[發(fā)明專利]基于阻容網(wǎng)絡(luò)的避雷器閥片電阻監(jiān)測方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201410653280.6
• 申請(qǐng)日: 2014-11-14
• 公開（公告）號(hào): CN104360197A
• 公開（公告）日: 2015-02-18
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 杜志葉;李金亮;李凌燕;阮江軍;柳楊
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 武漢大學(xué)
• 主分類號(hào): G01R31/00
• 分類號(hào): G01R31/00;G06F19/00
• 代理公司: 武漢科皓知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(特殊普通合伙) 42222
• 代理人: 胡艷

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于高壓氧化鋅避雷器在線監(jiān)測技術(shù)，具體涉及一種基于阻容網(wǎng)絡(luò)的避雷器閥片電阻監(jiān)測方法。

背景技術(shù)

電力系統(tǒng)由于雷擊可能會(huì)造成大氣過電壓，由于電力系統(tǒng)內(nèi)部的電磁能量轉(zhuǎn)換可能會(huì)引起內(nèi)部過電壓。對(duì)于過電壓通常采用過電壓保護(hù)器進(jìn)行防范，目前使用較為普遍的是氧化鋅避雷器。避雷器的作用是限制過電壓以保護(hù)電氣設(shè)備，避雷器就是在線路或設(shè)備上人為地制造絕緣薄弱點(diǎn)即間隙裝置，間隙的擊穿電壓比線路或設(shè)備的雷電沖擊絕緣水平低，在正常運(yùn)行電壓下間隙處于隔離絕緣狀態(tài)，在過電壓下間隙被擊穿接地，放電降壓起到保護(hù)線路或設(shè)備絕緣的作用。

但隨著避雷器在特定環(huán)境下的使用，金屬氧化物避雷器的性能會(huì)慢慢變差，導(dǎo)致其性能變差的原因主要有以下兩個(gè)：一是避雷器結(jié)構(gòu)密封不嚴(yán)導(dǎo)致設(shè)備內(nèi)部受潮，其特征量是避雷器的閥片電阻會(huì)變小；二是氧化鋅電阻片長期承受工頻電壓而逐漸老化，使其非線性特性變差，其特征量也是避雷器閥片電阻會(huì)變小。因此，檢測金屬氧化物避雷器運(yùn)行是否正常的關(guān)鍵是正確確定避雷器閥片電阻是否發(fā)生變化，即確定每相避雷器每節(jié)閥片電阻的阻值。

但由于周圍帶電設(shè)備以及被試避雷器自身存在的相間干擾，使得常規(guī)的帶電測試無法準(zhǔn)確測得泄漏電流的阻性分量，使得測量值難以真實(shí)反映避雷器的性能狀況,尤其是難以發(fā)現(xiàn)設(shè)備的早期故障。所以為準(zhǔn)確地消除實(shí)際運(yùn)行條件下的干擾，得到避雷器的閥片電阻值，尤為重要。

由于避雷器實(shí)際運(yùn)行中，大都成一字排列且三相距離較近，且周圍會(huì)存在其他帶電體，相間干擾和周圍帶電體的干擾對(duì)在線監(jiān)測的影響不容忽視。目前在國內(nèi)的研究中，傳統(tǒng)的氧化鋅避雷器在線監(jiān)測方法有：全電流法、諧波法和容性電流補(bǔ)償法。這些方法通過測量避雷器阻性電流來判斷避雷器的運(yùn)行狀態(tài)，不能考慮相間和周圍帶電體干擾對(duì)在線監(jiān)測的影響。區(qū)別于傳統(tǒng)的在線監(jiān)測方法，一些學(xué)者提出了三相同時(shí)測量技術(shù)和基于電壓過零點(diǎn)電流幅值分析的阻性電流提取方法，這兩種方法雖考慮了相間干擾的影響，但是將每相避雷器作為一個(gè)整體來計(jì)算對(duì)地電容和相間電容，且忽略了A相與C相相間電容的影響，對(duì)于電壓等級(jí)較高法蘭數(shù)較多的避雷器，這兩種方法的誤差較大。以上所述方法均是通過對(duì)避雷器阻性電流進(jìn)行測量來反映避雷器的運(yùn)行情況，不能像閥片電阻這樣更加直接準(zhǔn)確的反映避雷器的運(yùn)行狀態(tài)。

發(fā)明內(nèi)容

為解決現(xiàn)有避雷器在線監(jiān)測技術(shù)不能準(zhǔn)確消除相間和周圍帶電體干擾的問題，本發(fā)明提供了一種基于阻容網(wǎng)絡(luò)的避雷器閥片電阻監(jiān)測方法，該方法可準(zhǔn)確獲得三相避雷器運(yùn)行狀態(tài)下閥片電阻，從而實(shí)現(xiàn)避雷器運(yùn)行狀態(tài)的準(zhǔn)確判斷。

本發(fā)明首先依據(jù)實(shí)際模型建立三相避雷器阻容網(wǎng)絡(luò)模型，然后采用有限元靜電場求解法計(jì)算三相避雷器部分電容，接著利用迭代算法求解閥片電阻，準(zhǔn)確計(jì)算實(shí)際運(yùn)行狀態(tài)下三相避雷器每節(jié)閥片電阻，根據(jù)閥片電阻變化反映避雷器運(yùn)行狀態(tài)。

為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明采用如下的技術(shù)方案：

一種基于阻容網(wǎng)絡(luò)的避雷器閥片電阻監(jiān)測方法，包括步驟：

步驟1，根據(jù)避雷器結(jié)構(gòu)及實(shí)際布置情況，將避雷器各節(jié)閥片分別等效為一個(gè)電阻和一個(gè)電容的并聯(lián)，將避雷器的法蘭、電極和均壓環(huán)分別等效為導(dǎo)體，構(gòu)建避雷器三維阻容網(wǎng)絡(luò)模型；

步驟2，根據(jù)避雷器實(shí)際運(yùn)行條件下外部帶電體尺寸，基于三維有限元靜電場對(duì)避雷器三維阻容網(wǎng)絡(luò)模型求解避雷器間部分電容和避雷器閥片電容；

步驟3，將泄漏電流測量裝置安裝于現(xiàn)場運(yùn)行避雷器最下端法蘭處，獲得避雷器的泄漏電流實(shí)測值和相角差實(shí)測值；

步驟4，迭代求解避雷器閥片電阻，進(jìn)一步包括子步驟：

4.1采用步驟2獲得的避雷器間部分電容、避雷器閥片電容及當(dāng)前閥片電阻初始化避雷器三維阻容網(wǎng)絡(luò)模型，當(dāng)前閥門電阻初始值根據(jù)經(jīng)驗(yàn)預(yù)設(shè)；

4.2基于基爾霍夫電壓定律和基爾霍夫電流定律求解避雷器三維阻容網(wǎng)絡(luò)模型，獲得避雷器的泄漏電流模擬值和相角差模擬值；

4.3將泄漏電流模擬值、相角差模擬值分別與泄漏電流實(shí)測值、相角差實(shí)測值作差獲得泄漏電流差值和相角差值，若泄漏電流差值和相角差值均小于對(duì)應(yīng)的預(yù)設(shè)閾值，則當(dāng)前閥片電阻為獲得的閥片電阻，執(zhí)行步驟5；否則，執(zhí)行步驟4.4；

4.4按照預(yù)設(shè)規(guī)則增大或減小當(dāng)前閥片電阻，然后執(zhí)行步驟4.1。

步驟2具體為：