CN114878940A - 一种避雷器老化状态的判断方法、设备及存储介质 - Google Patents

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韩永霞
张�杰
李立浧
邓俊文
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Abstract

本发明公开了一种避雷器老化状态的判断方法、设备及存储介质，包括，避雷器压敏电阻片在不同冲击电流幅值下进行冲击老化，并冷却至室温；记录不同电流幅值冲击下，压敏电阻片在初始工频参考电压u1mAI下泄露电流及其阻性分量进行测量；基于FFT对泄露电流及其阻性分量电流波形数据进行谐波特性分析，得到基波幅值及各高次谐波幅值；确定泄漏电流阻性分量偶次谐波与基波幅值比值为最优指标，根据上述步骤，针对不同电压等级避雷器，得到最优指标，进一步确定避雷器压敏电阻片冲击老化谐波特性，得到对应电压等级避雷器老化状态的在线监测判断准则。本发明可以实时有效监测氧化锌避雷器状态。

Description

一种避雷器老化状态的判断方法、设备及存储介质
技术领域
本发明涉及电力领域，特别涉及一种避雷器老化状态的判断方法、设备及存储介质。
背景技术
随着社会的不断发展，安全可靠的电能供应是电力系统的首要任务。避雷器作为抑制内部操作或雷击引起的过电压的重要设备之一，由于其优良的非线性特性、巨大的通流能力和无串联间隙，在电力系统中得到了广泛的应用。目前，我国某些±800kV和±500kV换流站的500kV交流滤波器用避雷器出现频繁动作现象，加上避雷器长期运行过程中的热积累，频繁遭受冲击电流作用将会导致避雷器损坏并退出运行。因此，有必要对交流滤波器用用避雷器氧化锌压敏电阻片在冲击电流下进行加速老化试验，为特高压直流输电系统交流滤波器用避雷器的老化评估标准提供依据。
目前，针对以ZnO压敏电阻为核心的避雷器的老化判据和在线监测指标方面，大多数采用直流参考电压U1mA、非线性系数、残压比、泄漏电流及其奇次谐波等。大多数只能在预防性试验中通过测量氧化锌避雷器直流参考电压、残压去识别避雷器状态属于离线监测方法，不能实时监测氧化锌避雷器状态。
发明内容
为了克服现有技术的上述缺点与不足，本发明的目的在于提供一种避雷器老化状态的判断方法、设备及存储介质，具体涉及以试验为手段，基于ZnO压敏电阻片冲击老化谐波特性对避雷器老化状态判断的方法。
本发明采用如下技术方案：
一种避雷器老化状态的判断方法，包括如下：
避雷器压敏电阻片在不同冲击电流幅值下进行冲击老化，并冷却至室温；
记录不同电流幅值冲击下，压敏电阻片在初始工频参考电压u1mAI下泄露电流及其阻性分量进行测量，并保存泄露电流及其阻性分量波形数据；
基于FFT对泄露电流及其阻性分量电流波形数据进行谐波特性分析，得到基波幅值及各高次谐波幅值；
得到泄漏电流及其阻性分量高次谐波与基波幅值比值，得到判断压敏电阻片老化状态最优指标，所述最优指标为在初始工频电压u1mAI下泄漏电流阻性分量偶次谐波与基波幅值比值；
根据上述步骤，针对不同电压等级避雷器，得到最优指标，进一步确定避雷器压敏电阻片冲击老化谐波特性，得到对应电压等级避雷器老化状态的在线监测判断准则。
进一步，压敏电阻片在初始工频电压0.8u1mAI下，当最优指标比值在0.025～0.03时，压敏电阻片已经退化；当比值在0.04-0.05时，压敏电阻片临界完全损坏。
进一步，压敏电阻片在初始工频电压u1mAI下，所述最优指标比值在0.225～0.275时压敏电阻片已退化，当二次谐波与基波幅值比值上升至0.35～0.4时，表示压敏电阻临界完全损坏。
进一步，所述最优指标与冲击组数呈近似线性关系。
进一步，采用Matlab仿真软件对泄漏电流阻性分量电流波形数据进行FFT分析。
进一步，阻性分量高次谐波包括奇次谐波及偶次谐波。
进一步，基于FFT对泄露电流及其阻性分量电流波形数据进行谐波特性分析，得到泄露电流及其阻性分量各高次谐波电流幅值变化趋势。
一种存储介质，其上存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现所述判断方法。
一种设备，包括存储器、处理器及存储在所述存储器上并可在所述处理器上运行所述判断方法。
与现有技术相比，本发明具有以下优点和有益效果：
(1)本发明考虑了压敏电阻片泄漏电流及其阻性分量的奇次、偶次谐波特性，能获得表征压敏电阻片老化状态最优判断指标。
(2)本发明提出了基于避雷器压敏电阻片冲击老化过程中其在初始工频电压0.8u1mAI(运行电压)下阻性电流二次谐波与基波幅值比值A2/A1，可作为在运避雷器老化状态在线监测准则。
附图说明
图1是本发明实施例ZnO压敏电阻片在40kA且2次一组冲击加速老化试验中，在u1mAI下泄漏电流基波与各谐波幅值变化趋势；
图2是本发明实施例ZnO压敏电阻片在40kA且2次一组冲击加速老化试验中，在u1mAI下泄漏电流阻性分量基波与各谐波幅值变化趋势；
图3是本发明实施例ZnO压敏电阻片在40kA且2次一组冲击加速老化试验中，在u1mAI下泄漏电流奇次谐波与基波幅值比值变化趋势；
图4是本发明实施例ZnO压敏电阻片在40kA且2次一组冲击加速老化试验中，在u1mAI下泄漏电流偶次谐波与基波幅值比值变化趋势；
图5是本发明实施例ZnO压敏电阻片在40kA且2次一组冲击加速老化试验中，在u1mAI下泄漏电流阻性分量偶次谐波与基波幅值比值变化趋势；
图6是本发明实施例ZnO压敏电阻片在40kA且2次一组冲击加速老化试验中，在0.8u1mAI(运行电压)下泄漏电流阻性分量二次谐波与基波幅值比值变化趋势。
具体实施方式
下面结合实施例，对本发明作进一步地详细说明，但本发明的实施方式不限于此。
一种避雷器老化状态的判断方法，包括如下步骤：
本实施例中在初始工频参考电压u1mAI下获得泄漏电流及其阻性分量各高次谐波电流幅值变化趋势，得到偶次谐波与基波幅值比值为判断避雷器老化状态的最优指标。据此得到初始工频参考电压0.8U1mA时避雷比老化状态的判断标准。
S1对压敏电阻片样品开展冲击电流幅值为40kA且2次一组冲击加速老化试验，每组试验后冷却至室温测量工频参考电压u1mAIA。
S2每组试验后冷却至室温测量样品初始工频参考电压u1mAI(0.8u1mAI)下泄漏电流及其阻性分量，并采用示波器储存泄漏电流及其阻性分量电流波形数据。
S3基于Matlab仿真软件对压敏电阻片冲击老化过程中其在初始工频电压U1mA下泄漏电流及其阻性分量电流波形数据进行FFT分析，得到基波及各高次谐波幅值，如图1和图2所示。
S4计算得到压敏电阻片冲击老化过程中其在初始工频电压u1mAI下泄漏电流及其阻性分量高次谐波与基波幅值比值，如图3～图5所示；并基于试验结果得出压敏电阻片冲击老化过程中其在初始工频电压u1mAI下泄漏电流阻性分量偶次谐波与基波幅值比值随冲击组数近似线性关系，是表征压敏电阻冲击老化状态最优指标，认为当二次谐波与基波幅值比值上升到0.27时，压敏电阻片已退化，当二次谐波与基波幅值比值上升至0.39时，表示压敏电阻临界完全损坏，如图5所示。
S5在S3、S4的基础上，通过Matlab仿真软件对压敏电阻片冲击老化过程中其在初始工频电压0.8u1mAI下泄漏电流阻性分量电流波形数据进行FFT分析，得到基波及各高次谐波幅值，进一步算得到压敏电阻片冲击老化过程中其在初始工频电压0.8u1mAI下泄漏电流阻性分量二次谐波与基波幅值比值二次谐波与基波幅值比值，认为当二次谐波与基波幅值比值上升到0.026左右时，压敏电阻片已退化，当二次谐波与基波幅值比值上升至0.037时，表示压敏电阻临界完全损坏，如图6所示。同时也可以作为在运避雷器在线监测中老化状态判断准则。
S6针对不同电压等级的避雷器，均可使用上述S1-S5的冲击老化试验方法，研究避雷器压敏电阻片冲击老化谐波特性，并提出在运避雷器在线监测中老化状态判断准则。
本发明通过将氧化锌避雷器运行电压下的泄漏电流及其阻性分量，作为识别氧化锌压敏电阻状态的最常见特性参数且方便在线测量，可以实时有效监测氧化锌避雷器状态。
本发明的另一个实施例提供了一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，该计算机程序被处理器执行时实现上述任一项所述的判断方法。
本发明的另一个实施例提供了一种设备，包括存储器、处理器及存储在所述存储器上并可在所述处理器上运行所述判断方法。
上述实施例为本发明较佳的实施方式，但本发明的实施方式并不受所述实施例的限制，其他的任何未背离本发明的精神实质与原理下所作的改变、修饰、替代、组合、简化，均应为等效的置换方式，都包含在本发明的保护范围之内。

Claims (9)

1.一种避雷器老化状态的判断方法，其特征在于，包括如下：
避雷器压敏电阻片在不同冲击电流幅值下进行冲击老化，并冷却至室温；
记录不同电流幅值冲击下，压敏电阻片在初始工频参考电压u1mAI下泄露电流及其阻性分量进行测量，并保存泄露电流及其阻性分量波形数据；
基于FFT对泄露电流及其阻性分量电流波形数据进行谐波特性分析，得到基波幅值及各高次谐波幅值；
得到泄漏电流及其阻性分量高次谐波与基波幅值比值，得到判断压敏电阻片老化状态最优指标，所述最优指标为在初始工频电压u1mAI下泄漏电流阻性分量偶次谐波与基波幅值比值；
根据上述步骤，针对不同电压等级避雷器，得到最优指标，进一步确定避雷器压敏电阻片冲击老化谐波特性，得到对应电压等级避雷器老化状态的在线监测判断准则。
2.根据权利要求1所述的判断方法，其特征在于，压敏电阻片在初始工频电压0.8u1mAI下，当最优指标比值在0.025～0.03时，压敏电阻片已经退化；当比值在0.035-0.045时，压敏电阻片临界完全损坏。
3.根据权利要求1所述的判断方法，其特征在于，压敏电阻片在初始工频电压u1mAI下，所述最优指标比值在0.225～0.275时压敏电阻片已退化，当比值上升至0.35～0.4时，表示压敏电阻临界完全损坏。
4.根据权利要求1所述的判断方法，其特征在于，所述最优指标与冲击组数呈近似线性关系。
5.根据权利要求1-4任一项所述的判断方法，其特征在于，采用Matlab仿真软件对泄漏电流阻性分量电流波形数据进行FFT分析。
6.根据权利要求1所述的判断方法，其特征在于，阻性分量高次谐波包括奇次谐波及偶次谐波。
7.根据权利要求1所述的判断方法，其特征在于，基于FFT对泄露电流及其阻性分量电流波形数据进行谐波特性分析，得到泄露电流及其阻性分量各高次谐波电流幅值变化趋势。
8.一种存储介质，其上存储有计算机程序，其特征在于，所述计算机程序被处理器执行时实现如权利要求1-7任一项所述判断方法。
9.一种设备，其特征在于，包括存储器、处理器及存储在所述存储器上并可在所述处理器上运行如权利要求1-7任一项所述判断方法。
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