CN1075365A - 无间隙金属氧化物避雷器阻性电流基波的测量方法及其装置 - Google Patents

Abstract

一种测量无间隙金属氧化物避雷器阻性电流基 波的方法及其装置，从避雷器接地引下线中取电流信 号、PT二次绕组输出端取电压信号放大后进行模数 转换，傅立叶变换，得到阻性电流基波值、避雷器电压 与电流之间的夹角、两个边相避雷器电流间的夹角 等，其装置是由电流互感器、接系统电压互感器输出 端的电压隔离器，输入信号放大单元、单片机、键盘显 示器、打印机等组成。使用该方法测量阻性电流基 波，克服了电源电压含谐波的影响，该方法具有校正 功能克服了运行避雷器相间相互干扰对测量的影响， 对于分析运行中的避雷器的工作状况，保证电力系统 的安全运行具有重要意义。

Description

本发明属于电力测量领域，涉及一种无间隙金属氧化物避雷器（MOA）阻性电流基波的测量方法及其装置。

电力系统广泛使用了无间隙金属氧化物避雷器，一个性能良好的避雷器，在运行电压作用下漏电流中电容性电流占80%～90%，而电阻性电流的份量很小只占20%～10%，避雷器老化或受潮后，电阻性电流要明显增加，准确测出通过避雷器的阻性电流对电力系统的安全运行有着重要意义。

目前，日本生产的LCD-4型、武汉生产的FLC-1型泄漏电流测量仪，所采用的测量方法是90°补偿法。避雷器在运行电压下的等值电路可用电容和非线性电阻并联来描述，当避雷器两端电压含有谐波时，装置不能把被测总电流中由于电压谐波所产生的电流谐波完全补偿，导致所测得的阻性电流值，受到电压谐波含量及相位的严重干扰。

运行中的瓷壳式避雷器一般呈一字形排列，避雷器通过电场相互有作用，相间距离越近，作用越强烈，中间相（如B相）对两个边相的作用之一，是使一个边相（如C相）避雷器的总电流较避雷器单支加电压时超前一个角度，另一个边相（如A相）的电流较单支加电压时滞后一个角度，这样LCD-4型泄漏电流测量仪在测量运行中的两个边相避雷器时所指示的阻性电流是错误的。

本发明的目的是提供一种无间隙金属氧化物避雷器性电流基波的测量方法及其实现该方法的装置。

测量无间隙金属氧化物避雷器（MOA）阻性电流基波的具体方法是：

测量运行的瓷壳式一字形排列三相金属氧化物避雷器的中间相、等边三角形排列的任何一相、金属壳式避雷器或测量单相加电压避雷器时：

1）从被测相避雷器的接地引下线中用CT₁（主CT）取电流信号，与被测相同相的系统PT二次输出端取电压信号;

2）电流、电压经过放大送到单片机内的A/D转换器进行一个周期的模数转换并进行付立叶级数展开，即：

$\mathrm{I(t)=}\underset{\mathrm{k=1}}{\overset{\infty }{\mathrm{\Σ}}}{l}_k\mathrm{sin(k\omega \; t+\phi }{}_{\mathrm{Ik}})$ （1）

$\mathrm{U(t)=}\underset{\mathrm{k=1}}{\overset{\infty }{\mathrm{\Σ}}}{U}_k\mathrm{sin(k\omega \; t+\phi }{}_{\mathrm{Uk}})$ （2）

3）经计算程序对采样得到的电压、电流信号进行付立叶变换，即：

∫^T _OI（t）e^-jωtdt＝I₁e^-jφI1（3）

∫^T _OU（t）e^-jωtdt＝U₁e^-jφU1（4）

将（4）式化为单位向量为e^-jφU1（5）

将（3）式、（5）式相除得

I₁e^-jφI1/e^-jφU1＝I₁e^{-j（φI1-φU1）}

＝I₁COSφ_I1-U1+jI₁Sinφ_I1-U1

4）电流基波矢量在电压基波矢量方向上的投影为阻性电流基波即：

I_R1＝I₁COSφ_I1-U1;

5）根据需要可显示和打印测量结果。

测量运行的瓷壳式一字形排列三相金属氧化物避雷器的边相时：

1）从被测相避雷器接地引下线中用CT₁（主CT）取电流信号、与被测相同相的系统PT二次输出端取电压信号，同时用CT₂（副CT）取另一个边相电流信号;

2）两个电流信号、一个电压信号经过放大送到单片机的A/D转换器进行一周期的模数转换并进行付立叶级数展开，即：

$\mathrm{I(t)=}\underset{\mathrm{k=1}}{\overset{\infty }{\mathrm{\Σ}}}{l}_k\mathrm{sin(k\omega \; t+\phi }{}_{\mathrm{Ik}})$ （6）

$\mathrm{U(t)=}\underset{\mathrm{k=1}}{\overset{\infty }{\mathrm{\Σ}}}{U}_k\mathrm{sin(k\omega \; t+\phi }{}_{\mathrm{Uk}})$ （7）

$\mathrm{I(t)\prime =}\underset{\mathrm{k=1}}{\overset{\infty }{\mathrm{\Σ}}}{l}_k\mathrm{\prime sin(k\omega \; t+\phi }{}_{\mathrm{Ik\prime }})$ （8）

3）然后经计算程序对采样得到的电压、电流及另一个边相电流进行付立叶变换，即：

∫^T _OI（t）e^-jωtdt＝I₁e^-jφI1（9）

∫^T _OU（t）e^-jωtdt＝U₁e^-jφU1（10）

∫^T _OI′（t）e^-jωtdt＝I₁′e^-jφI1′（11）

将（9）式、（10）式单位化得：

e^-jφI1（12）

e^-jφU1（13）

将（9）式、（13）式相除得：

I₁e^-jφI1/e^-jφU1＝I₁e^{-j（φI1-φU1）}（14）

将（11）式、（12）式相除得：

I₁′e^-jφI1′/e^-jφI1＝I₁′e^{-j（φI1′-φI1）}（15）

得到被测相电流基波与电压基波之间的夹角及两个边相电流基波之间的角差φ_I1′-φ_I1;

4）电流基波矢量在电压基波矢量方向上的投影为有干扰的阻性电流基波，通过计算得出中间相对两个边相的干扰角为β，预置干扰角β校正计算出边相正确的阻性电流基波值，即I_R1＝I₁COS（φ_I.1-U1±β）。

5）根据需要可显示和打印测量结果。

使用上述方法只用一个钳形电流互感器测量运行的瓷壳式一字形排列三相金属氧化物避雷器的边相时用一个钳形电流互感器依次取两个边相的电流信号;

1）首先从非被测边相避雷器接地引下线中用CT₁（主CT）取电流信号、与被测相同相的系统PT二次输出端取电压信号，经过模数转换、付立叶变换得到非被测边相电流与被测边相电压之间的夹角φ_I1′-φ_U1;

2）再用同一个互感器从被测相避雷器接地引下线中取电流信号、与被测相同相的系统PT二次输出端取电压信号，经过模数转换、付立叶变换得到被测相基波电流与被测相基波电压之间的夹角φ_I1-φ_U1;

3）两个边相的角差为φ_I1′-φ_I1，通过计算得出干扰角为β，预置干扰角β校正计算出边相正确的阻性电流基波即I_R1＝I₁COS（φ_I1-U1±β）。

使用上述方法测量单支加电压避雷器时，得到的电流基波值和相角可作为基准数据，当避雷器安装在边相运行时，测量出的相角与单支加压时的相角进行比较，计算出干扰角β，进行校正，得出边相正确的阻性电流基波。

一种为使用测量无间隙金属氧化物避雷器阻性电流基波的方法而专门设计的测量装置，它是由钳形电流互感器CT₁、CT₂、电压隔离器（1-1）、放大单元（2-2）、单片机（3-3）、键盘显示器（4-4）、打印机（5-5）等组成，其特征在于电流互感器CT₁、CT₂、电压隔离器（1-1）与放大单元（2-2）联接，放大单元（2-2）的输出信号进入单片机（3-3）的A/D转换通道联接，单片机（3-3）、键盘显示器（4-4）、打印机（5-5）经总线联接，其中，电压隔离器（1-1）由高阻值电阻R₁₂经隔离互感器T、隔直电容C₉与I/V转换电路联接，隔离互感器T的铁芯由高导磁材料制成，I/V转换电路具有高输入阻抗、低输出阻抗，放大单元（2-2）有两路电流输入电路、一路电压输入电路。

该装置的电压隔离器（1-1）的I/V转换电路是由比例放大器IC₆、反馈电阻R₁₃、反馈电容C₁₀等组成，其中，隔离互感器T的正输出端经隔直电容C₉与放大器IC₆的负输入端联接，T的负输出端与IC₆的正输入端联接并接零，电容C₁₀、电阻R₁₃并联后跨接在放大器IC₆的负输入端与输出端之间，IC₆输出信号经N₃与放大单元（2-2）的N₃′联接。

该装置的放大单元（2-2）由比例放大器IC₁、IC₂、IC₃、过零比较器IC₄、电压基准源IC₅、隔直电容C₁～C₃、C₆～C₈、反馈电容C₄、C₅、接零电阻R₁、反馈电阻R₃、R₄及电阻R₆～R₁₁组成，其中，被测相电流信号由CT₁送入放大单元（2-2），CT₁正输出端经N₁与隔直电容C₁的一端联接，CT₁的负输出端与IC₁的正输入端联接并接零，C₁的另一端与比例放大器IC₁的负输入端联接，R₃、C₄并联后跨接在IC₁的输出与输入端之间，非被测相电流信号由CT₂经N₂与隔直电容C₂的一端联接，CT₂的负输出端与IC₂的正输入端联接并接零，C₂的另一端与比例放大器IC₂的负输入端联接，R₄、C₅并联后跨接在IC₂的输出与输入端，IC₁、IC₂的输出端经隔直电容C₆、C₇与单片机（3-3）中的A/D转换通道接口[40]、[41]联接，被测相的电压信号经电压隔离器（1-1）进入放大单元（2-2）经N₃′与电容C₃的一端联接，C₃的另一端与比例放大器IC₃的正输入端联接，IC₃的正输入端经接零电阻R₁接零，IC₃的负输入端与输出端联接，IC₃的输出端经隔直电容C₈与单片机（3-3）的A/D转换通道接口[42]联接，IC₃的输出端还与过零比较器IC₄的负输入端联接，IC₄的正输入端与输出端之间跨接一电阻R₇，IC₄的正输入端还经电阻R₅接零，电阻R₆接在仪器电源的正极与IC₄的输出端之间，IC₄的输出端还与单片机的高速输入通道接口[3]联接，电压基准源IC₅的正极与A/D转换通道接口[43]联接，IC₅的负极接零，电阻R₁₁一端与仪器电源的正极联接，另一端与电压基准源IC₅的正极联接，电阻R₈、R₉、R₁₀的一端分别与单片机（3-3）的A/D转换通道接口[40]、[41]、[42]联接，另一端均与IC₅的正极联接。

该装置还可以只用一个电流互感器CT₁（主CT）取被测相电流信号，放大单元（2-2）只有一路电流输入电路、一路电压输入电路。

使用本方法及装置测量无间隙金属氧化物避雷器（MOA）具有以下优点：

1）由于采用了交错咬合结构的高导磁材料制成的钳形电流互感器，能准确测量到0.2mA（有效值）以上的工频电流，由于互感器本身及互感器外均有抗电磁干扰的屏蔽层，因此具有很强的抗电磁干扰能力，由于CT是钳形的，可不断开避雷器的接地引下线进行测量，工作安全、方便、可靠;

2）具有高输入阻抗的电压隔离器与PT二次输出端联接，测量时不会影响PT二次的正常运行;以高导磁材料为铁芯的电压隔离器与以高输入阻抗低输出阻抗的I/V变换器联接，保证了输入电压在较大范围内变化（如20～90V）;电压隔离器与放大单元之间联接电缆的长度在50～150m范围内变化，使测量结果有足够的精度;

3）主机中只有放大单元的一部分是模拟电路，其余都是数字电路，因此电路的工作稳定度高，计算精度高，维修简单，运行可靠，造价低;

4）测量阻性电流基波值真正反映了避雷器的小电流特性，克服了测量时电压所含谐波的影响;

5）具有校正功能，克服了避雷器的相间干扰，可测得边相避雷器阻性电流基波的真实值;

6）可显示和打印所有测量结果及主要波形;

7）装置可用交流供电，也可用直流供电。

图1、图2、图3、图4、图5为测量运行的瓷壳式一字形排列三相无间隙金属氧化物避雷器（MOA）的原理框图，由无间隙金属氧化物避雷器（MOA）、系统电压互感器PT、精密钳形电流互感器CT₁（主CT）、CT₂（副CT）（图4、图5中无CT₂）、电压隔离器（1-1）、放大单元（2-2）、单片机（3-3）、键盘显示器（4-4）、打印机（5-5）等组成。避雷器的电流信号经CT₁、CT₂（图4、图5中无CT₂）引入放大单元（2-2），电压信号经系统PT二次端子通过电压隔离器（1-1）引入放大单元（2-2），放大单元（2-2）输出信号进入单片机（3-3）的A/D转换通道，单片机（3-3）、键盘显式器（4-4）、打印机（5-5）经总线联接。

图6为本装置电压隔离单元（1-1）的电原理图，是由比例放大器IC₆、隔离互感器T、限流电阻R₁₂、反馈电阻R₁₃、隔直电容C₉、反馈电容C₁₀等组成，其中，从电压互感器PT取得的电压信号经M、N端进入电压隔离器（1-1）的M′、N′端，M′经限流电阻R₁₂与隔离互感器T的正输入端联接，N′与隔离互感器T的负输入端联接，T的正输出端经隔直电容C₉与放大器IC₆的负输入端联接，T的负输出端与IC₆的正输入端联接并接零，电容C₁₀、电阻R₁₃并联后跨在接放大器IC₆的负输入端与输出端之间，IC₆输出信号经N₃与放大单元（2-2）的N₃′联接。

图7为本装置的放大单元（2-2）的电原理图，由比例放大器IC₁、IC₂、IC₃、过零比较器IC₄、电压基准源IC₅、隔直电容C₁～C₃、C₆～C₈、反馈电容C₄、C₅、接零电阻R₁、反馈电阻R₃、R₄及电阻R₆～R₁₁组成，其中，被测相电流信号由CT₁送入放大单元（2-2），CT₁正输出端经N₁与隔直电容C₁的一端联接，CT₁的负输出端与IC₁的正输入端联接并接零，C₁的另一端与比例放大器IC₁的负输入端联接，R₃、C₄并联后跨接在IC₁的输出与输入端之间，非被测相电流信号由CT₂经N₂与隔直电容C₂的一端联接，CT₂的负输出端与IC₂的正输入端联接并接零，C₂的另一端与比例放大器IC₂的负输入端联接，R₄、C₅并联后跨接在IC₂的输出与输入端，IC₁、IC₂的输出端经隔直电容C₆、C₇与单片机（3-3）中的A/D转换通道接口[40]、[41]联接，被测相的电压信号经电压隔离器（1-1）进入放大单元（2-2）经N₃′与电容C₃的一端联接，C3的另一端与比例放大器IC₃的正输入端联接，IC₃的正输入端经接零电阻R₁接零，IC₃的负输入端与输出端短接，IC₃的输出端经隔直电容C₈与单片机（3-3）的A/D转换通道接口[42]联接，IC₃的输出端还与过零比较器IC₄的负输入端联接，IC₄的正输入端与输出端之间跨接一电阻R₇，IC₄的正输入端还经电阻R₅接零，电阻R₆接在仪器电源的正极与IC₄的输出端之间，IC₄的输出端还与单片机的高速输入通道接口[3]联接，电压基准源IC₅的正极与A/D转换通道接口[43]联接，IC₅的负极接零，电阻R11一端与仪器电源的正极联接，另一端与电压基准源IC₅的正极联接，电阻R₈、R₉、R₁₀的一端分别与单片机（3-3）的A/D转换通道接口[40]、[41]、[42]联接，另一端均与IC₅的正极联接。

图8为本装置的前面板图，0～9为数字键、10-清除键、11-输入键、12-电压指示选择键、13-电流指示选择键、14-角度指示选择键、15-数字存储键、16-打印键、17-进纸键、18-数码管显示窗口、19-信号过高指示灯、20-信号过低指示灯、21-供电过低指示灯、22-小数点键、23-“+/-”号键、K_U-电压互感器变比、U-电压有效值（V）、U₁-电压基波有效值（V）、U₃-三次谐波电压/基波电压（%）、U₅-五次谐波电压/基波电压（%）、U₇-七次谐波电压/基波电压（%）、K₁-电流变比、I-被测电流有效值（mA）、I_P-被测电流峰值（mA）、I_RP-阻性电流峰值（mA）、I_RIP-阻性基波电流峰值（mA）、I_CIP-容性电流基波峰值（mA）、β-校正角（度）、φ_I1-U1-电流基波与电压基波的夹角（度）、φ_I1′-I1-两个边相电流基波之间的夹角（度）。

本发明结合下列实施例作进一步说明。

图1为本发明测量运行的瓷壳式一字形排列三相金属氧化物避雷器的中间相（如B相）的原理框图，用钳形电流互感器CT1从被测相避雷器的接地引下线中取电流信号引入放大单元（2-2），与被测相同相的系统PT二次输出端的电压信号通过电压隔离单元（1-1）引入放大单元（2-2），放大单元（2-2）输出信号进入单片机（3-3）的A/D进行一个周期的模数转换并进行付立叶级数展开，即：

$\mathrm{I(t)=}\underset{\mathrm{k=1}}{\overset{\infty }{\mathrm{\Σ}}}{l}_k\mathrm{sin(k\omega \; t+\phi }{}_{\mathrm{Ik}})$ （1）

$\mathrm{U(t)=}\underset{\mathrm{k=1}}{\overset{\infty }{\mathrm{\Σ}}}{U}_k\mathrm{sin(k\omega \; t+\phi }{}_{\mathrm{Uk}})$ （2）

经计算程序对采样到的电压、电流信号进行付立叶变换，即：

∫^T _OI（t）e^-jωtdt＝I₁e^-jφI1（3）

∫^T _OU（t）e^-jωtdt＝U₁e^-jφU1（4）

将（4）式化为单位向量为e^-jφU1（5）

将（3）式、（5）式相除得

I₁e^-jφI1/e^-jφU1＝I₁e^{-j（φI1-φU1）}

＝I₁COSφ_I1-U1+jI₁Sinφ_I1-U1

I_R1＝I₁COSφ_I1-U1即为所求的阻性电流基波值;

根据需要可显示和打印测量结果包括总电压有效值U、基波电压有效值U₁、各次谐波电压含量百分比、总电流有效值I、总电流峰值I_P、阻性电流峰值I_RP、阻性电流基波峰值I_RIP、容性电流基波峰值I_CIP、被测相电流基波与电压基波的夹角φ_I1-U1及总电压U、总电流I、阻性电流I_R的波形;

图2为测量运行的瓷壳式一字形排列三相金属氧化物避雷器边相对的原理框图（如A相），联接方式与图1相同，用钳形电流互感器CT₁（主CT）从被测相避雷器接地引下线中取电流信号、与被测相同相的系统PT二次输出端取电压信号，同时用钳形电流互感器CT₂（副CT）取另一个边相电流信号;

两个电流信号、一个电压信号经过放大送到单片机的A/D转换器进行一周期的模数转换并进行付立叶级数展开，即：

$\mathrm{I(t)=}\underset{\mathrm{k=1}}{\overset{\infty }{\mathrm{\Σ}}}{l}_k\mathrm{sin(k\omega \; t+\phi }{}_{\mathrm{Ik}})$ （6）

$\mathrm{U(t)=}\underset{\mathrm{k=1}}{\overset{\infty }{\mathrm{\Σ}}}{U}_k\mathrm{sin(k\omega \; t+\phi }{}_{\mathrm{Uk}})$ （7）

$\mathrm{I(t)\prime =}\underset{\mathrm{k=1}}{\overset{\infty }{\mathrm{\Σ}}}{l}_k\mathrm{\prime sin(k\omega \; t+\phi }{}_{\mathrm{Ik\prime }})$ （8）

然后经计算程序对采样被测的电压、电流及另一个边相电流进行付立叶变换，即：

∫^T _OI（t）e^-jωtdt＝I₁e^-jφI1（9）

∫^T _OU（t）e^-jωtdt＝U₁e^-jφU1（10）

∫^T _OI′（t）e^-jωtdt＝I₁′e^-jφI1′（11）

将（9）式、（10）式单位化得：

e^-jφI1（12）

e^-jφU1（13）

将（9）式、（13）式相除得：

I₁e^-jφI1/e^-jφU1＝I₁e^{-j（φI1-φU1）}（14）

将（11）式、（12）式相除得：

I₁′e^-jφI1′/e^-jφI1＝I₁′e^{-j（φI1′-φI1）}（15）

得到被测相电流基波与电压基波的之间夹角及两个边相电流基波之间的角差φ_I1′-φ_I1，中间相对两个边相的干扰角为β＝（φ_I1′-φ_I1-120°）/2，通过预置干扰角β校正计算出边相正确的阻性电流基波，即I_R1＝I₁COS（φ_I-U+β）;

根据需要可显示和打印测量结果包括总电压有效值U、基波电压有效值U₁、各次谐波电压含量百分比、总电流有效值I、总电流峰值I_P、阻性电流峰值I_RP、阻性电流基波峰值I_RIP、容性电流基波峰值I_CIP、被测相电流基波与电压基波的夹角φ_I-U、两个边相电流基波的夹角φ_I1′-φ_I1及总电压U、总电流I、阻性电流I_R的波形;

图3为测量运行的瓷壳式一字形排列三相金属氧化物避雷器的边相对原理框图（如C相），联接方式与图1相同，用钳形电流互感器CT₁从被测相（C相）避雷器接地引下线中取电流信号、与被测相同相的系统PT二次输出端取电压信号，预置干扰角-β（用测量A相得到的干扰角β），通过与上述同样的计算方法计算出边相正确的阻性电流基波。

如果避雷器按A、B、C（边、中、边）相序排列，测量完B后先测量C相，此时干扰角的计算方法为β＝｛[360°-（φ_I1′-φ_I1）]-120°｝/2，C相干扰角为-β，A相干扰为+β。

图4、图5为使用上述方法测量运行的瓷壳式一字形排列三相金属氧化物避雷器的边相时，只需用一个钳形互感器取电流信号（如A相为被测相）：

首先用精密钳形互感器CT₁从非被测相（C相）避雷器接地引下线中取电流信号（如图4）、与被测相同相的系统PT二次输出端取电压信号，经过模数转换、付立叶变换得到被测相电压与非被测相电流之间的夹角φ_I1′-φ_U;

再用同一个钳形互感器CT₁从被测相（A相）避雷器接地引下线中取电流信号（如图5）、与被测相同相的系统PT二次输出端取电压信号，经过模数转换、付立叶变换得到被测相电压与被测相电流之间的夹角φ_I1-φ_U;

两个边相的角差为φ_I1′-φ_I1，干扰角β＝（φ_I1′-φ_I1-120°）/2，通过预置干扰角β校正计算出正确的阻性电流基波即I_R1＝I₁COS（φ_I-U±β）。

测量单支加电压避雷器时无相间干扰，从被测相避雷器取电流、电压信号经过模数转换、付立叶变换得到阻性电流基波值及相角，此电流基波值和相角可作为基准数据，当避雷器安装在边相运行时，测量出的相角与单支加压时的相角进行比较，计算出干扰角β，进行校正，得出正确的阻性电流基波。

测量带金属壳的金属氧化物避雷器，与测量单支加电压避雷器时相同。

对于避雷器生产厂、科研部门进行出厂试验、小电流特性研究、运行部门在线监测是较理想的手段。

本装置的使用方法和操作步骤如下：

测量一字形排列的瓷壳式无间隙金属氧化物避雷器的中间相（如B相），先将主机放置在避雷器的B相附近，将主机外壳接地，互感器CT₁、CT₂、电压隔离器（1-1）与主机联接好，开机等待2分钟仪器稳定，将CT₁钳于B相避雷器接地引下线中（注意CT的方相），B相电压互感器PT的二次输出端的线端与电压隔离器的首端联接，中性点与电压隔离器的末端联接，操作面板电压指示选择按键（12），使总电压U灯亮，待数据稳定，再操作电流指示选择按键（13）使阻性电流基波峰值I_RIP灯亮，再观察数码显示是否稳定，若稳定，按数据存储键（15），所有数据被存储，此时钳形电流互感器、电压隔离器可脱离系统。操作电压指示选择按键（12）、电流指示选择按键（13）、角度指示选择按键（14）可依次显示被测及预置的数据。共有四种打印方式：

①先按打印键（16），再按数码键（1）打印出U、I、I_P、I_RP、I_RIP、φ_I1-U1的值;

②先按打印键（16），再按数码键（2）打印面板上所有的数据;

③先按打印键（16），再按数码键（3）分别画出U、I、I_R三个信号的波形图;

④先按打印键（16），再按数码键（4）画出U、I、I_R共轴波形图;

此时B相就测完了。

测量一字形排列瓷壳式无间隙金属氧化物避雷器边相（A相）时，联线与测量中间相相同，电流互感器CT₁取A相电流信号，CT₂取C相电流信号，电压隔离器取A相电压信号，操作电压指示选择按键（12），使U灯亮，待数据稳定，再操作电流指示选择按键（13），使I_RIP灯亮观察数码显示是否稳定，若稳定，按数据存储键（15），所测数据被存储，再按角度指示选择键（14），两个边相电流夹角φ_I1′-I1灯亮，这时显示窗口（18）显示两个边相电流夹角，根据计算公式得到β＝（φ_I1′-φ_I1-120°）/2或β＝｛[360°-（φ_I1′-φ_I1）]-120°｝/2，再按角度指示选择键（14）使β灯亮，用数码键0-9及输入按键（11）将+β的值输入到装置内，此时将测得数据进行了校正，克服了相间干扰带来的误差，可显示和打印出正确结果。

当测量另一个边相（C相），CT₁取C相电流信号、电压隔离器取C相电压信号，操作、显示、打印与上述相同，此时输入-β。

Claims (7)

1、一种无间隙金属氧化物避雷器阻性电流基波的测量方法，其特征在于测量的具体方法如下：

测量运行的瓷壳式一字形排列三相金属氧化物避雷器的中间相、等边三角形排列避雷器的任何一相、金属壳式避雷器或单支加电压避雷器或测量运行的瓷壳式一字形排列三相避雷器边相时：

1)从被测相避雷器接地引下线中取电流信号或取被测边相与另一个边相电流信号、与被测相同相的系统PT二次输出端取电压信号；

2)一个电流信号或两个边相电流信号、一个电压信号经过放大送到单片机的A/D转换器进行一个周期的模数转换；

3)经计算程序对采样得到的电压、电流信号进行付立叶变换，即对电流、电压进行积分，得到被测相电流基波、电压基波的幅值和相角及两个边相电流基波之间的角差φ_11’-φ₁₁；

4)被测相电流基波矢量在电压基波矢量方向上的投影即为阻性电流基波，测量边相时中间相对两个边相的干扰角为β，通过预置干扰角β校正投影，得出边相正确的阻性电流基波；

5)根据需要可显示和打印测量结果。

2、根据权利要求1所述的方法，其特征在于测量运行的瓷壳式一字形排列三相金属氧化物避雷器的边相时用一个钳形电流互感器依次取两个边相的电流信号;

1）首先从非被测相避雷器接地引下线中取电流信号、与被测相同相的系统PT二次输出端取电压信号，经过模数转换、付立叶变换得到非被测相电流与被测相电压之间的夹角φ_I1'-φ_U;

2）再用一个互感器从被测相避雷器接地引下线中取电流信号、与被测相同相的系统PT二次输出端取电压信号，经过模数转换、付立叶变换得到被测相电流与被测相电压之间的夹角φ_I1-φ_U;

3）两个边相的角差为φ_I1'-φ_I1，通过计算得出干扰角β，预置干扰角β校正计算出边相正确的阻性电流基波。

3、根据权利要求1所述的方法，其特征在于测量单支加电压避雷器得到的相角及阻性电流基波作为基准数据，当此避雷器安装在边相运行时，测量出的相角与单支加压时的相角进行比较，计算出干扰角β，进行校正，得出边相正确的阻性电流基波。

4、一种使用权利要求1所述的方法而专门设计的测量装置，它是由钳形电流互感器CT₁、CT₂、电压隔离器（1-1）、放大单元（2-2）、单片机（3-3）、键盘显示器（4-4）、打印机（5-5）等组成，其特征在于钳形电流互感器CT₁、CT₂、电压隔离器（1-1）与放大单元（2-2）联接，放大单元（2-2）的输出信号进入单片机（3-3）的A/D转换通道，单片机通过总线与键盘显示器（4-4）、打印机（5-5）联接，其中，电压隔离器（1-1）由高阻值电阻R₁₂经隔离互感器T、隔直电容C₉与I/V转换电路联接，隔直互感器T的铁芯由高导磁材料制成，I/V转换电路具有高输入阻抗、低输出阻抗，放大单元（2-2）有两路电流输入电路、一路电压输入电路。

5、根据权利要求4所述的装置，其特征在于它的电压隔离器（1-1）的I/V转换电路，由比例放大器IC₆、反馈电阻R₁₃、反馈电容C₁₀组成，其中，隔离互感器T的正输出端经隔直电容C₉与放大器IC₆的负输入端联接，T的负输出端与IC₆的正输入端联接并接零，电容C₁₀、电阻R₁₃并联后跨接在放大器IC₆的负输入端与输出端之间，IC₆输出信号经N₃与放大单元（2-2）的N₃′联接。

6、根据权利要求4所述的装置，其特征在于它的放大单元（2-2）由比例放大器IC₁、IC₂、IC₃，过零比较器IC₄、电压基准源IC₅、隔直电容C₁～C₃、C₆～C₈、反馈电容C₄、C₅、接地电阻R₁、反馈电阻R₃、R₄及电阻R₆～R₁₁组成，其中，被测相电流信号由CT₁送入放大单元（2-2），CT₁正输出端经N1与隔直电容C₁的一端联接，CT₁的负输出端与IC₁的正输入端联接并接零，C₁的另一端与比例放大器IC₁的负输入端联接，R₃、C₄并联后跨接在IC₁的输出与输入端之间，非被测相电流信号由CT₂经N₂与隔直电容C₂的一端联接，CT₂的负输出端与IC₂的正输入端联接并接零，C₂的另一端与比例放大器IC₂的负输入端联接，R₄、R₅并联后跨接在IC₂的输出与输入端，IC₁、IC₂的输出端经隔直电容C₆、C₇与单片机（3-3）中的A/D转换通道接口[40]、[41]联接，被测相的电压信号经电压隔离器（1-1）进入放大单元（2-2）经N₃′与电容C₃的一端联接，C₃的另一端与比例放大器IC₃的正输入端联接，IC₃的正输入端经接零电阻R₁接零，IC₃的负输入端与输出端短接，IC₃的输出端经隔直电容C₈与单片机（3-3）的A/D转换通道接口[42]联接，IC₃的输出端还与过零比较器IC₄的负输入端联接，IC₄的正输入端与输出端之间跨接一电阻R₇，IC₄的正输入端还经电阻R₅接零，电阻R₆接在仪器电源的正极与IC₄的输出端之间，IC₄的输出端还与单片机的高速输入通道接口[3]联接，电压基准源IC₅的正极与A/D转换通道接口[43]联接，IC₅的负极接零，电阻R₁₁一端与仪器电源的正极联接，另一端与电压基准源IC₅的正极联接，电阻R₈、R₉、R₁₀的一端分别与单片机（3-3）的A/D转换通道接口[40]、[41]、[42]联接，另一端均与IC5的正极联接。

7、根据权利要求4所述的装置，其特征在于只用一个电流互感器CT₁取电流信号，放大单元（2-2）只有一路电流输入电路、一路电压输入电路。

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