1.避雷器在線監(jiān)測系統(tǒng)-概述意義
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重要指標。通過對避雷器的全電流、阻性電流、容性電流、雷擊次數(shù)及雷擊時刻進行實時在線監(jiān)測，可實現(xiàn)對高壓電氣設(shè)備的絕緣狀況進行實時監(jiān)測；同時，通過分析監(jiān)測數(shù)據(jù)可及時發(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)濟的運行提供了一個強力、可靠的保證，為運行檢修人員提供可靠的設(shè)備絕緣信息和科學的檢修依據(jù)，從而達到減少事故發(fā)生，延長檢修間隔，減少停電檢修次數(shù)和時間，提高設(shè)備利用率和整體經(jīng)濟效益的目的。
2.避雷器在線監(jiān)測系統(tǒng)-概述
避雷器在線監(jiān)測系統(tǒng)實現(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)，應用總線控制技術(shù)和模塊化設(shè)計原理，使系統(tǒng)的抗干擾性能、測量的準確性和穩(wěn)定性都得到了很大的提高，滿足了工業(yè)現(xiàn)場實用要求，并采用智能分析系統(tǒng)對采集的數(shù)據(jù)進行科學分析診斷，便于及時方便地了解并掌握變電設(shè)備的健康狀態(tài)。
通過實時監(jiān)測避雷器的全電流、阻性電流、容性電流以及雷擊次數(shù)、雷擊時刻，通過對監(jiān)測到的數(shù)據(jù)進行分析、擬合處理，并結(jié)合現(xiàn)場工況，可及時地發(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
l 采用高精度有源零磁通穿心式互感器，根據(jù)被測電流大小自動選擇放大倍數(shù)，實現(xiàn)高精度測量
l 采用動態(tài)相量補償算法，實現(xiàn)高精度測量信號分析
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)導則》
l Q/GDW 383-2009《智能變電站技術(shù)導則》
l 公司《高壓開關(guān)設(shè)備智能化技術(shù)條件》
l 《IEC61850國際標準工程化實施技術(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標準
l 耐壓符合IEC255-5標準
l 脈沖電壓測試符合IEC255-5標準
l 濕熱性能符合IEC68-2-38標準
l 共模符合IEC255-22-1標準
l 差模符合IEC255-22-1標準
l 靜電放電符合IEC255-22-2標準
l 電磁場輻射干擾符合IEC255-22-3標準
l 快速瞬變干擾符合IEC255-22-4標準
6.技術(shù)指標
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
●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，年月日時分秒
● 溫度：-20℃～80℃，±0.5%
● 濕度：0～99%RH，±3%
3 其他技術(shù)指標
● 系統(tǒng)容量：就地模塊80個
● 監(jiān)測周期：出廠設(shè)置1 小時
● 采樣周期：實時
● 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)的平均工作時間(MTBF)：戶內(nèi)：大于5×104小時。
戶外：大于3×104小時。
7.主要功能
避雷器在線監(jiān)測裝置采用模塊化設(shè)計，每個裝置分別采樣避雷器的ABC三相電流或同時采集母線ABC三相電壓，同時還采集公用電源220V的幅值和相位，為采集控制單元提供計算對比數(shù)據(jù)。每個避雷器在線監(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，計算避雷器泄露電流基波及3、5、7、9次諧波，統(tǒng)計雷擊次數(shù)及雷擊時間等。
2、采集PT單元母線電壓及參考電壓，計算母線電壓基波及3、5、7、9次諧波。
3、CAN或485網(wǎng)絡(luò)通信
4、實時時鐘：每個裝置都具備實時時鐘的功能
5、溫濕度采集控制：采用高精度溫濕度傳感器，可以實時采集裝置內(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)計算阻性電流時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算精度的重要保證?？紤]到泄露電流與母線電壓在不同裝置中實現(xiàn)，且裝置安裝位置可能間隔較遠，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)果上送至后臺軟件。
現(xiàn)場案例
