CN104698311B - 一种直流线路直流避雷器带电检测方法 - Google Patents

一种直流线路直流避雷器带电检测方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种直流线路直流避雷器带电检测系统,其包括:高压直流母线、杆塔、直流避雷器、母线电压互感器、电流采样模块、电压采样模块、直流线路电阻测量模块以及处理模块,处理模块接收电流采样模块、电压采样模块分别通过直流避雷器、母线电压互感器提取的电流数据序列和电压数据序列以及接收直流线路电阻测量模块的直流线路电流值并对三者进行计算,以判定直流避雷器的可靠性。本发明还公开了一种采用上述带电检测系统进行可靠性检测的方法。本发明减少了老化受潮等因素对直流避雷器的不利影响,提高了直流系统运行的安全性。

Description

一种直流线路直流避雷器带电检测方法
技术领域
[0001] 本发明涉及直流系统检修技术领域,具体涉及一种直流线路直流避雷器的在线检 测系统以及采用该系统进行可靠性检测的方法。
背景技术
[0002] 随着中国社会经济的腾飞和科技的不断进步,整个社会对电能的需求越来越大, 因此电网规模不断的扩大。然而中国能源分布和经济发展存在严重不对称的问题,东部和 南部经济发达能源少,西部能源丰富但经济较落后,因此将西部能源有效的输送到东部和 南部,有助于国家经济的可持续发展。高电压直流输电技术因其在远距离大容量输送中优 势明显,在中国的大地上已有多交超特高压直流输电系统投入运行。
[0003] 直流线路避雷器是高电压直流输电技术中主要的一次电力设备,直流线路避雷器 主要用于限制有线路的雷电过电压或有操作引起的内部过电压,是保证电力系统安全运行 的重要保护设备之一,它的正常运行对保证系统的安全供电起着重要的作用。目前普遍使 用的是氧化锌避雷器Μ0Α,由于MOA在电网运行过程中经常出现内部受潮和阀片老化等缺 陷,MOA的性能会在长期运行中发生变化,原来MOA的阻抗阀值不能满足电网安全运行的要 求,从而严重影响了电力供给的安全运行。因此开发一种直流线路避雷器在线检测系统,能 够实时控制并确定直流避雷器的阻抗阀值,对直流电力系统的安全稳定运行有着重要的意 义,对电力供给保障有着重要的技术支持,同时带来重大的经济效益。
发明内容
[0004] 本发明的目的在于针对上述直流线路避雷器事故特点,提供一种稳定性好、可靠 性高的直流线路避雷器在线检测系统以及采用该系统进行可靠性检测的方法,用于确定直 流避雷器的运行状态。
[0005] 为实现以上目的,本发明采取了以下的技术方案:
[0006] —种直流线路直流避雷器带电检测系统,其包括:
[0007] 高压直流母线,用于产生直流电压信号;
[0008] 杆塔,所述杆塔与高压直流母线之间通过直流线路连接;
[0009] 母线电压互感器,所述母线电压互感器的一次侧与高压直流母线电性连接,用于 变换所述直流电压信号,在母线电压互感器的二次侧产生一变换后的直流电压输出信号;
[0010] 直流避雷器,安装于所述杆塔侧,所述直流避雷器的一次侧与直流线路电性连接, 形成电流信号测量点,所述直流电压信号通过直流线路流经直流避雷器后,在直流避雷器 的接地侧产生一直流电流信号;
[0011] 电压采样模块,所述电压采样模块的输入端与母线电压互感器的二次侧电性连 接,用于对所述直流电压输出信号进行多次采样,获取采样的电压数据序列;
[0012] 电流采样模块,所述电流采样模块的输入端与直流避雷器的接地回路电性连接, 用于对所述直流电流信号进行多次采样,获取采样的电流数据序列,所述电流数据序列和 电压数据序列的数量相等;
[0013] 直流线路电阻测量模块,用于通过一外接直流电压电源测量直流线路电流值,以 获取直流线路电阻值,所述直流线路电阻值为高压直流母线和电流信号测量点之间的直流 线路的电阻;
[0014] 处理模块,用于接收所述电流数据序列、电压数据序列以及直流线路电流值并对 三者进行计算,以判定直流避雷器的可靠性。
[0015] 所述电流采样模块包括电流传感器、第一温度传感器、第一 AD转换装置、第一中央 处理器和第一无线收发器终端,所述电流传感器的取样探头串接在直流避雷器的接地回路 中,所述电流传感器的输出端以及第一温度传感器的输出端均通过第一AD转换装置与第一 中央处理器的输入端相连,用于将电流传感器对所述直流电流信号进行多次采样获取的电 流数据序列以及第一温度传感器测量的杆塔侧的环境温度数据经模数转换后传送至第一 中央处理器,所述第一中央处理器的输出端与第一无线收发器终端的输入端电性连接,用 于将获取的模数转换后的电流数据序列和杆塔侧的环境温度数据通过第一无线收发器终 端传送至处理模块。
[0016] 所述电压采样模块包括电压传感器、第二温度传感器、第二AD转换装置、第二中央 处理器和第二无线收发器终端,所述电压传感器的取样探头串接在母线电压互感器二次侧 中,所述电压传感器的输出端和第二温度传感器通过第二AD转换装置与第二中央处理器的 输入端相连,用于将电压传感器对所述直流电压输出信号进行多次采样获取的电压数据序 列以及第二温度传感器测量的高压直流母线侧的环境温度数据经模数转换后传送至第二 中央处理器,所述第二中央处理器的输出端与第二无线收发器终端的输入端电性连接,用 于将获取的模数转换后的电压数据序列和高压直流母线侧的环境温度数据通过第二无线 收发器终端传送至处理模块。
[0017] 所述直流线路包括极1线路和极2线路,其中,极1线路和极2线路分别与高压直流 母线形成的断合点分别记为A点和B点,所述直流避雷器的一次侧与直流线路形成的电流信 号测量点分别位于极1线路和极2线路上的C点和D点。
[0018] 所述直流线路电阻测量模块包括直流电压电源、第一电流表、第二电流表、刀闸开 关、接地装置、第三AD转换装置、第三无线收发器终端;其中,直流电压电源的两个输出端分 别连接至A点和B点,其输入端通过开关S3接地,所述A点和直流电压电源之间串接第一电流 表和开关Sl,所述B点和直流电压电源之间串接第二电流表和开关S2;所述接地装置包括开 关S4、开关S5、开关S6,所述开关S4的一端连接至C点,另一端通过开关S6接地,所述开关S5 的两端分别连接至D点以及开关S4和开关S6之间;所述直流线路和高压直流母线之间的断 合处通过刀闸开关连接;所述第一电流表和第二电流表的输出端均通过第三AD转换装置由 第三无线收发器终端将二者测得的直流线路电流值传送至处理模块。
[0019] 所述处理模块包括:
[0020] 无线收发器总站,所述无线收发器总站的输入端分别与第一无线收发器终端、第 二无线收发器终端和第三无线收发器终端的输出端无线连接,所述无线收发器总站的输出 端与服务器相连,用于建立电流采样模块与服务器之间、电压采样模块与服务器之间、以及 直流线路电阻测量模块与服务器之间的通讯;
[0021] 服务器,用于接收来自无线收发器总站的电流数据序列、电压数据序列以及直流 线路电流值并对三者进行计算,以判定直流避雷器的可靠性。
[0022] 所述无线收发器总站、第一无线收发器终端、第二无线收发器终端和第三无线收 发器终端均为无线路由器。
[0023] 所述直流线路直流避雷器带电检测系统进一步包括一电流互感器,用于获取母线 电流值。
[0024] —种直流线路直流避雷器带电检测方法,其包括以下步骤:
[0025] 步骤1、通过直流线路电阻测量模块进行直流线路电流值的测量,并计算直流线路 电阻值,所述直流线路电阻值为高压直流母线和电流信号测量点之间的直流线路的电阻, 所述电流信号测量点为位于杆塔侧的直流避雷器一次侧连接在直流线路上的接点;所述直 流线路包括极1线路和极2线路,其中,电压信号测量点分别位于极1线路和极2线路上的A点 和B点,电流信号测量点分别位于极1线路和极2线路上的C点和D点;所述直流线路电阻测量 模块包括直流电压电源、第一电流表、第二电流表、刀闸开关和接地装置;其中,直流电压电 源的两个输出端分别连接至A点和B点,其输入端通过开关S3接地,所述A点和直流电压电源 之间串接第一电流表和开关Sl,所述B点和直流电压电源之间串接第二电流表和开关S2;所 述接地装置包括开关S4、开关S5、开关S6、所述开关S4的一端连接至C点,另一端通过开关 S6接地,所述开关S5的两端分别连接至D点以及开关S4和开关S6之间;所述电压信号测量 点和高压直流母线之间通过刀闸开关连接;
[0026] 所述步骤1包括以下步骤:
[0027] 步骤11、闭合开关SI、S2、S4和S5,断开开关S3和S6,此时,极1线路和极2线路电阻 串联,第一电流表和第二电流表的读数相同,均为Ii;
[0028] 步骤12、闭合开关S1、S3、S4和S6,断开开关S2和S5,此时,极1线路和大地电阻串 联,第一电流表的读数即流经极1线路的电流值,记为12,第二电流表无读数;
[0029] 步骤13、闭合开关S2、S3、S5和S6,断开开关SI和S4,此时,极2线路和大地电阻串 联,第一电流表无读数,第二电流表的读数即流经极2线路的电流值,记为I3;
[0030] 步骤14、计算直流线路电阻值Ri:
[0031]
Figure CN104698311BD00081
[0032] 式⑴中,E为直流电压电源的电压;
[0033] 步骤2、将电流传感器的采样探头从直流避雷器的接地回路采取直流电流信号,经 过模数转换后,形成电流数据序列I (k);将电压传感器的采样探头从母线电压互感器二次 侧采取直流电压输出信号,经过模数转换后,形成电压数据序列IKk);电流传感器的采样探 头以及电压传感器的采样探头的采样频率均为2500Hz,二者的采样点数均为2500,其中,k 的取值为〇,1,2…2499;
[0034] 步骤3、对所述电流数据序列I 00和电压数据序列U⑹分别整理,形成新的电流数 据序列Io⑹和电压数据序列Uo 00 :
[0035]
Figure CN104698311BD00082
(2)
[0036]
Figure CN104698311BD00091
(3)
[0037] 步骤4、式(3)中的电压数据序列Uo (k)为高压直流母线侧的电压值,需要换算成杆 塔侧的电压值,换算公式如式⑷所示:
[0038] Ut/ ⑹=Uo ⑹ /2500-LRi [1+a ((t2+ti) *0 · 5-20) ] (4)
[0039] 式(4)中,^为安装于高压直流母线侧的温度传感器测出的高压直流母线侧的环 境温度,^为安装于杆塔侧的温度传感器测出的杆塔侧的环境温度,a为直流线路的电阻 温度系数,对于铜材料的直流线路,a取0.00393,对于铝材料的直流线路;a取0.00403,Im为 母线电流值,通过与高压直流母线相连的电流互感器测得;
[0040] 步骤5、提取直流避雷器的直流电阻值R和直流电流值I:
Figure CN104698311BD00092
[0041] (5)
[0042]
[0043] 步骤6、基于式(2)和(3),提取各次谐波的谐波电压和谐波电流,根据式(6)可求出 谐波电压总量Uh和谐波电流总量Ih:
Figure CN104698311BD00093
[0044] ⑹
[0045]
[0046] 步骤7、判定直流避雷器的可靠性,判定的方法:
[0047] 当满足下列条件之一时,停电更换所述直流避雷器:
[0048] 直流避雷器的直流电阻值R小于2.5GΩ ;
[0049] 直流电流值I大于50微安;
[0050] 当满足下列条件之一时,缩减直流避雷器相邻二次带电检测的周期以加强监测:
[0051] 直流避雷器的直流电阻值R和直流电流值I相邻两次带电检测间的变化率大于 30% ;
[0052] 500kV电压等级的直流线路的谐波电压总量大于520kV;
[0053] 800kV电压等级的直流线路的谐波电压总量大于816kV;
[0054] 谐波电流的总量大于3015A。
[0055] 如果直流避雷器的直流电阻值R、直流电流值I为首次进行测量时,则不考虑直流 避雷器的直流电阻值R和直流电流值I相邻两次带电检测间的变化率情况。
[0056] 本发明与现有技术相比,具有如下优点:本发明以直流避雷器为试验对象,以高压 直流母线、母线电压互感器、电流传感器、电压传感器、AD转化装置、中央处理器、无线收发 器终端、无线收发器总站和服务器为硬件条件,通过电流采样装置采取避雷器接地回路的 电流序列信号和电压采样装置采取母线电压序列信号,处理后通过无线通讯送到服务器进 行直流避雷器的直流电阻值R、直流电流I、谐波电压总量和谐波电流的总量,判定直流避雷 器的运行状态。从而保证直流避雷器的有效保护作用,具有直观、快速、安全等先进的特点, 减少了老化受潮等因素对直流避雷器的不利影响。
附图说明
[0057] 图1是本发明一种直流线路直流避雷器带电检测系统的结构原理图;
[0058] 图2为直流线路电阻测量模块的电路原理图;
[0059] 图3为图2中测量状态1的原理图;
[0060] 图4为图2中测量状态2的原理图;
[0061] 图5为图2中测量状态3的原理图。
[0062] 其中:1、高压直流母线;2、杆塔;3、母线电压互感器;4、直流避雷器;5、电压采样 模块;51、电压传感器;52、温度传感器;53、AD转换装置;54、无线收发器终端;55、中央处理 器;6、电流采样模块;61、电流传感器;62、温度传感器;63、AD转换装置;64、无线收发器终 端;6 5、中央处理器;7、直流线路电阻测量模块;71、直流线路;7 2、直流电压电源;7 3、电流 表;74、电流表;75、刀闸开关;76、接地装置;77、AD转换装置;78、无线收发器终端;8、无线收 发器总站;9、服务器;10、电流互感器。
具体实施方式
[0063] 下面结合附图和具体实施方式对本发明的内容做进一步详细说明。
[0064] 实施例:
[0065] 请参照图1所示,一种直流线路直流避雷器带电检测系统,适用于线路避雷器的性 能测试,以防止其在使用中出现故障。该带电检测系统包括:用于提供直流电压信号以做分 析的高压直流母线1、连接的直流避雷器用于提供直流电流信号的杆塔2、用于变换直流电 压以便电压传感器51采取数据的母线电压互感器3、用于提供流经避雷器的直流电流信号 以做分析的直流避雷器4、用于采取电压互感器二次侧的直流电压信号并进行AD转换处理 等的电压采样模块5、用于采取直流避雷器4接地侧的电流信号并进行AD转换处理的电流采 样模块6、用于测量从电压信号测量点与电流信号测量点之间的直流线路电阻的直流线路 电阻测量模块7;—端分别与电压采样模块5、电流采样模块6相连,另一端与服务器9相连, 用于实现电压采样模块5与服务器9之间、电流采样模块6与服务器9之间以及直流线路电 阻测量模块7与服务器9的通讯的无线收发器总站8、用于处理从无线接收器总站8接收过来 的电压电流数据信号并进行相应计算处理的服务器9;
[0066] 电流采样模块6包括电流传感器61、温度传感器62、AD转换装置63、中央处理器65 和无线收发器终端64,电流传感器61的取样探头串接在直流避雷器4的接地回路中,电流传 感器61的输出端以及温度传感器62的输出端均通过AD转换装置63与中央处理器65的输入 端相连,用于将电流传感器61对直流电流信号进行多次采样获取的电流数据序列以及温度 传感器62测量的杆塔2侧的环境温度数据经模数转换后传送至中央处理器65,中央处理器 65的输出端与无线收发器终端64的输入端电性连接,用于将获取的模数转换后的电流数据 序列和杆塔2侧的环境温度数据通过无线收发器终端64传送至处理模块。
[0067] 电压采样模块5包括电压传感器51、温度传感器52、AD转换装置53、中央处理器55 和无线收发器终端54,电压传感器51的取样探头串接在母线电压互感器二次侧中,电压传 感器51的输出端和温度传感器52通过AD转换装置53与中央处理器55的输入端相连,用于 将电压传感器51对直流电压输出信号进行多次采样获取的电压数据序列以及温度传感器 52测量的高压直流母线1侧的环境温度数据经模数转换后传送至中央处理器55,中央处理 器55的输出端与无线收发器终端54的输入端电性连接,用于将获取的模数转换后的电压数 据序列和高压直流母线1侧的环境温度数据通过无线收发器终端54传送至处理模块。
[0068] 请参照图2所示,直流线路电阻测量模块7包括直流电压电源72、电流表73、电流 表74、刀闸开关75、接地装置76、AD转换装置77、无线收发器终端78,直流线路71的电阻为 测量的目标,直流线路71包括极1线路和极2线路,其中,极1线路和极2线路分别与高压直流 母线1形成的断合点分别记为A点和B点,直流避雷器4与直流线路71形成电流信号测量点分 别位于极1线路和极2线路上的C点和D点。其中,直流电压电源72位于高压直流母线侧,用于 提供测量试验的电源,电流表73和电流表74均分别与直流线路71和直流电压电源72连接, 用于读取试验测量的电流量,其中,电流表73的两端分别连接A点和直流电压电源72,电流 表74的两端分别连接B点和直流电压电源72。位于高压直流母线侧的刀闸开关75用于切断 电源高压直流母线1以便进行测量试验,直流电压电源72与直流线路71断合处之间的刀闸 开关75和接地装置76上与直流线路71之间的开关的不同切换实现不同状态的线路测量试 验,接地装置76通过开关与直流线路71相连,具体地,接地装置76包括开关S4、开关S5、开 关S6、开关S4的一端连接至C点,另一端通过开关S6接地,开关S5的两端分别连接至D点以 及开关S4和开关S6之间;电压信号测量点和高压直流母线1之间通过刀闸开关75连接;电流 表73和电流表74的输出端均通过AD转换装置77由无线收发器终端78将二者测得的直流线 路电流值再连通直流电压电源72的电压值传送至处理模块,需要说明的是,该直流线路电 阻测量模块7只需在直流避雷器带电检测前(电压采样模块5和电流采样模块6检测前)进 行一次测量即可,以后无需再次测量。
[0069] 无线收发器总站8—端与服务器9相连,另一端则通过无线网络与电压、电流采样 模块5、6以及直流线路电阻测量模块7中的无线收发器终端54、64和78相连实现通讯。
[0070] 所述无线收发器终端54、64、78和无线收发器总站8均为无线路由器。
[0071] 实施例中,高压直流母线1可采用扬州天宝集团公司的单极H型铝滑触线HXPnR-H,母线电压互感器3可采用耀华德昌电子有限公司的TAK型,直流避雷器4可采用广东安迅 防雷科技股份有限公司的AM型直流电源防雷器,电压传感器51用北京新创四方电子有限公 司的HV系列电压传感器,电流传感器6 1可采用深圳信瑞达公司的Bl直流漏电流传感器LF-1〇11-3581-1.0/0〜±1011^型号,温度传感器52、62可采用上海嘉图自动化控制系统有限 公司的T80电子式温度开关(传感器),AD转换装置53、63和77可采用深圳市微雪电子有限公 司的AD876型号,中央处理器55、65可采用深圳市亿威盛世科技有限公司的单片机,直流电 压电源72可采用深圳市富安杰实业有限公司的TOP系列大功率直流电源,电流表73和74可 采用许昌昌安科技有限公司的数字直流电流表C AKJ系列,刀闸开关75可采用深圳市泰永 电气科技有限公司的长九塑壳断路器MB30-400系列200〜400A固定式3P断路器,接地装置 76可采用北京国电天邦科技有限公司的TB系列接地模块,无线收发器终端54、64、78和无线 收发器总站8均可采用B-Link的SOHO无线路由器,服务器9用戴尔PowerEdge R 410。
[0072] 本实施例以某500kV电压等级的直流线路直流避雷器的首次带电检测为例,在每 隔一定带电检测周期的多次带电检测的方法与之类似,不过多次带电检测后,可以根据直 流电阻值R、直流电流值I变化率进行判定。采样上述直流线路直流避雷器带电检测系统进 行可靠性检测的过程如下:
[0073] 步骤1、对直流线路电阻通过直流线路电阻测量模块7进行测量,其过程如下:
[0074] 首先将线路母线侧的刀闸开关75拉开,断开直流线路71的电源,在线路母线侧接 入直流电压电源72,通过刀闸Sl〜S6的不同切换组合,可进行3种线路状态下的电阻测量, 如图3-5所示:
[0075] 闭合开关SI、S2、S4和S5,可实现极1、极2线路电阻的串联,电源E的电压读数24V, 两个电流表的读数均相同,读数为1:为4.6A,如图3所示;
[0076] 闭合开关S1、S3、S4和S6,可实现极1线路和大地电阻的串联,其中一个电流表的读 数为I2 (另一个电流表无读数)为3A,此为流经极1线路的电流值,如图4所示;
[0077] 闭合开关S2、S3、S5和S6,可实现极2线路和大地电阻的串联,其中一个电流表的读 数为13 (另一个电流表无读数)为3A,此为流经极2线路的电流值,如图5所示;
[0078] 因此式⑴计算得到的办=2.6;
[0079] 步骤2、电流传感器61的采样探头从直流避雷器3的接地回路采取直流电流信号, 采样装置的采样频率均为2500HZ以上,采样点数为2500,形成电流数据序列I (k) = [12.1* HT10—6,14 · 36*10~ 10—6,…,1 · 8*10~ 10—6],经过AD转换装置63转换成数字信号后,送到无 线收发器终端64传输;电压传感器51的采样探头从母线电压互感器3二次侧采取直流电压 信号,经过AD转换装置53转换成数字信号后,采样装置的采样频率均为2500HZ以上,采样点 数为2500,形成电压数据序列U⑹=[501.3,499.78,…,2.3],送到无线收发器终端54传 输。
[0080] 步骤3、采用式(2)和式(3)得到新的电流序列Io (k)和电压序列Uo (k),如式(7)和 ⑻所示。
Figure CN104698311BD00121
[0081] (7)
[0082] (8)
[0083] 步骤4、采用⑷式计算线路避雷器的参考电压,如式⑼所示。
Figure CN104698311BD00122
[0085] 步骤5、采用式⑸提取直流避雷器的直流电阻值R和直流电流值I, [0086] 如式(11)所示:。
Figure CN104698311BD00123
[0087] C 10)
[0088]
[0089] 步骤6、基于式(7) (8)的计算方法,可提取各次谐波的谐波电压和谐波电流,根据 式⑹可求出谐波电压总量和谐波电流的总量,如式(11)所示:
Figure CN104698311BD00124
[0090] (11)
[0091]
[0092] 步骤7、基于式(10) (11)的计算方法,提取了直流避雷器的直流电阻值R、直流电流 I,对避雷器的状态进行判定,判定方法如下:
[0093] 当直流避雷器的直流电阻值R为2.03*10~10大于2.56Ω,直流电流I为242微安大 于50微安时,建议停电更换避雷器;500kV电压等级的线路谐波电压总量505.1小于520kV, 谐波电流的总量3001.2小于3015A,暂未达到缩短带电检测周期的区间。
[0094] 上列详细说明是针对本发明可行实施例的具体说明,该实施例并非用以限制本发 明的专利范围,凡未脱离本发明所为的等效实施或变更,均应包含于本案的专利范围中。

Claims (2)

  1. I. 一种直流线路直流避雷器带电检测方法,其特征在于,其通过直流线路直流避雷器 带电检测系统实现, 所述的直流线路直流避雷器带电检测系统包括: 高压直流母线(1),用于产生直流电压信号; 杆塔⑵,所述杆塔⑵与高压直流母线⑴之间通过直流线路(71)连接; 母线电压互感器(3),所述母线电压互感器(3)的一次侧与高压直流母线(1)电性连接, 用于变换所述直流电压信号,在母线电压互感器(3)的二次侧产生一变换后的直流电压输 出信号; 直流避雷器(4),安装于所述杆塔⑵侧,所述直流避雷器(4)的一次侧与直流线路(71) 电性连接,形成电流信号测量点,所述直流电压信号通过直流线路(71)流经直流避雷器(4) 后,在直流避雷器⑷的接地侧产生一直流电流信号; 电压采样模块(5),所述电压采样模块(5)的输入端与母线电压互感器(3)的二次侧电 性连接,用于对所述直流电压输出信号进行多次采样,获取采样的电压数据序列; 电流采样模块(6),所述电流采样模块(6)的输入端与直流避雷器(4)的接地回路电性 连接,用于对所述直流电流信号进行多次采样,获取采样的电流数据序列,所述电流数据序 列和电压数据序列的数量相等; 直流线路电阻测量模块(7),用于通过一外接直流电压电源测量直流线路电流值,以获 取直流线路电阻值,所述直流线路电阻值为高压直流母线(1)和电流信号测量点之间的直 流线路(71)的电阻; 处理模块,用于接收所述电流数据序列、电压数据序列以及直流线路电流值并对三者 进行计算,以判定直流避雷器的可靠性; 所述电流采样模块(6)包括电流传感器(61)、第一温度传感器(62)、第一AD转换装置 (63)、第一中央处理器(65)和第一无线收发器终端(64),所述电流传感器(61)的取样探头 串接在直流避雷器(4)的接地回路中,所述电流传感器(61)的输出端以及第一温度传感器 (62)的输出端均通过第一AD转换装置(63)与第一中央处理器(65)的输入端相连,用于将电 流传感器(61)对所述直流电流信号进行多次采样获取的电流数据序列以及第一温度传感 器(62)测量的杆塔(2)侧的环境温度数据经模数转换后传送至第一中央处理器(65),所述 第一中央处理器(65)的输出端与第一无线收发器终端(64)的输入端电性连接,用于将获取 的模数转换后的电流数据序列和杆塔(2)侧的环境温度数据通过第一无线收发器终端(64) 传送至处理模块; 所述电压采样模块(5)包括电压传感器(51)、第二温度传感器(52)、第二AD转换装置 (53) 、第二中央处理器(55)和第二无线收发器终端(54),所述电压传感器(51)的取样探头 串接在母线电压互感器二次侧中,所述电压传感器(51)的输出端和第二温度传感器(52)通 过第二AD转换装置(53)与第二中央处理器(55)的输入端相连,用于将电压传感器(51)对所 述直流电压输出信号进行多次采样获取的电压数据序列以及第二温度传感器(52)测量的 高压直流母线(1)侧的环境温度数据经模数转换后传送至第二中央处理器(55),所述第二 中央处理器(55)的输出端与第二无线收发器终端(54)的输入端电性连接,用于将获取的模 数转换后的电压数据序列和高压直流母线⑴侧的环境温度数据通过第二无线收发器终端 (54) 传送至处理模块; 所述直流线路(71)包括极1线路和极2线路,其中,极1线路和极2线路分别与高压直流 母线⑴形成的断合点分别记为A点和B点,所述直流避雷器(4)的一次侧与直流线路(71)形 成的电流信号测量点分别位于极1线路和极2线路上的C点和D点; 所述直流线路电阻测量模块⑺包括直流电压电源(72)、第一电流表(73)、第二电流表 (74) 、刀闸开关(75)、接地装置(76)、第三AD转换装置(77)、第三无线收发器终端(78);其 中,直流电压电源(72)的两个输出端分别连接至A点和B点,其输入端通过开关S3接地,所述 A点和直流电压电源(72)之间串接第一电流表(73)和开关Sl,所述B点和直流电压电源(72) 之间串接第二电流表(74)和开关S2;所述接地装置(76)包括开关S4、开关S5、开关S6,所述 开关S4的一端连接至C点,另一端通过开关S6接地,所述开关S5的两端分别连接至D点以及 开关S4和开关S6之间;所述直流线路(71)和高压直流母线(1)之间的断合处通过刀闸开关 (75) 连接;所述第一电流表(73)和第二电流表(74)的输出端均通过第三AD转换装置(77)由 第三无线收发器终端(78)将二者测得的直流线路电流值传送至处理模块; 所述处理模块包括: 无线收发器总站(8),所述无线收发器总站(8)的输入端分别与第一无线收发器终端 (64)、第二无线收发器终端(54)和第三无线收发器终端(78)的输出端无线连接,所述无线 收发器总站⑻的输出端与服务器(9)相连,用于建立电流采样模块(6)与服务器(9)之间、 电压采样模块⑸与服务器⑼之间、以及直流线路电阻测量模块(7)与服务器⑼之间的通 讯; 服务器(9),用于接收来自无线收发器总站(8)的电流数据序列、电压数据序列以及直 流线路电流值并对三者进行计算,以判定直流避雷器的可靠性; 所述无线收发器总站(8)、第一无线收发器终端(64)、第二无线收发器终端(54)和第三 无线收发器终端(78)均为无线路由器; 所述直流线路直流避雷器带电检测系统进一步包括一电流互感器(10),用于获取母线 电流值,所述电流互感器(10)的一次侧与高压直流母线(1)电性连接,其二次侧连接至一第 四AD转换装置(101)的输入端,所述第四AD转换装置(101)的输出端通过一第四中央处理器 (102)将所述母线电流值由第四无线收发器终端(103)发送至处理模块,其特征在于,所述 直流线路直流避雷器带电检测方法包括以下步骤: 步骤1、通过直流线路电阻测量模块进行直流线路电流值的测量,并计算直流线路电阻 值,所述直流线路电阻值为高压直流母线和电流信号测量点之间的直流线路的电阻,所述 电流信号测量点为位于杆塔侧的直流避雷器一次侧连接在直流线路上的接点;所述直流线 路包括极1线路和极2线路,其中,电压信号测量点分别位于极1线路和极2线路上的A点和B 点,电流信号测量点分别位于极1线路和极2线路上的C点和D点;所述直流线路电阻测量模 块包括直流电压电源、第一电流表、第二电流表、刀闸开关和接地装置;其中,直流电压电源 的两个输出端分别连接至A点和B点,其输入端通过开关S3接地,所述A点和直流电压电源之 间串接第一电流表和开关Sl,所述B点和直流电压电源之间串接第二电流表和开关S2;所述 接地装置包括开关S4、开关S5、开关S6、所述开关S4的一端连接至C点,另一端通过开关S6接 地,所述开关S5的两端分别连接至D点以及开关S4和开关S6之间;所述电压信号测量点和高 压直流母线之间通过刀闸开关连接; 所述步骤1包括以下步骤: 步骤11、闭合开关SI、S2、S4和S5,断开开关S3和S6,此时,极1线路和极2线路电阻串联, 第一电流表和第二电流表的读数相同,均为Ii; 步骤12、闭合开关S1、S3、S4和S6,断开开关S2和S5,此时,极1线路和大地电阻串联,第 一电流表的读数即流经极1线路的电流值,记为12,第二电流表无读数; 步骤13、闭合开关S2、S3、S5和S6,断开开关SI和S4,此时,极2线路和大地电阻串联,第 一电流表无读数,第二电流表的读数即流经极2线路的电流值,记为I3; 步骤14、计算直流线路电阻值R1:
    Figure CN104698311BC00041
    式⑴中,E为直流电压电源的电压; 步骤2、将电流传感器的采样探头从直流避雷器的接地回路采取直流电流信号,经过模 数转换后,形成电流数据序列I (k);将电压传感器的采样探头从母线电压互感器二次侧采 取直流电压输出信号,经过模数转换后,形成电压数据序列U⑹;电流传感器的采样探头以 及电压传感器的采样探头的采样频率均为2500Hz,二者的采样点数均为2500,其中,k的取 值为0,1,2···2499; 步骤3、对所述电流数据序列I⑹和电压数据序列U (k)分别整理,形成新的电流数据序 列Io⑹和电压数据序列Uo⑹:
    Figure CN104698311BC00042
    步骤4、式(3)中的电压数据序列Uo CO为高压直流母线侧的电压值,需要换算成杆塔侧 的电压值,换算公式如式⑷所示: Ut/ ⑹=Uo ⑹/2500-ImRi[l+a((t2+ti)*0.5-20)] (4) 式(4)中,^为安装于高压直流母线侧的温度传感器测出的高压直流母线侧的环境温 度,^为安装于杆塔侧的温度传感器测出的杆塔侧的环境温度,a为直流线路的电阻温度系 数,Im为母线电流值,通过与高压直流母线相连的电流互感器(10)测得; 步骤5、提取直流避雷器的直流电阻值R和直流电流值I:
    Figure CN104698311BC00043
    步骤6、基于式(2)和(3),提取各次谐波的谐波电压和谐波电流,根据式(6)可求出谐波 电压总量Uh和谐波电流总量Ih:
    Figure CN104698311BC00051
    步骤7、判定直流避雷器的可靠性,判定的方法: 当满足下列条件之一时,停电更换所述直流避雷器: 直流避雷器的直流电阻值R小于2.56Ω ; 直流电流值I大于50微安; 当满足下列条件之一时,缩减直流避雷器相邻二次带电检测的周期以加强监测: 直流避雷器的直流电阻值R和直流电流值I相邻两次带电检测间的变化率大于30%; 500kV电压等级的直流线路的谐波电压总量大于520kV; 800kV电压等级的直流线路的谐波电压总量大于816kV; 谐波电流的总量大于3015A。
  2. 2.根据权利要求1所述的直流线路直流避雷器带电检测方法,其特征在于,如果直流避 雷器的直流电阻值R、直流电流值I为首次进行测量时,则不考虑直流避雷器的直流电阻值R 和直流电流值I相邻两次带电检测间的变化率情况。
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