1.避雷器在線監(jiān)測系統(tǒng)監(jiān)測意義
金屬氧化鋅避雷器是電力設(shè)備的關(guān)鍵設(shè)備，流經(jīng)避雷器上的阻性電流是衡量避雷器絕緣程度的一項(xiàng)重要指標(biāo)。通過對(duì)避雷器的全電流、阻性電流、容性電流、雷擊次數(shù)及雷擊時(shí)刻進(jìn)行實(shí)時(shí)在線監(jiān)測，可實(shí)現(xiàn)對(duì)高壓電氣設(shè)備的絕緣狀況進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測；同時(shí)，通過分析監(jiān)測數(shù)據(jù)可及時(shí)發(fā)現(xiàn)金屬氧化鋅避雷器潛在的故障并為狀態(tài)檢修提供重要的數(shù)據(jù)依據(jù)，為電力系統(tǒng)安全、可靠、穩(wěn)定、經(jīng)濟(jì)的運(yùn)行提供了一個(gè)強(qiáng)力、可靠的保證，為運(yùn)行檢修人員提供可靠的設(shè)備絕緣信息和科學(xué)的檢修依據(jù)，從而達(dá)到減少事故發(fā)生，延長檢修間隔，減少停電檢修次數(shù)和時(shí)間，提高設(shè)備利用率和整體經(jīng)濟(jì)效益的目的。
2.避雷器在線監(jiān)測系統(tǒng)系統(tǒng)概述
避雷器在線監(jiān)測系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)金屬氧化鋅避雷器絕緣性能的監(jiān)測：
NZC-AM01避雷器在線監(jiān)測裝置用于采集1臺(tái)避雷器的泄露電流及雷擊次數(shù)和雷擊事件；
NZC-AM02母線電壓在線監(jiān)測裝置用于采集避雷器所在母線的3相電壓參數(shù)。
NZZ-IED01智能在線監(jiān)測IED和狀態(tài)監(jiān)測綜合服務(wù)器，一起構(gòu)成避雷器在線監(jiān)測系統(tǒng)，系統(tǒng)組成如圖1.1所示。避雷器在線監(jiān)測系統(tǒng)采用的分層分布式結(jié)構(gòu)，應(yīng)用總線控制技術(shù)和模塊化設(shè)計(jì)原理，使系統(tǒng)的抗干擾性能、測量的準(zhǔn)確性和穩(wěn)定性都得到了很大的提高，滿足了工業(yè)現(xiàn)場實(shí)用要求，并采用智能分析系統(tǒng)對(duì)采集的數(shù)據(jù)進(jìn)行科學(xué)分析診斷，便于及時(shí)方便地了解并掌握變電設(shè)備的健康狀態(tài)。
通過實(shí)時(shí)監(jiān)測避雷器的全電流、阻性電流、容性電流以及雷擊次數(shù)、雷擊時(shí)刻，通過對(duì)監(jiān)測到的數(shù)據(jù)進(jìn)行分析、擬合處理，并結(jié)合現(xiàn)場工況，可及時(shí)地發(fā)現(xiàn)避雷器由污穢或內(nèi)部受潮引起的瓷套泄漏電流或絕緣桿泄漏電流增大等問題，以避免事故的發(fā)生。
3.系統(tǒng)架構(gòu)圖
4.系統(tǒng)特點(diǎn)
l 采用高精度有源零磁通穿心式互感器，根據(jù)被測電流大小自動(dòng)選擇放大倍數(shù)，實(shí)現(xiàn)高精度測量
l 采用動(dòng)態(tài)相量補(bǔ)償算法，實(shí)現(xiàn)高精度測量信號(hào)分析
l 采用數(shù)字濾波算法，摒除模擬濾波器帶來的“零漂問題”
l 采用分布式測量結(jié)構(gòu)，即就地測量、數(shù)字傳輸
l 可帶電安裝，即不需要主設(shè)備停電安裝，方便、快捷的接入系統(tǒng)
5.設(shè)計(jì)依據(jù)
l Q/GDW 534-2010《變電設(shè)備在線監(jiān)測系統(tǒng)技術(shù)導(dǎo)則》
l Q/GDW 535-2010《變電設(shè)備在線監(jiān)測系統(tǒng)裝置通用技術(shù)規(guī)范》
l Q/GDW 410-2010《高壓設(shè)備智能化技術(shù)導(dǎo)則》
l Q/GDW 383-2009《智能變電站技術(shù)導(dǎo)則》
l 公司《高壓開關(guān)設(shè)備智能化技術(shù)條件》
l 《IEC61850國際標(biāo)準(zhǔn)工程化實(shí)施技術(shù)規(guī)范》
l 南方電網(wǎng)公司《變電設(shè)備在線監(jiān)測裝置通用技術(shù)規(guī)范》
l 耐壓：2.0KV/min無擊穿和閃絡(luò)
l 絕緣電阻符合IEC255-5標(biāo)準(zhǔn)
l 耐壓符合IEC255-5標(biāo)準(zhǔn)
l 脈沖電壓測試符合IEC255-5標(biāo)準(zhǔn)
l 濕熱性能符合IEC68-2-38標(biāo)準(zhǔn)
l 共模符合IEC255-22-1標(biāo)準(zhǔn)
l 差模符合IEC255-22-1標(biāo)準(zhǔn)
l 靜電放電符合IEC255-22-2標(biāo)準(zhǔn)
l 電磁場輻射干擾符合IEC255-22-3標(biāo)準(zhǔn)
l 快速瞬變干擾符合IEC255-22-4標(biāo)準(zhǔn)
6.技術(shù)指標(biāo)
1工作環(huán)境
l 工作電壓：交流 220V±10%,50Hz
l 功 耗： 額定電壓下<5W
l 環(huán)境溫度
戶內(nèi)系統(tǒng)： -10℃ ~ +55℃
戶外系統(tǒng)： -25℃ ~ +70℃
l 工作環(huán)境濕度： ≤95%
2監(jiān)測參數(shù)指標(biāo)
●測量電流范圍： 0.05mA～650mA，測量精度±1%
● 母線電壓測量范圍：35kV～1000kV, 測量精度0.5%
● 諧波電壓測量范圍：3、5、7、9次，測量精度±2%
● 系統(tǒng)頻率測量范圍：45～65Hz，測量精度±0.001Hz
● 雷擊次數(shù)記錄：0～255，年月日時(shí)分秒
● 溫度：-20℃～80℃，±0.5%
● 濕度：0～99%RH，±3%
3 其他技術(shù)指標(biāo)
● 系統(tǒng)容量：就地模塊80個(gè)
● 監(jiān)測周期：出廠設(shè)置1 小時(shí)
● 采樣周期：實(shí)時(shí)
● CAN網(wǎng)結(jié)構(gòu)，網(wǎng)絡(luò)速率為：<500Kbps
● RS485結(jié)構(gòu)，網(wǎng)絡(luò)速率為： ≤2400bps
● 系統(tǒng)生存周期為3年以上。
● 系統(tǒng)的平均工作時(shí)間(MTBF)：戶內(nèi)：大于5×104小時(shí)。
戶外：大于3×104小時(shí)。
7.主要功能
避雷器在線監(jiān)測裝置采用模塊化設(shè)計(jì)，每個(gè)裝置分別采樣避雷器的ABC三相電流或同時(shí)采集母線ABC三相電壓，同時(shí)還采集公用電源220V的幅值和相位，為采集控制單元提供計(jì)算對(duì)比數(shù)據(jù)。每個(gè)避雷器在線監(jiān)測裝置都具備CAN或485通信功能，裝置之間通過總線互聯(lián)。
具體功能如下：
1、采集避雷器裝置的泄露電流及參考電壓，計(jì)算避雷器泄露電流基波及3、5、7、9次諧波，統(tǒng)計(jì)雷擊次數(shù)及雷擊時(shí)間等。
2、采集PT單元母線電壓及參考電壓，計(jì)算母線電壓基波及3、5、7、9次諧波。
3、CAN或485網(wǎng)絡(luò)通信
4、實(shí)時(shí)時(shí)鐘：每個(gè)裝置都具備實(shí)時(shí)時(shí)鐘的功能
5、溫濕度采集控制：采用高精度溫濕度傳感器，可以實(shí)時(shí)采集裝置內(nèi)部溫濕度。
6、IEC61850通信
8.測量原理
避雷器在線監(jiān)測系統(tǒng)計(jì)算阻性電流時(shí)需要獲得避雷器泄露電流與避雷器所在母線電壓的相位差。獲得精確相位差是阻性電流計(jì)算精度的重要保證。考慮到泄露電流與母線電壓在不同裝置中實(shí)現(xiàn)，且裝置安裝位置可能間隔較遠(yuǎn)，本裝置采用市電同步法解決不同裝置之間同步采樣的問題，以獲得精確的相位差。同步原理圖如下圖所示。
以A相避雷器監(jiān)測為例：
(1)智能在線監(jiān)測IED下發(fā)同步采集命令給避雷器在線監(jiān)測裝置和母線電壓在線監(jiān)測裝置：
避雷器在線監(jiān)測裝置同步采集A相避雷器泄露電流和市電電壓，經(jīng)FFT快速濾波算法得到A相泄露電流基波相位
與市電基波相位
，計(jì)算相位差
； 母線電壓在線監(jiān)測裝置同步采集避雷器所在母線A相電壓和市電電壓，經(jīng)FFT快速濾波算法得到A相母線電壓基波相位
與市電基波相位
，計(jì)算相位差
； (2)智能在線監(jiān)測IED下發(fā)讀數(shù)據(jù)命令給避雷器在線監(jiān)測裝置和母線電壓在線監(jiān)測裝置，避雷器在線監(jiān)測裝置和母線電壓在線監(jiān)測裝置將相角差
及其他監(jiān)測數(shù)據(jù)上送到智能在線監(jiān)測IED，綜合智能在線監(jiān)測裝置計(jì)算相角差：
以及其他監(jiān)測數(shù)據(jù)，做出診斷，并將數(shù)據(jù)和診斷結(jié)果上送至后臺(tái)軟件。
現(xiàn)場案例
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