[發(fā)明專利]一種金屬氧化物避雷器阻性電流提取方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201010288860.1
• 申請日: 2010-09-20
• 公開（公告）號: CN101986164A
• 公開（公告）日: 2011-03-16
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 律方成;徐志鈕;李燕青;王永強(qiáng);謝紅玲
• 申請（專利權(quán)）人: 華北電力大學(xué)（保定）
• 主分類號: G01R31/00
• 分類號: G01R31/00;G01R19/00
• 代理公司: 北京眾合誠成知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司 11246
• 代理人: 黃家俊

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于電氣設(shè)備測試領(lǐng)域，尤其涉及一種金屬氧化物避雷器阻性電流提取方法。

背景技術(shù)

金屬氧化物避雷器(Metal?Oxide?Arrester，MOA)由于具有體積小、造價低、保護(hù)性能優(yōu)越、非線性特性好、通流量大、殘壓低等優(yōu)點(diǎn)，是電力系統(tǒng)中重要的過電壓保護(hù)設(shè)備。目前，不僅在高壓、超高壓電力系統(tǒng)中幾乎全部采用MOA，而且在已投入運(yùn)行的電力系統(tǒng)中也大量改用MOA。隨著MOA在電力系統(tǒng)中的廣泛應(yīng)用，大大提高了電力系統(tǒng)的安全性，也降低了設(shè)備成本，產(chǎn)生了巨大的經(jīng)濟(jì)效益和社會效益。經(jīng)過幾十年的現(xiàn)場運(yùn)行，MOA在充分顯示優(yōu)越性的同時，也暴露了其缺點(diǎn)和不足，MOA在現(xiàn)場運(yùn)行時容易出現(xiàn)受潮、老化和沖擊劣化等故障，嚴(yán)重時甚至?xí)?dǎo)致避雷器的爆炸，嚴(yán)重影響系統(tǒng)的正常運(yùn)行。金屬氧化物避雷器阻性電流反映了避雷器運(yùn)行狀況，根據(jù)阻性電流及其諧波分量的變化結(jié)果能判斷MOA性能，所以對運(yùn)行中的金屬氧化物避雷器阻性電流進(jìn)行檢測非常有必要。通常情況下金屬氧化物避雷器阻性電流僅占總泄漏電流的5％～20％，即使避雷器受潮和老化嚴(yán)重時總泄漏電流變化也不大，所以有必要從總泄漏電流中提取阻性電流的基波和三次諧波分量。

由于避雷器的非線性電阻和晶介電容無法準(zhǔn)確獲得，因此有必要研究阻性電流的獲得方法。容性電流補(bǔ)償法將電壓信號移相90°后成為容性分量，從而可以補(bǔ)償容性電流，但該方法沒有考慮到諧波的存在，當(dāng)諧波存在時該算法存在誤差。改進(jìn)容性電流補(bǔ)償法考慮了諧波存在的影響，認(rèn)為容抗隨著諧波次數(shù)的增加成正比增大，但是該方法認(rèn)為基波的阻性電流和容性電流是正交關(guān)系，而實(shí)際上根據(jù)非線性電阻的定義并不能推導(dǎo)出以上關(guān)系，算法理論上不夠嚴(yán)謹(jǐn)，而且該算法的誤差會隨著3次諧波的增加而增大。變系數(shù)補(bǔ)償法的原理與改進(jìn)容性電流補(bǔ)償法類似。POW(Point-on-Wave)法根據(jù)半周期內(nèi)容性電流波形關(guān)于π/2原點(diǎn)對稱，從而可以消去容性分量，但該方法沒有考慮電壓諧波的存在。諧波分析法將電壓和電流信號用FFT分解為各次諧波，認(rèn)為電壓的各次諧波與阻性電流對應(yīng)的各次諧波是同相位的，該特性對于線性電阻成立，但對于非線性電阻并沒有以上的關(guān)系，因此方法也存在誤差。

發(fā)明內(nèi)容

為解決上述各種方法存在的不足，本發(fā)明提供了一種金屬氧化物避雷器阻性電流提取方法。

本發(fā)明的技術(shù)方案是，通過互感器或電容分壓器獲得施加于金屬氧化物避雷器上的電壓信號u(t)，利用穿心式電流傳感器或串入式電流傳感器獲得金屬氧化物避雷器中流過的電流信號i(t)，然后根據(jù)電壓信號利用傅里葉算法獲得與容性電流波形一致但幅值成比例的電流信號i_C1(t)，根據(jù)正交原理獲得晶介電容C，避雷器的容性電流i_C(t)＝Ci_C1(t)，從而獲得避雷器的阻性電流i_R(t)＝i(t)-i_C1(t)。

獲得所述電流信號i_C1(t)的步驟為：通過對電壓信號進(jìn)行傅里葉變換獲得各次諧波的幅值和相位，然后將各次諧波幅值乘以諧波次數(shù)、諧波相位移相90°并將得到的各次諧波累加。

所述真實(shí)容性電流根據(jù)晶介電容C以及與真實(shí)容性電流成比例的電流i_C1(t)的乘積獲得。

本發(fā)明的有益效果包括：

(1)準(zhǔn)確性高

因?yàn)樾‰娏鲄^(qū)MOA阻性電流與容性電流存在正交性，而本發(fā)明正是根據(jù)阻性電流和容性電流存在的正交性，通過FFT算法實(shí)現(xiàn)對電壓信號的微分，避免了用移相電路時存在的誤差，實(shí)際應(yīng)用效果好。

(2)能準(zhǔn)確獲得晶界電容

MOA的晶界電容也是其一個重要的參數(shù)，獲得該電容值有助于對MOA絕緣狀態(tài)進(jìn)行監(jiān)測，以更好地維護(hù)它的運(yùn)行。

附圖說明

下面結(jié)合附圖對本發(fā)明作詳細(xì)說明：

圖1為MOA在小電流區(qū)的等效電路圖；

圖2為本發(fā)明的流程圖；

圖3為實(shí)際驗(yàn)證時的MOA電壓和泄漏電流接線圖；

圖4為實(shí)際測量得到的MOA電壓和泄漏電流信號。

具體實(shí)施方式

當(dāng)流過MOA泄漏電流小于1mA時，MOA處于小電流區(qū)，小電流區(qū)時MOA等值電路模型如附圖1所示。

附圖1中R為MOA的非線性電阻；C為晶介電容；i_R為阻性電流；i_C為容性電流；i為全電流；u為加在避雷器上的電壓。

電壓u、全電流i、阻性電流i_R和容性電流i_C滿足如下關(guān)系：