CN104865438A - 一种氧化锌避雷器阻性电流基波测量方法 - Google Patents

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傅中君
王建宇
欧云
赵小荣
陈丹
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Abstract

本发明涉及一种氧化锌避雷器阻性电流基波测量方法，包括：获得氧化锌避雷器的泄漏电流信号与市电参考信号的第一相位差，以及PT设备的电压信号与市电参考信号的第二相位差，且通过第一、第二相位差获得泄漏电流信号与电压信号的相位差，并根据该相位差获得氧化锌避雷器的阻性电流基波；本发明的氧化锌避雷器阻性电流基波测量方法能获取高精度的阻性电流基波测量结果；并且本发明从根本上解决了MOA远程测量同步的问题，而无需拖线就能实现阻性电流基波测量，具有工程施工简单，可靠性好的优点。

Description

一种氧化锌避雷器阻性电流基波测量方法
技术领域
本发明涉及一种电力系统氧化锌避雷器阻性电流基波测量方法及系统。
背景技术
避雷器是电力系统一种重要的过电压保护电器，担负着限制雷电过电压和操作过电压的双重保护任务，其正常运行对保证电气设备的安全运行和电力系统的安全供电起着重要作用。以氧化锌为阀片原料的无间隙氧化物避雷器(MetalOxide Surge Arrester，简称MOA)具有优越的保护性能，并且性能稳定，抗老化能力强，能适应严重污染和高海拔地区以及GIS等多种特殊需要，已经成为电力系统安全运行的重要的过电压保护设备。
测量MOA阻性泄漏电流比较精确的一种常用方法就是电压投影法，基本原理就是从被测MOA中取总电流信号，再取一个与被测MOA两端电压同相的电压信号，总电流在电压矢量上的投影，即是MOA的阻性电流。
在现场测量时，经常选择电压互感器的电压作为参考相位，测量流过MOA的泄漏电流IX和泄漏电流与施加在避雷器两端电压之间的角度差Ф，根据公式IR＝IXCos(Ф)计算泄漏电流在避雷器两端电压上的投影，即可求得泄漏电流的阻性分量IR和泄漏电流IX。
在正弦交流电压作用下，由于阀片的非线性特点而使阻性电流分量含有基波和高次谐波分量。从电路理论和三角函数的正交性质可知只有同频的电压和电流才能消耗功率，不同频率的电压和电流不会消耗功率。因此，使阀片发热做功的仅是阻性电流IR中的基波分量IR1，不同避雷器的IR尽管相同，但若IR1不同，其发热情况也就不同，故实际上IR1才是MOA劣化的关键指标。另外， 当电网中含有谐波时，会从幅值和相位两方面影响阻性电流测量值，故谐波状况不同，阻性电流(峰值)的测量结果会相差很甚大，如果只检测IR1，则可避免谐波对测量的影响，即不论电网电压所含谐波量如何，IR1总是一定值。为此，可采用全数字化测量和谐波分析技术从总泄露电流中分离出IR1，同时也可用软件计算出由于相间杂散电容的耦合，造成两个边相避雷器底部泄露电流相位发生变化的相移角，以便进行修正。
工程应用时，测量氧化锌避雷器阻性电流基波需要测量母线电压互感器PT的电压信号和氧化锌避雷器的泄漏电流信号，这时采用常规的方法进行测量，拖线长，信号易损耗和被干扰，并且工程施工较为复杂。
发明内容
本发明的目的是提供一种适于远程、且非同步的氧化锌避雷器阻性电流基波测量方法及系统。
为了解决上述技术问题，本发明提供了一种氧化锌避雷器阻性电流基波测量方法，包括：获得氧化锌避雷器的泄漏电流信号与市电参考信号的第一相位差，以及PT设备的电压信号与市电参考信号的第二相位差，且通过第一、第二相位差获得泄漏电流信号与电压信号的相位差，并根据该相位差获得氧化锌避雷器的阻性电流基波。
进一步，所述第一、第二相位差的获取方法相同，即通过等间隔同步采样的方式分别获取泄漏电流信号、市电参考信号的N个采样数据，然后对相应N个采样数据分别通过谐波分析方法分别获取泄漏电流信号、市电参考信号的基波谐相角，且两基波谐相角的差值即为第一相位差。
进一步，所述等间隔同步采样的方式，即在一个周期内分别对被测信号、 市电信号进行同步采样，获得所述N个采样数据，且采样频率为fs＝Nf，其中N≥64。
又一方面，为了解决同样的技术问题，本发明还提供了一种远程非同步的氧化锌避雷器阻性电流基波测量系统。
本氧化锌避雷器阻性电流基波测量系统，包括：电路结构、且功能相同的第一、第二双通道测量单元，所述第一、第二双通道测量单元适于分别获取氧化锌避雷器的泄漏电流信号、PT设备的电压信号分别与市电参考信号的第一、第二相位差，且将第一、第二相位差发送至主处理器模块，以获得泄漏电流信号与电压信号的相位差，并根据该相位差获得氧化锌避雷器的阻性电流基波。
进一步，所述第一双通道测量单元包括：适于接通泄漏电流信号的通道CH1取样电路、与所述通道取样电路相连的通道CH1信号调理电路，以及适于接通市电参考信号的通道CH3取样装置、与该通道CH3取样装置与测量通道CH3信号调理电路相连，且所述通道CH1信号调理电路和通道CH3信号调理电路分别通过同步ADC与处理器模块相连；所述处理器模块适于通过等间隔同步采样的方式获取泄漏电流信号、市电参考信号的N个采样数据，然后对所述N个采样数据通过谐波分析方法分别获取泄漏电流信号和市电参考信号的基波谐相角，且两基波谐相角的差值即为第一相位差。
本发明的有益效果是：本发明的氧化锌避雷器阻性电流基波测量方法能获取高精度的阻性电流基波测量结果；并且本发明从根本上解决了MOA远程测量同步的问题，而无需拖线就能实现阻性电流基波测量，具有工程施工简单，可靠性好的优点。
附图说明
下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。
图1是本发明的氧化锌避雷器阻性电流基波测量方法的流程图；
图2是本发明的氧化锌避雷器阻性电流基波测量系统的原理框图。
具体实施方式
现在结合附图对本发明作进一步详细的说明。这些附图均为简化的示意图，仅以示意方式说明本发明的基本结构，因此其仅显示与本发明有关的构成。
名词定义：所谓远程指的是该方法不需要拖线或无线方法就可以测量距离较远的两个工频信号的相位差；所谓非同步指的是不需要时间上严格同时对两个工频信号进行测量。该方法可获得高精度的阻性电流基波测量结果，从而提高MOA状态监测设备的质量。
实施例1
如图1所示，本发明的一种氧化锌避雷器阻性电流基波测量方法，包括：
步骤S1，获取第一、第二相位差，即获得氧化锌避雷器的泄漏电流信号与市电参考信号的第一相位差以及PT设备的电压信号与市电参考信号的第二相位差
步骤S2，通过第一、第二相位差获得泄漏电流信号与电压信号的相位差即以及
步骤S3，根据步骤S2获得的相位差计算氧化锌避雷器的阻性电流基波，即根据计算氧化锌避雷器的阻性电流基波IR1。
具体的，所述第一、第二相位差的获取方法相同，即通过等间隔同步采样的方式分别获取泄漏电流信号、市电参考信号的N个采样数据，然后对相应N个采样数据分别通过谐波分析方法分别获取泄漏电流信号、市电参考信号的基波谐相角即且两基波谐相角的差值为第一相位差即
进一步，所述等间隔同步采样的方式，即根据工频信号频率，在一个周期 内分别对被测信号、市电信号进行同步采样，获得所述N个采样数据，且采样频率为fs＝Nf，其中N≥64。
实施例2
在实施例1基础上，如图2所示，本发明还提供了一种氧化锌避雷器阻性电流基波测量系统，包括：电路结构、且功能相同的第一、第二双通道测量单元，所述第一、第二双通道测量单元适于分别获取氧化锌避雷器的泄漏电流信号、PT设备的电压信号分别与市电参考信号的第一、第二相位差，且将第一、第二相位差发送至主处理器模块，以获得泄漏电流信号与电压信号的相位差，并根据该相位差获得氧化锌避雷器的阻性电流基波。
具体的，所述第一双通道测量单元包括：适于接通泄漏电流信号的通道CH1取样电路、与所述通道取样电路相连的通道CH1信号调理电路，以及适于接通市电参考信号的通道CH3取样装置、与该通道CH3取样装置与测量通道CH3信号调理电路相连，且所述通道CH1信号调理电路和通道CH3信号调理电路分别通过同步ADC与处理器模块相连；所述处理器模块适于通过等间隔同步采样的方式获取泄漏电流信号、市电参考信号的N个采样数据，然后对所述N个采样数据通过谐波分析方法分别获取泄漏电流信号和市电参考信号的基波谐相角，且两基波谐相角的差值即为第一相位差。
所述第二双通道测量单元采用与第一双通道测量单元同样的构造，且通过该第二双通道测量单元中的处理器模块获得第二相位差。
实施例3
在实施例1和实施例2基础上，对本发明的氧化锌避雷器阻性电流基波测量方法及系统进行展开说明。
第一双通道测量单元的通道CH1取样电路连接氧化锌避雷器的泄漏电流信 号f1(t)，第二双通道测量单元的通道CH2取样电路连接PT设备的电压信号f2(t)，第一、第二双通道测量单元的测量通道CH3均连接220v市电参考信号f3(t)；
第一双通道测量单元等间隔同步采样泄漏电流信号f1(t)和市电参考信号f3(t)的N个采样数据，然后对上述N个采样数据采用谐波分析方法获取泄漏电流信号f1(t)和市电参考信号f3(t)的基波谐相角和再根据计算第一相位差
第二双通道测量单元采用同样的方法，即等间隔同步采样电压信号f2(t)和市电参考信号f3(t)的N个采样数据，然后对上述N个采样数据采用谐波分析方法获取电压信号f2(t)和市电参考信号f3(t)的基波谐相角和再根据计算相位差
根据计算第一被测信号f1(t)和第二被测信号f2(t)相位差
最后根据计算氧化锌避雷器的阻性电流基波IR1。
进一步，所述等间隔同步采样是根据工频信号(即泄漏电流信号f1(t)、电压信号f2(t)、市电参考信号f3(t)，且三者是同频率的，只有在同频率下才能获取到相位差)的频率f＝50Hz或60Hz，对氧化锌避雷器的泄漏电流信号f1(t)、市电参考信号f3(t)在一个周期内同步采样N点，以及在一个周期内，对电压信号f2(t)、市电参考信号f3(t)同步采样N点，即采样频率为fs＝Nf，且N≥64；本发明无需对三个信号进行同步采样。只需第一双通道测量单元，或第二双通道测量单元中进行同步采样即可获得相应相位差数据。
以上述依据本发明的理想实施例为启示，通过上述的说明内容，相关工作人员完全可以在不偏离本项发明技术思想的范围内，进行多样的变更以及修改。本项发明的技术性范围并不局限于说明书上的内容，必须要根据权利要求范围 来确定其技术性范围。

Claims (5)

1.一种氧化锌避雷器阻性电流基波测量方法，其特征在于，包括：
获得氧化锌避雷器的泄漏电流信号与市电参考信号的第一相位差，以及PT设备的电压信号与市电参考信号的第二相位差，且通过第一、第二相位差获得泄漏电流信号与电压信号的相位差，并根据该相位差获得氧化锌避雷器的阻性电流基波。
2.根据权利要求1所述的氧化锌避雷器阻性电流基波测量方法，其特征在于，所述第一、第二相位差的获取方法相同，即
通过等间隔同步采样的方式分别获取泄漏电流信号、市电参考信号的N个采样数据，然后对相应N个采样数据分别通过谐波分析方法分别获取泄漏电流信号、市电参考信号的基波谐相角，且两基波谐相角的差值即为第一相位差。
3.根据权利要求2所述的氧化锌避雷器阻性电流基波测量方法，其特征在于，所述等间隔同步采样的方式，即根据工频信号频率f，在一个周期内分别对被测信号、市电信号进行同步采样，以获得所述N个采样数据，且采样频率为fs＝Nf，其中N≥64。
4.一种远程非同步的氧化锌避雷器阻性电流基波测量系统，其特征在于，包括：电路结构、且功能相同的第一、第二双通道测量单元，
所述第一、第二双通道测量单元适于分别获取氧化锌避雷器的泄漏电流信号、PT设备的电压信号与市电参考信号的第一、第二相位差，且将第一、第二相位差发送至主处理器模块，以获得泄漏电流信号与电压信号的相位差，并根据该相位差获得氧化锌避雷器的阻性电流基波。
5.根据权利要求4所述的氧化锌避雷器阻性电流基波测量系统，其特征在于，
所述第一双通道测量单元包括：适于接通泄漏电流信号的通道CH1取样电路、与所述通道取样电路相连的通道CH1信号调理电路，以及适于接通市电参考信号的通道CH3取样装置、与该通道CH3取样装置与通道CH3信号调理电路相连，且所述通道CH1信号调理电路和通道CH3信号调理电路分别通过同步ADC与处理器模块相连；
所述处理器模块适于通过等间隔同步采样的方式获取泄漏电流信号、市电参考信号的N个采样数据，然后对所述N个采样数据通过谐波分析方法分别获取泄漏电流信号和市电参考信号的基波谐相角，且两基波谐相角的差值即为第一相位差。
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