CN1991395A - 一种监测避雷器泄漏电流中阻性电流的方法 - Google Patents

一种监测避雷器泄漏电流中阻性电流的方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种监测避雷器泄漏电流中阻性电流的方法，有下列步骤：采集流过避雷器的泄漏全电流；将泄漏全电流分解成阻性电流和容性电流；将该两种电流进行放大至mA级；确定该两种电流的过零点的时间，并同时测量平均阻性电流和容性电流的值，将其作为初始标准值；每隔一个工频周期20ms，测量一次两种电流的瞬时最大值，记录该电流的变化，并比较两种电流的变化率的差异；当测量的两种电流的瞬时最大值变化出现持续上升趋势，检测是否达到初始标准值的10％；若上步骤检测结果为是，则改变阻性元件的大小，使得平均容性电流值回复到初始标准值，同时测量此时平均阻性电流值。该方法能得到在避雷器发生劣化的过程中，阻性电流的变化趋势。

Description

一种监测避雷器泄漏电流中阻性电流的方法
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110KV等级金属氧化锌避雷器，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。
背景技术
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的电路，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与线路电压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(安装电压互感器或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监测方法，通过该简单的方法，可以得到在避雷器发生劣化的过程中，阻性电流的变化趋势，增强避雷器状态监测的有效性，以提高系统运行的可靠性。
一种监测避雷器泄漏电流中阻性电流的方法，其中，使用由精密阻性元件、容性元件和电流表组成的实际测量仪器，本方法包括下列步骤：
(1)将流过避雷器的泄漏全电流引入到实际测量仪器中；
(2)利用选择的精密阻性元件和容性元件将流过避雷器的泄漏电流分解成阻性电流和容性电流；
(3)将阻性电流和容性电流进行放大至mA级；
(4)确定阻性电流和容性电流的过零点的时间，并同时测量平均阻性电流和容性电流的值，将其作为初始标准值；
(5)每隔一个工频周期20ms，测量一次阻性电流和容性电流瞬时最大值，记录该电流的变化，并比较阻性电流和容性电流变化率的差异；
(6)当测量的阻性电流和容性电流瞬时最大值变化出现持续上升趋势，检测是否达到初始标准值的10％，若检测结果为否，则回到步骤(5)；
(7)若步骤(6)检测结果为是，则改变阻性元件的大小，使得平均容性电流值回复到初始标准值，同时测量此时平均阻性电流值；
(8)判断阻性电流变化趋势是否超标，若是，认定避雷器出现劣化，若否，则回到步骤(5)。
在上述的监测避雷器泄漏电流中阻性电流的方法，其中，可利用电流传感器将通过避雷器的泄漏电流引入到测量仪器中，并将可能出现的雷击电流通过旁路与测量仪器相隔离。
在上述的监测避雷器泄漏电流中阻性电流的方法，其中，可通过电流放大器将阻性电流和容性电流进行放大。
在上述的监测避雷器泄漏电流中阻性电流的方法，其中，可利用高精度数据采集器确定阻性电流和容性电流的过零点的时间。
采用了上述技术解决方案后，检测人员能将平均阻性电流值与其初始标准值进行比较，向电力监视人员给出其阻性电流变化率，电力监视人员将根据该阻性电流变化率来判断该氧化锌避雷器是否出现劣化，使得电力部门及时得知避雷器的劣化状况，及早做出相应处理，避免事故的发生，提高电网运行的可靠性。
附图说明
图1是传统泄漏电流监视仪工作原理框图；
图2是本发明的监测避雷器泄漏电流中阻性电流的方法的流程图。
图3是本发明的监测避雷器泄漏电流中阻性电流的方法的工作原理框图；
具体实施方式
本发明提供一种对避雷器泄漏电流中阻性电流值的监测方法，其中，使用由精密阻性元件、容性元件和电流表组成的实际测量仪器，本方法包括下列步骤(请参见图2)：
(1)利用电流传感器将流过避雷器的泄漏全电流引入到实际测量仪器中；
(2)利用选择的精密阻性元件和容性元件将流过避雷器的泄漏全电流分解成阻性电流和容性电流；
(3)通过电流放大器将阻性电流和容性电流进行放大至mA级；
(4)利用高精度数据采集器确定阻性电流和容性电流的过零点的时间，并同时测量平均阻性电流和容性电流的值，将其作为初始标准值；
(5)每隔一个工频周期20ms，测量一次阻性电流和容性电流瞬时最大值，记录该电流的变化，并比较阻性电流和容性电流变化率的差异；
(6)当测量的阻性电流和容性电流瞬时最大值变化出现持续上升趋势，检测是否达到初始标准值的10％，若检测结果为否，则回到步骤(5)；
(7)若步骤(6)检测结果为是，则改变阻性元件的大小，使得平均容性电流值回复到初始标准值，同时测量此时平均阻性电流值；
(8)判断阻性电流变化趋势是否超标，若是，认定避雷器出现劣化，若否，则回到步骤(5)。
下面是通过实际测量来进一步验证本发明方法的有效性。
测量数据参见下表，同时参见图3。
正常情况下，计算及测量结果：
 测量元器件配置
 模拟MOA可变电阻Ω  模拟MOA可变电容μF   模拟测量可变电阻Ω   模拟测量可变电容μF
  20900   0.5687   481.19   24.7
  电压V   模拟MOA阻性电流   模拟MOA容性电流   模拟检测阻性电流   模拟检测容性电流
  计算值   100   4.667   17.455   4.676   17.45
  测量值   100   4.60(A1)   17.1(A2)   4.5(A3)   17.12(A4)
MOA出现劣化时，测量部分没有改变，实际测量的结果：
  测量元器件配置
  模拟MOA可变电阻Ω   模拟MOA可变电容μF   模拟测量可变电阻Ω   模拟测量可变电容μF
  10000   0.5687   481.19   24.7
  电压V   模拟MOA阻性电流   模拟MOA容性电流   模拟检测阻性电流   模拟检测容性电流
  测量值   100   8.86(A1)   17.3(A2)   4.87(A3)   19.15(A4)
MOA出现劣化时，测量部分进行相应改变，实际测量的结果：
  测量元器件配置
  模拟MOA可变电阻Ω   模拟MOA可变电容μF   模拟测量可变电阻Ω   模拟测量可变电容μF
  10000   0.5687   253   24.7
  电压V   模拟MOA阻性电流   模拟MOA容性电流   模拟检测阻性电流   模拟检测容性电流
  测   100   8.85(A1)   17.3(A2)   8.4(A3)   17.2(A4)
  量值
综上所述，本发明有助于电力监视人员得到在避雷器发生劣化的过程中阻性电流的变化趋势，使得电力部门及时得知避雷器的劣化状况，及早做出相应处理，避免事故的发生，提高电网运行的可靠性。
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实施例做出种种变化。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精神和范围作为本发明的保护范围。

Claims (4)

1.一种监测避雷器泄漏电流中阻性电流的方法，其中，使用由精密阻性元件、容性元件和电流表组成的实际测量仪器，本方法包括下列步骤：
(1)将流过避雷器的泄漏全电流通过导线引入到实际测量仪器中；
(2)利用选择的精密阻性元件和容性元件将流过避雷器的泄漏全电流分解成阻性电流和容性电流；
(3)将阻性电流和容性电流进行放大至mA级；
(4)确定阻性电流和容性电流的过零点的时间，并同时测量平均阻性电流和容性电流的值，将其作为初始标准值；
(5)每隔一个工频周期20ms，测量一次阻性电流和容性电流瞬时最大值，记录该电流的变化，并比较阻性电流和容性电流变化率的差异；
(6)当测量的阻性电流和容性电流瞬时最大值变化出现持续上升趋势，检测是否达到初始标准值的10％，若检测结果为否，则回到步骤(5)；
(7)若步骤(6)检测结果为是，则改变阻性元件的大小，使得平均容性电流值回复到初始标准值，同时测量此时平均阻性电流值；
(8)判断阻性电流变化趋势是否超标，若是，认定避雷器出现劣化，若否，则回到步骤(5)。
2.根据权利要求1所述的监测避雷器泄漏电流中阻性电流的方法，其特征在于，可利用电流传感器将流过避雷器的泄漏电流引入到测量仪器中。
3.根据权利要求1所述的监测避雷器泄漏电流中阻性电流的方法，其特征在于，可通过电流放大器将阻性电流和容性电流进行放大。
4.根据权利要求1所述的监测避雷器泄漏电流中阻性电流的方法，其特征在于，可利用高精度数据采集器确定阻性电流和容性电流的过零点的时间。
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