CN111983339A - 确定特高压金属氧化物避雷器电阻片伏安特性的方法和系统 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种确定特高压金属氧化物避雷器电阻片伏安特性的方法和系统。所述方法和系统通过对多个型号、尺寸相同的特高压金属氧化物避雷器电阻片分别施加多个电流波形，测量其在所述电流波形下的残压，并计算在每个电流波形下所述避雷器电阻片平均残压，根据所述平均残压和电流的对应关系即可得到所述避雷器电阻片的伏安特性曲线。本发明所述方法和系统可以模拟进线段内和进线段外雷击点位置的冲击电流波形，并测量所述冲击电流波形下的避雷器电阻片的残压，从而生成雷电流下伏安特性曲线以用于确定变电站的避雷器雷电冲击电流下的参数，提高了建立变电站雷电侵入波过电压下避雷器计算模型的准确度。

Description

确定特高压金属氧化物避雷器电阻片伏安特性的方法和系统

技术领域

本发明涉及电力测量领域,并且更具体地，涉及一种确定特高压金属氧化物避雷器电阻片伏安特性的方法和系统。

背景技术

雷电流是单极性的脉冲波，约90％的雷电流为负极性，可用波头、波长、陡度、幅值等参数表征，这些参数均为变量。而雷电流幅值分布存在地域差异，一般采用累积概率分布来表征。此外，雷击点位置是随机变量，包括近区(进线段内)和远区。所述雷电流的取值是雷电侵入波过电压计算中的随机变量之一，因该变量的不同取值导致的避雷器电压和电流波形特征不同。因此，需要一种技术，能够准确测量避雷器电阻片在不同雷击点位置，不同电流波形下的伏安特性，从而为建立变电站雷电侵入波过电压计算中准确的避雷器模型提供准确的试验数据。

发明内容

为了解决现有技术中进行雷电侵入波过电压计算时，往往只考虑单冲击波形下的避雷器伏安特性曲线，使建立的避雷器计算模型出现较大偏差的问题，本发明提供一种确定特高压金属氧化物避雷器电阻片的伏安特性的方法，所述方法包括：

步骤1、选择n个型号、尺寸相同的特高压金属氧化物避雷器电阻片作为试品；

步骤2、对所述n个试品分别施加幅值为I_i的雷电电流冲击，其中，所述幅值为I_i的雷电电流的视在波前时间为t₁，半峰值时间为t₂，1≤i≤a，a为在每个试品上施加的雷电电流冲击的总次数，i的初始值为1；

步骤3、测量所述n个试品在所述幅值为I_i的雷电电流冲击下的残压值U_i＝{U_i1,U_i2,…U_ij,…,U_in}；

步骤4、根据测量的残压值U_i＝{U_i1,U_i2,…U_ij,…,U_in}计算确定所述特高压金属氧化物避雷器电阻片在所述雷电电流的幅值为I_i时的残压值U’_i，并令i＝i+1；

步骤5、当i≤a时，返回步骤2，当i>a时，根据所述特高压金属氧化物避雷器电阻片的残压值U’_i和雷电电流幅值I_i的对应关系确定所述特高压金属氧化物避雷器电阻片的伏安特性。

进一步地，所述方法在选择n个型号、尺寸相同的特高压金属氧化物避雷器电阻片作为试品之前还包括设置确定特高压金属氧化物避雷器电阻片的伏安特性的参数，其中，所述参数包括：对特高压金属氧化物避雷器电阻片进行雷电流冲击的次数a，对特高压金属氧化物避雷器电阻片进行雷电流冲击时的雷电电流视在波前时间t₁和半峰值时间t₂；以及每次对特高压金属氧化物避雷器电阻片进行雷电流冲击时的雷电电流的幅值I_i。

进一步地，所述根据测量的残压值U_i＝{U_i1,U_i2,…U_ij,…,U_in}计算确定所述特高压金属氧化物避雷器电阻片在所述雷电电流的幅值为I_i时的残压值U’_i，其计算公式为：

式中，U_ij为第j个试品在施加幅值为I_i的雷电电流冲击时得到的试品残压值。

进一步地，所述对特高压金属氧化物避雷器电阻片进行雷电流冲击时的雷电电流的幅值I_i，其计算公式为：

I_i＝k_i×I

式中，1≤i≤a，0<k_i≤2，I为待测特高压金属氧化物避雷器电阻片标称放电电流。

进一步地，当设置的雷电电流波前时间为7μs至9μs时，半峰值时间为20μs，a等于3，所测参数用于2km外落雷时远区雷击的计算；当设置的雷电电流波前时间为0.8μs至1.2μs时，半峰值时间为10μs，10≤a≤15，所测参数用于2km内落雷时近区雷击的计算。

根据本发明的另一方面，本发明提供一种确定特高压金属氧化物避雷器电阻片的伏安特性的系统，所述系统包括：

试品选择单元，其用于选择n个型号、尺寸相同的特高压金属氧化物避雷器电阻片作为试品；

电流冲击单元，其用于对所述n个试品分别施加幅值为I_i的雷电电流冲击，其中，所述幅值为I_i的雷电电流的视在波前时间为t₁，半峰值时间为t₂，1≤i≤a，a为在每个试品上施加的雷电电流冲击的总次数，i的初始值为1；

残压测量单元，其用于测量所述n个试品在所述幅值为I_i的雷电电流冲击下的残压值U_i＝{U_i1,U_i2,…U_ij,…,U_in}；

残压计算单元，其用于根据测量的残压值U_i＝{U_i1,U_i2,…U_ij,…,U_in}计算确定所述特高压金属氧化物避雷器电阻片在所述雷电电流的幅值为I_i时的残压值U’_i，并令i＝i+1；

特性确定单元，其用于当i>a时，根据所述特高压金属氧化物避雷器电阻片的残压值U’_i和雷电电流幅值I_i的对应关系确定所述特高压金属氧化物避雷器电阻片的伏安特性。

进一步地，所述系统还包括参数设置单元，其用于设置确定特高压金属氧化物避雷器电阻片的伏安特性的参数，其中，所述参数包括：对特高压金属氧化物避雷器电阻片进行雷电流冲击的次数a，对特高压金属氧化物避雷器电阻片进行雷电流冲击时的雷电电流视在波前时间t₁和半峰值时间t₂；以及每次对特高压金属氧化物避雷器电阻片进行雷电流冲击时的雷电电流的幅值I_i。

进一步地，所述残压计算单元根据测量的残压值U_i＝{U_i1,U_i2,…U_ij,…,U_in}计算确定所述特高压金属氧化物避雷器电阻片在所述雷电电流的幅值为I_i时的残压值U’_i，其计算公式为：

式中，U_ij为第j个试品在施加幅值为I_i的雷电电流冲击时得到的试品残压值。

进一步地，所述参数设置单元对特高压金属氧化物避雷器电阻片进行雷电流冲击时的雷电电流的幅值I_i，其计算公式为：

I_i＝k_i×I

式中，1≤i≤a，0<k_i≤2，I为待测特高压金属氧化物避雷器电阻片标称放电电流。

进一步地，当参数单元设置的雷电电流波前时间为7μs至9μs时，半峰值时间为20μs，a等于3，所测参数用于2km外落雷时远区雷击的计算；当设置的雷电电流波前时间为0.8μs至1.2μs时，半峰值时间为10μs，10≤a≤15，所测参数用于2km内落雷时近区雷击的计算。

本发明技术方案提供的确定特高压金属氧化物避雷器电阻片的伏安特性的方法和系统通过对多个型号、尺寸相同的特高压金属氧化物避雷器电阻片分别施加多个电流波形，测量其在所述电流波形下的残压，并计算在每个电流波形下所述特高压金属氧化物避雷器电阻片平均残压，根据计算得到的特高压金属氧化物避雷器电阻片平均残压和电流的对应关系即可得到所述避雷器电阻片的伏安特性曲线。本发明述确定特高压金属氧化物避雷器电阻片的伏安特性的方法和系统可以模拟进线段内和进线段外雷击点位置的冲击电流波形，并测量所述冲击电流波形下的避雷器电阻片的残压，从而生成伏安特性曲线以用于变电站的避雷器配置方案，提高了建立避雷器计算模型的准确度。

附图说明

通过参考下面的附图，可以更为完整地理解本发明的示例性实施方式：

图1为根据本发明优选实施方式的确定特高压金属氧化物避雷器电阻片的伏安特性的的方法的流程图；

图2为根据本发明优选实施方式的特高压金属氧化物避雷器电阻片在1μs波前时间雷电波冲击电流下的伏安特性曲线；

图3为根据本发明优选实施方式的确定特高压金属氧化物避雷器电阻片的伏安特性的系统的结构示意图。

具体实施方式

现在参考附图介绍本发明的示例性实施方式，然而，本发明可以用许多不同的形式来实施，并且不局限于此处描述的实施例，提供这些实施例是为了详尽地且完全地公开本发明，并且向所属技术领域的技术人员充分传达本发明的范围。对于表示在附图中的示例性实施方式中的术语并不是对本发明的限定。在附图中，相同的单元/元件使用相同的附图标记。

除非另有说明，此处使用的术语(包括科技术语)对所属技术领域的技术人员具有通常的理解含义。另外，可以理解的是，以通常使用的词典限定的术语，应当被理解为与其相关领域的语境具有一致的含义，而不应该被理解为理想化的或过于正式的意义。

图1为根据本发明优选实施方式的确定特高压金属氧化物避雷器电阻片的伏安特性的的方法的流程图。如图1所示，本优选实施方式所述的确定特高压金属氧化物避雷器电阻片的伏安特性的方法100从步骤101开始。

在步骤101，设置确定特高压金属氧化物避雷器电阻片的伏安特性的参数，其中，所述参数包括：对特高压金属氧化物避雷器电阻片进行雷电流冲击的次数a，对特高压金属氧化物避雷器电阻片进行雷电流冲击时的雷电电流视在波前时间t₁和半峰值时间t₂；以及每次对特高压金属氧化物避雷器电阻片进行雷电流冲击时的雷电电流的幅值I_i。

在步骤102，选择n个型号、尺寸相同的特高压金属氧化物避雷器电阻片作为试品。

在步骤103，对所述n个试品分别施加幅值为I_i的雷电电流冲击，其中，所述幅值为I_i的雷电电流的视在波前时间为t₁，半峰值时间为t₂，1≤i≤a，a为在每个试品上施加的雷电电流冲击的总次数，i的初始值为1。

在步骤104，测量所述n个试品在所述幅值为I_i的雷电电流冲击下的残压值U_i＝{U_i1,U_i2,…U_ij,…,U_in}。

在步骤105，根据测量的残压值U_i＝{U_i1,U_i2,…U_ij,…,U_in}计算确定所述特高压金属氧化物避雷器电阻片在所述雷电电流的幅值为I_i时的残压值U’_i，并令i＝i+1。

在步骤106，当i≤a时，返回步骤103，当i>a时，根据所述特高压金属氧化物避雷器电阻片的残压值U’_i和雷电电流幅值I_i的对应关系确定所述特高压金属氧化物避雷器电阻片的伏安特性。

优选地，所述根据测量的残压值U_i＝{U_i1,U_i2,…U_ij,…,U_in}计算确定所述特高压金属氧化物避雷器电阻片在所述雷电电流的幅值为I_i时的残压值U’_i，其计算公式为：

式中，U_ij为第j个试品在施加幅值为I_i的雷电电流冲击时得到的试品残压值。

本优选实施方式中，通过对多个相同型号，尺寸的试品施加相同的电流来测量其残压，再求在所述电流波形下的平均值，能够更准确地获取试品在某一电流波形下残压，从而使所述试品的伏安特性曲线更准确。

优选地，所述对特高压金属氧化物避雷器电阻片进行雷电流冲击时的雷电电流的幅值I_i，其计算公式为：

I_i＝k_i×I

式中，1≤i≤a，0<k_i≤2，I为待测特高压金属氧化物避雷器电阻片标称放电电流。

本优选实施方式中，通过选择不同的系数k_i，从而使施加在避雷器电阻片上的电流的幅值不同，并且，通过施加多个幅值不同的电流，得到多组电阻片残压和电流的对应关系，也可使电阻片伏安特性曲线更为准确。

优选地，当设置的雷电电流波前时间为7μs至9μs时，半峰值时间为20μs，a等于3，所测参数用于2km外落雷时远区雷击的计算；当设置的雷电电流波前时间为0.8μs至1.2μs时，半峰值时间为10μs，10≤a≤15，所测参数用于2km内落雷时近区雷击的计算。

本优选实施方式中，选取了3个相同型号，尺寸的试品，并分别对试品施加了15次电流波前时间为1.2μs，半峰值时间为10μs，但电流幅值不同的雷电冲击电流，得到的残压测量结果如表1所示。

附表1试品在1μs波前时间雷电波冲击电流下残压测试结果

图2为根据本发明优选实施方式的特高压金属氧化物避雷器电阻片在1μs波前时间雷电波冲击电流下的伏安特性曲线。如图2所示，根据附表1中确定的调节器残压测试结果和电流的对应关系即可获得试品在1μs波前时间雷电波冲击电流下的伏安特性曲线。

图3为根据本发明优选实施方式的确定特高压金属氧化物避雷器电阻片的伏安特性的系统的结构示意图。如图3所示，本优选实施方式所述的确定特高压金属氧化物避雷器电阻片的伏安特性的系统300包括：

参数设置单元301，其用于设置确定特高压金属氧化物避雷器电阻片的伏安特性的参数，其中，所述参数包括：对特高压金属氧化物避雷器电阻片进行雷电流冲击的次数a，对特高压金属氧化物避雷器电阻片进行雷电流冲击时的雷电电流视在波前时间t₁和半峰值时间t₂；以及每次对特高压金属氧化物避雷器电阻片进行雷电流冲击时的雷电电流的幅值I_i。

试品选择单元302，其用于选择n个型号、尺寸相同的特高压金属氧化物避雷器电阻片作为试品。

电流冲击单元303，其用于对所述n个试品分别施加幅值为I_i的雷电电流冲击，其中，所述幅值为I_i的雷电电流的视在波前时间为t₁，半峰值时间为t₂，1≤i≤a，a为在每个试品上施加的雷电电流冲击的总次数，i的初始值为1。

残压测量单元304，其用于测量所述n个试品在所述幅值为I_i的雷电电流冲击下的残压值U_i＝{U_i1,U_i2,…U_ij,…,U_in}。

残压计算单元305，其用于根据测量的残压值U_i＝{U_i1,U_i2,…U_ij,…,U_in}计算确定所述特高压金属氧化物避雷器电阻片在所述雷电电流的幅值为I_i时的残压值U’_i，并令i＝i+1。

特性确定单元306，其用于当i>a时，根据所述特高压金属氧化物避雷器电阻片的残压值U’_i和雷电电流幅值I_i的对应关系确定所述特高压金属氧化物避雷器电阻片的伏安特性。

优选地，所述残压计算单元305根据测量的残压值U_i＝{U_i1,U_i2,…U_ij,…,U_in}计算确定所述特高压金属氧化物避雷器电阻片在所述雷电电流的幅值为I_i时的残压值U’_i，其计算公式为：

式中，U_ij为第j个试品在施加幅值为I_i的雷电电流冲击时得到的试品残压值。

优选地，所述参数设置单元301对特高压金属氧化物避雷器电阻片进行雷电流冲击时的雷电电流的幅值I_i，其计算公式为：

I_i＝k_i×I

式中，1≤i≤a，0<k_i≤2，I为待测特高压金属氧化物避雷器电阻片标称放电电流。

优选地，当参数单元设置301的雷电电流波前时间为7μs至9μs时，半峰值时间为20μs，a等于3，所测参数用于2km外落雷时远区雷击的计算；当设置的雷电电流波前时间为0.8μs至1.2μs时，半峰值时间为10μs，10≤a≤15，所测参数用于2km内落雷时近区雷击的计算。

本发明所述确定特高压金属氧化物避雷器电阻片的伏安特性的系统计算避雷器电阻片的残压，并根据所述残压和电流的对应关系确定所述电阻片的伏安特性曲线的步骤与本发明所述确定特高压金属氧化物避雷器电阻片的伏安特性的方法采取的步骤相同，并且达到的技术效果也相同，此处不再赘述。

已经通过参考少量实施方式描述了本发明。然而，本领域技术人员所公知的，正如附带的专利权利要求所限定的，除了本发明以上公开的其他的实施例等同地落在本发明的范围内。

通常地，在权利要求中使用的所有术语都根据他们在技术领域的通常含义被解释，除非在其中被另外明确地定义。所有的参考“一个/所述/该[装置、组件等]”都被开放地解释为所述装置、组件等中的至少一个实例，除非另外明确地说明。这里公开的任何方法的步骤都没必要以公开的准确的顺序运行，除非明确地说明。

本领域内的技术人员应明白，本申请的实施例可提供为方法、系统、或计算机程序产品。因此，本申请可采用完全硬件实施例、完全软件实施例、或结合软件和硬件方面的实施例的形式。而且，本申请可采用在一个或多个其中包含有计算机可用程序代码的计算机可用存储介质(包括但不限于磁盘存储器、CD-ROM、光学存储器等)上实施的计算机程序产品的形式。

本申请是参照根据本申请实施例的方法、设备(系统)、和计算机程序产品的流程图和/或方框图来描述的。应理解可由计算机程序指令实现流程图和/或方框图中的每一流程和/或方框、以及流程图和/或方框图中的流程和/或方框的结合。可提供这些计算机程序指令到通用计算机、专用计算机、嵌入式处理机或其他可编程数据处理设备的处理器以产生一个机器，使得通过计算机或其他可编程数据处理设备的处理器执行的指令产生用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的装置。

这些计算机程序指令也可存储在能引导计算机或其他可编程数据处理设备以特定方式工作的计算机可读存储器中，使得存储在该计算机可读存储器中的指令产生包括指令装置的制造品，该指令装置实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能。

这些计算机程序指令也可装载到计算机或其他可编程数据处理设备上，使得在计算机或其他可编程设备上执行一系列操作步骤以产生计算机实现的处理，从而在计算机或其他可编程设备上执行的指令提供用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的步骤。

最后应当说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非对其限制，尽管参照上述实施例对本发明进行了详细的说明，所属领域的普通技术人员应当理解：依然可以对本发明的具体实施方式进行修改或者等同替换，而未脱离本发明精神和范围的任何修改或者等同替换，其均应涵盖在本发明的权利要求保护范围之内。

Claims (10)

1.一种确定特高压金属氧化物避雷器电阻片伏安特性的方法，其特征在于，所述方法包括：

步骤1、选择n个型号、尺寸相同的特高压金属氧化物避雷器电阻片作为试品；

步骤2、对所述n个试品分别施加幅值为I_i的雷电电流冲击，其中，所述幅值为I_i的雷电电流的视在波前时间为t₁，半峰值时间为t₂，1≤i≤a，a为在每个试品上施加的雷电电流冲击的总次数，i的初始值为1；

步骤3、测量所述n个试品在所述幅值为I_i的雷电电流冲击下的残压值U_i＝{U_i1,U_i2,…U_ij,…,U_in}；

步骤4、根据测量的残压值U_i＝{U_i1,U_i2,…U_ij,…,U_in}计算确定所述特高压金属氧化物避雷器电阻片在所述雷电电流的幅值为I_i时的残压值U′_i，并令i＝i+1；

步骤5、当i≤a时，返回步骤2，当i>a时，根据所述特高压金属氧化物避雷器电阻片的残压值U′_i和雷电电流幅值I_i的对应关系确定所述特高压金属氧化物避雷器电阻片的伏安特性。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述方法在选择n个型号、尺寸相同的特高压金属氧化物避雷器电阻片作为试品之前，还包括设置确定特高压金属氧化物避雷器电阻片的伏安特性的参数，其中，所述参数包括：对特高压金属氧化物避雷器电阻片进行雷电流冲击的次数a，对特高压金属氧化物避雷器电阻片进行雷电流冲击时的雷电电流视在波前时间t₁和半峰值时间t₂；以及每次对特高压金属氧化物避雷器电阻片进行雷电流冲击时的雷电电流的幅值I_i。

3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述根据测量的残压值U_i＝{U_i1,U_i2,…U_ij,…,U_in}计算确定所述特高压金属氧化物避雷器电阻片在所述雷电电流的幅值为I_i时的残压值U′_i，其计算公式为：

式中，U_ij为第j个试品在施加幅值为I_i的雷电电流冲击时得到的试品残压值。

4.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述对特高压金属氧化物避雷器电阻片进行雷电流冲击时的雷电电流的幅值I_i，其计算公式为：

I_i＝k_i×I

式中，1≤i≤a，0<k_i≤2，I为待测特高压金属氧化物避雷器电阻片标称放电电流。

5.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，当设置的雷电电流波前时间为7μs至9μs时，半峰值时间为20μs，a等于3，所测参数用于2km外落雷时远区雷击的计算；当设置的雷电电流波前时间为0.8μs至1.2μs时，半峰值时间为10μs，10≤a≤15，所测参数用于2km内落雷时近区雷击的计算。

6.一种确定特高压金属氧化物避雷器电阻片在雷电流下伏安特性的系统，其特征在于，所述系统包括：

试品选择单元，其用于选择n个型号、尺寸相同的特高压金属氧化物避雷器电阻片作为试品；

电流冲击单元，其用于对所述n个试品分别施加幅值为I_i的雷电电流冲击，其中，所述幅值为I_i的雷电电流的视在波前时间为t₁，半峰值时间为t₂，1≤i≤a，a为在每个试品上施加的雷电电流冲击的总次数，i的初始值为1；

残压测量单元，其用于测量所述n个试品在所述幅值为I_i的雷电电流冲击下的残压值U_i＝{U_i1,U_i2,…U_ij,…,U_in}；

残压计算单元，其用于根据测量的残压值U_i＝{U_i1,U_i2,…U_ij,…,U_in}计算确定所述特高压金属氧化物避雷器电阻片在所述雷电电流的幅值为I_i时的残压值U′_i，并令i＝i+1；

特性确定单元，其用于当i>a时，根据所述特高压金属氧化物避雷器电阻片的残压值U′_i和雷电电流幅值I_i的对应关系确定所述特高压金属氧化物避雷器电阻片的伏安特性。

7.根据权利要求6所述的系统，其特征在于，所述系统还包括参数设置单元，其用于设置确定特高压金属氧化物避雷器电阻片的伏安特性的参数，其中，所述参数包括：对特高压金属氧化物避雷器电阻片进行雷电流冲击的次数a，对特高压金属氧化物避雷器电阻片进行雷电流冲击时的雷电电流视在波前时间t₁和半峰值时间t₂；以及每次对特高压金属氧化物避雷器电阻片进行雷电流冲击时的雷电电流的幅值I_i。

8.根据权利要求6所述的系统，其特征在于，所述残压计算单元根据测量的残压值U_i＝{U_i1,U_i2,…U_ij,…,U_in}计算确定所述特高压金属氧化物避雷器电阻片在所述雷电电流的幅值为I_i时的残压值U′_i，其计算公式为：

式中，U_ij为第j个试品在施加幅值为I_i的雷电电流冲击时得到的试品残压值。

9.根据权利要求7所述的系统，其特征在于，所述参数设置单元对特高压金属氧化物避雷器电阻片进行雷电流冲击时的雷电电流的幅值I_i，其计算公式为：

I_i＝k_i×I

式中，1≤i≤a，0<k_i≤2，I为待测特高压金属氧化物避雷器电阻片标称放电电流。

10.根据权利要求7所述的系统，其特征在于，当参数单元设置的雷电电流波前时间为7μs至9μs时，半峰值时间为20μs，a等于3，所测参数用于2km外落雷时远区雷击的计算；当设置的雷电电流波前时间为0.8μs至1.2μs时，半峰值时间为10μs，10≤a≤15，所测参数用于2km内落雷时近区雷击的计算。

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