CN109100588B - 金属氧化物限压器能量保护整体延时的测量方法及装置 - Google Patents

金属氧化物限压器能量保护整体延时的测量方法及装置 Download PDF

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Abstract

本发明涉及金属氧化物限压器能量保护整体延时的测量方法及装置。所述方法包括：测量装置将触发金属氧化物限压器能量保护动作的电流输入至待测试的串联电容器补偿保护系统；同时获取所述金属氧化物限压器的电流采样数据以及脉冲变压器的输出电压采样数据；基于所述电流采样数据，计算所述金属氧化物限压器的吸收能量；将所述吸收能量达到预值的时刻设置为参考时间；将所述输出电压采样数据达到峰值的时刻设置为保护动作时间；通过所述参考时间与所述保护动作时间的时间差来确定金属氧化物限压器能量保护整体延时。本发明提供了金属氧化物限压器能量保护整体延时的测量方法及装置，为串补系统的设计提供了依据。

Description

金属氧化物限压器能量保护整体延时的测量方法及装置
技术领域
本发明涉及柔性交流输电技术领域，具体涉及金属氧化物限压器能量保护整体延时的测量方法及装置。
背景技术
为了提高电力系统中输电线路的输送容量和系统稳定性，采用串联电容器补偿技术。金属氧化物限压器也称为MOV(Metal-oxide varistor)，作为串联电容器补偿系统的关键设备之一，对限制串联电容器组两端的过电压起着重要的作用。由于MOV动作期间吸收能量的升高，需要考虑MOV自身的保护。
目前，串联电容器补偿系统保护系统一般配置MOV能量保护，当电力系统发生故障，MOV吸收能量达到能量保护定值时，触发火花间隙导通将MOV旁路。由于串补保护系统的固有延时，从MOV实际吸收能量达到定值到保护系统触发火花间隙导通之间存在一定的延时。如果MOV能量保护整体延时过大，在延时期间MOV持续吸收能量，严重时MOV将发生爆炸，危及设备甚至人身安全。串补系统对MOV保护动作以及火花间隙导通等过程的整体延时有着明确的要求，一般不超过1ms。因此，作为串补保护系统的重要性能参数之一，有必要测量MOV能量保护整体延时，为串补系统设计提供依据。
本发明的发明人发现，专利CN105846445A提出一种缩短串联补偿间隙触发整体延时的方法及系统，但并未对实际延时进行测量和评估。专利CN107797052A提出一种串补集中式采集系统保护动作延时测量系统及方法，该测量方法引入了出口继电器动作延时，但无法用于MOV能量保护。同时，由于MOV实际吸收能量不易测量，导致测量MOV能量保护整体延时存在一定困难，目前尚无文献对该延时进行测量。
发明内容
本发明实施例的目的在于提供金属氧化物限压器能量保护整体延时的测量方法及装置，以测量金属氧化物限压器能量保护整体延时，为串联电容器补偿系统的设计提供依据。
本发明实施例提供了一种金属氧化物限压器能量保护整体延时的测量方法，包括：
测量装置将触发金属氧化物限压器能量保护动作的电流输入至待测试的串联电容器补偿保护系统；
同时获取所述金属氧化物限压器的电流采样数据以及脉冲变压器的输出电压采样数据；
基于所述电流采样数据，计算所述金属氧化物限压器的吸收能量；
将所述吸收能量达到预值的时刻设置为参考时间；
将所述输出电压采样数据达到峰值的时刻设置为保护动作时间；
通过所述参考时间与所述保护动作时间的时间差来确定金属氧化物限压器能量保护整体延时。
进一步地，所述测量装置将触发金属氧化物限压器能量保护动作的电流输入至待测试的串联电容器补偿保护系统包括：
所述测量装置的继电保护测试仪将触发金属氧化物限压器能量保护动作的电流输入至待测试的串联电容器补偿保护系统。
进一步地，所述同时获取所述金属氧化物限压器的电流采样数据以及脉冲变压器的输出电压采样数据，包括:
采用双通道同步并行采样方法来同时获取所述金属氧化物限压器的电流采样数据以及脉冲变压器的输出电压采样数据。
进一步地，所述同时获取所述金属氧化物限压器的电流采样数据以及脉冲变压器的输出电压采样数据，包括：
并联连接于采样电阻两端的示波器的低压探头测量电流；
数据处理器对所述测量电流进行数据处理得到所述电流采样数据；
其中，所述采样电阻串联连接于串联电容器补偿保护系统的电流回路中。
进一步地，所述同时获取所述金属氧化物限压器的电流采样数据以及脉冲变压器的输出电压采样数据，包括：
并联连接于所述脉冲变压器二次电压输出端的示波器的高压探头测量输出电压；
数据处理器对所述测量输出电压进行数据处理得到所述输出电压采样数据。
进一步地，所述示波器或数据处理器存储所述电流采样数据和所述输出电压采样数据。
进一步地，所述基于所述电流采样数据，计算所述金属氧化物限压器的吸收能量，包括：
基于所述电流采样数据，通过所述金属氧化物限压器的伏安特性曲线确定对应电压；
基于所述电流采样数据和所述对应电压，计算所述金属氧化物限压器的吸收能量。
本发明实施例还提供一种金属氧化物限压器能量保护整体延时的测量装置，包括：
继电保护测试仪，串联连接于待测试的串联电容器补偿保护系统，用于将触发金属氧化物限压器能量保护动作的电流输入至待测试的串联电容器补偿保护系统；
采样电阻，串联连接于所述继电保护测试仪和所述串联电容器补偿保护系统构成的电流回路中，用于采样电流；
低压探头，并联连接于所述采样电阻两端，用于测量电流；
高压探头，并联连接于串联电容器补偿保护系统的脉冲变压器二次电压输出端，用于测量输出电压；
示波器，连接所述低压探头和高压探头，用于显示所述测量电流和所述测量输出电压；
数据处理器，连接所述示波器，用于对所述测量电流和所述测量输出电压进行数据处理及金属氧化物限压器能量保护整体延时计算。
进一步地，所述采样电阻为无感精密电阻。
进一步地，所述示波器或数据处理器还用于存储所述测量电流和所述测量输出电压。
通过本发明的实施例提供的技术方案，提供了金属氧化物限压器能量保护整体延时的测量方法及装置，为串补系统的设计提供了依据。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1是本发明一实施例提供的一种金属氧化物限压器能量保护整体延时的测量方法流程示意图；
图2是本发明另一实施例提供的一种金属氧化物限压器能量保护整体延时的测量方法流程示意图；
图3是本发明又一实施例提供的一种金属氧化物限压器能量保护整体延时的测量方法流程示意图；
图4是待测的串联电容器补偿保护系统组成示意图；
图5是本发明一个实施例提供的一种金属氧化物限压器能量保护整体延时的测量装置组成示意图；
图6是本发明实施例提供的一种用于回放的MOV电流波形示意图；
图7是本发明实施例提供的MOV吸收能量和脉冲变压器输出电压波形示意图。
具体实施方式
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，以下将结合附图和实施例，对本发明技术方案的具体实施方式进行更加详细、清楚的说明。然而，以下描述的具体实施方式和实施例仅是说明的目的，而不是对本发明的限制。其只是包含了本发明一部分实施例，而不是全部的实施例，本领域技术人员对于本发明的各种变化获得的其他实施例，都属于本发明保护的范围。
图4是待测的串联电容器补偿保护系统组成示意图。串联电容器补偿保护系统2作为被测试对象，如图4所示，测试范围以测量装置电流输入至火花间隙触发系统的脉冲变压器26输出，包括数据采集模块21、合并单元22、串联电容器补偿保护装置(串补保护装置)23、间隙触发回路25及其供能系统24、脉冲变压器26等。
图1是本发明一实施例提供的一种金属氧化物限压器能量保护整体延时的测量方法流程示意图，包括以下步骤。
在步骤S110中，测量装置将触发金属氧化物限压器能量保护动作的电流输入至待测试的串联电容器补偿保护系统。
测量装置的继电保护测试仪将触发金属氧化物限压器(MOV)能量保护动作的电流录波数据回放输入至待测试的串联电容器补偿保护系统，以模拟金属氧化物限压器被触发保护动作的电工况。
如图6所示，图6是本发明实施例提供的一种用于回放的MOV电流波形示意图。横坐标为时间，纵坐标为金属氧化物限压器MOV的能量保护动作的电流录波数据。
在步骤S120中，同时获取金属氧化物限压器的电流采样数据以及脉冲变压器的输出电压采样数据。
同时获取串联电容器补偿保护系统中金属氧化物限压器的电流采样数据和脉冲变压器的输出电压采样数据，采用双通道同步并行采样方法。电流采样数据和输出电压采样数据存储在示波器或数据处理器。
在步骤S130中，基于电流采样数据，计算金属氧化物限压器的吸收能量。需要明确的是，吸收能量的计算算法与串联电容器补偿保护系统中采用的算法一致。
在步骤S140中，将吸收能量达到预值的时刻设置为参考时间。
需要明确的是，吸收能量预值为预设的吸收能量保护定值，与待测试的串联电容器补偿保护系统中设置的吸收能量保护定值一致。
在步骤S150中，将输出电压采样数据达到峰值的时刻设置为保护动作时间。
脉冲变压器输出电压的采样数据中，其最大值为峰值，提取电压达到峰值的时刻设置为保护动作时间。
在步骤S160中，通过参考时间与保护动作时间的时间差来确定金属氧化物限压器能量保护整体延时。
计算参考时间与保护动作时间的时间差，时间差即为金属氧化物限压器能量保护整体延时。
图7是本发明实施例提供的MOV吸收能量和脉冲变压器输出电压波形示意图。如图7所示，曲线1代表MOV吸收能量曲线，曲线3代表脉冲变压器输出电压曲线，在曲线1上取预设的吸收能量保护定值2，2与1的交点即为参考时间，曲线3的峰值时间即为保护动作时间，参考时间与保护动作时间的时间差即为要计算的MOV能量保护整体延时。
通过本实施例提供的技术方案，提供了金属氧化物限压器能量保护整体延时的测量方法及装置，为串补系统的设计提供了依据。
并且，本实施例的技术方案，电流和电压采用双通道同步并行高速采样，采用了与串联电容器补偿保护系统相同的算法和吸收能量保护定值，测量结果准确可靠，技术方案实施方便有效。
图2是本发明另一实施例提供的一种金属氧化物限压器能量保护整体延时的测量方法流程示意图，包括以下步骤。
在步骤S210中，测量装置将触发金属氧化物限压器能量保护动作的电流输入至待测试的串联电容器补偿保护系统。
在步骤S221中，并联连接于采样电阻两端的示波器的低压探头测量电流。
其中，采样电阻串联连接于继电保护测试仪和串联电容器补偿保护系统构成的电流回路中。采样电阻为无感精密电阻。
在步骤S222中，数据处理器对测量电流进行数据处理得到电流采样数据。数据处理包括滤波处理。
在步骤S223中，并联连接于脉冲变压器二次电压输出端的示波器的高压探头测量输出电压。
在步骤S224中，数据处理器对测量输出电压进行数据处理得到输出电压采样数据。数据处理包括滤波处理。
示波器或数据处理器存储电流采样数据和输出电压采样数据。
在步骤S230中，基于电流采样数据，计算金属氧化物限压器的吸收能量。
在步骤S240中，将吸收能量达到预值的时刻设置为参考时间。
在步骤S250中，将脉冲变压器输出电压采样数据达到峰值的时刻设置为保护动作时间。
在步骤S260中，通过所述参考时间与所述保护动作时间的时间差来确定金属氧化物限压器能量保护整体延时。
在本实施例中，步骤S210、S230、S240、S250、S260、S270与上述实施例的步骤S110、S130、S140、S150、S160、S170具体过程相同，不再赘述。
本实施例的技术方案，采用了无感精密采样电阻进行电流采样测量，减小了测量装置自身延时，数据处理器对电流数据进行了滤波等处理，测量结果更加准确可靠。
本实施例提供的技术方案中，数据处理器对输出电压数据进行了滤波等处理，采用了与串联电容器补偿保护系统相同的算法和吸收能量保护定值，测量结果更加准确可靠。
图3是本发明再一实施例提供的一种金属氧化物限压器能量保护整体延时的测量方法流程示意图，包括以下步骤。
在步骤S310中，测量装置将触发金属氧化物限压器能量保护动作的电流输入至待测试的串联电容器补偿保护系统。
在步骤S320中，同时获取所述金属氧化物限压器的电流采样数据以及脉冲变压器的输出电压采样数据。
在步骤S331中，基于电流采样数据，查询金属氧化物限压器的伏安特性曲线得到对应电压。
需要明确的是，金属氧化物限压器的伏安特性曲线与待测试的串联电容器补偿保护系统中采用的伏安特性曲线一致。
在步骤S332中，基于电流采样数据和对应电压，计算金属氧化物限压器的吸收能量。
在步骤S340中，将吸收能量达到预值的时刻设置为参考时间。
在步骤S350中，将输出电压采样数据达到峰值的时刻设置为保护动作时间。
在步骤S360中，通过参考时间与保护动作时间的时间差来确定金属氧化物限压器能量保护整体延时。
在本实施例中，步骤S210、S220、S230、S250、S260、S270与上述实施例的步骤S110、S120、S130、S150、S160、S170具体过程相同，不再赘述。
本实施例提供的技术方案中，金属氧化物限压器的伏安特性曲线与待测试的串联电容器补偿保护系统中采用的伏安特性曲线一致，测量结果更加准确可靠。
图5是本发明一个实施例提供的一种金属氧化物限压器能量保护整体延时的测量装置组成示意图。测量装置包括继电保护测试仪11、采样电阻12、低压探头13、高压探头16、示波器14、数据处理器15。
继电保护测试仪11串联连接于待测试的串联电容器补偿保护系统2，回放触发金属氧化物限压器能量保护动作的电流录波数据至串联电容器补偿保护系统2。采样电阻12串联连接于继电保护测试仪11和串联电容器补偿保护系统2构成的电流回路中，采样电流。低压探头13并联连接于采样电阻12两端，配合采样电阻12测量电流。高压探头16并联连接于串联电容器补偿保护系统2的脉冲变压器26二次电压输出端，测量脉冲变压器26的输出电压。示波器14连接低压探头13和高压探头16，显示测量电流和测量输出电压。数据处理器15连接示波器14，对采样的电流和输出电压进行数据处理及金属氧化物限压器能量保护整体延时计算。采样电阻12为无感精密电阻。示波器14或数据处理器15还用于存储测量电流和测量输出电压。
需要说明的是，以上参照附图所描述的各个实施例仅用以说明本发明而非限制本发明的范围，本领域的普通技术人员应当理解，在不脱离本发明的精神和范围的前提下对本发明进行的修改或者等同替换，均应涵盖在本发明的范围之内。此外，除上下文另有所指外，以单数形式出现的词包括复数形式，反之亦然。另外，除非特别说明，那么任何实施例的全部或一部分可结合任何其它实施例的全部或一部分来使用。

Claims (10)

1.一种金属氧化物限压器能量保护整体延时的测量方法，包括：
测量装置将触发金属氧化物限压器能量保护动作的电流输入至待测试的串联电容器补偿保护系统；
同时获取所述金属氧化物限压器的电流采样数据以及脉冲变压器的输出电压采样数据；
基于所述电流采样数据，计算所述金属氧化物限压器的吸收能量；
将所述吸收能量达到预值的时刻设置为参考时间；
将所述输出电压采样数据达到峰值的时刻设置为保护动作时间；
通过所述参考时间与所述保护动作时间的时间差来确定金属氧化物限压器能量保护整体延时。
2.根据权利要求1所述的方法，其中，所述测量装置将触发金属氧化物限压器能量保护动作的电流输入至待测试的串联电容器补偿保护系统包括：
所述测量装置的继电保护测试仪将触发金属氧化物限压器能量保护动作的电流输入至待测试的串联电容器补偿保护系统。
3.根据权利要求1所述的方法，其中，所述同时获取所述金属氧化物限压器的电流采样数据以及脉冲变压器的输出电压采样数据，包括:
采用双通道同步并行采样方法来同时获取所述金属氧化物限压器的电流采样数据以及脉冲变压器的输出电压采样数据。
4.根据权利要求1所述的方法，其中，所述同时获取所述金属氧化物限压器的电流采样数据以及脉冲变压器的输出电压采样数据，包括：
并联连接于采样电阻两端的示波器的低压探头测量电流；
数据处理器对所述测量电流进行数据处理得到所述电流采样数据；
其中，所述采样电阻串联连接于串联电容器补偿保护系统的电流回路中。
5.根据权利要求1所述的方法，其中，所述同时获取所述金属氧化物限压器的电流采样数据以及脉冲变压器的输出电压采样数据，包括：
并联连接于所述脉冲变压器二次电压输出端的示波器的高压探头测量输出电压；
数据处理器对所述测量输出电压进行数据处理得到所述输出电压采样数据。
6.根据权利要求4或5所述的方法，其中，所述示波器或数据处理器存储所述电流采样数据和所述输出电压采样数据。
7.根据权利要求1所述的方法，其中，所述基于所述电流采样数据，计算所述金属氧化物限压器的吸收能量，包括：
基于所述电流采样数据，通过所述金属氧化物限压器的伏安特性曲线确定对应电压；
基于所述电流采样数据和所述对应电压，计算所述金属氧化物限压器的吸收能量。
8.一种金属氧化物限压器能量保护整体延时的测量装置，包括：
继电保护测试仪，串联连接于待测试的串联电容器补偿保护系统，用于将触发金属氧化物限压器能量保护动作的电流输入至待测试的串联电容器补偿保护系统；
采样电阻，串联连接于所述继电保护测试仪和所述串联电容器补偿保护系统构成的电流回路中，用于采样电流；
低压探头，并联连接于所述采样电阻两端，用于测量电流；
高压探头，并联连接于串联电容器补偿保护系统的脉冲变压器二次电压输出端，用于测量输出电压；
示波器，连接所述低压探头和高压探头，用于显示所述测量电流和所述测量输出电压；
数据处理器，连接所述示波器，用于对所述测量电流和所述测量输出电压进行数据处理及金属氧化物限压器能量保护整体延时计算。
9.根据权利要求8所述的装置，其中，所述采样电阻为无感精密电阻。
10.根据权利要求8所述的装置，其中，所述示波器或数据处理器还用于存储所述测量电流和所述测量输出电压。
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