一種對避雷器洩漏電流中阻性電流值的在線監測方法
2023-05-01 16:51:21
專利名稱：一種對避雷器洩漏電流中阻性電流值的在線監測方法
技術領域：
本發明涉及一種高壓電氣設備運行中洩漏電流的在線監測方法，尤其是指一種交流無間隙金屬氧化鋅避雷器，利用對該避雷器的洩漏電流(也稱全電流)的分析來獲取阻性電流值而進行的一種在線檢測方法。
背景技術：
氧化鋅避雷器是保護電器設備免受過電壓侵害的一種保護設備。由於氧化鋅避雷器優越的非線性特性和良好的通流能力，現已被廣大電力部門用戶接受而廣泛使用，然而隨著氧化鋅避雷器的大量使用，因避雷器本身發生事故而導致被保護電器設備發生損壞與引起電力事故也有發生，尤其是110kV及以上電壓等級氧化鋅避雷器一旦發生事故將給用戶造成巨大損失。因此在不斷提高避雷器的製造水平、保證避雷器製造質量的基礎上，積極開展對避雷器運行狀態的進一步研究將有助於電力設備的安全運行。
目前，人們通常採取每年對避雷器停電檢測或者在避雷器的接地迴路中串入一隻洩漏電流監視儀，利用人工巡視，記錄電流讀數來判斷避雷器的老化和絕緣損壞程度。而洩漏電流監視儀，如圖1所示，只能監測流過避雷器的全電流，然而流過避雷器的洩漏電流IX包含阻性電流分量IR和容性電流分量IC。在正常狀態下阻性電流分量要比容性電流分量要小得多，如果採用屏蔽裝置消除避雷器外部瓷套的影響，避雷器內部的全電流一般在700uA左右，而阻性電流只有150uA左右，此時容性電流的數值接近於全電流，即使阻性電流的變化超過了一倍，在監視儀上反映的讀數變化也很不明顯，因此這種洩漏電流監視儀不能有效地反映阻性電流的變化情況。但是避雷器的故障往往是其洩漏電流中的阻性電流分量增大造成的，由於阻性電流增加引起了有功分量加大，達到一定程度後會導致避雷器熱崩潰，如果不能迅速將故障避雷器及時退出運行，很可能在幾天或幾小時內發生爆炸，從而引發大面積的停電事故。
為此，人們在不斷研究探索，尋求一種理想、實用、全面的檢測方式來解決對運行時的金屬氧化鋅避雷器(簡稱MOA)絕緣狀態的監測。從現有公布的MOA在線檢測技術看，測量MOA阻性電流的技術主要為相位比較法和三次諧波分析法等。
所謂相位比較法，其工作原理如下氧化鋅避雷器是由氧化鋅閥片組成，閥片在交流小電流範圍內可以等效成一個高壓電容與一個高阻值的電阻並聯電路，總洩漏電流IX含容性洩漏電流IC和阻性洩漏電流IR兩個分量，且IR＝IXcosψ，IC＝IXsinψ，只要測量到IX和IX與U的夾角ψ，即可求出IR，由IR來判斷氧化鋅避雷器的運行狀態。在MOA性能檢測過程中，過零檢測法測出總洩漏電流IX過零時刻超前電壓U過零時刻t以及電壓電流周期T，就能計算出總洩漏電流IX與線路電壓U的夾角ψ來。這一方法雖能獲得較高的阻性洩漏電流測量精度，但需要從運行的現場取一個電壓參考量(電壓互感器或CVT(傳感器)電壓抽取裝置)，這就會對系統其它設備的運行可靠性造成一定的影響。
三次諧波分析法，即使用諧波分析法分離信號。其原理為一個周期函數f(t)＝f(t+T)，只要滿足狄裡赫利條件，則可用傅立葉級數來表示該函數，通過同步採樣總洩漏電流IX信號，就可準確分離出三次諧波電流I。這一方法雖能反映一定的閥片老化問題，但對於其他一些問題(如內部受潮、局部放電等)就不這麼靈敏了。
此外，運行中MOA的阻性電流僅幾十微安，通過互感器耦合到二次檢測迴路的信號已極其微弱，而變電所的電場、磁場，以及高壓線的相間幹擾足以對微弱信號波形產生難以克服的各種影響，使得測量結果產生誤差、偏移或不穩定。因此，迄今為止，還沒有一個真正穩定可靠的MOA阻性電流監測技術得到電力行業的公認。
發明內容
本發明的目的在於提供一種對避雷器洩漏電流中阻性電流值的在線監測方法，通過該簡單的方法，可有效地獲取阻性電流值，增強避雷器狀態監測的有效性，以提高系統運行的可靠性。
本發明所提供的一種對避雷器洩漏電流中阻性電流值的在線監測方法，包括下列步驟首先，採樣洩漏全電流信號IX(t)，同時檢測該洩漏全電流信號IX(t)的半波中的第一個峰值，並把它設為容性電流的峰值ICP；其次，通過計算式計算阻性電流IR，即IR＝IX(t)-ICP*cos{(t-tCP)*360/T}，獲得阻性電流值，其中IR為阻性電流，t為任意時刻，tCP為對應ICP的時刻，T為全電流周期。
本發明還提供了另一種對避雷器洩漏電流中阻性電流值的在線監測方法，包括下列步驟首先，採樣洩漏全電流信號IX(t)，同時檢測該洩漏全電流信號IX(t)的半波中的第一個峰值，並把它設為容性電流的峰值ICP；其次，確定當t＝tCP+T/4時所對應IX(t)為阻性電流峰值IRP；其中tCP為對應容性電流峰值ICP的時刻，t為任意時刻，T為全電流周期。
在上述兩種對避雷器洩漏電流中阻性電流值的在線監測方法中，可通過傳感電路採樣洩漏全電流信號。
在上述兩種對避雷器洩漏電流中阻性電流值的在線監測方法中，可通過洩漏電流監視儀採樣洩漏全電流信號。
採用了上述技術解決方案後，也即對獲取的避雷器洩漏全電流信號進行處理，通過計算方案直接分解成正弦的容性電流和非正弦的阻性電流或確定阻性電流峰值的方式，這樣可消除避雷器相間幹擾的影響，有助於洩流監視器能更精確地反映避雷器阻性電流的變化，從而增強避雷器狀態監測的有效性，以提高系統運行的可靠性。
圖1是傳統洩漏電流監視儀工作原理框圖；圖2本發明的總洩漏電流IX、線路電壓U的隨時間的曲線圖；圖3是本發明方法驗證中的示波曲線圖例。
具體實施例方式
本發明之一，所提供的一種對避雷器洩漏電流中阻性電流值的在線監測方法，包括下列步驟首先，通過傳感電路獲取洩漏全電流信號IX(t)，同時檢測該洩漏全電流信號IX(t)的半波中的第一個峰值，參見圖2，此時避雷器兩端的電壓為零，並把該第一個峰值設為容性電流的峰值ICP；其次，通過計算式IR＝IX(t)-ICP*cos{(t-tCP)*360/T}，獲得阻性電流值，其中IR為阻性電流，t為任意時刻，tCP為對應ICP的時刻，T為全電流周期。
本發明之二，所提供的另一種對避雷器洩漏電流中阻性電流值的在線監測方法，包括下列步驟首先，通過傳感電路獲取洩漏全電流信號IX，同時檢測該洩漏全電流信號的半波中的第一個峰值，並把它設為容性電流的峰值ICP；其次，確定當t＝tCP+T/4時所對應IX(t)為阻性電流峰值IRP；其中tCP為對應容性電流峰值ICP的時刻，t為任意時刻，T為全電流周期。
下面是通過與示波器同步對比試驗來進一步驗證本發明方法的有效性。
驗證數據，參見下表，同時參見圖3。
綜上所述，本發明可消除避雷器相間幹擾的影響，有助於洩流監視器能更精確地反映避雷器阻性電流的變化，從而增強避雷器狀態監測的有效性，以提高系統運行的可靠性。
以上對本發明進行了詳細說明，本領域中普通技術人員可根據上述說明對本發明做出種種變化例。因而，實施例中的某些細節不應構成對本發明的限定，本發明將以所附權利要求書界定的範圍作為本發明的保護範圍。
權利要求
1.一種對避雷器洩漏電流中阻性電流值的在線監測方法，包括下列步驟首先，採樣洩漏全電流信號IX(t)，同時檢測該洩漏全電流信號IX(t)的半波中的第一個峰值，並把它設為容性電流的峰值ICP；其次，通過計算式計算阻性電流IR，即IR＝IX(t)-ICP*cos{(t-tCP)*360/T}，獲得阻性電流值，其中IR為阻性電流，t為任意時刻，tCP為對應ICP的時刻，T為全電流周期。
2.根據權利要求1所述的對避雷器洩漏電流中阻性電流值的在線監測方法，其特徵在於可通過傳感電路採樣洩漏全電流信號。
3.根據權利要求1所述的對避雷器洩漏電流中阻性電流值的在線監測方法，其特徵在於可通過洩漏電流監視儀採樣洩漏全電流信號。
4.一種對避雷器洩漏電流中阻性電流值的在線監測方法，包括下列步驟首先，採樣洩漏全電流信號IX(t)，同時檢測該洩漏全電流信號的半波中的第一個峰值，並把它設為容性電流的峰值ICP；其次，確定當t＝tCP+T/4時所對應IX(t)為阻性電流峰值IRP；其中tCP為對應容性電流峰值ICP的時刻，t為任意時刻，T為全電流周期。
5.根據權利要求4所述的對避雷器洩漏電流中阻性電流值的在線監測方法，其特徵在於可通過傳感電路採樣洩漏全電流信號。
6.根據權利要求4所述的對避雷器洩漏電流中阻性電流值的在線監測方法，其特徵在於可通過洩漏電流監視儀採樣洩漏全電流信號。
全文摘要
一種對避雷器洩漏電流中阻性電流值的在線監測方法，包括下列步驟首先，採樣洩漏全電流信號I
文檔編號G01R31/02GK1892240SQ20051002762
公開日2007年1月10日 申請日期2005年7月8日 優先權日2005年7月8日
發明者鄒彬, 萬善良, 祝銘, 畢毓良, 王在滋 申請人:上海市電力公司, 上海久隆電力科技有限公司, 上海威茲頓電力科技有限公司