[發(fā)明專利]一種避雷器泄露電流成分分析方法及系統(tǒng)

在審

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201710701326.0
• 申請(qǐng)日: 2017-08-16
• 公開（公告）號(hào): CN107688113A
• 公開（公告）日: 2018-02-13
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 陳炯;李佳穎;高源
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 上海電力學(xué)院
• 主分類號(hào): G01R19/00
• 分類號(hào): G01R19/00
• 代理公司: 成都行之專利代理事務(wù)所(普通合伙)51220
• 代理人: 郭受剛

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及避雷器研究領(lǐng)域，具體地，涉及一種避雷器泄露電流成分分析方法及系統(tǒng)。

背景技術(shù)

金屬氧化物避雷器作為系統(tǒng)電氣設(shè)備過電壓的保護(hù)裝置，內(nèi)部主要由氧化鋅閥片串聯(lián)而成，經(jīng)長期運(yùn)行內(nèi)部的閥片電阻會(huì)因老化而失效，可見金屬氧化物避雷器的運(yùn)行狀態(tài)直接影響著電力系統(tǒng)的安全運(yùn)行。

工程中，常常以全泄露電流變化表征和判斷避雷器的運(yùn)行狀態(tài)。但是由于氧化鋅閥片表面的晶界層和固有電容的存在，金屬氧化物避雷器閥片可等效為高壓電容和具有壓敏特性的電阻并聯(lián)電路，其在電壓的作用下流過閥片的泄漏電流可分為阻性電流和容性電流兩部分，兩者在相位上相差90o，阻性電流占全泄漏電流的10％～20％。隨著運(yùn)行時(shí)間的增加，避雷器閥片逐漸老化，其等值電阻也隨之減少，此時(shí)流過避雷器閥片的阻性電流增大，而容性電流相對(duì)穩(wěn)定，由于阻性電流在全泄漏電流中所占的比重較小，總體全泄漏電流變化不大。故全泄漏電流并不能夠靈敏地判斷避雷器的運(yùn)行狀態(tài)，而以測量避雷器阻性電流分量作為判斷避雷器運(yùn)行狀態(tài)的依據(jù)則更加準(zhǔn)確。目前，這針對(duì)于避雷器你阻性分量測量的方法主要有補(bǔ)償法，然而該方法在應(yīng)用過程中，受相鄰線路線間干擾的影響，在實(shí)際中無法實(shí)現(xiàn)對(duì)避雷器泄漏電流阻性分量的測量。因此，準(zhǔn)確地測量避雷器泄漏電流中的阻性分量，對(duì)于監(jiān)測避雷器運(yùn)行狀態(tài)，保障電力系統(tǒng)的安全運(yùn)行，有著十分重要的意義。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明提供了一種避雷器泄露電流成分分析方法及系統(tǒng)，能夠準(zhǔn)確的對(duì)避雷器泄漏電流阻性分量進(jìn)行測量。

為實(shí)現(xiàn)上述發(fā)明目的，請(qǐng)參考圖1-圖5，本申請(qǐng)?zhí)峁┝艘环N避雷器泄露電流成分分析方法及系統(tǒng)，系統(tǒng)包括由電流互感器構(gòu)成的電流提取模塊，該模塊獲得避雷器泄漏電流和容性參考電流信號(hào)，上述電流信號(hào)送入電流-電壓信號(hào)轉(zhuǎn)換模塊，輸出放大一定倍數(shù)的電壓信號(hào)，最后經(jīng)減法器構(gòu)成的阻性電流分離模塊，通過調(diào)節(jié)前級(jí)容性參考電流放大器的放大倍數(shù)，將泄漏電流中的容性電流分量去除，最終得到阻性電流分量，而后經(jīng)計(jì)算得到避雷器泄漏電流中的阻性電流分量。上述系統(tǒng)能夠準(zhǔn)確測量阻性電流值并以此計(jì)算泄露電流中的其他分量，方法具體步驟如下：

步驟1：計(jì)算分析避雷器泄漏電流中全泄漏電流、阻性基波分量和阻性三次諧波分量相互之間的關(guān)系；

步驟2：搭建電容補(bǔ)償電路，應(yīng)用電流互感器耦合提取避雷器泄露電流及參考容性電流；

步驟3：通過運(yùn)算放大器進(jìn)行電流-電壓信號(hào)轉(zhuǎn)換；

步驟4：利用減法器電路提取信號(hào)中的阻性電流分量，計(jì)算分析避雷器泄漏電流中的阻性電流分量。

避雷器泄漏電流標(biāo)準(zhǔn)波形為：

I＝I_PR1sinωt+I_PR3sin(3ωt+π)+I_PC1sin(ωt+π/2)(1)

其中，避雷器泄漏電流分為阻性基波分量、阻性三次諧波分量、容性基波分量三個(gè)部分。式中，ω為基波角頻率；I為全泄漏電流；I_PR1為阻性基波電流峰值；I_PR3為阻性三次波電流峰值；I_PC1為容性基波電流峰值。同時(shí)，阻性分量與電壓呈三次方關(guān)系而容性分量與電壓呈線性關(guān)系，當(dāng)電壓增大時(shí)阻性分量的變化遠(yuǎn)大于容性分量，避雷器正常運(yùn)行時(shí)阻性基波分量峰值和阻性三次諧波分量峰值的比值為I_PR1/I_PR3＝3/1，帶入式(1)得

I＝I_PRsin³ωt+I_PC1cosωt(2)

圖1為避雷器電路經(jīng)典計(jì)算模型，R為金屬氧化物避雷器閥片等效非線性電阻，C為金屬氧化物避雷器閥片等效固有電容，U為系統(tǒng)電壓，I₀為流過MOA的全電流，I_R為金屬氧化物避雷器的阻性泄漏電流，I_c為金屬氧化物避雷器的容性泄漏電流。

上述經(jīng)典計(jì)算模型可得到全電流的表達(dá)式為：

其中，U_P為閥片峰值，D＝1/K為常數(shù)。C為避雷器等值電容，t為時(shí)間，β為非線性系數(shù)。

對(duì)比上述(2)、(3)式可知出β＝3，I_PC1＝ωCU_P，I_PR＝DU_P³，通過中心頻率150Hz的帶通濾波器對(duì)波形進(jìn)行處理，濾波后信號(hào)為：

i'(t)＝I_PR3sin(3ωt+π)(4)

濾波后信號(hào)的峰值為：