廣東電網(wǎng)有限責(zé)任公司惠州供電局 王云龍

引言

輸變電系統(tǒng)運(yùn)行過程中避雷器的應(yīng)用必不可少，該設(shè)備能夠有效保護(hù)輸變電系統(tǒng)，避免其遭受雷擊，或是因過電壓限制而產(chǎn)生過電壓危害。避雷器在輸變電系統(tǒng)中的應(yīng)用，體現(xiàn)了不可或缺性，其應(yīng)用優(yōu)勢(shì)體現(xiàn)在多個(gè)方面，為輸變電系統(tǒng)的運(yùn)行安全提供了有利的外在保障。

但需要注意的是，避雷器設(shè)備運(yùn)行時(shí)間的延長(zhǎng)，加之未能做好相應(yīng)的運(yùn)維管理，設(shè)備內(nèi)部電阻片隨著時(shí)間的推移容易產(chǎn)生劣化的現(xiàn)象，亦或是在運(yùn)行過程中存在封閉不嚴(yán)、結(jié)構(gòu)不完善等問題，上述問題的產(chǎn)生容易擊穿電阻片，進(jìn)而引發(fā)爆炸事故。因此，有必要對(duì)避雷器設(shè)備運(yùn)行情況進(jìn)行全面且系統(tǒng)化的監(jiān)測(cè)，通過全方位的監(jiān)測(cè)，確保避雷器運(yùn)行的安全性與可靠性。

避雷器在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)在實(shí)際運(yùn)行過程中易受外界環(huán)境的影響，其中包括長(zhǎng)時(shí)間承受工頻電壓或沖擊電壓等的干擾，導(dǎo)致避雷器在使用過程中隨著時(shí)間的延長(zhǎng)而趨于老化，該現(xiàn)象的產(chǎn)生容易造成巨額經(jīng)濟(jì)損失，同時(shí)也會(huì)引發(fā)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(fā)爆炸等事故。

針對(duì)上述問題，本文重點(diǎn)分析了避雷器在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與優(yōu)化相關(guān)內(nèi)容，只有全方位、深層次的監(jiān)測(cè)避雷器的性能變化，才能更好的發(fā)揮避雷器的應(yīng)用價(jià)值。所以有必要通過避雷器在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)，來為避雷器的運(yùn)行營(yíng)造安全的、穩(wěn)定的外在環(huán)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(jiān)測(cè)系統(tǒng)方案的制定以及功能模塊的設(shè)計(jì)、系統(tǒng)設(shè)計(jì)的相關(guān)內(nèi)容做相應(yīng)分析，提出了相應(yīng)的建議，希望能夠引起相關(guān)人士的關(guān)注，以此為前提，不斷更新并優(yōu)化在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的性能與內(nèi)部結(jié)構(gòu)，確保系統(tǒng)設(shè)計(jì)方案的科學(xué)性與可行性。

1 避雷器及其智能在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的相關(guān)闡述

避雷器經(jīng)過了幾次技術(shù)更新與變革，由以往的法式避雷器，已轉(zhuǎn)變?yōu)楝F(xiàn)階段應(yīng)用較為廣泛的金屬氧化物避雷器，這是技術(shù)飛速發(fā)展的產(chǎn)物，同時(shí)也是對(duì)傳統(tǒng)避雷器設(shè)備的更新?lián)Q代，極大的滿足了各行各業(yè)對(duì)避雷器設(shè)備的應(yīng)用需求。

值得一提的是，現(xiàn)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(shè)備在運(yùn)行過程中會(huì)實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)泄漏電流，而且內(nèi)部結(jié)構(gòu)多為便捷的在線監(jiān)測(cè)裝置，真正做到了在線監(jiān)測(cè)。但避雷器設(shè)備在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)卻很難實(shí)現(xiàn)二十四小時(shí)全方位監(jiān)測(cè)[1]，因此有必要針對(duì)避雷器智能在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)方案做進(jìn)一步分析。

本文在避雷器在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與優(yōu)化過程中，從多個(gè)方面入手加以探究，其中包括數(shù)據(jù)傳輸模塊、電源模塊、溫濕度傳感器模塊以及數(shù)據(jù)采集模塊等，模塊重組有助于避雷器在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)性能的優(yōu)化，真正做到實(shí)時(shí)監(jiān)控與在線監(jiān)控，對(duì)避雷器的運(yùn)行情況進(jìn)行動(dòng)態(tài)分析，了解避雷器的運(yùn)行狀態(tài)，并將相關(guān)數(shù)據(jù)及時(shí)反饋控制中心，中心內(nèi)部監(jiān)測(cè)人員可以根據(jù)所接收的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)，予以相應(yīng)的探究。

技術(shù)人員在數(shù)據(jù)分析后，可將最終結(jié)果反饋給管理人員，然后再根據(jù)自身發(fā)展的實(shí)際情況，對(duì)變壓器設(shè)備進(jìn)行更新?lián)Q代，或是進(jìn)行內(nèi)部構(gòu)件的維修。避雷器智能在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)，要充分考慮避雷器設(shè)備所處的環(huán)境，還要重點(diǎn)分析避雷器本身的材料限制、內(nèi)部結(jié)構(gòu)的限制等。比如，避雷器的運(yùn)行溫度不宜高于某個(gè)溫度標(biāo)準(zhǔn)，亦或是有明確的濕度標(biāo)準(zhǔn)等，都需要設(shè)計(jì)人員予以綜合考慮。接下來文章探討了避雷器智能在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)設(shè)計(jì)方案，提出了避雷器智能在線檢測(cè)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)思路。

2 避雷器智能在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)設(shè)計(jì)思路

避雷器智能在線檢測(cè)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)思路，要從泄漏電流的監(jiān)測(cè)層面入手進(jìn)行分析，不僅要探討總泄漏電流，同時(shí)也要明確阻性協(xié)作電流的變化情況，以此為前提，對(duì)避雷器的運(yùn)行狀態(tài)進(jìn)行實(shí)時(shí)分析與掌握，進(jìn)而作出準(zhǔn)確且完整的判斷。較為常見的線路電流監(jiān)測(cè)方法有以下幾種，其中包括諧波法檢測(cè)阻性基波電流、總泄漏電流法以及補(bǔ)償法檢測(cè)阻性電流等。

避雷器智能在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的優(yōu)化，必須重視減少監(jiān)測(cè)誤差，尤其要針對(duì)測(cè)試點(diǎn)電磁場(chǎng)所帶來的干擾進(jìn)行重點(diǎn)分析，并且要探討系統(tǒng)電壓高次諧波含量對(duì)系統(tǒng)監(jiān)測(cè)結(jié)果的影響，基于以上情況，進(jìn)一步探討電磁場(chǎng)干擾處理措施，對(duì)電纜線進(jìn)行有效屏蔽。

相間干擾通常會(huì)借助靜態(tài)測(cè)量相間電容的方式，整個(gè)過程中會(huì)通過智能化軟件，對(duì)電壓高次諧波的變化情況進(jìn)行相應(yīng)的分析。每種測(cè)量方法都有其獨(dú)有的優(yōu)勢(shì)，但總體來講大同小異，測(cè)量過程中必須對(duì)PT 取電壓參考信號(hào)進(jìn)行相應(yīng)的總結(jié)與歸納，隨著PT 相移與負(fù)荷關(guān)系的變化，進(jìn)一步提升監(jiān)測(cè)精度與準(zhǔn)度，從而規(guī)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(jié)合的重要作用，其中包括總泄漏電流法等，通過全方位的數(shù)據(jù)計(jì)算與處理，來實(shí)現(xiàn)避雷器運(yùn)行狀態(tài)的實(shí)時(shí)檢測(cè)，達(dá)到預(yù)期的建設(shè)目標(biāo)[2-4]。

3 避雷器智能在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)方案

3.1 選擇適宜的處理器

避雷器智能在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)在運(yùn)行過程中要選擇相應(yīng)的處理器，其中Cor-tex 系列微處理器在運(yùn)行過程中體現(xiàn)了較大的優(yōu)勢(shì)，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(yōu)勢(shì)十分突出，在器件停止運(yùn)行后將處于低功耗的運(yùn)行狀態(tài)，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(yīng)用優(yōu)勢(shì)還體現(xiàn)在便捷的操作以及可選擇性多等多個(gè)方面，能夠極大的滿足不同用戶群體的應(yīng)用需求。最后，該系列微處理器在運(yùn)算過程中具有流程簡(jiǎn)化的特性，尤其是在處理速度方面具有十分突出的功能優(yōu)勢(shì)，數(shù)據(jù)處理與避雷器智能在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的運(yùn)行需求相一致，同時(shí)也為日后的項(xiàng)目開發(fā)提供了較大的空間。

該系列未處理器在運(yùn)行過程中，不僅剔除了冗余的存儲(chǔ)空間，并且也有效規(guī)避了雷擊事故的影響，特別是在漏電流數(shù)據(jù)的分析方面，具有顯著的性能優(yōu)勢(shì)，不僅能為避雷器智能在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)提供時(shí)鐘功能，也相應(yīng)的降低了系統(tǒng)運(yùn)行的成本，滿足B 聯(lián)系智能在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的運(yùn)行需要。

3.2 單片機(jī)核心系統(tǒng)電路的優(yōu)化與選擇

單片機(jī)核心系統(tǒng)電路的選擇與應(yīng)用，必須嚴(yán)格按照避雷器智能在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的運(yùn)行需求，在確定系統(tǒng)運(yùn)行標(biāo)準(zhǔn)后，分析不同規(guī)格、不同類型的單片機(jī)核心系統(tǒng)電路性能與運(yùn)行特征，從而選擇最為適宜的單片機(jī)核心系統(tǒng)電路，為避雷器智能在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的運(yùn)行提供可靠的技術(shù)支撐[6]。

3.3 傳感器信號(hào)放大電路的設(shè)計(jì)與優(yōu)化

傳感器信號(hào)放大電路的設(shè)計(jì)過程中，必須從全局性角度入手進(jìn)行分析，其中以O(shè)P4177AR 這一傳感器信號(hào)放大電路為例進(jìn)行分析，經(jīng)分析后發(fā)現(xiàn)該放大電路的設(shè)計(jì)具有較為明顯的優(yōu)勢(shì)，具體表現(xiàn)為低噪音，同時(shí)能夠?yàn)楸芾灼髦悄茉诰€監(jiān)測(cè)系統(tǒng)提供接口，并且還能相應(yīng)的減少現(xiàn)場(chǎng)電磁干擾，將電磁干擾帶來的負(fù)面影響降至最低。

不僅如此，電流電壓傳感器所運(yùn)用的傳感器類型為有源傳感器，無論是從電壓信號(hào)輸出還是從電源信號(hào)輸出上來講都有極大的優(yōu)勢(shì)，并且接口與傳感器電源保持高度一致。為進(jìn)一步提高避雷器智能在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的運(yùn)行效率，確保系統(tǒng)抗干擾能力得到相應(yīng)的提升，在避雷器智能在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)過程中，必須對(duì)傳輸線的共模干擾進(jìn)行有效抑制，從而達(dá)到電路保護(hù)的效果，這一過程中C12還能夠很好的規(guī)避高頻干擾，并且將高次諧波干擾直接過濾[7-8]。

圖1 信號(hào)放大電路

3.4 對(duì)模數(shù)轉(zhuǎn)換電路的設(shè)計(jì)方案進(jìn)行分析

模數(shù)轉(zhuǎn)換電路的設(shè)計(jì)必須從運(yùn)算放大器輸出以及模數(shù)轉(zhuǎn)換等多個(gè)方面進(jìn)行分析，其中以六路電壓信號(hào)的模數(shù)轉(zhuǎn)換為代表，在放大器輸出運(yùn)算的過程中，必須將模擬信號(hào)進(jìn)行相應(yīng)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(hào)，通過采樣的方式分析電壓電流信號(hào)是否準(zhǔn)確，在模數(shù)轉(zhuǎn)換的過程中，要首先確定轉(zhuǎn)換速率，盡可能達(dá)到500ksps 的標(biāo)準(zhǔn)，從而盡可能使得模數(shù)轉(zhuǎn)換電路的設(shè)計(jì)便捷、安全、穩(wěn)定。

3.5 通信系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與優(yōu)化

避雷器智能在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)，要具體分析高壓電纜對(duì)外界環(huán)境的要求，接下來為進(jìn)一步提升通信系統(tǒng)的干擾抵抗能力，那么就必須對(duì)通信系統(tǒng)設(shè)計(jì)與優(yōu)化相關(guān)課題做全方位分析，具體應(yīng)將差分信號(hào)傳輸至屏蔽導(dǎo)線內(nèi)部，然后利用CAC 或CMA接口，來確保抗系統(tǒng)的共模干擾能力。

4 結(jié)語(yǔ)

綜上所述，文章主要針對(duì)避雷器智能在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的研究與設(shè)計(jì)相關(guān)內(nèi)容做出分析，首先探討了避雷器及其智能在線檢測(cè)系統(tǒng)的相關(guān)內(nèi)容，接下來又闡述了避雷器智能在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)思路，最后給出了避雷器智能在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)方案，從以上幾方面入手進(jìn)行分析，其中包括功能模塊的設(shè)計(jì)與優(yōu)化等具體內(nèi)容，主要有處理器的選擇與應(yīng)用、單片機(jī)核心系統(tǒng)電路的優(yōu)化與選擇、傳感器信號(hào)放大電路的設(shè)計(jì)與優(yōu)化、通信系統(tǒng)的設(shè)計(jì)完善以及模數(shù)轉(zhuǎn)換電路的設(shè)計(jì)方案。

希望本文所作分析能夠引起相關(guān)設(shè)計(jì)人員的關(guān)注，逐漸意識(shí)到避雷器智能在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)設(shè)計(jì)方案優(yōu)化與完善的重要意義，以此來推動(dòng)避雷器智能在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的更新?lián)Q代，滿足各行各業(yè)對(duì)系統(tǒng)性能的需求。