舒心

摘 ?要：避雷器是目前電網(wǎng)最重要的過(guò)電壓保護(hù)裝置，其可靠性很大程度上取決于設(shè)備絕緣性能的好壞，一旦其出現(xiàn)故障，未能保護(hù)過(guò)電壓的侵害，將會(huì)對(duì)整個(gè)電網(wǎng)造成巨大的損失。因此避雷器的檢測(cè)對(duì)電力系統(tǒng)安全可靠運(yùn)行至關(guān)重要。文章基于CNABS和DWPI數(shù)據(jù)庫(kù)，通過(guò)檢索、篩選、統(tǒng)計(jì)和分析國(guó)內(nèi)外與避雷器檢測(cè)相關(guān)的發(fā)明和實(shí)用新型專利，專利數(shù)據(jù)選取的時(shí)限為2018年5月1日之前公開(kāi)的專利申請(qǐng)，共選取1589項(xiàng)專利文獻(xiàn)為專利分析樣本，對(duì)該領(lǐng)域?qū)＠暾?qǐng)量、技術(shù)原創(chuàng)國(guó)與目標(biāo)國(guó)、申請(qǐng)人等做了統(tǒng)計(jì)分析，為行業(yè)發(fā)展和審查工作提供參考。

關(guān)鍵詞：避雷器檢測(cè);離線;在線;絕緣性;過(guò)電壓;泄漏電流;沖擊電流;專利分析

中圖分類號(hào)：T-18 ? ? ? ? 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A ? ? ? 文章編號(hào)：2095-2945（2019）28-0021-03

Abstract： Lightning arrester is the most important grid voltage protection device， with its reliability basically depending on its insulation performance. Once it fails to function properly， it can damage the whole grid as it fails to protect from voltage damage. Therefore， the reliability of lightning arrester is profoundly important to the security of the Grid. This paper is based on CNABS and DWPI database， searching， filtering， collecting and analyzing data so as totest the related inventions and utility model patents. The collected data was based on the invention applications till 1stMay 2018， and a total of 1589 patent documents are selected as patent analysis samples， and the number of patent applications in this field， the original and target countries of technology， and applicants are statistically analyzed in order to provide reference for the development and examination of the industry.

Keywords： lightning arrester detection; off-line detection; on-line detection; overvoltage; leakage current; surge current; invention analysis

引言

我國(guó)的電力工業(yè)發(fā)展迅猛，提高電電力系統(tǒng)的安全性至關(guān)重要。根據(jù)實(shí)際的生產(chǎn)運(yùn)行分析，在110～500kV設(shè)備事故中，雷擊造成的輸電線路跳閘占總次數(shù)的第1位，已嚴(yán)重影響了電網(wǎng)的安全可靠運(yùn)行，電力線路分布廣，地處曠野多，線路的雷害事故占很大比重，尤其是沿海地區(qū)表現(xiàn)尤為突出。線路落雷后，沿輸電線路傳人變電站的侵入波威脅到變電站內(nèi)的電氣設(shè)備，是造成變電站事故的重要因素[1-2]。對(duì)避雷器工況和健康狀況連續(xù)或定時(shí)進(jìn)行的預(yù)防性檢測(cè)，對(duì)保證電力系統(tǒng)安全可靠運(yùn)行至關(guān)重要。

1 避雷器檢測(cè)的技術(shù)分解

避雷器的檢測(cè)主要以絕緣性能的檢測(cè)為主，在專利庫(kù)和非專利庫(kù)進(jìn)行檢索，根據(jù)檢索結(jié)果，可知，目前已有多種避雷器檢測(cè)方法，按照檢測(cè)時(shí)避雷器的所處工況劃分，檢測(cè)主要分為離線檢測(cè)和在線檢測(cè)，其具體的技術(shù)分解圖如表1所示。

2 避雷器檢測(cè)專利申請(qǐng)分析

本文在中國(guó)專利檢索系統(tǒng)文摘數(shù)據(jù)庫(kù)（CNABS）、中文專利全文庫(kù)（CNTXT）和德溫特世界專利數(shù)據(jù)（DWPI）中結(jié)合關(guān)鍵詞和分類號(hào)對(duì)避雷器檢測(cè)技術(shù)領(lǐng)域的專利文獻(xiàn)進(jìn)行檢索。根據(jù)專利庫(kù)檢索得到有關(guān)國(guó)內(nèi)外專利申請(qǐng)的分析數(shù)據(jù)樣本，經(jīng)過(guò)人工篩選去噪，針對(duì)1589篇專利文獻(xiàn)（涉及國(guó)別包括國(guó)內(nèi)專利932項(xiàng)，國(guó)外專利657篇），得到如下結(jié)果。

2.1 申請(qǐng)量趨勢(shì)

圖1分別展示了在全球范圍和中國(guó)范圍內(nèi)有關(guān)避雷器檢測(cè)技術(shù)的專利申請(qǐng)量年度分布圖，其中全球范圍數(shù)據(jù)包含中國(guó)范圍數(shù)據(jù)，由于中國(guó)的有關(guān)避雷器檢測(cè)技術(shù)的專利申請(qǐng)量占到全球范圍內(nèi)的近3/5，因此中國(guó)的申請(qǐng)量趨勢(shì)與全球大致處于同步的狀態(tài)，這是由于在避雷器檢測(cè)技術(shù)領(lǐng)域，方法類的發(fā)明專利占據(jù)了重要的位置，并主要集中在中國(guó);而在國(guó)外，由于在判定侵權(quán)方面存在一些困難，因此有關(guān)于專利的布局則更偏向于裝置或者系統(tǒng)。

如圖1所示，趨勢(shì)圖是從1999年開(kāi)始統(tǒng)計(jì)的，但根據(jù)檢索情況，從1984年開(kāi)始，就出現(xiàn)了有關(guān)避雷器檢測(cè)的專利申請(qǐng)，然而根據(jù)有關(guān)文獻(xiàn)的記載[3-4]，有關(guān)避雷器的研究早在上世紀(jì)70年代就已經(jīng)出現(xiàn)并且在日本和歐洲地區(qū)投產(chǎn)使用，說(shuō)明企業(yè)和科研機(jī)構(gòu)尚未對(duì)避雷器的檢測(cè)技術(shù)產(chǎn)生足夠的關(guān)注，一直到2007年之前，有關(guān)避雷器檢測(cè)技術(shù)的專利申請(qǐng)量較少，一直不超過(guò)每年20件，表示該時(shí)期技術(shù)革新較慢，處于新興技術(shù)萌芽階段。從2007年到2011年屬于避雷器檢測(cè)技術(shù)的發(fā)展期，申請(qǐng)量開(kāi)始呈現(xiàn)逐年快速上升階段，這主要是由于該時(shí)期全球電力系統(tǒng)發(fā)展進(jìn)入技術(shù)突破期，電力系統(tǒng)的可靠性和穩(wěn)定性逐步受到廣泛的關(guān)注和重視，促使人們?cè)诒芾灼鳈z測(cè)領(lǐng)域不斷的進(jìn)行技術(shù)革新;2012年起，有關(guān)避雷器檢測(cè)技術(shù)的年專利申請(qǐng)年突破了100件，并在2015年達(dá)到了峰值165項(xiàng)，之后雖然略有下滑，但仍保持較高的申請(qǐng)量，其表明避雷器監(jiān)測(cè)技術(shù)仍然是專利技術(shù)熱點(diǎn)。整體來(lái)看，避雷器檢測(cè)技術(shù)研究現(xiàn)在仍然具有比較高的研究熱度，并且處于穩(wěn)步發(fā)展中。

2.2 技術(shù)原創(chuàng)國(guó)與技術(shù)目標(biāo)國(guó)

專利申請(qǐng)的地域分布可以反映出各個(gè)國(guó)家或地區(qū)的專利技術(shù)實(shí)力和市場(chǎng)應(yīng)用情況，目標(biāo)國(guó)表征了一個(gè)國(guó)家的市場(chǎng)在該領(lǐng)域的重要程度。本文對(duì)分析樣本的優(yōu)先權(quán)字段進(jìn)行分析，得到了避雷器檢測(cè)技術(shù)專利申請(qǐng)的原創(chuàng)國(guó)和目標(biāo)國(guó)的分布圖2，從圖中可以看出，在避雷器的檢測(cè)領(lǐng)域，日本和中國(guó)均為主要的技術(shù)原創(chuàng)國(guó)以及技術(shù)目標(biāo)國(guó)，其專利申請(qǐng)數(shù)量基本占據(jù)了總量的90%。在中國(guó)，以國(guó)家電網(wǎng)為代表的一系列電網(wǎng)公司以及研究院在避雷器檢測(cè)領(lǐng)域投入了大量的工作。而日本在電性檢測(cè)方面本來(lái)就發(fā)展迅速，并且作為電氣制造業(yè)的先驅(qū)，以三菱電機(jī)、明電舍為代表的日本電氣公司在避雷器檢測(cè)方面進(jìn)行了較多的專利布局。

2.3 國(guó)內(nèi)外技術(shù)分支分布情況

如前文所述，考慮到中國(guó)和日本在避雷器檢測(cè)技術(shù)領(lǐng)域的專利申請(qǐng)量的明顯優(yōu)勢(shì)，在國(guó)內(nèi)外技術(shù)分支分布情況中，本文重點(diǎn)分析了日本和中國(guó)的技術(shù)分支的分布情況，具體如圖3和圖4所示：

由上圖可以看出，無(wú)論是中國(guó)還是日本，基于泄漏電流的避雷器在線檢測(cè)都是申請(qǐng)的主要熱點(diǎn)。而瀏覽現(xiàn)有技術(shù)，對(duì)于避雷器的在線監(jiān)測(cè)而言，漏電流作為主要的監(jiān)測(cè)參數(shù)，但并非單一的監(jiān)測(cè)對(duì)象，在泄漏電流的檢測(cè)分布中，有90%以上的專利文獻(xiàn)中包括至少兩項(xiàng)的監(jiān)測(cè)參數(shù)，其中最常見(jiàn)的就是泄漏電流結(jié)合沖擊次數(shù)的監(jiān)測(cè)，接下來(lái)是泄漏電流結(jié)合沖擊次數(shù)以及溫度，因此在檢測(cè)領(lǐng)域，多參數(shù)檢測(cè)更能反映避雷器的運(yùn)行狀況，也更能確保檢測(cè)的全面性以及可靠性。其次，對(duì)于漏電流檢測(cè)而言，在日本，基于補(bǔ)償法的泄漏電流檢測(cè)的專利申請(qǐng)量處于明顯的優(yōu)勢(shì)（55%），而在中國(guó)，三次諧波算法與補(bǔ)償法的申請(qǐng)量則差不多（43%和39%）。而由于可實(shí)現(xiàn)性不高，無(wú)論是在日本還是中國(guó)，有關(guān)基波法的專利申請(qǐng)量都較為少見(jiàn)（12%和18%）。而對(duì)于不包含泄漏電流在內(nèi)的其他在線避雷器檢測(cè)方法而言，日本的申請(qǐng)量比例要明顯高于中國(guó)，基于局部放電的在線避雷器檢測(cè)技術(shù)的專利申請(qǐng)量占據(jù)了該部分的72%，由此可見(jiàn)，基于局部放電的故障檢測(cè)也是可以作為避雷器故障判定的主要參數(shù)。

對(duì)于離線檢測(cè)手段而言，同樣的，基于沖擊測(cè)試的避雷器老化/劣化的專利申請(qǐng)量明顯大于絕緣參數(shù)的檢測(cè)，這可能是因?yàn)闆_擊測(cè)試對(duì)避雷器而言具有特殊性，而絕緣參數(shù)檢測(cè)則對(duì)所有電子產(chǎn)品而言具有普遍的適應(yīng)性，因此針對(duì)于避雷器的絕緣參數(shù)檢測(cè)裝置或者方法的專利較少也是可以預(yù)期的。

3 結(jié)束語(yǔ)

本文通過(guò)分別在全球?qū)＠麛?shù)據(jù)庫(kù)和中文專利數(shù)據(jù)庫(kù)中進(jìn)行檢索，獲取了與避雷器檢測(cè)技術(shù)相關(guān)的各方專利數(shù)據(jù)，選取相應(yīng)指標(biāo)參數(shù)，針對(duì)上述數(shù)據(jù)展開(kāi)統(tǒng)計(jì)與分析，實(shí)現(xiàn)了對(duì)避雷器檢測(cè)技術(shù)領(lǐng)域?qū)＠暾?qǐng)狀況和相關(guān)信息的全面掌握，并基于這些信息可以得出，隨著避雷器本身性能的不斷進(jìn)步，對(duì)避雷器的檢測(cè)要求也會(huì)越來(lái)越高;無(wú)線數(shù)據(jù)傳輸，同步檢測(cè)技術(shù)，分布式檢測(cè)以及數(shù)字信號(hào)處理等技術(shù)使得避雷器檢測(cè)也逐步朝向智能化和多元化發(fā)展。而對(duì)于基于泄漏電流的避雷器在線監(jiān)測(cè)來(lái)說(shuō)，由于被測(cè)信號(hào)小， 測(cè)量誤差和計(jì)算誤差對(duì)測(cè)量精度影響大;非線性特性、高次諧波和相間耦合電容因素的不確定性， 使得精確求解問(wèn)題相當(dāng)困難。在諸因素中相間耦合電容和系統(tǒng)電壓諧波是制約阻性泄漏電流測(cè)量精度的主要因素，因此，消除相間耦合電容和系統(tǒng)電壓諧波的影響是本領(lǐng)域主要的發(fā)展方向。

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