毕业设计电网防污闪装置.docx

毕业设计电网防污闪装置.docx

《毕业设计电网防污闪装置.docx》由会员分享，可在线阅读，更多相关《毕业设计电网防污闪装置.docx（47页珍藏版）》请在冰豆网上搜索。

毕业设计电网防污闪装置

前言

随着中国社会经济的迅猛发展，国民生活水平的不断提高，电力作为国民经济发展的基础产业，其重要性越来越显著。

能否保证电力安全稳定持续的供应，关系到人民正常生活、生命和财产安全的保证，尤其是重要的厂矿、单位和部门，一旦电力供应中断，将造成重大的经济损失，造成重大的政治影响以及公共场所秩序严重混乱，损失不可估量。

近几年来，社会生产的发展对电能的需求日益增长，促使发电设备的容量不断增大，也使供电网络规模扩大，随之而来的问题就越来越多。

污闪事故就是影响电网安全稳定运行的主要因素之一。

电力设备的电瓷表面，受到固体、液体或气体等导电物质污染，在遇到雾、露和细雨时，污层电导增大，泄漏电流增加，便产生局部放电。

在运行电压下瓷件表面的局部放电可能发展成为电弧闪络，这种闪络就称为污闪。

电力系统发生污闪事故，往往会造成严重后果，引起多条高压线路、多个变电所失电，甚至引起系统震荡，从而造成电网瓦解，引起大面积停电，且恢复时间长。

输变电设备发生污闪将严重影响电力系统安全运行，因此，防止输变电设备发生污闪已成为保证电力系统安全生产的重要工作。

建国后，国家在防污闪方面取得了一定成果，采用新型的绝缘子，定期清扫运行的绝缘子等都是很有效的手段，但这些方法都比较被动。

本文针对污闪发生的原因，确定了监测参数，设计了一套能够自主监测绝缘子污秽状态的防污闪装置，能够通过GSM无线通讯系统让工作人员掌握绝缘子的泄漏电流、环境温度和湿度的状况，变被动为主动，最大程度地防止污闪事故的发生。

1防污闪的必要性

1.1中国输变电设备污闪现状

输变电设备的外绝缘性能对电网运行安全具有重大影响。

电力系统中大量使用的绝缘子，其表面的污染、受潮将严重影响绝缘子的电气特性，危及电网的运行安全。

早在20世纪五十年代，我国东部沿海工业发达地区就发生过电网污闪事故。

六十年代后，污闪事故逐渐向全国各电网发展。

进入八十年代，随着城乡工业的迅速发展，大气环境日趋恶化，环境污染日益加重；同时，高压输变电设备大幅度增加，电网污闪事故的出现呈明显上升趋势。

八十年代末九十年代初曾经发生了全国区域性的电网大面积污闪事故，给国民经济造成巨大损失。

自九十年代，各大电网针对输变电设备外绝缘进行了大规模防污闪改造，制定了一系列预防污闪的改造措施和对策，特别是对主干和重点线路进行了爬距调整改造，使运行线路的绝缘水平得到提高。

但是，随着电网容量、输电电压等级的提高以及输变电设备运行环境的日益恶劣，电网防污闪工作形势依然十分严峻。

2001年初，辽宁、河南、河北及京津唐地区同时发生了大面积污闪事故，造成直接经济损失近百亿元人民币。

其中，河南省豫西、豫北电网大面积线路、变电站污闪故障，先后有三十五条220kv及以上线路跳闸155条次；一个500kv变电站、六个220kv变电站闪络，造成近百万千瓦时的电量损失。

因此，预防、减少污闪事故的发生对于电网安全可靠运行具有十分重要的意义。

1.2论文的主要工作

1）讨论了中国输变电设备污闪的现状。

2）从污闪的概念入手，分析了污闪机理的四个过程，并且针对我国电网大面积污闪情况，分析了各地区的发生污闪的气象条件和设备状况，找出输变电设备发生污闪事故的原因。

3）针对污闪事故发生的原因，提出防止污闪事故发生的措施。

4）通过分析外在因素对污闪事故发生的影响程度，确定了监测绝缘子污秽状态的重要参数。

5）设计了一套输变电设备防污闪监测装置，变被动清扫为主动预防，有效防止污闪事故的发生。

2.输变电设备污闪分析

2.1污闪事故的概念

污闪是输变电设备污秽外绝缘闪络的简称。

输变电设备的绝缘子常会受到工业污秽或自然界的盐碱、粉尘及鸟粪的污染。

绝缘子是一种特殊的绝缘控件，能够在架空输电线路中起到支撑导线和防止电流回地的重要作用。

干燥情况下，绝缘子表面污层的电导很小；对闪络电压影响很小，对运行没有什么大的危害。

但当大气湿度较高，尤其在大雾、毛毛雨、凝露、融雪融冰等不利的气象条件下，绝缘子表面污层被湿润，其表面电导剧增使绝缘子表面泄漏电流急剧增加。

结果绝缘子的闪络电压大大降低，甚至有可能在其工作电压下发生闪络，通常把绝缘子的这种闪络称为污闪[2]。

由于这类气候条件可能广泛发生，所以污闪事故发生的事故点多、涉及面广，不同电压等级可能同时发生，事故持续时间长，事故损失大，抢修的工作量也大。

2.2输变电设备污闪所造成的灾难性事故

据不完全统计1971年至1980年，输电线路发生的污闪事故有1126次，变电设备的污闪事故有761次。

到了80年代，输电线路的污闪事故达1907次，变电设备污闪事故达695次，后十年的污闪事故次数总的来讲比前十年又有增加。

污闪事故突出，不但表现为次数的增加，而且表现为污闪面积的扩大及其严重性。

污闪事故造成的电量损失，以及给国民经济带来的损失是十分惊人的。

1976年2月上海闸北电厂一次污闪事故，就少发电1013万kw.h，导致上海北部地区大面积停电。

又如，1977年l月份至2月份之间，山东省淄博、昌邑、烟台、惠民四个地区相继发生了地区性大面积污闪，涉及35-220kv线路，63条线路跳闸，105个变电站停电，损失电量431万kw.h。

同时，造成多口油田关闭、输油管凝固等重大事故。

到了90年代，我国的华东、华中、华北、东北、西北等地发生跨省市的大面积污闪事故，都曾造成地区网络的几度瓦解。

据1971到1990年的不完全统计，全国污闪事故共计损失电量43180.3万kw.h。

1989年至1990年初，我国跨省市的大面积污闪，特别是500kv线路的大量跳闸，引起了电力部门的高度重视，曾投入大量人力、物力解决输变电设备的污闪问题，也收到了相当大的效果，电力系统的污闪跳闸率和事故率在几年内连续下降[1]。

但是，到了1996年末至1997年初，全国性的大面积污闪再度发生，使有关人员再一次认识到大面积污闪的严重性和抗污闪工作的长期性和艰巨性。

因此，研究分析绝缘子的污闪特性，探讨防污闪方法，对于采取有效防污措施，保障输变电设备安全可靠运行具有十分重要的意义。

2.3输变电设备污闪机理分析

空气的污染和水分的凝结是导致绝缘子污闪的直接原因。

在线运行的绝缘子，在自然环境中，受到

、氮氧化物以及颗粒性尘埃等大气环境的影响，在其表面逐渐沉积了一层污秽物。

在天气干燥的情况下，这些表面带有污秽物的绝缘子保持着较高的绝缘水平，其放电电压和洁净、干燥状态时接近。

然而，当遇有雾、露、毛毛雨以及融冰、融雪等潮湿天气时，在空气中的水分作用下变得湿润时，绝缘子的绝缘性能下降，在施加电压不够高时，流过表面污层的泄漏电流很小，不足以在绝缘子表面形成烘干区，即使形成烘干区后产生的局部电弧也不能得到充分发展，只有当施加的电压等于或超过临界闪络电压时，在外加电压作用下表面泄漏电流将大大增加，从而可能导致运行中的绝缘子沿污秽表面发生完全闪络。

由于绝缘子的形状、结构尺寸的影响以及绝缘子表面污层分布不均和潮湿程度不同等因素，使绝缘子表面各部位的电流密度不同，其结果在电流密度比较大的部位形成了干燥带。

干燥带的形成促使绝缘子表面电压分布更加不均匀，干燥带承担较高的电压。

当电场强度足够大时，将产生辉光放电，继而产生局部电弧。

这时，染污介质的表面放电模型，相当于表面局部电弧串联着一段污层电阻。

此时局部电弧有可能熄灭，也有可能发展。

当局部电弧不断发生和发展达到和超过临界状态时，电弧贯穿两极，才可能使局部电弧发展成为绝缘子完全闪络。

由此可见，绝缘子污闪发展一般经过4个阶段：

1）绝缘子表面污秽积累。

2）在潮湿的环境条件下污秽变湿润。

3）在表面泄漏电流的热效应作用下出现干区从而改变电压分布并引起局部电弧。

4）局部电弧发展成为绝缘子完全闪络。

2.3.1绝缘子表面积污

绝缘子表面沉积的污秽，来源于该地大气环境的污染，也受大气条件的洗涤，例如，风吹和雨淋使绝缘子上下表面的积污不均匀，一般是下表面积污重于上表面，污秽越严重的区域，上表面和下表面的污秽不均匀程度越明显。

还与绝缘子本身的结构、表面光洁度有着密切的关系。

如光滑表面，气流大则积污少；表面粗糙又在涡流、气流速度下降处，则积污多。

根据污秽物的不同，污秽可分为自然型污秽和工农业污秽两大类，而后一类则具有更多的化学性微粒，是最严重的一类。

长期的经验表明，城市工业区及大气污染严重的地区，一般绝缘子表面的积污也多。

工业规模愈大，对周围影响的范围也愈大。

原电力部电力科学院等单位研究表明，对于大气扩散和传送能力强的地区，大城市工业污染扩散对电力系统污染的影响范围可达20-30km以上。

一般来说，距离工业污染源愈远，影响愈弱，绝缘子表面积污的盐密值也逐渐减少。

另外，大气环境中充满了各种气态、液态污染物和固体微粒。

固体微粒中直径较大者，在重力作用下垂直降落。

直径较小的微粒呈悬浮状态，也在绝缘子周围运动着。

微粒在绝缘子表面上的沉积，受风力、重力、电场力的作用，其中风力是最主要的。

重力只对直径较大的微粒起作用，且主要影响污染源附近的绝缘子的上表面。

微粒在交流电场中作振荡运动，作用在中性微粒上的电场力指向电力线密集的一端。

空气运动的速度和绝缘子的外形决定了绝缘子表面附近的气流特性，在不形成涡流的光滑表面附近，微粒运动速度快，从而减少了它们降落在绝缘子表面的可能性。

反之，下表面具有高棱和深槽的绝缘子，其表面附近则易形成涡流，使气流速度下降，创造了污秽沉积的有利条件。

由于风力对绝缘子表面的积污起主要作用，因此，有风、无风及风大、风小均对微粒沉积较大，也直接影响绝缘子上、下表面积污的差别。

2.3.2绝缘表面的湿润

大多数的污物在干燥状态下是不导电的，该状态下绝缘子放电电压和洁净干燥时非常接近。

只有当这些污物吸水受潮，其中的电解质电离，在绝缘子表面形成一层导电模式，绝缘子表现的闪络电压才会降低，其中闪络电压降低的程度与污层的电导率有关。

长期的运行经验表明：

雾、露水、毛毛雨最容易引起绝缘子的污秽放电，其中雾的威胁性最大。

雾是悬浮于空气中、由水蒸汽冷凝而成的水滴，出现机率一般在夜间和清晨。

在烟雾、工业废气、粉尘、SO2等较多的地区，当空气相对湿度达到一定程度时，不仅绝缘子的积污过程加快，而且绝缘子表面各个部位亦被充分湿润。

经验证明，绝缘子积污特性在干燥和潮湿状态下有着很大的不同，潮湿状态下的绝缘子其积污速度比干燥状态下的积污速度要增大2倍以上。

2.3.3局部放电

绝缘子表面受潮、湿润后，其污秽中的电解质首先发生电离，在绝缘子表面形成一层导电膜，从而在表面产生了泄漏电流。

由于污秽在绝缘子表面的分布是不均匀的，因此绝缘子表面泄漏电流分布也是不均匀的。

在表面泄漏电流密度大的区域，如盘形绝缘子的钢帽、钢脚附近，泄漏电流就大，产生的热量也大，从而形成烘干区。

当烘干区场强超过介质表面空气放电的临界场强时，此处就会发生局部放电，出现蓝色小火花。

2.3.4绝缘子完全闪络

局部电弧的热效应，会使干区扩大，局部电弧会沿干区旋转，不断适应自己的长度。

当干区扩大到电弧无法维持时，电弧就会熄灭；当周围湿润的条件继续使污层电阻不断减小，泄漏电流不断增大，局部电弧的压降不断减小时，局部电弧可不断向对极发展，直至闪络。

总之，绝缘子污闪现象不是一种单纯的空气间隙击穿，污闪的实质是一种与电、热、化学因素有关的污秽表面气体电离及局部电弧发展的热平衡过程，即泄漏电流、局部电弧、完全闪络。

2.4输变电设备污闪的原因分析

空气的污染是近年来造成绝缘子污秽程度加重的主要原因。

空气污染是指分散在空气中的有害气体和颗粒物质累积到超过空气自净化过程（稀释、沉降等作用）所能降低的程度，在一定的持续时间对生物及非生物产生危害的物理现象。

弥漫在空气中的污秽物日积月累地沉积在运行设备外绝缘表面上，形成污秽层，其中的可溶性导电物质在湿润（污秽层中有不可溶的吸水性物质）、溶解后，将使表面污秽层的电导急剧增大，致使绝缘的电气强度显著下降。

因此，空气污染是导致电力系统发生闪络事故的重要原因之一。

沉积在外绝缘上的污秽类型可分为工业型和自然型两大类。

1）工业型污秽

工业型污秽是在工业生产过程中由烟囱排出的气相、液相和固相污秽物质。

它主要分布在工业城市及近郊和工业集中的地区，包括化工厂、冶炼厂及火电厂的排烟，水泥厂、煤矿及矿场的粉尘，循环水冷却塔或喷水池的酸化水雾等。

我国由工业生产而排出废气超过6亿

/h以上，除尘量大于1000万吨/年，

排出量超过150万吨/年。

在各类工业污秽中，化工污秽对绝缘子电气强度的影响最严重，其次是水泥、冶金等污秽。

2）自然污秽

在自然条件下产生的污秽可分为尘土、盐碱污秽，海水盐雾和鸟粪污秽。

尘土污秽主要成分是从地面扬起的尘土，农作物施加的化肥和农药，农村燃烧柴草、农作物茎叶、牛粪等排出的炊烟等。

在尘土污秽区，绝缘子的污染程度主要取决于土壤的性质，特别是土壤的含盐量、可溶性与生成电解质的能力；风对土壤的侵蚀以及尘土在绝缘子表面上的黏附能力。

在大多数尘土污秽区，尘土污秽几乎不含盐类等强电解质，溶解度也小，可溶性导电物质的平均含盐量只有0.3%-1.5左右；污层与绝缘子表面不易黏结，污沿表面分布也不均匀，很容易被雨水冲洗掉。

由此可见，尘土污秽自身电导率并不大，但近年来随着化肥和农药的大量施放、乡镇企业的发展和运输车辆的剧增，不仅导致尘土污秽中可溶性导电物质含量增大，而且导致湿沉降水酸度增高，加之城市地区工业污秽的飘移，使轻度污染的尘土污区也频繁发生污闪事故。

我国2000年3月以来出现了7次扬沙和沙尘暴天气，对外绝缘是否有影响呢？

扬沙与沙尘暴都是由于本地或附近尘沙被风吹起而造成的，其共同特点是能见度明显下降，出现时天空混浊，一片黄色。

两者大多是冷空气过境或雷雨、飑线影响时出现，北方在春季容易出现。

所不同的是扬沙天气风较大，能见度在1-10km之间；而沙尘暴风很大，能见度小于1km。

而浮尘是由于远地或本地产生沙尘暴或扬沙后，尘沙等细粒浮游空中而形成，俗称“落黄沙”，出现时远方物体呈黄色，太阳呈苍白色或淡黄色，能见度小于10km，大致出现在冷空气过境前后。

黄沙主要由石英、长石、碳酸钙及黏土矿物组成，不但黏土矿物中伊利石所占的比例相当高，而且黄沙中所含的大量碳酸钙等物质碱性过重，降到外绝缘表面可以中和酸性污染物（

、

等）。

因此，从目前的研究来看，扬沙和沙尘暴一般不会导致外绝缘污闪[13]。

在盐碱地区，不仅尘埃中含有大量能溶于水而生成电解质的微粒，而且大多数盐碱地区还存在含有可溶矿物质的水域，风自盐湖水面吹起，含导电物质的水汽蒸发后在空气中留下电离物质。

因此，盐碱地区（特别是半沙漠地带）属于重污区。

按土壤盐渍化的程度可将盐碱土分为含盐量弱、中、强或很强的土壤，其可溶性盐的含量分别为小于0.5%、0.5%-1.5%、1.5%-3.0%、大于3.0%。

在含盐量很强的土壤地区，污秽中的可溶成分达20%-30%，其电导率接近NaCl的物质约为50%，甚至达100%。

由于细小的盐粒更易被风扬起，因此，绝缘子污层中的含盐量比土壤中的含盐量可高出几倍。

这类地区绝缘子污染的特点是：

因风雨的净化作用，上表面积污比下表面小好几倍，特别是下表面有棱的绝缘子污染更严重。

在田野、森林、草原和盐碱地区，野鸟繁多，鸟类污秽往往也造成污闪事故。

我们经常可以看到，在送电线路杆塔上栖息着大型喜鹊、乌鸦、灰鹤、苍鹭等鸟禽。

这些鸟禽白天觅食，夜间休息。

经过一夜的消化，清晨是它们排泄粪便较集中且数量最大的时间。

因鸟类的尿液和粪便一腔同道且含有大量的电解质成份，当它们在绝缘子串上方排便时，粪便的一部分进入导线与地之间的电场，立即使原场强发生强烈畸变，运行的绝缘子外绝缘强度急剧下降；由于鸟粪连续不断的地下落，也就不断地缩小着带电导线对地距离；当组合间隙达到一定程度，导线便通过粪流柱对地发生放电。

3.提高电网抗污闪能力的措施

3.1人工清扫与等值盐密的测量

20世纪80年代前是我国局部区域电网形成期，电压等级限于110-220kV。

当沿海及少数重工业城市电网发生污闪时，为保证安全运行要求，普遍采用人工清扫的办法应对污闪事故。

由于电网规模小、电压等级低，维护人员相对充足且责任心强，人工清扫有很强的可操作性，同时，工程设计因国家经济实力不足、从业人员多、技术落后、对污闪的危害尚无深刻认识，用清扫弥补绝缘配置不足有其合理性。

随着对污闪即污秽绝缘子表面沿面放电的进一步了解，东北电网首先开始了等值盐密的现场测量工作，这为后来进行污秽等级划分奠定了基础[3]。

3.2污秽分级标准、污区分布图的绘制与调爬

20世纪70年代，工业较发达地区发生的污闪事故使人们逐渐认识到，应将电网根据所受污染程度的不同划分为不同的区域，并依此进行绝缘配置。

1983年4月原水利电力部颁发了我国首个划分电网污秽等级的标准，与此同时，北京供电局等先后根据污秽等级的划分绘出了所辖电网的污区图。

1990年华北电网大面积污闪后，人们对大面积污闪给电网带来的危害有了更清醒的认识，加大了电网防污闪工作的力度。

原能源部连续3次召开全国电网防污闪工作会议，出台了《关于防止电网大面积污闪事故若干措施的实施要求》，明确了加强领导、明确责任等8项内容。

从管理方面讲，电力系统各级管理机构都成立了相应的领导小组，设计、基建和生产各部门责任明确，绝缘子全过程的管理制度建立；从技术方面讲，在制定新污秽等级划分标准的同时，全国电网开展电网污区图的绘制工作，污闪多发区域开展了大面积的输变电设备特别是线路的调整爬距工作，在调爬中复合绝缘获得工业性大范围的应用。

3.3污秽外绝缘配置原则的确立

2001年华北再次发生的大面积污闪，终于使人们充分认识到，现代化电网的安全运行不能建立在“群众运动”式的人工清扫上，必须下决心从根本上改变这一与国际普遍做法相违背的设计思想与运行维护方式，与此相联系的是改变现有的基建、生产投资“两张皮”的管理模式，综合计算输变电工程建设与运行的经济效益与社会效益。

总之，把电网的维护从工人繁重的手工劳动中解放出来已成为建设国家坚强电网的需要。

无论是从电网的安全可靠性还是从最大经济效益和社会效益方面考虑，防治大面积污闪的根本出路都是提高输变电设备特别是输电线路的绝缘水平，对于超、特高压输电工程尤其如此，为此，国家电网公司提出了“绝缘到位，留有裕度”的基本原则。

绝缘到位，就是依靠输变电设备（特别是输电线路）本体绝缘水平来保障电网的安全可靠运行，而不是把电网的安全寄托在线路的“一年一清扫”和变电设备的“逢停必扫上”；留有裕度，要求考虑大气污染日益增长和局部污源不断增多的威胁以及在可能出现灾害性浓雾的地区必须考虑湿沉降的影响。

按此原则，目标是按照饱和等值盐密及有效盐密下的耐受电压配置外绝缘，在中等及以下污秽地区可采用传统电瓷，在重污秽地区须采用硅橡胶复合绝缘，线路在不改变目前杆塔结构尺寸的情况下使用复合绝缘子，变电设备使用复合支柱和套管或在瓷套管喷涂长效电瓷喷涂室温硫化硅橡胶涂料[8]。

3.4合成绝缘子和RTV防污闪涂料的应用

合成绝缘子具有机电强度高、耐污性能好等优点，在同样的爬距及污秽条件下，合成绝缘子的污耐压明显高于瓷绝缘子和玻璃绝缘子。

在1990年电网大面积污闪后，线路合成绝缘子得到了快速发展，其良好的耐污闪性能在各地区发生的污闪事故中得到了证实，特别是在大面积污闪中几乎没有合成绝缘子污闪的记录。

如2001年初电网污闪事故中，凡使用合成绝缘子多的地区，线路污闪就少，损失也小；凡使用合成绝缘子少的地区，污闪就多，损失也大。

山东线路污秽区使用10万只合成绝缘子，此次灾害性浓雾所到之处均未发生污闪。

京津唐、河北、河南和辽宁电网，凡全线使用合成绝缘子的线路几乎都没有发生停电事故。

这次事故后，辽宁电网在调爬中共使用硅橡胶复合绝缘子30000支，4年过去了，经过几次大雾的考验，到目前为止辽宁电网主干线路没有发生大污闪事故。

成功的经验和试验证明，合成绝缘子能有效防止污闪事故的发生。

RTV涂料是有机硅弹性体。

其防污性能关键的特性在憎水性和憎水迁移性。

在绝缘子表面施涂RTV后，所形成的涂层包覆了整个绝缘子表面，隔绝了瓷瓶与污秽物质的接触。

当雨水或露珠接触到涂层表面时，就会变成水珠自动滴落，而不会形成连续的水链或铺展成水膜。

更重要的是，当污秽物质降落到涂层上后，由于RTV憎水迁移性，而被雨水或潮雾中的水分所润湿，因此该污秽物质不被离子化，从而能有效地扼制泄漏电流，极大地提高了绝缘子的防污闪能力。

1999年，沈阳大成一次变、阜新局六家子一次变等污染严重的变电所使用了RTV涂料后，放电现象明显改善；2000年辽宁电网污秽较重的变电所均使用了RTV涂料，鞍山局在部分污秽严重的线路也使用了RTV涂料，防污效果明显。

再如对天津、山东重污区的多座变电站进行调查了解，凡使用RTV的设备（比距一般为1.74-2.52cm/kv）在2001年初发生的污闪事故中不仅无一闪络，而且放电非常轻微。

很明显，RTV是大幅度提高变电设备绝缘水平、抵御灾害性浓雾侵害的有效措施。

4.输变电设备防污闪监测装置的设计

通过上述讨论可知，绝缘子的等值附盐密度和泄漏电流都可以作为监测对象，达到防止污闪的目的，本文选取绝缘子的泄漏电流作为监测对象。

另外，绝缘子周围环境的温度和湿度对绝缘子的污秽程度有很大影响，因此，也将温度和湿度作为监测对象使系统的功能更完善，更有效的实现输变电设备的在线监测[4、5、6]。

4.1监测系统的总体结构

本文设计的输变电设备防污闪监测装置硬件结构框图如图4-1，系统包括泄漏电流变送器电路、温湿度采集电路、人机接口电路、时钟电路、GSM通讯模块以及电源电路。

监测系统以单片机ATMEGA128为控制核心，用泄漏电流传感器采集绝缘子的泄漏电流，泄漏电流信号经调理电路处理后，送入单片机内的AD转换器内，完成模数转换后，由单片机进行数据处理。

通过温湿度传感器，采集绝缘子周围环境的温度和湿度等气象参数，送入单片机后和电流信号汇总进行远程通信。

系统采用GSM三频模块实现无线通信，当采集到的泄漏电流、温度和湿度超过预设的警戒值时，单片机控制无线通信模块向工作人员发出报警短信，使工作人员能够第一时间掌握绝缘子的状况，有效防止污闪事故的发生[7]。

系统的总体软件流程图见附录B。

图4-1系统硬件结构框图

Fig.4-1Blockdiagramofthesystemhardwarestructure

4.2泄漏电流变送器的设计

泄漏电流变送器由泄漏电流传感器、滤波电路和信号调理电路等三部分构成。

4.2.1泄漏电流传感器

在变电站高压电气设备绝缘在线监测装置中，电流传感器起着关键作用，其性能直接影响高压设备介质损耗测量精度的可靠性和稳定性，为保证高压设备和信号的取样安全，主要选用穿芯结构，由于高压设备如套管，互感器，耦合电容器，避雷器等高压设备的泄漏电流很小均在mA级，且传感器工作在电磁干扰严重的现场，故传统的无源传感器无法保证相位变换误差的精确度和稳定性，难以满足绝缘在线测量介质损耗的要求。

采用有源零磁通技术是提高小电流检测精度的最好途径。

在本系统中，采用BCT-2型零磁通穿芯小电流传感器来采集绝缘子的泄漏电流。

该传感器是专门为高压电气设备绝缘在线监测而研制的一种小电流传感器，选用起始导磁率高，损耗小的坡莫合金做铁芯，采用了独特的深度负反馈技术和独特的屏蔽措施，能够对铁芯全自动补偿，使铁芯工作在理想的零磁通状态。

穿芯结构的设计更能保证设备的安全（孔径30毫米），长期使用表明，该传感器能够准确检测100μA—700mA的工频电流。

相位变换误差不大于0.01°，不需要任何校正及修改，所有设备一样，互换性极强。

具有极好温度特性和电磁场干扰能力，完全满足复杂的电站现场干扰下的设备取样的精确度。

图4-2为该电流传感器接入监测系统电路的原理图。

其接线定义如下：

1）VCC+：

+15V或+12V；

2）VCC-：

-15V或-12V

3）GND：

地

4）DATA：

信号输出

图4-2泄露电流传感器原理图

Fig.4-2Leakagecurre