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利用220V供电电源在线监测避雷器阻性电流的方法.pdf

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利用 220 供电 电源 在线 监测 避雷器 电流 方法
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摘要
申请专利号:

CN201510532621.9

申请日:

2015.08.26

公开号:

CN106483360A

公开日:

2017.03.08

当前法律状态:

授权

有效性:

有权

法?#19978;?#24773;: 授权|||著录事项变更 IPC(主分类):G01R 19/04变更事项:发明人变更前:王敏 王校丹 鲁永 李钊 李忠民 杨光 姚孟 崔凤庆 张利 武臻 叶少坤变更后:王敏 王校丹 鲁永 许贺军 崔峰 王来军 邓小童|||实质审查的生效IPC(主分类):G01R 19/04申请日:20150826|||公开
IPC分类号: G01R19/04; G01R31/02 主分类号: G01R19/04
申请人: 国网河南省电力公司检修公司; 保定同为电力科技有限公司
发明人: 王敏; 王校丹; 鲁永; 李钊; 李忠民; 杨光; 姚孟; 崔凤庆; 张利; 武臻; 叶少坤
地址: 450000 河南省郑州市?#24615;?#21306;淮河路40号
优?#28909;ǎ?/td>
专利代理机构: 代理人:
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法律状态
申请(专利)号:

CN201510532621.9

授权公告号:

|||||||||

法律状态公告日:

2019.03.12|||2017.07.18|||2017.05.31|||2017.03.08

法律状态类型:

授权|||著录事项变更|||实质审查的生效|||公开

摘要

本发明提供利用220V供电电源在线监测避雷器阻性电流的方法,该方法包括以下步骤:1)调节通过电源电压在线监测条件;2)同时以PT二次电压和变电站内220V供电电源电压作为参考电压分别得到电流电压角度Φ和实时电流电压角度Φ1;3)以Φ-Φ1所得到的角度为恒定角度,时时修正,将220V供电电源电压实时数据转变为PT二次电压实时数据;4)通过步骤3中修正数据以及MOA的电流信号变换得到电压基波U1、电流基波峰值Ix1p和电流电压角度Φ;5)通过电流电压角度Φ与阻性电流基波峰值Ir1p判断MOA性能。上述方案,解决了避雷器阻性电流在线监测系统选择PT二次参考电压存在安?#23433;?#20415;及短路危险的问题。

权利要求书

1.利用220V供电电源在线监测避雷器阻性电流的方法,其特征在于,所
述方法包括以下几个步骤:
1)、调节电源电压频率与电网频率一致,并确保MOA与电网母线三相的夹
角稳定;
2)、同时以PT二次电压和变电站内220V供电电源电压作为参考电压分别
得到电流电压角度Φ和实时电流电压角度Φ1;
3)、以Φ-Φ1所得到的角度做为恒定角度,时时修正,以将220V供电电
源电压实时数据转变为PT二次电压实时数据;
4)、去掉PT二次电压测量设备,将步骤3中修正的数据以及MOA的电流
信号输入到避雷器带电测试仪,变换得到电压基波U1、电流基波峰值Ix1p和电
流电压角度Φ。
5)、通过电流电压角度Φ与电压同相分量为阻性电流基波峰值Ir1p判断
MOA性能。
2.如权利要求1所述的方法,其特征在于:所述步骤4中的变换为傅立叶
变换。

说明书

利用220V供电电源在线监测避雷器阻性电流的方法

技术领域

本发明涉及电力在线监测技术领域,具体涉及的是一种避雷器在线监测系
统。

背景技术

避雷器是电力行业电力生产中的重要一次设备,它在变电站(升降压站)
及线?#20998;?#30340;主要作用是保护其它设?#35813;?#36973;雷电过电压和系统浪涌过电压的伤
害。从上世纪八十年代开始,金属氧化物避雷器(MOA)逐步取代了SiC避雷
器,由于金属氧化物避雷器良好的伏安特性,使得电力生产中的主要设备的保
护水平有了质的?#31245;盡?#38543;着MOA的普及,它本身的运行状态越来越得到行业的
重视。

各地变电站使用的氧化锌避雷器绝大部分不再有串联间隙,MOA运行期间
总有一定的泄漏电流通过阀片,这样就会加速阀片老化——受潮和老化是MOA
阀片劣质退化的根本原因。一般在正常运行情况下,流过避雷器的主要电流为
容性电流,阻性电流只占有很小的一部分,大约10%-20%左右。被检测避雷器
的阻性分量主要包括:瓷套内、外表面的沿面泄漏,阀片沿面泄漏及其本身的
非线性电阻分量,绝缘支撑件的泄漏?#21462;?#24403;避雷器的阀片老化、避雷器受潮、
避雷器内部绝缘部件受损时,容性电流变化不多,而阻性电流却大大增加。造
成避雷器事故主要原因是阻性电流增大后,损?#33041;?#21152;,引起热击穿。因此测量
交流泄漏电流及阻性电流是检测避雷器的主要方法。

目前判断氧化锌避雷器阻性电流的检测手?#21361;?#26159;使用氧化锌避雷器带电测
试仪做带电检测。规程要求检测频率是“110kV及以上每年雷雨季节前一次?#20445;?br />两次带电试验间隔时间较长,突发的阻性电流超限?#25910;?#38590;以发现。因此,需要
研发一种氧化锌避雷器阻性电流在线监测系统,可以随时测量氧化锌避雷器的
阻性电流,以便实时?#31169;?#36991;雷器的老化、受潮状况。当发现避雷器阻性电流有
超限情况时,系统自动报警,保证运检部门第一时间得到一次设备的运行情况,
以便进行专家分析、?#25910;?#22788;理,确保电网安全运行。

现在的在线监测方法多是选择PT二次电压作为参考电压引入在线监测系统
输入通道,然而选择PT二次电压作为参考电压不仅存在安装维护不便的问题,
还存在短路危险。

发明内容

本发明的提供了利用220V供电电源在线监测避雷器阻性电流的方法,解决
了现有技术中避雷器阻性电流在线监测系统选择PT二次参考电压所存在的安装
不便及短路危险的问题。

本发明的技术方案是这样实现的:

利用220V供电电源在线监测避雷器阻性电流的方法,所述方法包括以下几
个步骤:

1)、调节电源电压频率与电网频率一致,并确保MOA与电网母线三相的夹
角稳定;

2)、同时以PT二次电压和变电站内220V供电电源电压作为参考电压分别
得到电流电压角度Φ和实时电流电压角度Φ1;

3)、以Φ-Φ1所得到的角度做为恒定角度,时时修正,以将220V供电电
源电压实时数据转变为PT二次电压实时数据;

4)、去掉PT二次电压测量设备,将步骤3中修正的数据以及MOA的电流
信号输入到避雷器带电测试仪,变换得到电压基波U1、电流基波峰值Ix1p和电
流电压角度Φ。

5)、通过电流电压角度Φ与电压同相分量为阻性电流基波峰值Ir1p判断
MOA性能。

作为进一步技术方案,所述步骤4中的变换为傅立叶变换。

本发明的有益效果:

1、采用本发明所提出监测的方法在线监测时由于选择220V供电电源电压
作为参考电压,可以使避雷器在线监测系统的安装、运行不用打开PT接线箱进
行二次电压的接线,避免了PT二次电压短路的危险。

2、在500kV抗干扰情况下,可以对避雷器泄漏电流进行精准测量。采用本
发明所提出的监测方法监测系统只与一次设备有磁的联系,没有电的联系,装
置的安?#23433;?#25913;变原氧化锌避雷器的任何接线及运行方式,?#25442;?#23545;一次系统造成
任何干扰和影响,?#26723;?#35013;置?#25910;下剩?#24310;长在线监测寿命,?#26723;?#32500;护工作量。

附图说明

图1为本发明设计原理示意图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图,对本发明实施例中的技术方?#38468;?#34892;清
楚、完整地描述,显然,所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例,而不是
全部的实施例。基于本发明中的实施例,本领域普通技术人员在没有作出创造
性劳动前提下所获得的所有其他实施例,都属于本发明保护的?#27573;А?br />

下面结合附图对本发明作进一步说明。

利用220V供电电源在线监测避雷器阻性电流的方法,所述方法包括以下几
个步骤:

1)、调节电源电压频率与电网频率一致,并确保MOA与电网母线三相的夹
角稳定;

2)、同时以PT二次电压和变电站内220V供电电源电压作为参考电压分别
得到电流电压角度Φ和实时电流电压角度Φ1;

3)、以Φ-Φ1所得到的角度做为恒定角度,时时修正,以将220V供电电
源电压实时数据转变为PT二次电压实时数据;

4)、去掉PT二次电压测量设备,将步骤3中修正的数据以及MOA的电流
信号输入到避雷器带电测试仪,变换得到电压基波U1、电流基波峰值Ix1p和电
流电压角度Φ。

5)、通过电流电压角度Φ与电压同相分量为阻性电流基波峰值Ir1p判断
MOA性能。

作为进一步技术方案,所述步骤4中的变换为傅立叶变换。

一、测量原理

输入电流电压经过数字滤波后,取出基波,然后用投影法计算出阻性电流
基波峰值Ir1p=Ix1pcosΦ,因基波数值稳定,故普遍采用Ir1p衡量避雷器性能。

总电流基波峰值Ix1p在电压基波U1方向投影为阻性电流基波峰值(Ir1p),
在垂直方向投影为容性电流基波峰值(Ic1p),Φ为电流电压基波相位角。因
此,用Φ和Ir1p均能直观衡量MOA性能。

二、本发明设计原理

如图1所示:本发明提出监测的方法,同时测量得到PT二次电压和变电站
内220V供电电源电压,并以两个电压作为参考电压,根据上述测量原理,分别
得到电流电压角度Φ和实时电流电压角度Φ1,由于两者为同一线路上、同一时
间点的数据,因此两者之间的差值是一个恒定值,根据这一现象,通过仪器对
变电站内220V供电电源电压进行时时修正,从而通过变电站内220V供电电源
电压可测算出PT二次电压的实时数据,从而实现在线监测。

三、判断标准

1、仪器输入PT二次电压作为参考信号,同时输入MOA电流信号,经过傅
立叶变换可以得到电压基波U1、电流基波峰值Ix1p和电流电压角度Φ。因此与
电压同相分量为阻性电流基波峰值(Ir1p),正交分量是容性电流基波峰值
(Ic1p):

Ir1p=Ix1pcosΦ Ic1p=Ix1psinΦ

考虑到?#27169;?0°-Φ相当于介损角,直接用Φ评价MOA也是十分简捷的?#22909;?#26377;
“相间干扰”时,Φ大多在81°~86°之间。按“阻性电流不能超过总电流的25%”
要求,Φ不能小于75.5°,如下表对MOA性能分段评价:

性能
<75°
75°~77°
78°~80°
81°~83°
84°~89°
>89°

Φ





有干扰

当Φ<80°时应?#24065;?#36215;注意。

2、相间干扰

相间干扰产生原因:测量三相MOA时,由于相间干扰影响,A、C相电流相
位都要向B相方向偏移,一般偏移角度2°~4°左右,这导致A相阻性电流增加,
C相变小。

测试仪自动补偿原理是:假定B相对A、C影响是对称的,测量出Ic超前
Ia的角度Φca,A相补偿Φ0a=(Φca-120°)/2,C相补偿Φ0c=-(Φca-120°)
/2。这种方法实际上对A、C相阻性电流进行了软件算数平均。

实际上B相对A、C影响是对称的属于假设,变电站现场情况复杂,B相对
A、C相影响不一定是对称的;况且有些三相避雷器不是“一字”排列,而是“三
角”排列。所?#28304;?#36719;件的平均补偿,有可能影响对A、C相的数据判断。还有就
是受B相影响过的A相(C相)阻性电流增大(减小),的确使避雷器阻性阀片上的
有功增加(减少)了,如果使用“自动边补”进行算数补偿,得到的值不是A相
(C相)现实的真实值。所以本发明所提出的避雷器带电测试使用“禁用补偿”方
式。

四、应用实施例

实施例一

2015年4月,在国网河南省电力公司检修公司郑州500KV变电站采用本发
明提出的一种利用220V供电电源在线监测避雷器阻性电流的方法,并通过PT
二次电压监测做对比,实时显示结果均相同,随机选取为4月25日18时52分
53秒数据,如下表示:



实施例二

2015年4月,在国网郑州供电公司郑州110kV变电站采用本发明提出的一
种利用220V供电电源在线监测避雷器阻性电流的方法,并通过PT二次电压监
测做对比,实时显示结果均相同,随机选取为4月20日11时44分31秒数据,
如下表示:



综上所述,通过实施例一所示的监测数据结果表示:无异常情况发生;通
过实施例二所示的监测数据结果表示:避雷器A相与C相综合性能评价为劣,
需检修。

利用220V供电电源作为参考电压经补偿、修正后,所得到的监测数据与PT
二次电压作为参考电压在线监测避雷器阻性电流的数据相同,且避雷器在线监
测系统的安装、运行不用打开PT接线箱进行二次电压的接线,避免了PT二次
电压短路的危险。

以上仅为本发明的较佳实施例而已,并不用以限制本发明,凡在本发明的
精神和原则之内,所作的任何修改、等同替换、改进等,均应包含在本发明的
保护?#27573;?#20043;内。

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