CN107367673B - 一种避雷器阀片电阻运行状态诊断方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种避雷器阀片电阻运行状态诊断方法，所述方法包括：步骤1：获得避雷器全泄漏电流、基波阻性电流、阻性三次谐波分量监测数据；步骤2：对全泄漏电流监测数据进行诊断，判断避雷器的绝缘故障状态；对基波阻性电流监测数据进行诊断，判断避雷器的绝缘受潮和劣化状态；对阻性三次谐波分量监测数据进行诊断，判断三相避雷器绝缘受潮状态；步骤3：基于步骤2的判断结果，生成雷器绝缘状态诊断结果报告，实现了测量灵敏度较高，不受相间干扰及高次谐波影响较小的技术效果。

Description

一种避雷器阀片电阻运行状态诊断方法

技术领域

本发明涉及避雷器绝缘状态诊断领域，具体地，涉及一种基于避雷器全泄漏电流和阻性电流分量监测的避雷器绝缘状态诊断方法。

背景技术

金属氧化物避雷器作为系统电气设备过电压的保护装置，内部主要由氧化锌阀片串联而成，经长期运行内部的阀片电阻会因老化而失效，可见金属氧化物避雷器的运行状态直接影响着电力系统的安全运行。

由于氧化锌阀片表面的晶界层和固有电容的存在，金属氧化物避雷器阀片可等效为高压电容和具有压敏特性的电阻并联电路，其在电压的作用下流过阀片的泄漏电流可分为阻性电流和容性电流两部分，两者在相位上相差90°，阻性电流占全泄漏电流的10％～20％。随着运行时间的增加，避雷器阀片逐渐老化，其等值电阻也随之减少，此时流过避雷器阀片的阻性电流增大，而容性电流相对稳定，由于阻性电流在全泄漏电流中所占的比重较小，因此总体全泄漏电流变化不大，全泄漏电流并不能够灵敏地判断避雷器的运行状态，因此通常以测量避雷器阻性电流分量作为判断避雷器运行状态的主要检测手段。对避雷器进行周期性停电预防性试验和在线监测的常用测量方法有全泄漏电流法、基波法、补偿法、传统三次谐波法等。上述方法在实际运用中，通过测量避雷器泄漏电流的全部或其中的某一分量，来判断避雷器的运行状态，但由于避雷器在老化、受潮、表面脏污、承受过电压等状态下，各电流分量并不是等比例发生变化，因此监测泄漏电流值或某一分量电流值不能灵敏反应避雷器实际工作状态。同时，对三次谐波阻性电流的测量，由于被测电流为三相叠加之和，因此测量结果受相间干扰及高次谐波影响较大，难以准确判断避雷器运行状态。

综上所述，本申请发明人在实现本申请发明技术方案的过程中，发现上述技术至少存在如下技术问题：

在现有技术中，现有的避雷器绝缘状态诊断方法存在被监测对象不能灵敏反应避雷器实际工作状态，受相间干扰及高次谐波影响较大的技术问题。

发明内容

本发明提供了一种避雷器阀片电阻运行状态诊断方法，解决了现有的避雷器绝缘状态诊断方法存在诊断准确性较低，被测电流测量结果受相间干扰及高次谐波影响较大的技术问题，实现了根据多种监测电流值进行分类诊断，诊断结果的准确性较高，受相间干扰及高次谐波影响较小的技术效果。

为实现上述发明目的，本申请提供了一种避雷器阀片电阻运行状态诊断方法，所述方法包括：

步骤1：获得避雷器全泄漏电流、基波阻性电流、阻性三次谐波分量监测数据；基于；避雷器在线监测方法，联合应用相关设备测量获得避雷器全泄漏电流、基波阻性电流、阻性三次谐波分量监测数据，以供避雷器状态诊断使用；

步骤2：对全泄漏电流监测数据进行诊断，判断避雷器的绝缘故障状态；对基波阻性电流监测数据进行诊断，判断避雷器的绝缘受潮和劣化状态；对阻性三次谐波分量监测数据进行诊断，判断三相避雷器绝缘受潮状态；

步骤3：基于步骤2的判断结果，生成避雷器绝缘状态诊断结果报告。

其中，本方法结合了避雷器全泄漏电流、阻性电流、三次谐波阻性电流的监测，上述对电流的监测目前已有较为成熟的设备和方案，并分别在避雷器在线监测方面得到实际应用，本方法联合上述多种监测对象，根据监测得到的电流值进行综合判断，解决了单一电流监测和诊断所面临的状态诊断不全面的问题。对三次谐波异常情况下，进一步地扩展了全电流综合诊断，有效地避免了相间干扰问题。对阻性电流基波分量和三次谐波阻性电流同时监测，直接获得电流准确值，避免了以往诊断方法中面临的高次谐波影响较大的问题。

进一步的，所述步骤2具体包括：

步骤2.1：将全泄漏电流监测数据与第一阈值进行比较诊断，判断全泄漏电流监测数据是否通过诊断，若没有通过，则判断避雷器绝缘故障并报警；若通过，则进行步骤2.2；

步骤2.2：将基波阻性电流监测数据与第二阈值进行比较诊断，判断基波阻性电流监测数据是否通过诊断，若没有通过，则判断避雷器绝缘受潮并报警；若通过，则进行步骤2.3；

步骤2.3：对基波阻性电流进行梯度诊断，若没有通过诊断，则判断避雷器绝缘加速劣化并报警；若通过诊断，则进行步骤2.4；

步骤2.4：将阻性三次谐波分量监测数据与第三阈值进行比较诊断，判断阻性三次谐波分量监测数据是否通过诊断，若没有通过，则判断三相避雷器绝缘受潮并报警；若通过，则避雷器绝缘状态正常，诊断结束。对避雷器的出厂试验或现场验收试验的泄漏电流试验结果可以作为确定各阈值的参考，第一阈值可以设置为全泄漏电流峰值试验结果的1.1倍，第二阈值可以设置为基波阻性电流峰值的1.1倍，第三阈值可以设置为阻性三次谐波分量峰值的1.1倍。上述各阈值也可由避雷器运行维修单位根据避雷器相关试验或运维经验自行确定。

进一步的，所述步骤2.3具体包括：对基波阻性电流进行一次梯度诊断，若没有通过一次诊断，则进行二次梯度诊断，若没有通过二次诊断，则判断避雷器绝缘加速劣化并报警；若通过一次诊断或二次诊断，则进行步骤2.4。

进一步的，所述步骤2.4具体包括：将阻性三次谐波分量监测数据与第三阈值进行比较诊断，若没有通过比较诊断，则进行三相避雷器全电流比较，电流最大相为避雷器为老化相，判断三相避雷器绝缘受潮并报警；若通过比较诊断，则避雷器绝缘状态正常，诊断结束。

进一步的，报警生成避雷器的位置信息、型号信息、故障信息，并将生成的信息发送给相应的维护人员。

进一步的，一次梯度诊断为：判断当前基波阻性电流变化梯度与历史平均值的差别，如果二者间差别小于第一预设范围则认为基波阻性电流变化梯度无异常，否则进行二次梯度诊断流程，二次梯度诊断为：电流值是否能够在一定时间内恢复到诊断之前的水平，如果能够恢复则认为正常变化导致，反之则确认基波阻性电流变化梯度发生明显变化，发出绝缘加速劣化报警。

进一步的，第一预设范围为5％。

进一步的，取三次阻性谐波电流分量与第三阈值进行比较诊断，如果该电流稳态值未超过其阈值，则认为避雷器绝缘状态正常，本次诊断结束；若没有通过比较诊断，则判定避雷器出现老化，然后再次取三相避雷器全电流进行比较，其中电流值最大的一相避雷器为老化相，若三相避雷器全泄漏电流大小差值在预设范围内，则调取历史诊断数据，判断最近全泄漏电流增加趋势最大显的一相为老化相。

1、被监测对象

对避雷器全泄漏电流监测的难度小，要求低，是目前最为主要的避雷器状态的监测方法。避雷器的全泄漏电流反应避雷器的整体运行状态，能反应避雷器阀片伏安特性在实际运行中逐渐变化的整体趋势，能够反应严重受潮和老化等情况，但是对于避雷器早期的受潮或老化情况，主要发生变化的是全电流中的阻性电流分量，而由于阻性泄漏电流在全泄漏电流中所占比例相对容性泄漏电流较小，因此通过测量全泄漏电流不能灵敏地反映其阻性分量的大小变化，也就不易准确判断避雷器早期的受潮或老化问题。

通常用补偿法从全泄漏电流中提取阻性泄漏电流。避雷器呼吸作用或设计缺陷导致的避雷器受潮，是避雷器基波阻性电流的主要原因，因此避雷器受潮时基波阻性电流变化较大，可以对其监测来判断避雷器内部的含水情况。

监测阻性电流的三次谐波可以用来诊断避雷器的老化状态。当避雷器受潮或者表面脏污时，阻性基波分量发生明显增大而阻性三次谐波分量变化不大，而当避雷器阀片老化时阻性三次谐波分量的增加更加明显。传统三次谐波法所得三次谐波分量为三相叠加之和，因此三次谐波法无法判断具体是哪一相异常。

综上，可知通过监测避雷器全泄露电流可以整体诊断避雷器是否运行正常，通过监测基波阻性电流可以诊断避雷器受潮情况，通过监测阻性三次谐波分量及全电流可以诊断避雷器的老化情况。

2、诊断方法

根据上述电流监测结果进行故障诊断包括两种方式，分别为阈值诊断和变化梯度诊断。

阈值诊断：受到氧化锌避雷器的电压等级、现场环境、投运时间、生产厂家等因素影响，运行状态下不同避雷器的正常泄漏电流值也存在差别。根据避雷器生产厂家的技术指标和多年的避雷器运行经验，可以设置一个可靠性较高的电流阈值，当泄漏电流接近或超过该阈值时，认为避雷器绝缘性能严重下降，应及时进行详细检测或予以更换。

变化梯度诊断：避雷器在运行时要受到系统内过电压的作用，如雷电过电压、操作过电压、谐振过电压、操作过电压等，虽然这些过电压冲击时间短，但其冲击能量高，氧化锌阀片的快速响应特性使得能够阀片快速完成过电压能量的吸收，阀片发生瞬间的局部温升无法迅速散热。长期运行的阀片在逐渐老化的同时极易因为迅速的温升而发生快速热崩坏，此时泄漏电流中的阻性分量会在短时间内明显增大。这一过程与避雷器的老化或受潮不同，避雷器老化或受潮都是一个逐渐变化的过程，阻性基波电流和阻性三次谐波分量虽然是持续变化的，但趋势比较缓慢，变化梯度小，而由于过电压冲击导致的绝缘劣化，会使得阻性电流的变化梯度明显增加，因此通过监测阻性泄漏电流的变化梯度可以诊断避雷器绝缘的劣化状态。

3、诊断流程

根据得到的避雷器全泄漏电流、基波阻性电流及阻性三次谐波分量监测数据，按照一定顺序进行状态诊断，其中基波阻性电流的阈值诊断不通过时，应配合全电流比较流程，完成故障相识别。

本申请提供的一个或多个技术方案，至少具有如下技术效果或优点：

由于本申请综合分析了避雷器全泄漏电流、基波阻性电流、阻性三次谐波分量等三个电流值，避免了单一电流监测诊断无法全面诊断避雷器运行状态的问题。结合阻性三次谐波分量和全电流对避雷器老化状态进行诊断，避免了相间干扰导致的不能分辨老化相问题。同时对基波阻性电流和阻性三次谐波电流进行监测，避免了高次谐波对避雷器状态诊断准确性的影响。

附图说明

此处所说明的附图用来提供对本发明实施例的进一步理解，构成本申请的一部分，并不构成对本发明实施例的限定；

图1是本申请中避雷器阀片电阻运行状态诊断方法的流程示意图。

具体实施方式

本发明提供了一种避雷器阀片电阻运行状态诊断方法，解决了现有的避雷器绝缘状态诊断方法存在诊断准确性较低，被测电流测量结果受相间干扰及高次谐波影响较大的技术问题，实现了根据多种监测电流值进行分类诊断，诊断结果的准确性较高，受相间干扰及高次谐波影响较小的技术效果。

为了能够更清楚地理解本发明的上述目的、特征和优点，下面结合附图和具体实施方式对本发明进行进一步的详细描述。需要说明的是，在相互不冲突的情况下，本申请的实施例及实施例中的特征可以相互组合。

在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本发明，但是，本发明还可以采用其他不同于在此描述范围内的其他方式来实施，因此，本发明的保护范围并不受下面公开的具体实施例的限制。

具体避雷器绝缘状态诊断流程图如图1所示。

避雷器绝缘状态诊断包括以下流程：

(1)取避雷器全泄漏电流，比较其峰值的稳态值和全电流阈值大小，如果超过阈值则发出避雷器绝缘故障报警，提醒对避雷器绝缘进行详细检查。如果全泄漏电流未超过其设定阈值，则继续下一流程。

(2)取基波阻性电流与其设定阈值进行比较，如果基波阻性电流稳态值超过其阈值，则发出避雷器绝缘受潮警报，否则继续进行梯度诊断，考察当前基波阻性电流变化梯度与历史平均值是否有较大差别，如果二者间差别小于5％则认为基波阻性电流变化梯度无异常，否则进行二次梯度诊断流程。二次梯度诊断中应观察电流值是否能够在一定时间内恢复到诊断之前的水平，如果能够恢复则认为这种临时性的梯度变化是由于系统状态变化导致的，反之则确认基波阻性电流变化梯度确实发生明显变化，应发出绝缘加速劣化报警。

(3)取三次阻性谐波电流分量与其设定阈值进行比较，如果该电流稳态值未超过其阈值，则认为避雷器绝缘良好，本次诊断结束。如果该电流稳态值超过了设定的阈值，则判定避雷器出现老化，而后再次取三相避雷器全电流进行比较，其中电流值最大的一相避雷器为老化相，若三相避雷器全泄漏电流相近，则调取历史诊断数据，认为最近全泄漏电流增加趋势最为明显的一相为老化相。

尽管已描述了本发明的优选实施例，但本领域内的技术人员一旦得知了基本创造性概念，则可对这些实施例作出另外的变更和修改。所以，所附权利要求意欲解释为包括优选实施例以及落入本发明范围的所有变更和修改。

显然，本领域的技术人员可以对本发明进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围。这样，倘若本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内，则本发明也意图包含这些改动和变型在内。

Claims (6)

1.一种避雷器阀片电阻运行状态诊断方法，其特征在于，所述方法包括：

步骤1：获得避雷器全泄漏电流、基波阻性电流、阻性三次谐波分量监测数据；

步骤2：对全泄漏电流监测数据进行诊断，判断避雷器的绝缘故障状态；对基波阻性电流监测数据进行诊断，判断避雷器的绝缘受潮和劣化状态；对阻性三次谐波分量监测数据进行诊断，判断三相避雷器绝缘受潮状态；

步骤3：基于步骤2的判断结果，生成避雷器绝缘状态诊断结果报告；

所述步骤2具体包括：

步骤2.1：将全泄漏电流监测数据与第一阈值进行比较诊断，判断全泄漏电流监测数据是否通过诊断，若没有通过，则判断避雷器绝缘故障并报警；若通过，则进行步骤2.2；

步骤2.2：将基波阻性电流监测数据与第二阈值进行比较诊断，判断基波阻性电流监测数据是否通过诊断，若没有通过，则判断避雷器绝缘受潮并报警；若通过，则进行步骤2.3；

步骤2.3：对基波阻性电流进行梯度诊断，若没有通过诊断，则判断避雷器绝缘加速劣化并报警；若通过诊断，则进行步骤2.4；

步骤2.4：将阻性三次谐波分量监测数据与第三阈值进行比较诊断，判断阻性三次谐波分量监测数据是否通过诊断，若没有通过，则判断三相避雷器绝缘受潮并报警；若通过，则避雷器绝缘状态正常，诊断结束；

所述步骤2.3具体包括：对基波阻性电流进行一次梯度诊断，若没有通过一次诊断，则进行二次梯度诊断，若没有通过二次诊断，则判断避雷器绝缘加速劣化并报警；若通过一次诊断或二次诊断，则进行步骤2.4；

一次梯度诊断为：判断当前基波阻性电流变化梯度与历史平均值的差别，如果二者间差别小于第一预设范围则认为基波阻性电流变化梯度无异常，否则进行二次梯度诊断流程，二次梯度诊断为：电流值是否能够在一定时间内恢复到诊断之前的水平，如果能够恢复则认为正常变化导致，反之则确认基波阻性电流变化梯度发生明显变化，发出绝缘加速劣化报警。

2.根据权利要求1所述的避雷器阀片电阻运行状态诊断方法，其特征在于，所述步骤2.4具体包括：将阻性三次谐波分量监测数据与第三阈值进行比较诊断，若没有通过比较诊断，则进行三相避雷器全电流比较，电流最大相为避雷器为老化相，判断三相避雷器绝缘受潮并报警；若通过比较诊断，则避雷器绝缘状态正常，诊断结束。

3.根据权利要求1所述的避雷器阀片电阻运行状态诊断方法，其特征在于，报警生成避雷器的位置信息、型号信息、故障信息，并将生成的信息发送给相应的维护人员。

4.根据权利要求1所述的避雷器阀片电阻运行状态诊断方法，其特征在于，第一预设范围为5%。

5.根据权利要求2所述的避雷器阀片电阻运行状态诊断方法，其特征在于，取三次阻性谐波电流分量与第三阈值进行比较诊断，如果该电流稳态值未超过其阈值，则认为避雷器绝缘状态正常，本次诊断结束；若没有通过比较诊断，则判定避雷器出现老化，然后再次取三相避雷器全电流进行比较，其中电流值最大的一相避雷器为老化相，若三相避雷器全泄漏电流大小差值在预设范围内，则调取历史诊断数据，判断最近全泄漏电流增加趋势最大显的一相为老化相。

6.根据权利要求1所述的避雷器阀片电阻运行状态诊断方法，其特征在于，第一阈值设置为全泄漏电流峰值试验结果的1.1倍，第二阈值设置为基波阻性电流峰值的1.1倍，第三阈值设置为阻性三次谐波分量峰值的1.1倍。