CN103728481B - 金属氧化物避雷器阻性电流的检测方法及其装置 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种金属氧化物避雷器阻性电流的检测方法及其装置，该方法采用如下步骤：1、采集参数电流；2、根据与所测金属氧化物避雷器同相的电流互感器停电试验测得的介质损耗因数为tanδ，得知所述泄漏电流信号I1与金属氧化物避雷器的端电流的相位夹角为δ；求得所述泄漏电流信号I1的基波与所述全电流信号I0的基波的相位差为α；计算所求阻性电流IR满足如下公式：IR=sin（δ+α）I0。本装置包括信号连接电缆、便携式测量仪和2个以上的零磁通穿芯式微电流传感器。本发明的优点是能在不测量端电压的情况下实现对金属氧化物避雷器阻性电流的准确测量，无需操作电压互感器的二次端子，提高检测的安全性和稳定性，易于操作，测量准确，便于现场作业。
Description
技术领域
本发明涉及一种用于检测金属氧化物避雷器阻性电流的方法及其装置，属电气设备状态维修技术领域。
背景技术
金属氧化物避雷器具有优越的过电压保护特性，如无续流、动作负载轻、耐重复动作能力强、通流容量大等，在电力系统中得到了广泛应用。在工作电压作用下，流过金属氧化物避雷器的泄漏电流很小仅为微安级。但由于金属氧化物避雷器没有间隙，阀片将一直有电流流过，长期作用下阀片会产生劣化，引起电阻特性的变化，导致流过阀片的泄漏电流增加。另外由于避雷器结构不良、密封不严使内部构件和阀片受潮，也会导致运行中避雷器泄漏电流增加。电流中阻性分量的急剧增加，会使阀片温度上升而发生热崩溃，严重时，甚至引起避雷器的爆炸事故。
电力部门普遍采用在线监测或带电测试金属氧化物避雷器的阻性电流来诊断其绝缘状况。由于避雷器阀片具有很大的介电常数，因此，在正常工作电压下流过阀片的主要是容性电流，阻性电流只占全电流很小的一部分，约为10%～20%左右，但阻性电流却是检测避雷器性能最有效的参数，因此金属氧化物避雷器绝缘检测的关键技术是，如何从容性电流为主的全电流中分离出微弱的阻性电流。
目前，在线监测或带电测试中测量金属氧化物避雷器阻性电流主要采取如下常规方式：在金属氧化物避雷器的接地线上获取运行时的泄漏全电流，在同相电压互感器获得金属氧化物避雷器的端电压，端电压作为基准向量，通过比较全电流与端电压的相位，将全电流中阻性电流分离出来，从而根据阻性电流分量的变化来判断避雷器的运行状况；但是，端电压的测量需要频繁的操作电压互感器的二次端子，容易造成其二次短路，甚至导致电压互感器烧毁，影响电网安全运行，而且为了保证电网和设备安全，许多电力企业甚至规定不允许试验人员操作电压互感器的二次端子，给测量带来不便。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是提供了一种结构简单、操作安全可靠、测量准确的在线检测或带电检测金属氧化物避雷器阻性电流的方法及其装置。
本发明解决其技术问题采用如下技术方案：
本方法包括的步骤如下：
步骤一、采集参数电流：
在金属氧化物避雷器的接地线上采集全电流信号I0，在与所测金属氧化物避雷器同相的电流互感器的末屏接地线上采集泄漏电流信号I1；
步骤二、将全电流信号I中的阻性电流IR分离出来：
根据与所测金属氧化物避雷器同相的电流互感器停电试验测得的介质损耗因数为tanδ，得知所述泄漏电流信号I1与金属氧化物避雷器的端电流的相位夹角为δ；同时，利用傅里叶变换的方法求得所述泄漏电流信号I1的基波与所述全电流信号I0的基波的相位差为α；
所述全电流信号I0的幅值表示为I0，计算所求阻性电流IR满足如下公式：IR=sin（δ+α）I0。
一种金属氧化物避雷器阻性电流的检测装置包括信号连接电缆、便携式测量仪和2个以上的零磁通穿芯式微电流传感器；所述零磁通穿芯式微电流传感器分别安装于各个金属氧化物避雷器的接地线上和与所测金属氧化物避雷器同相的电流互感器的末屏接地线上；所述零磁通穿芯式微电流传感器的输出端通过信号连接电缆接便携式测量仪的相应输入端。
所述便携式测量仪由多通道数据采集单元和工控机组成。
所述零磁通穿芯式微电流传感器的型号为TERX-II。
所述多通道数据采集单元的型号为SZSC-16S；所述工控机的型号为研祥T90。
所述全电流信号I0和泄漏电流信号I1均由零磁通穿芯式微电流传感器采集。
本发明所产生的积极效果如下：（1）本方法能够在不测量端电压的情况下实现对金属氧化物避雷器阻性电流的准确测量，无需操作电压互感器的二次端子，提高了检测的安全性和稳定性，易于操作，测量准确，便于现场作业；（2）本装置工作安全可靠，使用的零磁通穿芯式微电流传感器采用深度负反馈和屏蔽措施，使其铁芯工作在理想的零磁通状态，并具有良好的温度特性和抗电磁干扰能力，可保证微弱信号采集的准确性和真实性，所述零磁通穿芯式微电流传感器的安装不需要改动设备一次接线，在现场安装零磁通穿芯式微电流传感器，现场人员通过便携式测试仪即可完成检测工作，硬件结构简单，便于携带；（3）由于变电站中常用0.5级的电压互感器，其角差范围在 ±20′ 之间，而绝缘良好的电流互感器介质损耗角正切值测量误差约为 ±0.1%，折算成角度约为±10′，采用电流互感器的末屏接地电流作为参考信号测试准确度不低于从电压互感器二次采集电压相位参考信号。
附图说明
附图1为本发明的检测方法流程图。
附图2为本发明的检测方法原理图。
附图3为本发明中检测金属氧化物避雷器阻性电流的装置的组成示意图。
具体实施方式
下面结合附图1~3和实施例对本发明进行进一步说明：
由图1所示的实施例可知，本实施例所采用方法的步骤如下：
步骤一、采集参数电流：
在金属氧化物避雷器的接地线上采集全电流信号I0，在与所测金属氧化物避雷器同相的电流互感器的末屏接地线上采集泄漏电流信号I1；
步骤二、将全电流信号I中的阻性电流IR分离出来：
根据与所测金属氧化物避雷器同相的电流互感器停电试验测得的介质损耗因数为tanδ，得知所述泄漏电流信号I1与金属氧化物避雷器的端电流的相位夹角为δ；同时，利用傅里叶变换的方法求得所述泄漏电流信号I1的基波与所述全电流信号I0的基波的相位差为α；
所述全电流信号I0的幅值表示为I0，计算所求阻性电流IR满足如下公式：IR=sin（δ+α）I0。
一种金属氧化物避雷器阻性电流的检测装置包括信号连接电缆、便携式测量仪和2个以上的零磁通穿芯式微电流传感器；所述零磁通穿芯式微电流传感器分别安装于各个金属氧化物避雷器的接地线上和与所测金属氧化物避雷器同相的电流互感器的末屏接地线上；所述零磁通穿芯式微电流传感器的输出端通过信号连接电缆接便携式测量仪的相应输入端。
所述便携式测量仪由多通道数据采集单元和工控机组成。
所述零磁通穿芯式微电流传感器的型号为TERX-II。
所述多通道数据采集单元的型号为SZSC-16S；所述工控机型号为研祥T90。
所述全电流信号I0和泄漏电流信号I1均由零磁通穿芯式微电流传感器采集。
本检测装置的工作过程如下：
零磁通穿芯式微电流传感器采集将采集到的所述全电流信号I0和泄漏电流信号I1通过信号连接电缆送入便携式测量仪；
利用所述便携式测量仪中的工控机比较所述全电流信号I0和泄漏电流信号I1的相位，将全电流信号I0的阻性电流IR分离出来。
本实施例的工作原理：
所述的同相绝缘性能良好的电流传感器是指与所测金属氧化物避雷器同相的且绝缘正常电流互感器，由于同相的电流互感器与避雷器端电压相位相同，电流互感器末屏接地电流与端电压的基波相位差可以通过测量介质损耗因数tanδ获得，而且绝缘良好的电流互感器介质损耗因数较为稳定。
通过两个高精度的电流互感器可以测得电流互感器的末屏接地线上的泄漏电流信号I1和避雷器的接地线上的全电流信号I0，二者的基波相位差可以通过傅里叶分析的方法测得，因而可以求得避雷器的接地线上的全电流信号I0与端电压的基波相位差α，进而求出避雷器的阻性电流IR。
当同时需要测量多个电流互感器的末屏接地线上的泄漏电流信号I1和避雷器的接地线上的全电流信号I0时，当然需要多个高精度的电流互感器。
以上所述仅为本发明的较佳实施例，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所做的任何修改、等同替换和改进等，均包含在本发明的保护范围之内。
Claims (5)
1.一种金属氧化物避雷器阻性电流的检测方法，其特征在于，所述方法包括：
步骤一、采集参数电流：
在金属氧化物避雷器的接地线上采集全电流信号I，在与所测金属氧化物避雷器同相的电流互感器的末屏接地线上采集泄漏电流信号I1；
步骤二、将全电流信号I中的阻性电流IR分离出来：
根据与所测金属氧化物避雷器同相的电流互感器停电试验测得的介质损耗因数为tanδ，得知所述泄漏电流信号I1与金属氧化物避雷器的端电流的相位夹角为δ；同时，利用傅里叶变换的方法求得所述泄漏电流信号I1的基波与所述全电流信号I的基波的相位差为α；
所述全电流信号I的幅值表示为I0，计算所求阻性电流IR满足如下公式：IR=sin（δ+α）I0。
2.一种金属氧化物避雷器阻性电流的检测装置，其特征在于：包括信号连接电缆、便携式测量仪和2个以上的零磁通穿芯式微电流传感器；所述零磁通穿芯式微电流传感器分别安装于各个金属氧化物避雷器的接地线上和与所测金属氧化物避雷器同相的电流互感器的末屏接地线上；所述零磁通穿芯式微电流传感器的输出端通过信号连接电缆接便携式测量仪的相应输入端。
3.根据权利要求2所述的金属氧化物避雷器阻性电流的检测装置，其特征在于：所述便携式测量仪由多通道数据采集单元和工控机组成。
4.根据权利要求3所述的金属氧化物避雷器阻性电流的检测装置，其特征在于：所述零磁通穿芯式微电流传感器的型号为TERX-II。
5.根据权利要求4所述的金属氧化物避雷器阻性电流的检测装置，其特征在于：所述多通道数据采集单元的型号为SZSC-16S；所述工控机的型号为研祥T90。
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