CN111239559B - 一种线路故障电弧等效放电量在线测量方法 - Google Patents

Abstract

本申请公开了一种线路故障电弧等效放电量在线测量方法，利用三个局部放电测量传感器进行故障电弧放电的在线测量，避免了线路分布电容对故障电弧放电测量结果的影响，实现了线路接地故障电弧放电量的在线测量，解决了停电校准测量装置因线路杂散电容对故障电弧放点量测量影响的难题。同时，本申请的技术方案将方波电压信号从局部放电测量传感器的校准点注入，与陶瓷电容芯绝缘子、分压电容串联构成校准装置并将产生的放电量注入到被测设备的两端，克服了系统杂散电容对测量装置校准的影响，实现了线路电弧故障采用放电量进行量度，保证了线路故障电弧放点量测量的准确性，提高了测量准确度。

Description

一种线路故障电弧等效放电量在线测量方法

技术领域

本申请涉及电网故障检测技术领域，尤其涉及一种线路故障电弧等效放电量在线测量方法。

背景技术

由于电气设备的长期运行或者不正常运行，内部绝缘可能会发生某种劣化，在高电压和电场环境下，绝缘性能将逐渐下降，严重时会导致局部放电，甚至发生绝缘击穿和损坏。一旦设备发生损坏，轻者对电力系统造成设备故障损失，重者造成人员事故甚至整个电网的崩溃，发生大面积停电，给社会带来巨大的经济损失。

近年来。局部放电的检测都是以局部放电发生时所产生的各种物理量的检测为基础。当介质中发生局部放电时，会产生电脉冲、电磁波、超声波、光、局部过热及一些新的化学产物，与此相应的出现了电学检测法、声学检测法、光学检测法及化学检测法等。脉冲电流法能准确测量电气设备绝缘的局部放电量，因能标定通过放电量的测量可准确判断设备绝缘的状态，该方法被广泛应用于检测电气设备的绝缘缺陷。

在配电网中，接地故障占据80％以上，接地故障的测量、定位是配电网中面临的行业共性技术难题，当前的测量接地故障的方法主要采用判断零序电流的方法，接地故障定位采用故障指示器判断，检测灵敏度及定位准确度低于20％，严重影响配电网的安全稳定运行。

申请号为201810273133.4的专利公开了一种开关柜局部放电检测设备及方法，该方法基于脉冲电流法的检测原理，提出了一种基于新型陶瓷电容绝缘子开关柜带电指示装置的局部放电检测方法如图1所示，利用带电指示传感器作为开关柜局部放电信号获取的耦合电容，在分压电容和信号提取电阻之间设有局放检测点，分压电容与母线之间串联有陶瓷电容芯绝缘子。该传感器设备支持局部放电量的测量，但给出采用多个传感器进行准确测量线路故障电弧放电量的方法。

但是，该检测方法支持线路故障电弧等效放电检测，但无法对检测结果进行相应的在线校准，无法保证局部放电测量结果的准确性，测量结果精度低。

发明内容

本申请提供了一种线路故障电弧等效放电测量方法，以解决测量结果准确度低的技术问题。

为了解决上述技术问题，本申请实施例公开了如下技术方案：

结合图2、图3所示，本申请实施例公开了一种线路故障电弧等效放电量在线测量方法，包括：

在校准点注入方波电压信号；

计算所述方波电压信号注入导体的注入电荷量；

利用局部放电测量装置在第一测试点采集第一响应电荷量；

利用局部放电测量装置在第一测试点采集第二响应电荷量；

被测设备发生局部放电时，利用局部放电测量装置在第一测试点采集第一放电响应电荷量，利用局部放电测量装置在第二测试点采集第二放电响应电荷量；

根据所述注入母线的电荷量、所述第一响应电荷量、所述第二响应电荷量、所述第一放电响应电荷量、所述第二放电响应电荷量，计算被测设备或线路故障电弧放电的视在放电量。

可选的，计算所述方波电压信号注入导体的注入电荷量，计算公式为：

q₀＝U₀C_e (1)

式(1)中，C_e代表所述校准点与导体之间的高压分度电容；U₀代表所述方波电压信号的幅值，q₀代表所述注入电荷量。

可选的，计算被测设备的视在放电量，计算公式为：

式(2)中，h_x1代表所述第一放电响应电荷量，h_x2代表所述第二放电响应电荷量，q_x为所述视在放电量，α₁为所述第一响应电荷量，α₂为所述第二响应电荷量。

可选的，所述线路故障电弧等效放电在线测量方法还包括：计算修正视在放电量，包括：

如果所述第二响应电荷量大于等于所述第一电荷量，则计算修正视在放电量为：

式(3)中，h_m为被测设备放电时，h_x1和h_x2中较大的读数，q′_x为所述修正视在放电量。

可选的，所述线路故障电弧等效放电在线测量方法还包括：根据所述第一响应电荷量与所述第二响应电荷量，计算视在放电量的分度系数公式为：

式中，γ为放电信号的衰减系数，l₁为所述校准点与所述第一测试点之间的距离，l₂为所述第一测试点与所述第二测试点之间的距离，K为视在放电量的分度系数。

可选的，所述线路故障电弧等效放电在线测量方法还包括：计算被测设备或线路发生接地电弧故障点与所述第一测量点之间的距离，计算公式为：

式中：x为接地电弧故障点与所述第一测量点之间的距离。

与现有技术相比，本申请的有益效果为：

本申请提出的技术方案，适用于复杂的配电网络。本申请的技术方案利用三个局部放电测量传感器进行故障电弧放电的在线校准，避免了线路分布电容对故障电弧放电测量结果的影响，实现了局部放电在线校准，解决了停电校准对测量影响的难题。同时，本申请的技术方案将方波电压信号从局部放电测量传感器的校准点注入，与陶瓷电容芯绝缘子、分压电容串联构成校准装置并将产生的放电量注入到被测设备的两端。与传统的校准装置相比，无需外接分度电容，利用系统自身的高压电容作为分度电容，克服了系统杂散电容对测量装置校准的影响，实现了线路电弧故障采用放电量进行量度，保证了线路故障电弧放点量测量的准确性，提高了测量准确度。

应当理解的是，以上的一般描述和后文的细节描述仅是示例性和解释性的，并不能限制本申请。

附图说明

为了更清楚地说明本申请的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，对于本领域普通技术人员而言，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为一种基于新型陶瓷电容绝缘子开关柜带电指示装置的结构示意图；

图2为本申请实施例提供的一种线路故障电弧等效放电量在线测量方法流程图；

图3为图2所示方法的装置示意图；

其中：其中，1-分压电容，2-信号提取电阻，3-陶瓷电容芯绝缘子，4-局放检测点，5-第一传感器，6-第二传感器，7-第三传感器。

具体实施方式

为了使本技术领域的人员更好地理解本申请中的技术方案，下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本申请一部分实施例，而不是全部实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都应当属于本申请保护的范围。

结合图2、图3所示，本申请实施例公开了一种线路故障电弧等效放电量在线测量方法，包括：

S101：在校准点注入方波电压信号，所述校准点为同一母线上与被测设备相邻的传感器的局放检测点。如图3所示，本实施例中的校准点为o点，位于第一传感器5的分压电容C₁₂和信号提取电阻Z_d1之间。

S102：计算所述方波电压信号注入母线的注入电荷量。计算公式为：

q₀＝U₀C_e (1)

式(1)中，C_e代表所述校准点与母线之间的高压分度电容；U₀代表所述方波电压信号的幅值，q₀代表所述注入电荷量。

则有：

其中，C₁₁为陶瓷电容芯绝缘子电容，C₁₂为第一传感器5的分压电容。

S103：利用局部放电测量装置在第一测试点采集第一响应电荷量，所述第一测试点为同一母线上与所述校准点相邻的传感器的局放检测点。如图3所示，所述第一测试点为a点，位于第二传感器6的分压电容C₂₂和信号提取电阻Z_d2之间。

S104：利用局部放电测量装置在第二测试点采集第二响应电荷量，所述第二测试点为同一母线上所述校准点远端的传感器的局放检测点。且被测设备位于所述第二测试点与所述第一测试点范围的之外。如图3所示，所述第二测试点为b点，位于第三传感器7的分压电容C₃₂和信号提取电阻Z_d3之间。

S105：被测设备发生局部放电时，利用局部放电测量装置在第一测试点采集第一放电响应电荷量，利用局部放电测量装置在第二测试点采集第二放电响应电荷量。

S106：根据所述注入母线的电荷量、所述第一响应电荷量、所述第二响应电荷量、所述第一放电响应电荷量、所述第二放电响应电荷量，计算被测设备的视在放电量。

计算公式为：

式(2)中，h_x1代表所述第一放电响应电荷量，h_x2代表所述第二放电响应电荷量，α₁为所述第一响应电荷量，α₂为所述第二响应电荷量。

S107：计算修正视在放电量，包括：

如果所述第二响应电荷量大于等于所述第一电荷量，则计算修正视在放电量为：

式(3)中，h_m为被测设备放电时，h_x1和h_x2中较大的读数。

其中，根据本技术方案，还可得到如下：

根据所述注入电荷量、所述第一响应电荷量、所述第二响应电荷量，计算衰减系数和视在放电量的分度系数。

计算公式为：

式(4)和(5)中，K代表视在放电量的分度系数，γ代表衰减系数，l₁为所述第一测试点与所述校准点的距离，l₂为所述第二测试点与所述校准点的距离，α₁代表所述第一响应电荷量，α₂代表所述第二响应电荷量。

若线路故障电弧等效故障点即放电点位于在距离所述第二传感器x处，第二传感器与第三传感器之外、第一传感器与第二传感器，则在a点测得的第一放电响应电荷量为h_x1，b点测得的第二放电响应电荷量为h_x2，则：

h_x1＝Kq_xe^-γx (6)

式(6)和(7)中，q_x为设备的视在放电量，x为放电点与第二带电传感器的距离。通过以上计算可得到被测设备或线路发生接地电弧故障点与所述第一测量点之间的距离。本技术方案可通过计算被测设备或线路发生接地电弧故障点与所述第一测量点之间的距离，对被测设备或线路发生接地电弧故障点定位。

本申请提出的技术方案，适用于复杂的配电网络。利用三个局部放电测量传感器进行故障电弧放电的在线测量，避免了线路分布电容对故障电弧放电测量结果的影响，实现了线路接地故障电弧放电量的在线测量，解决了停电校准测量装置因线路杂散电容对故障电弧放点量测量影响的难题。同时，本申请的技术方案将方波电压信号从局部放电测量传感器的校准点注入，与陶瓷电容芯绝缘子、分压电容串联构成校准装置并将产生的放电量注入到被测设备的两端。与传统的校准装置相比，无需外接分度电容，利用系统自身的高压电容作为分度电容，克服了系统杂散电容对测量装置校准的影响，实现了线路电弧故障采用放电量进行量度，保证了线路故障电弧放点量测量的准确性，提高了测量准确度。

同时，通过计算得到被测设备或线路发生接地电弧故障点与所述第一测量点之间的距离。实现对被测设备或线路发生接地电弧故障点定位。

由于以上实施方式均是在其他方式之上引用结合进行说明，不同实施例之间均具有相同的部分，本说明书中各个实施例之间相同、相似的部分互相参见即可。在此不再详细阐述。

需要说明的是，在本说明书中，诸如“第一”和“第二”等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的电路结构、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种电路结构、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，有语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的电路结构、物品或者设备中还存在另外的相同要素。

本领域技术人员在考虑说明书及实践这里发明的公开后，将容易想到本申请的其他实施方案。本申请旨在涵盖本发明的任何变型、用途或者适应性变化，这些变型、用途或者适应性变化遵循本申请的一般性原理并包括本申请未公开的本技术领域中的公知常识或惯用技术手段。说明书和实施例仅被视为示例性的，本申请的真正范围和精神由权利要求的内容指出。

以上所述的本申请实施方式并不构成对本申请保护范围的限定。

Claims (5)

1.一种线路故障电弧等效放电量在线测量方法，其特征在于，包括：

在校准点注入方波电压信号；

根据所述方波电压信号，计算注入母线的注入电荷量；

利用局部放电测量装置在第一测试点采集第一响应电荷量；

利用局部放电测量装置在第二测试点采集第二响应电荷量；

被测设备或线路发生接地电弧故障时，利用局部放电测量装置在第一测试点采集第一放电响应电荷量，利用局部放电测量装置在第二测试点采集第二放电响应电荷量；

根据所述注入电荷量、所述第一响应电荷量、所述第二响应电荷量、所述第一放电响应电荷量、所述第二放电响应电荷量，计算被测设备或线路故障电弧放电的视在放电量；

所述第一测试点为同一母线上与所述校准点相邻的传感器的局放检测点，所述第二测试点为同一母线上所述校准点远端的传感器的局放检测点。

2.根据权利要求1所述的线路故障电弧等效放电量在线测量方法，其特征在于，计算所述方波电压信号注入母线的注入电荷量，计算公式为：

q₀＝U₀C_e (1)

式(1)中，C_e代表所述校准点与母线之间的高压分度电容；U₀代表所述方波电压信号的幅值，q₀代表所述注入电荷量。

3.根据权利要求2所述的线路故障电弧等效放电量在线测量方法，其特征在于，计算被测设备或线路故障电弧的视在放电量，计算公式为：

式(2)中，h_x1代表所述第一放电响应电荷量，h_x2代表所述第二放电响应电荷量,q_x为所述故障电弧的视在放电量；α₁为所述第一响应电荷量，α₂为所述第二响应电荷量。

4.根据权利要求3所述的线路故障电弧等效放电量在线测量方法，其特征在于，还包括：根据所述第一响应电荷量与所述第二响应电荷量，计算视在放电量的分度系数公式为：

式中，γ为放电信号的衰减系数，l₁为所述校准点与所述第一测试点之间的距离，l₂为所述校准点测试点与所述第二测试点之间的距离，K为视在放电量的分度系数。

5.根据权利要求4所述的线路故障电弧等效放电量在线测量方法，其特征在于，还包括，计算被测设备或线路发生接地电弧故障点与所述第一测量点之间的距离,计算公式为：

h_x1＝Kq_xe^-γx (6)

式中：x为接地电弧故障点与所述第一测量点之间的距离。

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