本發(fā)明涉及特高壓變電系統保護技術領域，尤其涉及一種特高壓避雷器自動調控系統。

背景技術：

在特高壓變電系統中，往往需要數十支避雷器并聯，由于制造原因，各個避雷器不可避免的存在性能差異，而這一差異則造成運行過程中各避雷器之間電流分配不均，性能較好的避雷器所通過的電流甚至數倍于其它避雷器，由此容易造成該避雷器的快速擊穿毀損，甚而導致連鎖反應，使整個系統遭到破壞。

申請?zhí)枮?01410765339.0的專利涉及一種直流避雷器以及使用該直流避雷器的系統，直流避雷器包括避雷器本體和放電間隙組，避雷器本體包括若干避雷器單元，每兩個避雷器單元之間通過法蘭相連接，每個避雷器單元的頂部和底部還依次設置密封環(huán)以及壓力釋放板，法蘭位于避雷器單元的末端并將密封環(huán)和壓力釋放板封閉在內，每個避雷器單元由外向內依次為外套、環(huán)氧管、電阻片柱，電阻片柱由若干電阻片串聯構成，避雷器本體的高度為7.5m～9m，以8.2m為最優(yōu)，放電間隙組包括上部放電極和下部放電極，上部放電極和下部放電極之間的空氣間隙距離為2.3m～2.6m，本發(fā)明結構簡單，體積小，安裝方便；其空氣間隙調整范圍大；技術參數合理，具有良好的應用前景。

申請?zhí)枮?01210042565.7的專利公開了一種避雷器直流測試系統。該系統主要包括：避雷器、避雷器直流測試裝置，其中，避雷器直流測試裝置包括：電流測試器件、電路測試接口器件，及電路保護器件，避雷器直流測試裝置還包括：電容組。通過本發(fā)明，可以避免避雷器下節(jié)底部法蘭與地之間發(fā)生懸浮電位放電。

現有方案中，都是對避雷器本體實施了改進或檢測，目前電力系統的做法也大多是通過安裝前的檢測匹配來解決上述問題，但是由于檢測條件限制、檢測誤差的存在以及備用避雷器數量限制等因素，匹配難度很大；加之檢測系統與特高壓變電系統運行狀況之間存在差異，因而這一問題得不到有效的解決。

技術實現要素：

本發(fā)明的目的是提供一種特高壓避雷器自動調控系統，它能實現避雷器的運行控制和監(jiān)視，并通過分析保護，自行更換匹配型號避雷器，有效避免變電系統運行中重大事故的發(fā)生。

為實現本發(fā)明的目的所采用的技術方案是：一種特高壓避雷器自動調控系統，包括檢測單元、執(zhí)行單元與通信顯示單元，所述執(zhí)行單元分別與所述檢測單元、所述通信顯示單元連接，所述執(zhí)行單元包括數據處理終端和避雷器組，所述檢測單元包括電流傳感器以及與其連接的數字采集單元。

所述數據處理終端和所述數字采集單元均設置于控制箱中，所述控制箱外圍設置絕緣屏蔽罩。

所述避雷器組包括若干不同型號的避雷器，所述避雷器相互并聯，所述避雷器之間設置電磁脫扣裝置。

所述數據處理終端包括PLC控制器以及與其連接的電流發(fā)生器，所述電流發(fā)生器與所述電磁脫扣裝置連接。

所述電流傳感器包括線電阻電流傳感器，分別設置于所述避雷器底部。

所述數字采集單元包括高速數據采集卡，并通過RS485模塊與所述數據處理終端連接。

所述通信顯示單元包括通信網絡以及與其互聯的監(jiān)控視窗。

所述監(jiān)控視窗包括查詢面板和高清顯示器，所述監(jiān)控視窗設置于所述控制箱本體外表面上。

在本發(fā)明的特高壓避雷器自動調控系統的主體結構中：包括多支互相并聯的避雷器，避雷器之間設置電磁脫扣裝置，避雷器底部設置電流傳感器，電流傳感器分別連接有高速數字采集單元和可實現多通道通信的數據處理終端，同時，數據處理終端還連接有高清顯示器。在特高壓變電系統運行調試和運行過程中，本系統一方面通過檢測單元將各支避雷器的微秒級電流信號波形同步顯示在高清顯示器的屏幕上，以供工作人員查詢、調取與觀測，另一方面，通過數據處理終端依據當前電流的大小及分布情況，及時實現對過電流避雷器的退出以及備用避雷器的并入，并入和退出過程依靠電磁脫口裝置來實現；當PLC控制器通過檢測比對后，判斷出對應不同型號避雷器的調整方案，便依靠電流發(fā)生器對電磁脫扣裝置進行激勵，使其完成對應開閉操作，進而實現不同避雷器的投退，整個過程反應比較迅速，而且免去人工判斷時間和更換的危險性，在實際操作中，電流發(fā)生器與電磁脫扣裝置之間接入電子放大線路，電流發(fā)生器的輸出電流經過電子線路放大后再激勵脫扣裝置，這樣可以使反應更加迅捷、靈敏度高、操作誤差小、制作工藝簡單、成本低。

電流傳感器包括線電阻電流傳感器，分別設置于避雷器底部，利用電阻分流原理實現對避雷器實時電流的采集，電流傳感器還可以設置為霍爾傳感器，可選用TBC-LTA系列閉環(huán)式霍爾電流傳感器，靈敏度高且計量精度準確，電流傳感器與數字采集單元之間設置采樣存儲器，采樣存儲器不僅可以記錄電流互感器電流值，還可以通過與控制箱中的其他元件連接，進行數據的記錄與輸出。

通信顯示單元一方面可以通過通信網絡實現各個單元之間的互聯，另一方面可以實現系統數據及操作情況的監(jiān)控顯示；通信顯示單元包括通信網絡以及與其互聯的監(jiān)控視窗，通信網絡包括本地傳感器網絡與遠程無線網絡，傳感器網絡采用電力載波傳輸，遠程無線網絡采用長距離點對點傳輸。信息傳輸方式是保證監(jiān)控信息及時傳遞的基礎，電力載波不依托輔助元件，可實現直接性的線路傳輸，很適用于小范圍內互聯的傳感器網絡；遠程無線網絡既可以采用GSM無線傳輸，可以與各種公用通信網絡互聯，抗干擾性強，通信質量高，不受距離限制，也可以采用長距離點對點傳輸，通過數據管理系統使用一次GSM傳輸，相比于GSM無線傳輸而言，不必使用SIM卡，大大降低了長期使用費用。

數字采集單元包括高速數據采集卡，并通過RS485模塊與數據處理終端連接，同時，數據采集卡的輸入端也可以與通信網絡連接，為與數據采集卡配合使用，控制箱與通信網絡的連接處可以設置無線狀態(tài)量采集器，進行數據的一次匯集，并傳輸至數據采集卡進行數據的二次匯集；數據采集卡的輸出端通過長距離點對點通信，還可以與特高壓變電站控制中心的服務器連接，服務器包括若干臺以太網式網絡交換機，這樣就可以將單個區(qū)域的避雷器組進行聯接，并依托本地傳感器網絡和遠程無線網絡，拓展對為整個變電站所有避雷器組的監(jiān)視、控制，還可以借助先進的電力物聯網技術升級為整個變電區(qū)域微系統的控制中心，為擴展監(jiān)測功能打下了很好的通訊網絡基礎。

當遠程無線網絡采用GSM無線傳輸時，可以改善傳統調控需要專人實時監(jiān)控、信息反饋時效性差的缺點，如可以優(yōu)選GSM短信方式，即避雷器發(fā)生保護動作時通過手機短信向管理部門反饋現場具體動作信息，實現及時告警，時效性高。

由于與避雷器組連接的控制型裝置均處于特高壓變電場中，為了保證系統的安全性與準確性，數據處理終端和數字采集單元均設置于控制箱中，控制箱外圍設置絕緣屏蔽罩，同時，控制箱中可以設置環(huán)境測量點，用來監(jiān)控避雷器附近的運行工況和本系統的運行狀況。環(huán)境測量點包括位于箱體上的壓力傳感器、振動傳感器和嵌入式測溫傳感器，嵌入式測溫傳感器包括高精度溫濕度探頭及其連接的數據傳輸線；環(huán)境測量點采用POE供電，以本地傳感器網絡的網絡數據傳輸線為供源線路；POE供電是采用以太網作為數據傳輸通道，不需要專門架設服務器，部署簡單，使用方便，各監(jiān)控節(jié)點以無線狀態(tài)量采集器為基礎，將采集到的溫濕度、電流等信息轉化為數字信號，通過TCP/IP協議將數據發(fā)送到監(jiān)控軟件。同時，控制箱上設置監(jiān)控視窗，監(jiān)控視窗包括查詢面板和高清顯示器，實現對各采樣數據和運行數據的就地實時顯示。

為了實現數據的靈活性，還可以依靠通信網絡，將數據的顯示與查詢通過網絡進行拓撲式連接，將監(jiān)控視窗從單一的就地顯示擴展為WEB視窗，配合與系統數據存儲器連接的監(jiān)控軟件，實現對當前系統所有數據的查詢顯示，監(jiān)控軟件不用固定在某一臺主機，任何以太網聯網的主機運行該軟件均能獲取到每個避雷器組的監(jiān)測和運行數據，即特高壓變電站控制線路上的任一計算機均可通過輸入避雷器組區(qū)域分配的IP地址遠程訪問其運行調控情況。

本方案的一種特高壓避雷器自動調控系統有益效果主要體現在以下幾個方面：

1、本系統能及時監(jiān)控特高壓變電站各避雷器的運行情況，并自動判斷是否達到過載或超負荷極限，進而進行自動操作，將合適的避雷器及時切入合適位置；

2、本系統通過通信網絡，將避雷器狀態(tài)信息及變動信息及時在設備上顯示，并可以通過無線通信方式將信息及時提醒工作人員，便于人員快速反應；

3、本系統的主控制箱，一方面利用絕緣屏蔽外殼保護內部的數據處理終端和數字采集單元，另一方面，設置環(huán)境測量點，用來監(jiān)控避雷器附近的運行工況和本系統的運行狀況，為電網運行性能分析、可靠供電提供數據支持，提高運維水平和安全供電能力；

4、本方案結構簡單、性能可靠、成本低、實用性強，通過在線監(jiān)測自動調控更換匹配避雷器，有效地避免變電系統運行中重大事故的發(fā)生，最大限度保障人民群眾生產、生活的用電需求，提高用戶滿意度；減少工作人員人身安全事故和電氣設備事故；提高設備維護水平和勞動效率，減少人員維護工作量；該系統達到期望目標，具有推廣價值。

附圖說明

圖1是本發(fā)明的結構原理圖。

具體實施方式

實施例

如圖1所示，一種特高壓避雷器自動調控系統，包括檢測單元、執(zhí)行單元與通信顯示單元，執(zhí)行單元分別與檢測單元、通信顯示單元連接，執(zhí)行單元包括數據處理終端1和避雷器組2，檢測單元包括電流傳感器3以及與其連接的數字采集單元；數據處理終端和數字采集單元均設置于控制箱中，控制箱外圍設置絕緣屏蔽罩；避雷器組包括若干不同型號的避雷器，避雷器相互并聯，避雷器之間設置電磁脫扣裝置8；數據處理終端包括PLC控制器6以及與其連接的電流發(fā)生器7，電流發(fā)生器與電磁脫扣裝置8連接；電流傳感器包括線電阻電流傳感器，分別設置于避雷器底部；數字采集單元包括高速數據采集卡4，并通過RS485模塊5與數據處理終端連接；通信顯示單元包括通信網絡9以及與其互聯的監(jiān)控視窗；監(jiān)控視窗包括查詢面板10和高清顯示器11，監(jiān)控視窗設置于控制箱本體外表面上。

在本發(fā)明的特高壓避雷器自動調控系統的主體結構中：包括多支互相并聯的避雷器，避雷器之間設置電磁脫扣裝置，避雷器底部設置電流傳感器，電流傳感器分別連接有高速數字采集單元和可實現多通道通信的數據處理終端，同時，數據處理終端還連接有高清顯示器。在特高壓變電系統運行調試和運行過程中，本系統一方面通過檢測單元將各支避雷器的微秒級電流信號波形同步顯示在高清顯示器的屏幕上，以供工作人員查詢、調取與觀測，另一方面，通過數據處理終端依據當前電流的大小及分布情況，及時實現對過電流避雷器的退出以及備用避雷器的并入，并入和退出過程依靠電磁脫口裝置來實現；電磁脫扣裝置主要原理是利用磁保護提供斷路操作，實際上是一個磁回力脫扣操作，當電流足夠大時產生的磁場力克服反力彈簧吸合銜鐵打擊牽引桿從而帶動機構動作切斷電路，其優(yōu)點就是成本低，壽命長，受環(huán)境影響小；當PLC控制器通過檢測比對后，判斷出對應不同型號避雷器的調整方案，便依靠電流發(fā)生器對電磁脫扣裝置進行激勵，使其完成對應開閉操作，進而實現不同避雷器的投退，整個過程反應比較迅速，而且免去人工判斷時間和更換的危險性，在實際操作中，電流發(fā)生器與電磁脫扣裝置之間接入電子放大線路，電流發(fā)生器的輸出電流經過電子線路放大后再激勵脫扣裝置，這樣可以使反應更加迅捷、靈敏度高、操作誤差小、制作工藝簡單、成本低。

電流傳感器包括線電阻電流傳感器，分別設置于避雷器底部，利用電阻分流原理實現對避雷器實時電流的采集，電流傳感器還可以設置為霍爾傳感器，可選用TBC-LTA系列閉環(huán)式霍爾電流傳感器，靈敏度高且計量精度準確，電流傳感器與數字采集單元之間設置采樣存儲器，采樣存儲器不僅可以記錄電流互感器電流值，還可以通過與控制箱中的其他元件連接，進行數據的記錄與輸出。

通信顯示單元一方面可以通過通信網絡實現各個單元之間的互聯，另一方面可以實現系統數據及操作情況的監(jiān)控顯示；通信顯示單元包括通信網絡以及與其互聯的監(jiān)控視窗，通信網絡包括本地傳感器網絡與遠程無線網絡，傳感器網絡采用電力載波傳輸，遠程無線網絡采用長距離點對點傳輸。信息傳輸方式是保證監(jiān)控信息及時傳遞的基礎，電力載波不依托輔助元件，可實現直接性的線路傳輸，很適用于小范圍內互聯的傳感器網絡；遠程無線網絡既可以采用GSM無線傳輸，可以與各種公用通信網絡互聯，抗干擾性強，通信質量高，不受距離限制，也可以采用長距離點對點傳輸，通過數據管理系統使用一次GSM傳輸，相比于GSM無線傳輸而言，不必使用SIM卡，大大降低了長期使用費用。

數字采集單元包括高速數據采集卡，并通過RS485模塊與數據處理終端連接，同時，數據采集卡的輸入端也可以與通信網絡連接，為與數據采集卡配合使用，控制箱與通信網絡的連接處可以設置無線狀態(tài)量采集器，進行數據的一次匯集，并傳輸至數據采集卡進行數據的二次匯集；數據采集卡的輸出端通過長距離點對點通信，還可以與特高壓變電站控制中心的服務器連接，服務器包括若干臺以太網式網絡交換機，這樣就可以將單個區(qū)域的避雷器組進行聯接，并依托本地傳感器網絡和遠程無線網絡，拓展對為整個變電站所有避雷器組的監(jiān)視、控制，還可以借助先進的電力物聯網技術升級為整個變電區(qū)域微系統的控制中心，為擴展監(jiān)測功能打下了很好的通訊網絡基礎。

當遠程無線網絡采用GSM無線傳輸時，可以改善傳統調控需要專人實時監(jiān)控、信息反饋時效性差的缺點，如可以優(yōu)選GSM短信方式，即避雷器發(fā)生保護動作時通過手機短信向管理部門反饋現場具體動作信息，實現及時告警，時效性高。

由于與避雷器組連接的控制型裝置均處于特高壓變電場中，為了保證系統的安全性與準確性，數據處理終端和數字采集單元均設置于控制箱中，控制箱外圍設置絕緣屏蔽罩，同時，控制箱中可以設置環(huán)境測量點，用來監(jiān)控避雷器附近的運行工況和本系統的運行狀況。環(huán)境測量點包括位于箱體上的壓力傳感器、振動傳感器和嵌入式測溫傳感器，嵌入式測溫傳感器包括高精度溫濕度探頭及其連接的數據傳輸線；環(huán)境測量點采用POE供電，以本地傳感器網絡的網絡數據傳輸線為供源線路；POE供電是采用以太網作為數據傳輸通道，不需要專門架設服務器，部署簡單，使用方便，各監(jiān)控節(jié)點以無線狀態(tài)量采集器為基礎，將采集到的溫濕度、電流等信息轉化為數字信號，通過TCP/IP協議將數據發(fā)送到監(jiān)控軟件。同時，控制箱上設置監(jiān)控視窗，監(jiān)控視窗包括查詢面板和高清顯示器，實現對各采樣數據和運行數據的就地實時顯示。

為了實現數據的靈活性，還可以依靠通信網絡，將數據的顯示與查詢通過網絡進行拓撲式連接，將監(jiān)控視窗從單一的就地顯示擴展為WEB視窗，配合與系統數據存儲器連接的監(jiān)控軟件，實現對當前系統所有數據的查詢顯示，監(jiān)控軟件不用固定在某一臺主機，任何以太網聯網的主機運行該軟件均能獲取到每個避雷器組的監(jiān)測和運行數據，即特高壓變電站控制線路上的任一計算機均可通過輸入避雷器組區(qū)域分配的IP地址遠程訪問其運行調控情況。

最后說明的是，以上實施例僅用以說明本發(fā)明的技術方案而非限制，本領域技術人員對本發(fā)明的技術方案所做的其他修改或者等同替換，只要不脫離本發(fā)明技術方案的精神和范圍，均應涵蓋在本發(fā)明的權利要求范圍當中。