氧化锌避雷器智能检测装置

技术领域：

本发明涉及一种氧化锌避雷器智能检测装置，具体涉及一种可以在线检测氧化锌避雷器的泄漏电流、雷击次数、温度和剩余电量，达到实时在线检测氧化锌避雷器运行状态的智能检测装置。同时可以检测脱离器好坏。当避雷器遭受过电压或者避雷器老化时，能及时发现故障点进行快速更换损坏部件，把断电损失降到最低。

背景技术：

现有的避雷器绝缘性检测产品主要有以下几种，第一种带有机械式指针显示氧化锌避雷器泄漏电流大小，需要人工定期巡检抄写数据。体积大，把检测产品串联到接地线中，在雷击时有很大的安全隐患，容易击坏避雷器检测产品，数据不能远程上传。第二种是采用基波法测量氧化锌避雷器的泄漏电流和阻性电流来判断避雷器的绝缘性，采用外部供电，增大体积，降低智能化程度。

第三种是授权号为CN204189543的专利，该发明把智能检测线路与氧化锌避雷器封装成一体，分析该发明主要有以下几个缺点：第一点一旦氧化锌避雷器受过电压影响损坏或者避雷器老化，整体就要报废，另因电子检测线路损坏也会造成整只避雷器报废，无谓造成巨大浪费；第二点氧化锌避雷器长期挂在高压下运行，阀片会发热，智能检测线路与阀片封装为一体会引起线路上的电子元件受热容易损坏；第三点该发明利用避雷器的泄漏电流来取电充电，国标规定泄漏电流大于30UA避雷器即判定为损坏，一般锂电池充电保护电路设定为小于5mA以下就不能充电了，就算不用电池充电保护电路采用电池直充方式，锂电池本身也有自保护措施，电流小于电池额定容量0.01C就充不进去了，所以该设计不能满足现有的电池充电标准，特别是随着防雷技术的发展，国家电网推荐使用越来越多的带间隙避雷器，因与线路有空气间隙平时没有泄漏电流，该发明的充电方式完全不能使用；第四点该发明的取样电路采用的是串联电阻分压法，这就需要把取样电阻和氧化锌电阻串联接地，电子线路容易引进雷击大电流从而受损；第五点该发明采用无线信道传输数据，受无线电管理规定影响不能设置超大功率无线电收发装置，因此不能直接远距离传数据给后台服务器，无线传输距离近，需要加中继，才能把数据传的更远。第六点该发明没有GPS或北斗定位功能，发生故障时不能实现实时地理定位，不方便运维人员快速导航故障点的地理位置；第七点该发明没有脱离器，不能隔离因避雷器闭路入地电流，没有脱离器状态检测功能。现有的避雷器脱离器质量存在很大差异，有些避雷器没有损坏，脱离器已经脱落，给巡检维护人员造成很大麻烦，也有些避雷器损坏脱离器不脱落，无法起到保护线路作用，有很大安全隐患又无法发现。当脱离器正常工作时，遇到过电压也得逐个避雷器进行巡线发现故障点。该发明不具备避雷器脱离器故障检测功能。第八点该发明因为智能检测线路与氧化锌避雷器封装为一体，不适配于各种用途的避雷器。

发明内容：

(一)要解决的技术问题

本发明的目的就是要克服上述缺点，旨在提供一种氧化锌避雷器智能检测装置，可以实时在线检测避雷器的绝缘性和统计避雷器被雷击次数。显示氧化锌阀片的温度和电池的剩余电量，通过泄漏电流和阀片的温度综合分析避雷器的绝缘状态，及时发现避雷器损坏，同时检测脱离器的好坏，实时定位故障点降低人工巡线的工作量。实现准确地理定位及时对故障部件进行检修更换。采用窄带物联网技术，功耗低，数据实时发送立刻上传，测量数据直接传输到后台服务器，安全可靠。使用太阳能和预制充电孔给电池供电，解决氧化锌智能检测装置电量损耗问题。同时氧化锌避雷器智能检测装置可以适配于不同用途的避雷器。

(二)技术方案

为达到上述目的，本发明的氧化锌避雷器智能检测装置，包括：连接电极1、电阻片2、片状电极3、检测模块4、电流引线5、管型电极6、金属焖盖7、环形螺母8、导向盖9、螺母10、预置螺栓11、壳体12、太阳能板13、天线14、脱离器15。检测模块4放置在管型电极6里，管型电极6的一端垫上片状电极3，片状电极3上放置电阻片2，电阻片2上放置连接电极1，连接电极1上焊接一根电流引线5，绕过电阻片2和片状电极3穿过检测模块4上的互感线圈4.1接到管型电极6上，套上壳体12，管型电极6另外一端盖上金属焖盖7，环形螺母8套进金属焖盖7上预置螺栓11并能拧紧，导向盖9、螺母10套进预置螺栓11并拧紧，壳体12外围装上太阳能板13、天线14，预置螺栓(11)配接脱离器(15)组成该发明的智能检测装置。所述氧化锌避雷器智能检测装置上的连接电极1预留有螺孔1.1适配于各种用途的氧化锌避雷器图5、图6、图7、图8。所述氧化锌避雷器智能检测装置上的预置螺栓11配接的脱离器15，用于带间隙氧化锌避雷器时可以不采用。

本发明检测模块电路图图4：采用太阳能充电、电池供电、外置充电插口7.1、电量检测电路、北斗定位收发模块、设有充放电稳压电路、保护电路、温度传感器、温度采集电路、信号采集、互感线圈、雷击计数和泄漏电流处理电路、脱离器检测电路、微处理器、物联模块。

本发明检测模块4的内置电流互感线圈4.1以及穿过其的电流引线5和电阻片2、管型电极6形成并联接线法，用电流互感线圈4.1感应电流引线5上的电流用于检测，此原理和方法同时测量氧化锌避雷器泄漏电流和氧化锌避雷器被雷击次数。

本发明检测模块4采用窄带物联网通信技术，过电压、避雷器老化、电阻片超温等超限数据实时发送立刻上传到服务器并发实时短信报警数据到设定的运维人员手机上，常规检测数据根据用户要求设定时间传输数据，方便管理人员实时监测避雷器运行状态。

本发明检测模块4电路板上引出充电电线穿过金属焖盖7上的孔7.3和孔7.4连接到壳体12外围的太阳能板13上，检测模块4电路板上焊接有外置充电插口，插口穿出金属焖盖7上的焖盖孔7.1，检测模块4电路板上引出电线穿过金属焖盖7上的焖盖孔7.2连接到壳体12外围的天线14上。

本发明智能检测装置上的预置螺栓11配接脱离器15，用于无间隙氧化锌避雷器时，可以隔离避雷器闭路时的入地电流，通过检测泄漏电流的大小，判断脱离器脱离状况和好坏，当泄漏电流接近0时实时发送信号给后台进行报警。脱离器和避雷器是串联接入地线，通过检测流过的电流的方法检测脱离器好坏，避雷器正常运行状态检测出的泄漏电流在5uA～30uA。当避雷器正常工作因脱离器故障脱落时，遇到过电压避雷器就起不到保护线路作用。当避雷器安装了智能检测模块时，脱离器脱落检测出的泄漏电流就会变成接近0，因为脱离器和避雷器是串联接入地线，脱离器断开无法构成闭合回路电流引线没有电流流过。

本发明的智能检测装置还可以和各种用途的避雷器配合使用，包括带避雷器防雷绝缘子图5、带避雷器防雷耐张绝缘子图6、带脱离器无间隙避雷器图7、腔室智能避雷器图8。

复合外套氧化锌避雷器20和智能检测装置上的连接电极1通过锥形拧紧密封结构螺接为一个整体，利用避雷器底端硅橡胶的柔软性使连接的更紧凑牢固，防水和防止形成空气间隙造成放电。

氧化锌避雷器智能检测装置适配于带避雷器防雷绝缘子16，避雷器16上的螺栓拧入连接电极1预留的螺孔1.1内并拧紧，然后把智能检测装置金属焖盖7上的预置螺栓11穿过避雷器支架上的孔，垫上垫片11.3和弹簧垫片11.2，拧上螺母11.1，即组成智能带避雷器防雷绝缘子图5。

氧化锌避雷器智能检测装置适配于带避雷器防雷耐张绝缘子17，避雷器17上的螺栓拧入连接电极1预留的螺孔1.1内并拧紧，然后把智能检测装置金属焖盖7上的预置螺栓11穿过避雷器支架17.1上的孔，垫上垫片11.3和弹簧垫片11.2，拧上螺母11.1，即组成智能带避雷器防雷耐张绝缘子图6。

氧化锌避雷器智能检测装置适配于带脱离器无间隙避雷器18，避雷器18上的螺栓穿过避雷器绝缘支架18.1上的孔后拧入连接电极1预留的螺孔1.1内并拧紧，然后把智能检测装置金属焖盖7上的预置螺栓11与脱离器15上的螺孔拧紧，即组成智能带脱离器无间隙避雷器图7。

氧化锌避雷器智能检测装置适配于腔室避雷器图8，氧化锌避雷器20上有上触头20.2、接触环20.1、引线固定桩20.3，氧化锌避雷器20上的螺栓拧入连接电极1预留的螺孔1.1内并拧紧，然后把智能检测装置上的金属焖盖7上的预置螺栓11与脱离器15上的螺孔拧紧，脱离器15上的引线15.1固定在引线固定桩20.3上，组成腔室智能避雷器本体图8，氧化锌避雷器智能检测装置壳体12上有凸起12.1，使用专用绝缘操作杆，能在绝缘腔体19内快速插拔智能避雷器20，实现快速带电更换避雷器。

绝缘腔体19上的弹性导电卡片固定环19.3内置螺接19.4弹性导电卡片19.1，弹性导电卡片19.1四周被环形拉簧19.2环绕恒定箍紧，阶梯金属接触环20.1可以卡的更加牢固紧密接触。用专用绝缘操作杆插装智能避雷器20，上触头20.2、接触环20.1到达限位阶梯金属接触环台阶20.4后会有弹性导电卡片闭合声进行提示，防止虚接触(图8)，弹性导电卡片挡住阶梯金属接触环，防止避雷器因自重及振动跌落。

附图说明：

图1是本发明氧化锌避雷器智能检装置组装图。

图2是本发明智能检测模装置上的连接电极结构图。

图3是本发明智能检测装置上的焖盖结构图。

图4是本发明智能检测装置电路原理框图。

图5是智能检测装置和带避雷器防雷绝缘子组合结构图。

图6是智能检测装置和带避雷器防雷耐张绝缘子组合结构图。

图7是智能检测装置和带脱离器无间隙避雷器组合结构图。

图8是智能检测装置和腔室避雷器组合结构图。

图9是腔室智能避雷器上弹性导电卡片和固定环组合结构图。

图10是腔室智能避雷器上阶梯金属接触环结构图。

具体实施方式：

下面结合附图和工作原理对本发明作进一步详细的说明，但并不是对本发明保护范围的限制。

本发明的氧化锌智能检测装置独立于一体，和避雷器脱离器串联接入地线，当避雷器损坏或脱离器损坏时只需更换损坏部件即可，因为是分离式安装即使氧化锌阀片发热也不会影响智能检测装置，电池独立供电，用太阳能板充电安全可靠，采用并联接线法安全可靠防止智能检测装置被击坏，窄带物联网通讯实时快速上传数据，北斗定位准确方便查找地理位置，与无间隙避雷器配合使用能隔离因避雷器闭路入地电流，能检测脱离器好坏减少运维工作量，可以配合各种用途的避雷器一起使用。

本发明的氧化锌避雷器智能检测装置，包括：连接电极1、电阻片2、片状电极3、检测模块4、电流引线5、管型电极6、金属焖盖7、环形螺母8、导向盖9、螺母10、预置螺栓11、壳体12、太阳能板13、天线14、脱离器15。检测模块4放置在管型电极6里，管型电极6的一端垫上片状电极3，片状电极3上放置电阻片2，电阻片2上放置连接电极1，连接电极1上焊接一根电流引线5，绕过电阻片2和片状电极3穿过检测模块上4的互感线圈4.1接到管型电极6上，套上壳体12，管型电极6另外一端盖上金属焖盖7，环形螺母8套进金属焖盖7上预置螺栓11并能拧紧，导向盖9、螺母10套进预置螺栓11并拧紧，壳体12外围装上太阳能板13、天线14，预置螺栓11配接脱离器15组成该发明的智能检测装置。所述氧化锌避雷器智能检测装置上的连接电极1预留有螺孔1.1适配于各种用途的氧化锌避雷器图5、图6、图7、图8。

本发明检测装置电路图图4：采用太阳能充电、电池供电、外置充电插口7.1、电量检测电路、北斗定位收发模块、设有充放电稳压电路、保护电路、温度传感器、温度采集电路、信号采集、互感线圈、雷击计数和泄漏电流处理电路、脱离器检测电路、微处理器、物联模块。分析耗电情况、电池使用年限、太阳能充电情况、数据丢失是否由于电池电量不足。使用3.7V的电池，通过降压芯片降压到基准电压2.5V。基准电压2.5V加载到主控芯片ADC1_IN1引脚上，用于AD采集。因为电池的电压值是在变化的，电池的电压为xV，主控芯片为12位的AD采集，分辨率为1/2^12(1/4096)，AD采集到基准电压2.5V对应一个码率值：2.5V～Y(Y已知，在0～4096之间的一个数值)，电池电压xV对应的码率值：xV～4096，反推出x值大小，电池充满电为4.02V，x/4.02*100％即算出电池剩余电量。

本发明检测模块4的内置电流互感线圈4.1以及穿过其的电流引线5和电阻片2、管型电极6形成并联接线法，用电流互感线圈4.1感应电流引线5上的电流用于检测，电流互感线圈4.1感应穿过其圆心的并联导线上的电流，通过分析电流值的大小分辨是氧化锌的泄漏电流还是过电压。在没有过电压的情况下，由于氧化锌特性，氧化锌的电阻无穷大，泄漏电流为几微安，当氧化锌的绝缘性下降时，氧化锌的电阻值在减小，加载在氧化锌避雷器顶端的高压，相对大地会有微弱的泄漏电流，此时泄漏电流径流到底端氧化锌电阻片2时，泄漏电流会走电阻小的电流引线5流入大地，此时使用的电流互感器可以感应到并联导线上的泄漏电流大小，电流互感器感应到的电流经过高精度采样电阻，形成电压输入到高精度采样芯片，在采样电阻两端加载瓷片电容，过滤PCB本身线路杂波，未过滤的杂波电流用软件算法修正。高精度采样芯片经过一系列的处理把采集的电压值存储到自身的寄存器里面。当主控芯片查询时，把高精度采集芯片采集的电压值通过SPI口上送到主控芯片。主控芯片得到高精度采样芯片的电压值，经过软件的一系列处理，算出泄漏电流值。此原理和方法同时测量氧化锌避雷器泄漏电流和氧化锌避雷器被雷击次数。

本发明检测模块4采用窄带物联网通信技术，过电压、避雷器老化、电阻片超温等超限数据实时发送立刻上传到服务器并发实时短信报警数据到设定的运维人员手机上，常规检测数据根据用户要求设定时间传输数据，方便管理人员实时检测避雷器运行状态。

本发明检测模块4电路板上引出充电电线穿过金属焖盖7上的孔7.3和孔7.4连接到壳体12外围的太阳能板13上，检测模块4电路板上焊接有外置充电插口，插口穿出金属焖盖7上的孔7.1，检测模块4电路板上引出电线穿过金属焖盖7上的孔7.2连接到壳体12外围的天线14上。

本发明智能检测装置上的预置螺栓11配接脱离器15，用于无间隙氧化锌避雷器时，通过检测泄漏电流的大小，判断脱离器脱离状况和好坏状况，当泄漏电流接近0时实时发送信号给后台进行报警。脱离器和避雷器是串联接入地线，通过检测流过线路的电流的方法检测脱离器好坏，避雷器正常运行状态检测出的泄漏电流在5uA～30uA。当避雷器正常工作因脱离器故障脱落时，遇到过电压避雷器就起不到保护线路作用。当避雷器安装了智能检测模块时，脱离器脱落检测出的泄漏电流就会变成接近0，因为脱离器和避雷器是串联接入地线，脱离器断开无法构成闭合回路电流引线没有电流流过。

本发明的智能检测模块还可以和各种用途的避雷器配合使用，、带避雷器防雷绝缘子图5、带避雷器防雷耐张绝缘子图6、带脱离器无间隙避雷器图7、腔室智能避雷器图8。

氧化锌避雷器20和智能检测装置上的连接电极1通过锥形拧紧密封结构螺接为一个整体，利用避雷器底端硅橡胶的柔软性使连接的更紧凑牢固，防水和防止形成空气间隙造成放电。

氧化锌避雷器智能检测装置适配于带避雷器防雷绝缘子16，避雷器16上的预制螺栓拧入连接电极1预留的螺孔1.1内并拧紧，然后把智能检测装置金属焖盖7上的预置螺栓11穿过避雷器支架上的孔，垫上垫片11.3和弹簧垫片11.2，拧上螺母11.1，即组成智能带避雷器防雷绝缘子图5。

氧化锌避雷器智能检测装置适配于带避雷器防雷耐张绝缘子17，避雷器17上的预制螺栓拧入连接电极1预留的螺孔1.1内并拧紧，然后把智能检测装置金属焖盖7上的预置螺栓11穿过避雷器支架17.1上的孔，垫上垫片11.3和弹簧垫片11.2，拧上螺母11.1，即组成智能带避雷器防雷耐张绝缘子图6。

氧化锌避雷器智能检测装置适配于带脱离器无间隙避雷器18，避雷器18上的螺栓穿过避雷器绝缘支架18.1上的孔后拧入连接电极1预留的螺孔1.1内并拧紧，然后把智能检测装置金属焖盖7上的预置螺栓11与脱离器15上的螺孔拧紧，即组成智能带脱离器无间隙避雷器图7。

氧化锌避雷器智能检测装置适配于腔室避雷器图8，氧化锌避雷器20上有上触头20.2、接触环20.1、引线固定桩20.3，氧化锌避雷器20上的螺栓拧入连接电极1预留的螺孔1.1内并拧紧，然后把智能检测装置金属焖盖7上的预置螺栓11与脱离器15上的螺孔拧紧，脱离器15上的引线15.1固定在引线固定桩20.3上，组成腔室智能避雷器本体图8，智能检测装置壳体12上有凸起12.1，使用专用绝缘操作杆，能在绝缘腔体(19)内快速插拔智能避雷器，实现快速带电更换避雷器。

电池充电和电源管理，该产品采用太阳能板13充电，预置外接充电孔7.1，太阳能板环绕在壳体12四周，可以不同方向吸收太阳能，对电池进行充电，在充电过程中采用充电保护芯片，当电池充满时可以自动断开充电，避免电池过充影响电池寿命。由于高精度采集芯片是5V供电，电池为3.7V供电，采用了升压芯片，把3.7V的供电升压稳定到5V。由于采用低功耗NBIoT的无线通信技术，同时使主控芯片进入待机模式个，功耗非常低。