一、产品背景

特高压换流站每年的运行过程中都会有多次大地回线方式转换到金属回线(或反向)的正常操作，通常由装设在整流站中性母线的直流断路器金属回线转换开关(MRTB)或大地回线转换开关(GRTS)完成。因操作过程中强制部分电流改换流通路径，会导致转换开关断口间的过电压，所以必须由并联于断路器断口两端的并联避雷器(MOV)限制过电压并吸收相应的能量。随着运行年数的增加，多次动作后的避雷器劣化是必然的，多柱并联避雷器组中单只特性出现明显差异不可避免，如能提前发现特性变差的避雷器 ，采取提前替换等预防措施确保过电压时各支避雷器分摊电流较为平均，可有效防止避雷器被击穿，保证特高压换流站的安全可靠运行。
2019 年三月，国网公司设备部发布输变电设备物联网建设方案，明确了泛在电力物联网的具体建设方向。其中，针对避雷器感知在泛在电力物联网中的应用提出了新的要求：“安装泄漏电流在线监测传感器，实时采集数据进行阀值判断，如异常则调用平台层存诸的技术器动作次数、红外测温、停电实验等数据以及同厂同型设备信息，进行综合分析，主动推送预警信息”。同时，“传感器能量收集技术研究、全面感知智能传感器研制等关键技术研究和装备研发”，作为未来泛在电力物联网感知层建设的重点项目。

二、产品介绍

我公司研发推出特高压直流转换开关并联避雷器在线监测装置。目前已运用在宁夏±800kV灵州换流站等特高压换流站。该装置在行业首次创新采用直接电流测量取代间接电流测量，无需高精度采样信号同步，无需进行多个监测数据间接测量再进行加减运算得到最终数据，直接将无线电流传感装置安装于 MRTB 或 GRTS 并联避雷器的底座处，平时装置处于待机模式。在直流接线方式转换操作之前通过后台远程发送启动命令使得装置进入实时监测模式。在转换操作过程中避雷器动作时，数据采集器会记录该避雷器暂态过程的电流波形和相应点的温度值，并将发生电流突变的时间点上报给后台。后台自动调取各个装置内永久存储的电流波形数据并存储于数据库。通过这些实测数据的如均衡电流系数计算，横向和纵向相关度对比等处理，可以分析检测出个别特性明显不同于其他并联分支的避雷器，保证每柱测量数据更加可靠、精准、高效、安全，也有效减少了设备的安装数量。

三、系统组成

系统主要由以下三个部分组成：

（1）无线电流传感录波装置

无线电流传感录波装置安装于避雷器下端与接地座连接处，每台传感录波装置采集的数据即为被监测避雷器的动作电流数据。而不需要进行多个监测数据进行加减运算得到最终需要数据。

（2）集中数据收集单元

集中数据收集单元将接收到的录波装置采集数据传输至后台进行集中整理，并进行统一计算和存储，同时接收后台系统下发的控制指令发送录波装置。

（3）后台系统软件

后台系统软件主要是采用多种数据算法，通过对录波装置采集上来的数据进行算法运算分析，从这些实测数据的电流波峰值计算找出电流平衡比较点，并根据这些电流值进行计算分析对比，如均衡电流系数计算，横向和纵向相关维度对比等处理，对并联避雷器进行运行的一致性分析、横向和纵向相关维度对比等，提前发现特性劣化的避雷器，采取替换等预防措施，快速、精准、便捷、高效完成故障避雷器处置,最大程度上提高避雷器应急处置效率，保证换流站设备安全可靠运行，为电网的稳定运行提供件事保障。

四、系统功能特点

（1）联动、手动多方式运行
系统预留联动自启动信号接口，可自动联动金属-大地方式转换信号启动系统监测，无需手动启动。也可手动强制启动系统。
（2）首次创新，直接测量
在行业首次创新采用直接电流测量取代间接电流测量，无需高精度采样信号同步，无需进行多个监测数据间接测量再进行加减运算得到最终数据，直接将无线电流传感装置安装于避雷器底端，保证每柱测量数据更加可靠、精准、高效、安全，也有效减少了设备的安装数量。
（3）多源供能控制策略
录波装置配以自主创新的多源供能控制策略，运用大容量低自放电电池可长时间存储的特性以及超级电容充电速度快、循环使用寿命长、没有“记忆效应”、大电流放电能力强、长期使用免维护等特点，采用太阳能、超级电容与大容量低自放电电池组合供能，自主创新的综合多源供能控制策略，实现微功耗使用太阳能、超级电容供能，系统激活工作时使用大容量低自放电电池和太阳能、超级电容组合综合供能，有效解决常规供能方案的日常维护。
（4）首次运用红外测温特性辅证
在首次将红外测温技术运用于避雷器在线监测，将红外能量信号转变为相应的电信号，经过放大器与信号处理电路按照算法和目标发射校正后转变为避雷器的温度值，测温范围-70℃～382.2℃，对避雷器动作时的电流特性进行辅证。
（5）多维度数据分析对比
对并联避雷器进行运行的一致性分析、横向和纵向相关维度对比等，提前发现特性劣化的避雷器，采取替换等预防措施，快速、精准、便捷、高效完成故障避雷器处置，最大程度上提高避雷器应急处置效率，保证换流站设备安全可靠运行，为电网的稳定运行提供件事保障。