CN214374968U - 一种基于同相电容型设备的电压重构moa阻性电流测量装置 - Google Patents

Abstract

本申请为一种基于同相电容型设备的电压重构MOA阻性电流测量装置，涉及阻性电流测试技术领域，包括取样电阻、电流传感器和主机；取样电阻并联在避雷器的放电计数器两端；电流传感器与同相电容型设备的接地引下线连接；取样电阻和电流传感器均与主机连接，主机用于接收放电计数器两端的电压信号U和同相电容型设备接地引下线流出的泄漏电流信号I_C，并采集同相电容型设备的介质损耗正切值b，再对U、I_C和b进行计算分析，得到流过避雷器的阻性电流I_R，并输出I_R。本申请装置无需复杂的接线和设备避免了继电保护装置误动作，能有效弥补现有测量设备缺陷，使得MOA阻性电流测量兼具准确性和安全性，对运行中避雷器的状态评估有着重要的意义。

Description

一种基于同相电容型设备的电压重构MOA阻性电流测量装置

技术领域

本申请涉及阻性电流测试技术领域，尤其涉及一种基于同相电容型设备的电压重构 MOA阻性电流测量装置。

背景技术

金属氧化物避雷器(MOA)是用于保护输变电设备的绝缘免受过电压危害的重要保护电器，广泛应用于发电、输电、变电和配电等系统中。

金属氧化物避雷器的外套使用硅橡胶复合材料，金属氧化物避雷器的非线性电阻阀片主要成分是氧化锌，正常工作电压下其电阻值很高，实际上相当于一个绝缘体，而在过电压作用下，电阻片的电阻很小，残压很低。但正常工作电压下，由于阀片长期承受工频电压作用而产生劣化，引起电阻特性的变化，导致流过阀片的泄漏电流的增加。电流中的阻性分量急剧增加，会使阀片上温度上升而发生热崩溃，严重时，甚至引起避雷器金属氧化物避雷器的爆炸事故，而在这过程中以容性电流为主的全电流的变化不大。因此，在运行电压下将全电流和阻性电流作为判断金属氧化物避雷器运行状态的重要参数。

获取避雷器电压是准确测量避雷器阻性电流的基本要求，获取避雷器电压的方法包括感应板法、补偿法和二次侧电压法。采用感应板法和补偿法的测量装置因其参考电压不准确，影响避雷器阻性电流精度；采用电压互感器二次侧获取参考电压的测量装置，测试参考电压和阻性电流结果稳定可信，但由于带电检测需获取电压互感器二次侧电压，可能因误操作导致二次侧短路，引起继电保护装置误动作，严重影响电力系统的安全稳定。

因此，本申请针对金属氧化锌避雷器测量准确度和安全性不能兼得的困境，设计出不依靠电压互感器获取避雷器电压的金属氧化锌避雷器阻性电流检测装置，以避免因获取电压互感器二次侧电压而导致的保护装置误动作。

实用新型内容

本申请提供了一种基于同相电容型设备的电压重构MOA阻性电流测量装置，通过采用取样电阻和电流传感器分别获取避雷器连接的放电计数器两端的电压信号和同相电容型设备接地引下线流出的泄漏电流信号，通过主机对信号进行计算分析，实现对金属氧化锌避雷器阻性电流的提取。

本申请采用的技术方案如下：

一种基于同相电容型设备的电压重构MOA阻性电流测量装置，包括取样电阻、电流传感器和主机；

所述取样电阻并联在避雷器的放电计数器两端，所述取样电阻用于测量所述放电计数器两端的电压信号U，并将所述放电计数器两端的电压信号U传输至所述主机；

所述电流传感器与同相电容型设备的接地引下线连接，所述电流传感器用于测量所述同相电容型设备接地引下线流出的泄漏电流信号I_C，并将所述同相电容型设备接地引下线流出的泄漏电流信号I_C传输至所述主机；

所述取样电阻与所述电流传感器均与所述主机连接，所述主机用于接收所述放电计数器两端的电压U信号和所述同相电容型设备接地引下线流出的泄漏电流信号I_C，并采集所述同相电容型设备的介质损耗正切值b，再对所述放电计数器两端的电压信号U、所述同相电容型设备接地引下线流出的泄漏电流信号I_C和所述同相电容型设备介质损耗正切值b进行计算分析，得到流过所述避雷器的阻性电流I_R，并输出所述阻性电流I_R。

进一步地，所述主机包括信号接收模块、同相电容型设备介质损耗正切值采集模块、同相电容型设备介质损耗角求解模块、信号处理模块和信号输出模块；

所述同相电容型设备介质损耗正切值采集模块连接所述同相电容型设备介质损耗角求解模块的输入端，所述信号接收模块的输出端和所述同相电容型设备介质损耗角求解模块的输出端均连接所述信号处理模块的输入端，所述信号处理模块的输出端连接所述信号输出模块；

所述信号接收模块，用于接收所述取样电阻测得的所述放电计数器两端的电压信号 U，以及接收所述电流传感器发送的所述同相电容型设备接地引下线流出的泄漏电流I_C信号；

所述同相电容型设备介质损耗正切值采集模块，用于采集所述同相电容型设备最近一次预防性试验时的介质损耗正切值b；

所述同相电容型设备介质损耗角求解模块，用于求解所述同相电容型设备的介质损耗角δ；

所述信号处理模块，用于将所述放电计数器两端的电压信号U转化为流过所述避雷器的泄漏电流I_X；并将所述同相电容型设备接地引下线流出的泄漏电流I_C与流过所述避雷器的泄漏电流I_X进行傅里叶分析，分别求取所述同相电容型设备的基波电流相位θ_C和所述避雷器的基波电流相位θ_X；

再以所述同相电容型设备接地引下线流出的泄漏电流信号I_C为基准，求取所述同相电容型设备接地引下线流出的泄漏电流I_C与流过所述避雷器的泄漏电流I_X之间的相位差Φ；以所述相位差Φ求取所述避雷器的等值介质损耗角θ；最后求取流过所述避雷器的的阻性电流I_R；

所述信号输出模块，用于输出所述信号处理模块求取的所述阻性电流I_R。

进一步地，所述取样电阻通过同轴电缆连接所述信号接收模块，所述同轴电缆将所述放电计数器两端的电压信号U传输至所述信号接收模块。

进一步地，所述信号接收模块包括依次连接的信号放大器、A/D转换器和滤波器；

所述信号放大器用于将接收到的所述放电计数器两端的电压信号U和所述同相电容型设备接地引下线流出的泄漏电流信号I_C进行放大；

所述A/D同步转换器用于将放大后的所述放电计数器两端的电压信号U和所述同相电容型设备接地引下线流出的泄漏电流信号I_C分别同步转换为数字值；

所述滤波器用于过滤所述放电计数器两端的电压信号U和所述同相电容型设备接地引下线流出的泄漏电流信号I_C中的干扰信号，并将过滤后的所述放电计数器两端的电压信号U和所述同相电容型设备接地引下线流出的泄漏电流信号I_C传输至所述信号处理模块。

进一步地，所述电流传感器采用无源零磁通穿心式互感器。

进一步地，所述取样电阻的电阻值为所述放电计数器内阻值的0.8％-1.2％。

采用本申请的技术方案的有益效果如下：

本申请装置包括取样电阻、电流传感器和主机，取样电阻并联在待测避雷器的放电计数器两端，电流传感器与同相电容型设备的接地引下线连接，取样电阻与所述电流传感器均与主机连接，主机接收取样电阻和电流传感器传过来的信号，并进行信号处理和输出，得出避雷器的阻性电流。本申请装置不需要复杂的接线和设备从而避免了继电保护装置误动作，且实地即可测量，使用方便，能有效弥补现有测量设备缺陷，使得MOA阻性电流测量兼具准确性和安全性，对运行中避雷器的状态评估有着重要的意义。

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为一种基于同相电容型设备的电压重构MOA阻性电流测量装置的结构示意图；

图示说明：

其中，1-高压母线，2-避雷器，3-放电计数器，4-取样电阻，5-同相电容型设备，6-电流传感器，7-主机，8-信号接收模块，9-同相电容型设备介质损耗正切值采集模块， 10-同相电容型设备介质损耗角求解模块，11-信号处理模块，12-信号输出模块。

具体实施方式

为了使本领域技术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，所描述的实施例仅是本申请的一部分实施例，而不是全部的实施例。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。

金属氧化锌避雷器2一端与同相电容型设备5一端均连接在同一高压母线上，避雷器2另一端接地且接地引下线上连接有放电计数器3，同相电容型设备5另一端也接地。氧化锌避雷器阻性电流的在线监测要解决的关键技术是如何从以容性电流为主的总电流中分离出微弱的容性电流。

参见图1，为一种基于同相电容型设备的电压重构MOA阻性电流测量装置的结构示意图。

本申请提供的一种基于同相电容型设备的电压重构MOA阻性电流测量装置，包括取样电阻4、电流传感器6和主机7。

取样电阻4并联在避雷器2的放电计数器3两端，取样电阻4用于测量放电计数器 3两端的电压信号U，并将放电计数器3两端的电压信号U传输至主机7。在本申请实施例中，应保证取样电阻4电阻值R足够的小，为放电计数器3内阻值的0.8％-1.2％，取样电阻4电阻值R优选值为放电计数器3内阻值的1％，放电计数器3两端的电压信号 U经同轴电缆传至主机7的信号接收模块8。

电流传感器6与同相电容型设备5的接地引下线连接，电流传感器6用于测量同相电容型设备5接地引下线流出的泄漏电流信号I_C，并将同相同相电容型设备5接地引下线流出的泄漏电流信号I_C传输至主机7。电流传感器6为无源零磁通穿心式互感器。同相电容型设备5包括同相电容器。

取样电阻4与电流传感器6均与主机7连接，主机7用于接收放电计数器3两端的电压U信号和同相电容型设备5接地引下线流出的泄漏电流信号I_C，并采集同相电容型设备5的介质损耗正切值b，再对放电计数器3两端的电压信号U、同相电容型设备5接地引下线流出的泄漏电流信号I_C和同相电容型设备5介质损耗正切值b进行计算分析，得到流过避雷器2的阻性电流I_R，并输出阻性电流I_R。

在本申请实施例中，主机7包括信号接收模块8、同相电容型设备介质损耗正切值采集模块9、同相电容型设备介质损耗角求解模块10、信号处理模块11和信号输出模块 12。

同相电容型设备介质损耗正切值采集模块9连接同相电容型设备介质损耗角求解模块10的输入端，信号接收模块8的输出端和同相电容型设备介质损耗角求解模块10的输出端均连接信号处理模块11的输入端，信号处理模块11的输出端连接信号输出模块 12。

信号接收模块8，用于接收取样电阻测得的放电计数器两端的电压信号U，以及接收电流传感器6发送的同相电容型设备5接地引下线流出的泄漏电流I_C信号。取样电阻4 的输出端、电流传感器6的输出端分别连接信号接收模块8的输入端；

电容型设备介质损耗正切值采集模块9，用于采集同相电容型设备5最近一次预防性试验时的介质损耗正切值b。同相电容型设备介质损耗正切值采集模块9连接同相电容型设备5的接地引下线；

同相电容型设备介质损耗角求解模块10，用于求解同相电容型设备5的介质损耗角δ，其中

δ＝arctan(b)。

信号处理模块11具体包括：

先将放电计数器3两端的电压信号U转化为流过避雷器2的泄漏电流I_X，转化方式为：

其中R为取样电阻4的电阻值；

并将同相电容型设备5接地引下线流出的泄漏电流I_C与流过避雷器2的泄漏电流I_X进行傅里叶分析，分别求取所述同相电容型设备5的基波电流相位θ_C和所述避雷器2的基波电流相位θ_X；

再以同相电容型设备5接地引下线流出的泄漏电流信号I_C为基准，求取同相电容型设备5接地引下线流出的泄漏电流I_C与流过避雷器2的泄漏电流I_X之间的相位差Φ，其中

Φ＝θ_C-θ_X；

再以相位差Φ求取避雷器2的等值介质损耗角θ，其中

θ＝Φ+δ；

最后求取流过避雷器2的的阻性电流I_R，其中

I_R＝I_x×sinθ；

信号输出模块12，用于输出信号处理模块11求取的避雷器2的阻性电流I_R。

在本申请实施例中，需要对取样电阻和电流传感器输出的信号进行处理，所以信号接收模块8包括依次连接的信号放大器、A/D转换器和滤波器。

信号放大器用于将接收到的放电计数器3两端的电压信号U和同相电容型设备5接地引下线流出的泄漏电流信号I_C进行放大。

A/D同步转换器用于将放大后的放电计数器3两端的电压信号U和同相电容型设备5接地引下线流出的泄漏电流信号I_C分别同步转换为数字值。

滤波器用于过滤放电计数器3两端的电压信号U和同相电容型设备5接地引下线流出的泄漏电流信号I_C中的干扰信号，并将过滤后的放电计数器3两端的电压信号U和同相电容型设备5接地引下线流出的泄漏电流信号I_C传输至信号处理模块11。

本申请为一种基于同相电容型设备的电压重构MOA阻性电流测量装置，包括取样电阻4、电流传感器6和主机7；取样电阻4并联在避雷器2的放电计数器3两端，取样电阻4用于测量放电计数器3两端的电压信号U，并将放电计数器3两端的电压信号U 传输至主机7；电流传感器6与同相电容型设备5的接地引下线连接，电流传感器6用于测量同相电容型设备5接地引下线流出的泄漏电流信号I_C，并将同相电容型设备5接地引下线流出的泄漏电流信号I_C传输至主机7；取样电阻4与电流传感器6均与主机7连接，主机7用于接收放电计数器3两端的电压U信号和同相电容型设备5接地引下线流出的泄漏电流信号I_C，并采集同相电容型设备5的介质损耗正切值b，再对放电计数器3两端的电压信号U、同相电容型设备5接地引下线流出的泄漏电流信号I_C和同相电容型设备 5介质损耗正切值b进行计算分析，得到流过避雷器2的阻性电流I_R，并输出阻性电流 I_R。本申请装置不需要复杂的接线和设备从而避免了继电保护装置误动作，且实地即可测量，使用方便，能有效弥补现有测量设备缺陷，使得MOA阻性电流测量兼具准确性和安全性，对运行中避雷器的状态评估有着重要的意义。

本申请提供的实施例之间的相似部分相互参见即可，以上提供的具体实施方式只是本申请总的构思下的几个示例，并不构成本申请保护范围的限定。对于本领域的技术人员而言，在不付出创造性劳动的前提下依据本申请方案所扩展出的任何其他实施方式都属于本申请的保护范围。

Claims (6)

1.一种基于同相电容型设备的电压重构MOA阻性电流测量装置，其特征在于，包括取样电阻(4)、电流传感器(6)和主机(7)；

所述取样电阻(4)并联在避雷器(2)的放电计数器(3)两端，所述取样电阻(4)用于测量所述放电计数器(3)两端的电压信号U，并将所述放电计数器(3)两端的电压信号U传输至所述主机(7)；

所述电流传感器(6)与同相电容型设备(5)的接地引下线连接，所述电流传感器(6)用于测量所述同相电容型设备(5)接地引下线流出的泄漏电流信号I_C，并将所述同相电容型设备(5)接地引下线流出的泄漏电流信号I_C传输至所述主机(7)；

所述取样电阻(4)与所述电流传感器(6)均与所述主机(7)连接，所述主机(7)用于接收所述放电计数器(3)两端的电压U信号和所述同相电容型设备(5)接地引下线流出的泄漏电流信号I_C，并采集所述同相电容型设备(5)的介质损耗正切值b，再对所述放电计数器(3)两端的电压信号U、所述同相电容型设备(5)接地引下线流出的泄漏电流信号I_C和所述同相电容型设备(5)介质损耗正切值b进行计算分析，得到流过所述避雷器(2)的阻性电流I_R，并输出所述阻性电流I_R。

2.根据权利要求1所述的一种基于同相电容型设备的电压重构MOA阻性电流测量装置，其特征在于，所述主机(7)包括信号接收模块(8)、同相电容型设备介质损耗正切值采集模块(9)、同相电容型设备介质损耗角求解模块(10)、信号处理模块(11)和信号输出模块(12)；

所述同相电容型设备介质损耗正切值采集模块(9)连接所述同相电容型设备介质损耗角求解模块(10)的输入端，所述信号接收模块(8)的输出端和所述同相电容型设备介质损耗角求解模块(10)的输出端均连接所述信号处理模块(11)的输入端，所述信号处理模块(11)的输出端连接所述信号输出模块(12)；

所述信号接收模块(8)，用于接收所述取样电阻(4)测得的所述放电计数器(3)两端的电压信号U，以及接收所述电流传感器(6)发送的所述同相电容型设备(5)接地引下线流出的泄漏电流I_C信号；所述取样电阻(4)的输出端、所述电流传感器(6)的输出端分别连接所述信号接收模块(8)的输入端；

所述同相电容型设备介质损耗正切值采集模块(9)，用于采集所述同相电容型设备(5)最近一次预防性试验时的介质损耗正切值b；所述同相电容型设备介质损耗正切值采集模块(9)连接所述同相电容型设备(5)的接地引下线；

所述同相电容型设备介质损耗角求解模块(10)，用于求解所述同相电容型设备(5)的介质损耗角δ；

所述信号处理模块(11)，用于将所述放电计数器(3)两端的电压信号U转化为流过所述避雷器(2)的泄漏电流I_X；并将所述同相电容型设备(5)接地引下线流出的泄漏电流I_C与流过所述避雷器(2)的泄漏电流I_X进行傅里叶分析，分别求取所述同相电容型设备(5)的基波电流相位θ_C和所述避雷器(2)的基波电流相位θ_X；再以所述同相电容型设备(5)接地引下线流出的泄漏电流信号I_C为基准，求取所述同相电容型设备(5)接地引下线流出的泄漏电流I_C与流过所述避雷器(2)的泄漏电流I_X之间的相位差Φ；

以所述相位差Φ求取所述避雷器(2)的等值介质损耗角θ；最后求取流过所述避雷器(2)的阻性电流I_R；

所述信号输出模块(12)，用于输出所述信号处理模块(11)求取的所述阻性电流I_R。

3.根据权利要求2所述的一种基于同相电容型设备的电压重构MOA阻性电流测量装置，其特征在于，所述取样电阻(4)通过同轴电缆连接所述信号接收模块(8)，所述同轴电缆将所述放电计数器(3)两端的电压信号U传输至所述信号接收模块(8)。

4.根据权利要求2或3所述的一种基于同相电容型设备的电压重构MOA阻性电流测量装置，其特征在于，所述信号接收模块(8)包括依次连接的信号放大器、A/D转换器和滤波器；

所述信号放大器用于将接收到的所述放电计数器(3)两端的电压信号U和所述同相电容型设备(5)接地引下线流出的泄漏电流信号I_C进行放大；

所述A/D同步转换器用于将放大后的所述放电计数器(3)两端的电压信号U和所述同相电容型设备(5)接地引下线流出的泄漏电流信号I_C分别同步转换为数字值；

所述滤波器用于过滤所述放电计数器(3)两端的电压信号U和所述同相电容型设备(5)接地引下线流出的泄漏电流信号I_C中的干扰信号，并将过滤后的所述放电计数器(3)两端的电压信号U和所述同相电容型设备(5)接地引下线流出的泄漏电流信号I_C传输至所述信号处理模块(11)。

5.根据权利要求1所述的一种基于同相电容型设备的电压重构MOA阻性电流测量装置，其特征在于，所述电流传感器(6)采用无源零磁通穿心式互感器。

6.根据权利要求1所述的一种基于同相电容型设备的电压重构MOA阻性电流测量装置，其特征在于，所述取样电阻(4)的电阻值为所述放电计数器(3)内阻值的0.8％-1.2％。

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