CN1892240B - 一种对避雷器泄漏电流中阻性电流值的在线监测方法 - Google Patents

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一种对避雷器泄漏电流中阻性电流值的在线监测方法，包括下列步骤：首先，采样泄漏全电流信号IX(t)，同时检测该泄漏全电流信号IX(t)的半波中的第一个峰值，并把它设为容性电流的峰值ICP；其次，通过计算式计算阻性电流IR，即：IR＝IX(t)-ICP*cos{(t-tCP)*360/T}，获得阻性电流值，其中：IR为阻性电流，t为任意时刻，tCP为对应ICP的时刻，T为全电流周期。本发明通过对获取的避雷器泄漏全电流进行处理，计算方案直接分解成正弦的容性电流和非正弦的阻性电流，这样可消除避雷器相间干扰的影响，有助于泄流监视器能更精确地反映避雷器阻性电流的变化，从而增强避雷器状态监测的有效性，以提高系统运行的可靠性。

Description

一种对避雷器泄漏电流中阻性电流值的在线监测方法
技术领域
本发明涉及一种高压电气设备运行中泄漏电流的在线监测方法，尤其是指一种交流无间隙金属氧化锌避雷器，利用对该避雷器的泄漏电流(也称全电流)的分析来获取阻性电流值而进行的一种在线检测方法。
技术背景
氧化锌避雷器是保护电器设备免受过电压侵害的一种保护设备。由于氧化锌避雷器优越的非线性特性和良好的通流能力，现已被广大电力部门用户接受而广泛使用，然而随着氧化锌避雷器的大量使用，因避雷器本身发生事故而导致被保护电器设备发生损坏与引起电力事故也有发生，尤其是110kV及以上电压等级氧化锌避雷器一旦发生事故将给用户造成巨大损失。因此在不断提高避雷器的制造水平、保证避雷器制造质量的基础上，积极开展对避雷器运行状态的进一步研究将有助于电力设备的安全运行。
目前，人们通常采取每年对避雷器停电检测或者在避雷器的接地回路中串入一只泄漏电流监视仪，利用人工巡视，记录电流读数来判断避雷器的老化和绝缘损坏程度。而泄漏电流监视仪，如图1所示，只能监测流过避雷器的全电流，然而流过避雷器的泄漏电流IX包含阻性电流分量IR和容性电流分量IC。在正常状态下阻性电流分量要比容性电流分量要小得多，如果采用屏蔽装置消除避雷器外部瓷套的影响，避雷器内部的全电流一般在700uA左右，而阻性电流只有150uA左右，此时容性电流的数值接近于全电流，即使阻性电流的变化超过了一倍，在监视仪上反映的读数变化也很不明显，因此这种泄漏电流监视仪不能有效地反映阻性电流的变化情况。但是避雷器的故障往往是其泄漏电流中的阻性电流分量增大造成的，由于阻性电流增加引起了有功分量加大，达到一定程度后会导致避雷器热崩溃，如果不能迅速将故障避雷器及时退出运行，很可能在几天或几小时内发生爆炸，从而引发大面积的停电事故。
为此，人们在不断研究探索，寻求一种理想、实用、全面的检测方式来解决对运行时的金属氧化锌避雷器(简称MOA)绝缘状态的监测。从现有公布的MOA在线检测技术看，测量MOA阻性电流的技术主要为相位比较法和三次谐波分析法等。
所谓相位比较法，其工作原理如下：氧化锌避雷器是由氧化锌阀片组成，阀片在交流小电流范围内可以等效成一个高压电容与一个高阻值的电阻并联电路，总泄漏电流IX含容性泄漏电流IC和阻性泄漏电流IR两个分量，且IR＝IXcosψ，IC＝IXsinψ，只要测量到IX和IX与U的夹角ψ，即可求出IR，由IR来判断氧化锌避雷器的运行状态。在MOA性能检测过程中，过零检测法测出总泄漏电流IX过零时刻超前电压U过零时刻t以及电压电流周期T，就能计算出总泄漏电流IX与线路电压U的夹角ψ来。这一方法虽能获得较高的阻性泄漏电流测量精度，但需要从运行的现场取一个电压参考量(电压互感器或CVT(传感器)电压抽取装置)，这就会对系统其它设备的运行可靠性造成一定的影响。
三次谐波分析法，即使用谐波分析法分离信号。其原理为：一个周期函数f(t)＝f(t+T)，只要满足狄里赫利条件，则可用傅立叶级数来表示该函数，通过同步采样总泄漏电流IX信号，就可准确分离出三次谐波电流I。这一方法虽能反映一定的阀片老化问题，但对于其他一些问题(如内部受潮、局部放电等)就不这么灵敏了。
此外，运行中MOA的阻性电流仅几十微安，通过互感器耦合到二次检测回路的信号已极其微弱，而变电所的电场、磁场，以及高压线的相间干扰足以对微弱信号波形产生难以克服的各种影响，使得测量结果产生误差、偏移或不稳定。因此，迄今为止，还没有一个真正稳定可靠的MOA阻性电流监测技术得到电力行业的公认。
发明内容
本发明的目的在于提供一种对避雷器泄漏电流中阻性电流值的在线监测方法，通过该简单的方法，可有效地获取阻性电流值，增强避雷器状态监测的有效性，以提高系统运行的可靠性。
本发明所提供的一种对避雷器泄漏电流中阻性电流值的在线监测方法，包括下列步骤：首先，采样泄漏全电流信号IX(t)，同时检测该泄漏全电流信号IX(t)的半波中的第一个峰值，并把它设为容性电流的峰值ICP；其次，通过计算式计算阻性电流IR，即：IR＝IX(t)-ICP*cos{(t-tCP)*360/T}，获得阻性电流值，其中：IR为阻性电流，t为任意时刻，tCP为对应ICP的时刻，T为全电流周期。
本发明还提供了另一种对避雷器泄漏电流中阻性电流值的在线监测方法，包括下列步骤：首先，采样泄漏全电流信号IX(t)，同时检测该泄漏全电流信号IX(t)的半波中的第一个峰值，并把它设为容性电流的峰值ICP；其次，确定当t＝tCP+T/4时所对应IX(t)为阻性电流峰值IRP；其中：tCP为对应容性电流峰值ICP的时刻，t为任意时刻，T为全电流周期。
在上述两种对避雷器泄漏电流中阻性电流值的在线监测方法中，可通过传感电路采样泄漏全电流信号。
在上述两种对避雷器泄漏电流中阻性电流值的在线监测方法中，可通过泄漏电流监视仪采样泄漏全电流信号。
采用了上述技术解决方案后，也即对获取的避雷器泄漏全电流信号进行处理，通过计算方案直接分解成正弦的容性电流和非正弦的阻性电流或确定阻性电流峰值的方式，这样可消除避雷器相间干扰的影响，有助于泄流监视器能更精确地反映避雷器阻性电流的变化，从而增强避雷器状态监测的有效性，以提高系统运行的可靠性。
附图说明
图1是传统泄漏电流监视仪工作原理框图；
图2本发明的总泄漏电流IX、线路电压U的随时间的曲线图；
图3是本发明方法验证中的示波曲线图例。
具体实施方式
本发明之一，所提供的一种对避雷器泄漏电流中阻性电流值的在线监测方法，包括下列步骤：
首先，通过传感电路获取泄漏全电流信号IX(t)，同时检测该泄漏全电流信号IX(t)的半波中的第一个峰值，参见图2，此时避雷器两端的电压为零，并把该第一个峰值设为容性电流的峰值ICP；
其次，通过计算式：IR＝IX(t)-ICP*cos{(t-tCP)*360/T}，获得阻性电流值，其中：
IR为阻性电流，t为任意时刻，tCP为对应ICP的时刻，T为全电流周期。
本发明之二，所提供的另一种对避雷器泄漏电流中阻性电流值的在线监测方法，包括下列步骤：
首先，通过传感电路获取泄漏全电流信号IX，同时检测该泄漏全电流信号的半波中的第一个峰值，并把它设为容性电流的峰值ICP；
其次，确定当t＝tCP+T/4时所对应IX(t)为阻性电流峰值IRP；其中：tCP为对应容性电流峰值ICP的时刻，t为任意时刻，T为全电流周期。
下面是通过与示波器同步对比试验来进一步验证本发明方法的有效性。
验证数据，参见下表，同时参见图3。
Figure S05127626220050808D000041
Figure S05127626220050808D000051
综上所述，本发明可消除避雷器相间干扰的影响，有助于泄流监视器能更精确地反映避雷器阻性电流的变化，从而增强避雷器状态监测的有效性，以提高系统运行的可靠性。
以上对本发明进行了详细说明，本领域中普通技术人员可根据上述说明对本发明做出种种变化例。因而，实施例中的某些细节不应构成对本发明的限定，本发明将以所附权利要求书界定的范围作为本发明的保护范围。

Claims (3)

1.一种对避雷器泄漏电流中阻性电流值的在线监测方法，包括下列步骤：
首先，采样泄漏全电流信号IX(t)，同时检测该泄漏全电流信号IX(t)的半波中的第一个峰值，并把它设为容性电流的峰值ICP；
其次，通过计算式计算阻性电流IR，即：IR＝IX(t)-ICP*cos{(t-tCP)*360/T}，获得阻性电流值，其中：
IR为阻性电流，t为任意时刻，tCP为对应ICP的时刻，T为全电流周期。
2.根据权利要求1所述的对避雷器泄漏电流中阻性电流值的在线监测方法，其特征在于：可通过传感电路采样泄漏全电流信号。
3.根据权利要求1所述的对避雷器泄漏电流中阻性电流值的在线监测方法，其特征在于：可通过泄漏电流监视仪采样泄漏全电流信号。
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