專利名稱：一種變電站絕緣子泄漏電流監(jiān)測終端的制作方法
技術領域：
本實用新型屬于電性能監(jiān)測技術領域，具體涉 及一種變電站絕緣子泄漏電流監(jiān)測 終端。
背景技術：
絕緣子在變電站中起到使裝置中不同電位的載流導體之間互相絕緣的作用，因 此，絕緣子應具有足夠的絕緣強度。但由于絕緣子的工作環(huán)境比較惡劣，空氣中的塵埃、帶 電粒子以及雨水落在絕緣子上，在絕緣子的表面形成了一層污穢，這樣原本絕緣的絕緣子 由于表面的污穢，使絕緣子的絕緣強度降低。當絕緣子表面的污濕狀態(tài)到達一定的程度就 會發(fā)生污閃，引起變電站的故障。據(jù)統(tǒng)計，在電力系統(tǒng)總事故數(shù)種，污閃事故次數(shù)僅次于雷 害，位居第二，而污閃事故所造成的損失卻是雷擊事故的10倍。污閃事故對我國的電力系 統(tǒng)產(chǎn)生破壞，造成了很大的經(jīng)濟損失。隨著工農(nóng)業(yè)的發(fā)展和輸電電壓的升高以及電網(wǎng)分布 總量的不斷提高，污閃問題日趨嚴重。為防止污閃事故的發(fā)生，需對絕緣子的污穢程度作出 可靠檢測，以便對絕緣子的絕緣水平以及及時采取防污閃措施提供依據(jù)。目前在電力系統(tǒng)中的防污措施主要有通過增加絕緣子串的數(shù)目以增加爬電距 離；采用有機合成等新材質(zhì)構成的絕緣子；涂RTV有機涂料；采取人工定期清掃。上述方法 在防止污閃事故的發(fā)生中起到了一定的作用，但從技術性與經(jīng)濟性的角度看，均存在大量 人力、物力，財力的浪費，并且缺乏對絕緣子污穢程度的實時監(jiān)測，對防止污閃事故的發(fā)生 并不能起到很好的作用。當絕緣子表面的污穢程度增大時，絕緣子的絕緣強度隨之下降，絕緣子上的泄漏 電流也隨之增加。我們可以通過監(jiān)測絕緣子泄漏電流的大小，判斷絕緣子的污穢程度。利用 此種方法能實時監(jiān)測絕緣子的污穢程度，使絕緣子污穢的“定期清掃”轉(zhuǎn)變?yōu)椤盃顟B(tài)清掃”， 實現(xiàn)人力、物力、財力的節(jié)省。

實用新型內(nèi)容本實用新型的目的是提供一種變電站絕緣子泄漏電流監(jiān)測終端，對絕緣子的泄露 電流作出實時監(jiān)測，解決了現(xiàn)有防污方法需要花費大量的人力、物力、財力以及防止污閃事 故的效果不十分理想的問題。本實用新型所采用的技術方案是，一種變電站絕緣子泄漏電流監(jiān)測終端，包括 依次連接的電流采樣模塊，采樣信號處理模塊，A/D轉(zhuǎn)換模塊、C51單片機處理模塊以及 ZigBee模塊，C51單片機處理模塊上還連接有電源模塊。本實用新型的特點還在于，其中的電流采樣模塊，用于實時的采集泄漏電流信號。其中的采樣信號處理模塊，用于將采樣得到的電流信號放大、整流濾波以及將電 流信號轉(zhuǎn)換為電壓信號。其中的A/D轉(zhuǎn)換模塊，用于將采集得到的模擬信號轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號。[0011]其中的電源模塊，用于為監(jiān)測終端的各模塊供電其中的C51單片機 處理模塊，用于計算，存儲，控制，報警。其中的ZigBee模塊，用于無線傳輸分析得到的數(shù)據(jù)。本實用新型的有益效果是，(1)采用專門設計的用于采樣的電流互感器，可以比較精確的檢測絕緣子泄漏電流。(2)采用C51單片機處理模塊，將優(yōu)化的處理程序?qū)懭雴纹瑱C中，可以在絕緣子終 端處直接對采集的數(shù)據(jù)進行分析處理，避免了采集的模擬信號在傳輸?shù)奖O(jiān)控中心的過程中 受到變電站電磁場嚴重干擾的問題。另外，用C51監(jiān)測并控制整個終端各模塊的工作狀態(tài)， 提高了監(jiān)測終端工作的穩(wěn)定性與可靠性。(3)采用ZigBee無線通信技術實現(xiàn)各個監(jiān)測終端與控制中心之間的互連通信。 ZigBee網(wǎng)絡具有使用方便、工作可靠、功耗低、價格低的特點。使用ZigBee無線網(wǎng)絡進行數(shù) 據(jù)的傳輸，不受物理空間的限制，更解決了信號通過有線媒介傳輸時易受變電站電磁場嚴 重干擾的問題。

圖1是本實用新型變電站絕緣子泄漏電流監(jiān)測終端的結(jié)構示意圖；圖2是本實用新型變電站絕緣子泄漏電流監(jiān)測終端的電流采樣電路圖；圖3是本實用新型變電站絕緣子泄漏電流監(jiān)測終端的采樣信號處理模塊工作流 程圖；圖4是本實用新型變電站絕緣子泄漏電流監(jiān)測終端的電源模塊工作流程圖；圖5是本實用新型變電站絕緣子泄漏電流監(jiān)測終端的C51單片機處理模塊工作流 程圖；圖6是本實用新型變電站絕緣子泄漏電流監(jiān)測終端的ZigBee無線網(wǎng)絡網(wǎng)狀拓撲 結(jié)構示意圖；圖7是本實用新型變電站絕緣子泄漏電流監(jiān)測終端的ZigBee模塊轉(zhuǎn)發(fā)數(shù)據(jù)工作 流程圖；圖中，1.電流采樣模塊，2.采樣信號處理模塊，3.A/D轉(zhuǎn)換模塊，4.電源模塊， 5. C51單片機處理模塊，6. ZigBee模塊。
具體實施方式
以下結(jié)合附圖和具體實施方式
對本實用新型進行詳細說明。本實用新型變電站絕緣子泄漏電流監(jiān)測裝置的結(jié)構，如圖1所示，包括依次連接 的電流采樣模塊1、采樣信號處理模塊2、A/D轉(zhuǎn)換模塊3、C51單片機處理模塊5以及ZigBee 模塊6，C51單片機處理模塊5上還連接有電源模塊4。(1)電流采樣模塊1由于絕緣子的工作環(huán)境比較惡劣，而且絕緣子的泄露電流幅值變化范圍大(從幾 十微安到幾百毫安)，而平時又很小，因此選擇的互感器要精確度高、穩(wěn)定性好，并且能承受 高電壓。針對上述特點，采用坡莫合金集流環(huán)采集泄漏電流并研制了一種新型的0型鐵芯泄露電流傳感器。為了防止如雷擊等意外產(chǎn)生的大電流對后續(xù)電路的破壞，需要采取一定 的保護措施，如采取壓敏電阻和光電隔離的手段。電流采樣電路如圖2所示。(2)采樣信號處理模塊2從絕緣子上 得到的泄漏電流十分微弱，先對其進行放大處理，另外采集到得電流 不穩(wěn)定并且不符合后續(xù)處理電路的要求，再對其進行整流濾波處理。最后經(jīng)過I/V轉(zhuǎn)換，將 電流信號轉(zhuǎn)換為電壓信號。采樣處理流程如圖3所示。(3)A/D 轉(zhuǎn)換模塊 3A/D轉(zhuǎn)換器的性能好壞直接影響到整個工作系統(tǒng)的性能，這里采用16路分辨率的 多路轉(zhuǎn)換器。(4)電源模塊4采用太陽能電池板與蓄電池相結(jié)合的方式對監(jiān)測終端進行供電。采用感光元件 感受外部光照條件，在晴天光照強度足夠的條件下，采用太陽能電池板供電，并對蓄電池充 電。當蓄電池充滿電后，停止充電。在夜晚、陰雨天等光照強度不足的情況下，使用蓄電池 對終端供電。采用C51單片機對太陽能電池板和蓄電池的工作狀態(tài)進行控制。電源模塊的 工作流程如圖4所示。(5)C51單片機處理模塊此模塊的處理器采用低功耗的MSP430單片機。C51單片機對采樣得到的泄漏電 流信號進行分析和處理，做出存儲、查詢、比較、報警等操作，此外該模塊協(xié)調(diào)控制整個監(jiān)測 終端各模塊的工作狀態(tài)。預先將監(jiān)測軟件寫入C51內(nèi)部程序存儲器中，在監(jiān)測終端開始工 作時，由C51對終端的各個模塊進行初始化操作；開始采集數(shù)據(jù)后，C51從I/O端口讀入AD 轉(zhuǎn)換后的信號，經(jīng)過程序的分析處理后，由I/O 口送到ZigBee模塊，并通過一個I/O 口喚醒 ZigBee模塊使其進入工作狀態(tài)，將C51傳來的數(shù)據(jù)通過無線網(wǎng)絡發(fā)送到監(jiān)控中心。監(jiān)測軟件中包含對各模塊的初始化程序，對數(shù)據(jù)的運算分析程序，以及對各模塊 工作狀態(tài)的判斷和控制程序。在運算分析程序中，將泄流電流的大小分為三個等級，每個等 級對應的ZigBee發(fā)送時間間隔不同，等級越低發(fā)送間隔越長，當超過最高等級C的限定值 時，向監(jiān)控中心發(fā)送報警信號。這種處理方法能夠進一步降低ZigBee模塊的功耗，并降低 網(wǎng)絡占用率，有效減少監(jiān)控中心的數(shù)據(jù)處理量。此模塊的工作流程如圖5所示。(6) ZigBee 模塊 6此模塊采用MC13192芯片。ZigBee模塊有三種網(wǎng)絡結(jié)構(星型，樹型，網(wǎng)狀)，在 這里選擇網(wǎng)狀結(jié)構，每一個監(jiān)測終端上的ZigBee模塊都為全功能設備工作模式。這種結(jié)構 的網(wǎng)絡非常健壯，任意兩個節(jié)點間可以同時通過多條路由通道傳輸數(shù)據(jù)，在個別節(jié)點發(fā)生 故障時，能夠通過其他節(jié)點建立新的路由通道，將數(shù)據(jù)傳輸?shù)奖O(jiān)控中心。網(wǎng)狀拓撲結(jié)構如圖 6所示，ZigBee模塊轉(zhuǎn)發(fā)數(shù)據(jù)的工作流程如圖7所示。以上內(nèi)容是結(jié)合具體的優(yōu)選實施方式對本實用新型所作的進一步詳細說明，不能 認定本實用新型的具體實施方式
僅限于此，對于本實用新型所屬技術領域的普通技術人員 來說，在不脫離本實用新型構思的前提下，還可以做出若干簡單的推演或替換，都應當視為 屬于本實用新型由所提交的權利要求書確定專利保護范圍。
權利要求1.一種變電站絕緣子泄漏電流監(jiān)測終端，其特征在于包括依次連接的電流采樣模塊 (1)，采樣信號處理模塊(2)，A/D轉(zhuǎn)換模塊(3)、C51單片機處理模塊(5)以及ZigBee模塊 (6)，C51單片機處理模塊(5)上還連接有電源模塊⑷。
2.根據(jù)權利要求1所述的變電站絕緣子泄漏電流監(jiān)測終端，其特征在于所述的C51 單片機處理模塊(5)采用MSP430單片機。
3.根據(jù)權利要求1所述的變電站絕緣子泄漏電流監(jiān)測終端，其特征在于所述的 ZigBee模塊(6)采用MC13192芯片。
專利摘要本實用新型公開的一種變電站絕緣子泄漏電流監(jiān)測終端，包括依次連接的電流采樣模塊、采樣信號處理模塊、A/D轉(zhuǎn)換模塊、C51單片機處理模塊以及ZigBee模塊，C51單片機處理模塊上還連接有電源模塊。本實用新型變電站絕緣子泄漏電流監(jiān)測終端，實現(xiàn)了對變電站絕緣子泄漏電流大小的實時監(jiān)測，在終端通過C51單片機對采集的信號進行分析處理，并將處理后的數(shù)據(jù)通過ZigBee無線網(wǎng)絡發(fā)送到監(jiān)控中心，監(jiān)控中心根據(jù)報警信號的提示并依據(jù)周圍環(huán)境的具體情況，對絕緣子污穢程度作出評定，及時派人進行清掃，使絕緣子污穢的“定期清掃”轉(zhuǎn)變?yōu)椤盃顟B(tài)清掃”，實現(xiàn)人力、物力、財力的節(jié)省。
文檔編號G01R19/00GK201886114SQ201020636558
公開日2011年6月29日 申請日期2010年12月1日 優(yōu)先權日2010年12月1日
發(fā)明者劉家兵, 張功望, 王容, 胡躍進, 蔡偉, 黃新波 申請人:西北電網(wǎng)有限公司, 西安金源電氣有限公司