[發明專利]一種直流線路直流避雷器帶電檢測方法

有效

• 申請號: 201510087486.1
• 申請日: 2015-02-25
• 公開（公告）號: CN104698311B
• 公開（公告）日: 2018-05-18
• 發明（設計）人: 鄧軍;陳岳;王奇;陳浩寧
• 申請（專利權）人: 中國南方電網有限責任公司超高壓輸電公司檢修試驗中心
• 主分類號: G01R31/00
• 分類號: G01R31/00;G01R27/08
• 代理公司: 廣州科粵專利商標代理有限公司 44001
• 代理人: 孔德超;黃培智

1.一種直流線路直流避雷器帶電檢測方法，其特征在于，其通過直流線路直流避雷器帶電檢測系統實現，

所述的直流線路直流避雷器帶電檢測系統包括：

高壓直流母線(1)，用于產生直流電壓信號；

桿塔(2)，所述桿塔(2)與高壓直流母線(1)之間通過直流線路(71)連接；

母線電壓互感器(3)，所述母線電壓互感器(3)的一次側與高壓直流母線(1)電性連接，用于變換所述直流電壓信號，在母線電壓互感器(3)的二次側產生一變換后的直流電壓輸出信號；

直流避雷器(4)，安裝于所述桿塔(2)側，所述直流避雷器(4)的一次側與直流線路(71)電性連接，形成電流信號測量點，所述直流電壓信號通過直流線路(71)流經直流避雷器(4)后，在直流避雷器(4)的接地側產生一直流電流信號；

電壓采樣模塊(5)，所述電壓采樣模塊(5)的輸入端與母線電壓互感器(3)的二次側電性連接，用于對所述直流電壓輸出信號進行多次采樣，獲取采樣的電壓數據序列；

電流采樣模塊(6)，所述電流采樣模塊(6)的輸入端與直流避雷器(4)的接地回路電性連接，用于對所述直流電流信號進行多次采樣，獲取采樣的電流數據序列，所述電流數據序列和電壓數據序列的數量相等；

直流線路電阻測量模塊(7)，用于通過一外接直流電壓電源測量直流線路電流值，以獲取直流線路電阻值，所述直流線路電阻值為高壓直流母線(1)和電流信號測量點之間的直流線路(71)的電阻；

處理模塊，用于接收所述電流數據序列、電壓數據序列以及直流線路電流值并對三者進行計算，以判定直流避雷器的可靠性；

所述電流采樣模塊(6)包括電流傳感器(61)、第一溫度傳感器(62)、第一AD轉換裝置(63)、第一中央處理器(65)和第一無線收發器終端(64)，所述電流傳感器(61)的取樣探頭串接在直流避雷器(4)的接地回路中，所述電流傳感器(61)的輸出端以及第一溫度傳感器(62)的輸出端均通過第一AD轉換裝置(63)與第一中央處理器(65)的輸入端相連，用于將電流傳感器(61)對所述直流電流信號進行多次采樣獲取的電流數據序列以及第一溫度傳感器(62)測量的桿塔(2)側的環境溫度數據經模數轉換后傳送至第一中央處理器(65)，所述第一中央處理器(65)的輸出端與第一無線收發器終端(64)的輸入端電性連接，用于將獲取的模數轉換后的電流數據序列和桿塔(2)側的環境溫度數據通過第一無線收發器終端(64)傳送至處理模塊；

所述電壓采樣模塊(5)包括電壓傳感器(51)、第二溫度傳感器(52)、第二AD轉換裝置(53)、第二中央處理器(55)和第二無線收發器終端(54)，所述電壓傳感器(51)的取樣探頭串接在母線電壓互感器二次側中，所述電壓傳感器(51)的輸出端和第二溫度傳感器(52)通過第二AD轉換裝置(53)與第二中央處理器(55)的輸入端相連，用于將電壓傳感器(51)對所述直流電壓輸出信號進行多次采樣獲取的電壓數據序列以及第二溫度傳感器(52)測量的高壓直流母線(1)側的環境溫度數據經模數轉換后傳送至第二中央處理器(55)，所述第二中央處理器(55)的輸出端與第二無線收發器終端(54)的輸入端電性連接，用于將獲取的模數轉換后的電壓數據序列和高壓直流母線(1)側的環境溫度數據通過第二無線收發器終端(54)傳送至處理模塊；

所述直流線路(71)包括極1線路和極2線路，其中，極1線路和極2線路分別與高壓直流母線(1)形成的斷合點分別記為A點和B點，所述直流避雷器(4)的一次側與直流線路(71)形成的電流信號測量點分別位于極1線路和極2線路上的C點和D點；

所述直流線路電阻測量模塊(7)包括直流電壓電源(72)、第一電流表(73)、第二電流表(74)、刀閘開關(75)、接地裝置(76)、第三AD轉換裝置(77)、第三無線收發器終端(78)；其中，直流電壓電源(72)的兩個輸出端分別連接至A點和B點，其輸入端通過開關S3接地，所述A點和直流電壓電源(72)之間串接第一電流表(73)和開關S1，所述B點和直流電壓電源(72)之間串接第二電流表(74)和開關S2；所述接地裝置(76)包括開關S4、開關S5、開關S6，所述開關S4的一端連接至C點，另一端通過開關S6接地，所述開關S5的兩端分別連接至D點以及開關S4和開關S6之間；所述直流線路(71)和高壓直流母線(1)之間的斷合處通過刀閘開關(75)連接；所述第一電流表(73)和第二電流表(74)的輸出端均通過第三AD轉換裝置(77)由第三無線收發器終端(78)將二者測得的直流線路電流值傳送至處理模塊；

所述處理模塊包括：

無線收發器總站(8)，所述無線收發器總站(8)的輸入端分別與第一無線收發器終端(64)、第二無線收發器終端(54)和第三無線收發器終端(78)的輸出端無線連接，所述無線收發器總站(8)的輸出端與服務器(9)相連，用于建立電流采樣模塊(6)與服務器(9)之間、電壓采樣模塊(5)與服務器(9)之間、以及直流線路電阻測量模塊(7)與服務器(9)之間的通訊；

服務器(9)，用于接收來自無線收發器總站(8)的電流數據序列、電壓數據序列以及直流線路電流值并對三者進行計算，以判定直流避雷器的可靠性；

所述無線收發器總站(8)、第一無線收發器終端(64)、第二無線收發器終端(54)和第三無線收發器終端(78)均為無線路由器；

所述直流線路直流避雷器帶電檢測系統進一步包括一電流互感器(10)，用于獲取母線電流值，所述電流互感器(10)的一次側與高壓直流母線(1)電性連接，其二次側連接至一第四AD轉換裝置(101)的輸入端，所述第四AD轉換裝置(101)的輸出端通過一第四中央處理器(102)將所述母線電流值由第四無線收發器終端(103)發送至處理模塊，其特征在于，所述直流線路直流避雷器帶電檢測方法包括以下步驟：

步驟1、通過直流線路電阻測量模塊進行直流線路電流值的測量，并計算直流線路電阻值，所述直流線路電阻值為高壓直流母線和電流信號測量點之間的直流線路的電阻，所述電流信號測量點為位于桿塔側的直流避雷器一次側連接在直流線路上的接點；所述直流線路包括極1線路和極2線路，其中，電壓信號測量點分別位于極1線路和極2線路上的A點和B點，電流信號測量點分別位于極1線路和極2線路上的C點和D點；所述直流線路電阻測量模塊包括直流電壓電源、第一電流表、第二電流表、刀閘開關和接地裝置；其中，直流電壓電源的兩個輸出端分別連接至A點和B點，其輸入端通過開關S3接地，所述A點和直流電壓電源之間串接第一電流表和開關S1，所述B點和直流電壓電源之間串接第二電流表和開關S2；所述接地裝置包括開關S4、開關S5、開關S6、所述開關S4的一端連接至C點，另一端通過開關S6接地，所述開關S5的兩端分別連接至D點以及開關S4和開關S6之間；所述電壓信號測量點和高壓直流母線之間通過刀閘開關連接；

所述步驟1包括以下步驟：

步驟11、閉合開關S1、S2、S4和S5，斷開開關S3和S6，此時，極1線路和極2線路電阻串聯，第一電流表和第二電流表的讀數相同，均為I1；

步驟12、閉合開關S1、S3、S4和S6，斷開開關S2和S5，此時，極1線路和大地電阻串聯，第一電流表的讀數即流經極1線路的電流值，記為I2，第二電流表無讀數；

步驟13、閉合開關S2、S3、S5和S6，斷開開關S1和S4，此時，極2線路和大地電阻串聯，第一電流表無讀數，第二電流表的讀數即流經極2線路的電流值，記為I3；

步驟14、計算直流線路電阻值Rl：

R l = EI 1 2 ( 1 I 1 + 1 I 2 - 1 I 3 ) ( 1 I 1 - 1 I 2 + 1 I 3 ) - - - ( 1 ) ]]>

式(1)中，E為直流電壓電源的電壓；

步驟2、將電流傳感器的采樣探頭從直流避雷器的接地回路采取直流電流信號，經過模數轉換后，形成電流數據序列I(k)；將電壓傳感器的采樣探頭從母線電壓互感器二次側采取直流電壓輸出信號，經過模數轉換后，形成電壓數據序列U(k)；電流傳感器的采樣探頭以及電壓傳感器的采樣探頭的采樣頻率均為2500Hz，二者的采樣點數均為2500，其中，k的取值為0,1,2…2499；

步驟3、對所述電流數據序列I(k)和電壓數據序列U(k)分別整理，形成新的電流數據序列I0(k)和電壓數據序列U0(k)：

I 0 ( k ) = Σ n = 0 2499 I ( n ) e - j 2 π k 2500 - - - ( 2 ) ]]>

U 0 ( k ) = Σ n = 0 2499 U ( n ) e - j 2 π k 2500 - - - ( 3 ) ]]>

步驟4、式(3)中的電壓數據序列U0(k)為高壓直流母線側的電壓值，需要換算成桿塔側的電壓值，換算公式如式(4)所示：

U0′(k)＝U0(k)/2500-ImRl[1+a((t2+t1)*0.5-20)] (4)

式(4)中，t1為安裝于高壓直流母線側的溫度傳感器測出的高壓直流母線側的環境溫度，t2為安裝于桿塔側的溫度傳感器測出的桿塔側的環境溫度，a為直流線路的電阻溫度系數，Im為母線電流值，通過與高壓直流母線相連的電流互感器(10)測得；

步驟5、提取直流避雷器的直流電阻值R和直流電流值I：

R = U 0 ′ ( 0 ) I 0 ( 0 ) I = I 0 ( 0 ) 2500 - - - ( 5 ) ]]>

步驟6、基于式(2)和(3)，提取各次諧波的諧波電壓和諧波電流，根據式(6)可求出諧波電壓總量UH和諧波電流總量IH：

U H = Σ [ U 0 ( k ) ] 2 I H = Σ [ I 0 ( k ) ] 2 - - - ( 6 ) ]]>

步驟7、判定直流避雷器的可靠性，判定的方法：

當滿足下列條件之一時，停電更換所述直流避雷器：

直流避雷器的直流電阻值R小于2.5GΩ；

直流電流值I大于50微安；

當滿足下列條件之一時，縮減直流避雷器相鄰二次帶電檢測的周期以加強監測：

直流避雷器的直流電阻值R和直流電流值I相鄰兩次帶電檢測間的變化率大于30％；

500kV電壓等級的直流線路的諧波電壓總量大于520kV；

800kV電壓等級的直流線路的諧波電壓總量大于816kV；

諧波電流的總量大于3015A。

2.根據權利要求1所述的直流線路直流避雷器帶電檢測方法，其特征在于，如果直流避雷器的直流電阻值R、直流電流值I為首次進行測量時，則不考慮直流避雷器的直流電阻值R和直流電流值I相鄰兩次帶電檢測間的變化率情況。