。采用本实用新型的技术方案方案，安装方面，设计有把手通过开口支点打开开口，使避雷器引流线穿过，配合不锈钢固定柱装在输电线路杆塔上，安装方便牢固，实现在线快速装换；在线监测方面，采用霍尔传感器与柔性罗氏线圈实现互补监测避雷器的接地引出导线的电流信号，并将监测到的信号传输给MCU进行分析计算，最后通过无线通讯模块将计算结果传输给远程电网中心，实现了避雷器无人值守式智能化监控，保证电力系统安全可靠的运行；加设的温湿度传感器提供避雷器监测装置的温湿度状态，有助于排查故障原因，定位装置也能更好的提供位置信息，节约故障检修换装时间。
附图说明
图1为本实用新型避雷器在线监测装置的整体示意图；
附图标记：1-保护壳体、2-磁性放大线圈、3-柔性罗氏线圈、 4-霍尔传感器、5-支点、6-把手、7-开口、8-磁性校准模块、9-信号放大器、10-低耗MCU、11-定位模块、12-电源模块、13-无线通讯模块、14-温湿度传感器、15-时钟模块、16-固定柱、17-开口、 18-避雷器引流线
具体实施方式
下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。
参考图1，避雷器在线监测装置，包括保护壳体1，设置在保护壳体1内的磁性放大线圈2、柔性罗氏线圈3、霍尔传感器4和监测系统，设置在保护壳体1中部侧边的把手6，以及设置在保护壳体1 外侧的固定柱16；所述保护壳体1分为采集端和监测端，所述采集端中心开设有线孔17，一侧开设有开口7，另一侧设有开口支点5；所述磁性放大线圈2、柔性罗氏线圈3和霍尔传感器4均设置于采集端；所述磁性放大线圈2环形绕设与线孔17外部；所述柔性罗氏线圈3环形绕设于放大线圈2外部，所述霍尔传感器4置于柔性罗氏线圈3的闭合处，与柔性罗氏线圈3相邻；通过捏紧一对把手 6，以开口支点5为中心，呈剪型，可以控制采集端开口7的启闭；所述放大线圈2、柔性罗氏线圈3、霍尔传感器4均与监测系统连接。所述监测系统设置于保护壳体1的监测端；所述监测系统包括磁性校准模块8、信号放大器9、低耗MCU10、定位模块11、电源模块12、无线通讯模块13、温湿度传感器14和时钟模块15；所述磁性校准模块8与磁性放大线圈2连接，所述信号放大器9分别与柔性罗氏线圈3和霍尔传感器4连接；所述磁性校准模块8、信号放大器9、定位模块11、电源模块12、无线通讯模块13、温湿度传感器14和时钟模块15均与低耗MCU10连接。
本实用新型具体工作时，安装方面，本实施例针对输电线路已安装的线路避雷器更换和加装避雷器在线监测仪时，用手按压把手 6通过开口支点5打开开口7，使避雷器引流线17穿过，松开手柄，开口7闭合，再用不锈钢固定柱16将本实施例的避雷器在线监测装置安装在输电线路杆塔上，安装方便牢固。在线监测运行方面，当避雷器引流线17中有电流流过时，其产生的磁场被磁性放大线圈2放大，磁性放大线圈2与监测系统的磁性校准模块8连接，消磁校准模块8在低耗MCU10的定期触发下，利用电磁谐振原理在产生高达10A的衰减振荡电流，通过磁性放大线圈2的作用，保证霍尔传感器3测量结果的可靠性；当避雷器引流线17中的电流为小电流或泄漏电流时，柔性罗氏线圈3的测量精度较低，此时被测量的信号经过霍尔传感器4后传输给信号放大模块9；当流过的电流为大电流或冲击电流时，霍尔传感器4达到饱和，此时柔性罗氏线圈3的输出电压与被测电流的微分成正比传输给信号放大模块8；信号放大模块9将其输入信号经过放大后传输给低耗MCU10进行处理；所述低耗MCU10将分析处理后的结果发送给无线通讯模块13，无线通讯模块13将处理结果按照传输协议发送给远程电网中心，通过与时钟模块15配合，无线通讯模块13可以采用两种方式发送数据：(1)定时发送：设定发送间隔时间(例如：一天一次)，定时唤醒发送一次数据，该方法可使监测人员在远距离获得避雷器运行的日常数据，有利于了解避雷器性能变化趋势；(2)触发发送：只在低耗MCU10检测到避雷器已达到或接近使用寿命时时钟模块15唤醒无线通讯模块13连续发送警告数据，该方式在平时极大地节省能量，有效保证异常情况下的数据能够可靠发送并被监测人员及时获取；温湿度传感器14可以实时的反应避雷器所处环境的温湿度，为排除故障提供足够的信息，通过GPS定位模块11，也可以快速排查避雷器的位置信息，解决检修更换时间。
采用本实用新型的技术方案方案，安装方面，设计有把手6通过开口支点5打开开口7，使避雷器引流线17穿过，配合不锈钢固定柱16装在输电线路杆塔上，安装方便牢固，实现在线快速装换；在线监测方面，采用霍尔传感器4与柔性罗氏线圈3实现互补监测避雷器的接地引出导线的电流信号，并将监测到的信号传输给 MCU10进行分析计算，最后通过无线通讯模块13将计算结果传输给远程电网中心，实现了避雷器无人值守式智能化监控，保证电力系统安全可靠的运行；加设的温湿度传感器14提供避雷器监测装置的温湿度状态，有助于排查故障原因，定位装置11也能更好的提供位置信息，节约故障检修换装时间。
通参考图1，优选的，所述低耗MCU10为STM32L系列ARM处理器；MCU采用STM32低功耗系列的STM32L151，在硬件设计、软件设计上满足低功耗设计的要求，并进行数据存储。
优选的，所述的无线通讯模块13采用LoRa无线通讯模块，所述LoRa无线通讯模块与远程电网中心连接；LoRa无线通讯模块13 的传输距离可达15km，且耗电量低，适合对传输速率要求不高的远距离低功耗传输场合。
优选的，所述信号放大器9还包括滤波电路，所述滤波电路为低通滤波器；信号放大模块9将其输入信号经过放大后传输给低通滤波器，低通滤波器将高于1MHz的干扰信号滤除之后，输出0-5V 范围内的输出信号给低耗MCU10进行处理。
优选的，所述保护壳体1的材质为三层式结构，中间层为高电导率的铜屏蔽层，两侧内外层为绝缘防水层，防水层包括丁基橡胶层、氯丁橡胶层和聚氨酯层。
以上所述的具体实施方式，对本实用新型的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本实用新型的具体实施方式而已，并不用于限定本实用新型的保护范围，凡在本实用新型的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。
