[發(fā)明專利]一種并聯(lián)間隙放電監(jiān)測裝置

在審

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• 申請日: 2017-06-29
• 公開（公告）號: CN107390095A
• 公開（公告）日: 2017-11-24
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 許遠(yuǎn)根;谷山強(qiáng);姜文東;蘇杰;方玉群;趙俊杰;任華;陳坤;曾瑜;陳揚(yáng);李哲;雷夢飛;萬家偉;許衡
• 申請（專利權(quán)）人: 國網(wǎng)電力科學(xué)研究院武漢南瑞有限責(zé)任公司;國網(wǎng)浙江省電力公司;國網(wǎng)浙江省電力公司金華供電公司
• 主分類號: G01R31/12
• 分類號: G01R31/12;G05B19/418
• 代理公司: 武漢帥丞知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司42220
• 代理人: 朱必武

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及電力系統(tǒng)故障定位和狀態(tài)監(jiān)測領(lǐng)域，特別是涉及輸電線路間隙放電監(jiān)測領(lǐng)域，尤其涉及一種并聯(lián)間隙放電監(jiān)測裝置。

背景技術(shù)

并聯(lián)間隙(招弧角)是一種疏導(dǎo)型的雷電防雷技術(shù)，其利用并聯(lián)于絕緣子串兩側(cè)的間隙裝置，接閃雷電、疏導(dǎo)工頻電弧、避免絕緣子被電弧灼傷，有助于提高線路重合成功率，減少運(yùn)行維護(hù)工作量，在歐洲、日本等國家和地區(qū)被廣泛采用。隨著電網(wǎng)結(jié)構(gòu)不斷加強(qiáng)、六氟化硫開關(guān)設(shè)備和微機(jī)保護(hù)裝置的大規(guī)模使用，我國電網(wǎng)應(yīng)用并聯(lián)間隙技術(shù)的條件已經(jīng)具備，并在35kV至500kV線路上開展了并聯(lián)間隙技術(shù)試點(diǎn)應(yīng)用，起到了有效降低雷擊故障率、保護(hù)絕緣子、減少故障巡視工作量的效果。

并聯(lián)間隙的基本作用原理是：在絕緣子串兩端并聯(lián)一對金屬電極構(gòu)成保護(hù)間隙，通常保護(hù)間隙的距離小于絕緣子串的串長。架空線路遭雷擊時，絕緣子串上產(chǎn)生很高的雷電過電壓，因保護(hù)間隙的雷電沖擊放電電壓低于絕緣子串的放電電壓，故保護(hù)間隙首先放電，接續(xù)的工頻電弧在電動力和熱應(yīng)力作用下，通過并聯(lián)間隙所形成的放電通道被引至間隙端部，固定在端部燃燒，從而保護(hù)絕緣子免于電弧灼燒。并聯(lián)間隙的應(yīng)用雖然會使線路的雷擊跳閘率有所提高，但可避免工頻電弧引起的絕緣子永久性損傷與破壞。此外，實驗表明，灼燒3～5次以內(nèi)的并聯(lián)間隙具有更好的保護(hù)效果。

隨著并聯(lián)間隙的推廣應(yīng)用，針對安裝并聯(lián)間隙的線路提出合理的雷擊跳閘率指標(biāo)，合理調(diào)整安裝并聯(lián)間隙線路雷擊故障巡線要求，快速找出并聯(lián)間隙動作桿塔位置與閃絡(luò)發(fā)生時刻，避免并聯(lián)間隙保護(hù)失效，需要對并聯(lián)間隙動作進(jìn)行有效監(jiān)測。

如何有效、快速、便捷、經(jīng)濟(jì)的進(jìn)行并聯(lián)間隙的間隙放電及續(xù)流監(jiān)測需要考慮多種影響因素及工況條件，具體而言：

1.電磁干擾嚴(yán)重，運(yùn)行環(huán)境惡劣。并聯(lián)間隙安裝于絕緣子串的低壓側(cè)和高壓側(cè)兩端，分別為上電極和下電極，當(dāng)線路雷擊閃絡(luò)時，上下電極間隙兩端會產(chǎn)生放電，并引起持續(xù)的工頻電流通過。工頻持續(xù)電流可超過50kA，伴隨著強(qiáng)烈的電磁效應(yīng)，電動力和熱應(yīng)力巨大，灼燒面大，且作用時間長，可達(dá)10ms。對于安放于間隙附近的監(jiān)測裝置，極易受到侵?jǐn)_。并且監(jiān)測裝置需長期戶外運(yùn)行，飽受風(fēng)吹日曬雨淋，且易受輸電線路桿塔周圍污穢侵襲。因此并聯(lián)間隙放電監(jiān)測裝置需具有較強(qiáng)的抗干擾和防沖擊能力。

2.供電手段匱乏、取電困難。并聯(lián)間隙放電監(jiān)測裝置需就近安放于并聯(lián)間隙的上電極或下電極附近，以便監(jiān)測放電和工頻續(xù)流的電流回路，而線路桿塔上不具備常規(guī)的可靠的市電供電條件，需采用高壓取電、地線取能、太陽能等供電方案，而這些方案對低功耗設(shè)備供電尚可，對高功耗設(shè)備供電存在困難和挑戰(zhàn)。因此并聯(lián)間隙放電監(jiān)測裝置需采用超低功耗設(shè)計，以確保能夠長期穩(wěn)定在線運(yùn)行。

3.通信條件有限，存在通信盲區(qū)。目前，輸電線路在線監(jiān)測系統(tǒng)廣泛采用的是GPRS等公共通信運(yùn)營商提供的無線通信方案，這一方案需有公共通信運(yùn)營商的網(wǎng)絡(luò)覆蓋。或者是在近距離范圍內(nèi)利用WIFI、藍(lán)牙、ZigBee等無線技術(shù)實現(xiàn)數(shù)據(jù)傳輸，而遠(yuǎn)距離傳輸則功耗顯著上升，抗干擾能力下降。并聯(lián)間隙在工程應(yīng)用中大多采用的是全線安裝方式，并聯(lián)間隙監(jiān)測裝置分布特征將隨輸電線路走向呈現(xiàn)線性節(jié)點(diǎn)分布，類似鏈?zhǔn)骄W(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，且節(jié)點(diǎn)位置高、地理空間分布廣，跨度大，單級桿塔之間跨度可達(dá)1km甚至更遠(yuǎn)，總長度可達(dá)數(shù)百公里，局部范圍內(nèi)節(jié)點(diǎn)個數(shù)稀少，通信條件參差不起，存在通信網(wǎng)覆蓋盲區(qū)，監(jiān)測數(shù)據(jù)傳輸困難，而人工巡線則費(fèi)時費(fèi)力。因此并聯(lián)間隙放電監(jiān)測裝置需具備長距離、低功耗、自組網(wǎng)通信能力。

4.成本敏感、經(jīng)濟(jì)性要求高。并聯(lián)間隙本身是一種價格低廉、經(jīng)濟(jì)實用的輸電線路防雷產(chǎn)品，基本是千元左右。作為并聯(lián)間隙的監(jiān)測裝置，如果成本過高，甚至是其監(jiān)測對象的幾倍高，就失去了其工程應(yīng)用價值，只能適用于理論或?qū)嶒炑芯俊６鼐€取能、高壓取電供電方案，北斗衛(wèi)星短報文通信，全線路公網(wǎng)或WIFI覆蓋等通信技術(shù)方案因成本過高不適宜采用。因此需對并聯(lián)間隙放電監(jiān)測裝置成本進(jìn)行嚴(yán)格控制，選取更適宜的技術(shù)方案實現(xiàn)。

據(jù)申請人所知，輸電線路避雷器在線監(jiān)測器實現(xiàn)了對避雷器沖擊脈沖的監(jiān)測，并利用GPRS網(wǎng)絡(luò)實現(xiàn)了數(shù)據(jù)的傳輸，但其無法有效監(jiān)測并判斷后續(xù)工頻續(xù)流，不具備長距離、低功耗、自組網(wǎng)通信能力，易受通信網(wǎng)絡(luò)覆蓋盲區(qū)的限制。且為滿足準(zhǔn)確時間標(biāo)記和位置信息，該設(shè)備利用集成的GPS衛(wèi)星授時定位模塊實現(xiàn)對時與定位，設(shè)備的整體功耗與成本較高。

發(fā)明內(nèi)容