[发明专利]一种金属氧化物避雷器阻性电流提取方法

权利要求书

1.一种金属氧化物避雷器阻性电流提取方法，该方法包括以下步骤：

第一步，

通过互感器或电容分压器获取施加在待测MOA上的电压信号u(t)，将获得的电压信号u(t)施加在已知电容C₂上；利用穿心式电流传感器或串入式电流传感器分别获取通过已知电容C₂的容性电流i_C2和通过待测MOA的泄漏电流信号i(t)，根据阻性电流和容性电流正交原理可知存在式(1)关系：

∫0TiC2(t)i(t)dt=∫0TiC2(t)[ir(t)+C1C2iC2(t)]dt=C1C2∫0TiC22(t)dt---(1)]]>

因此，通过式(1)可推导出式(2)，将已知电容C2、通过C2的容性电流i_C2以及通过MOA的泄漏电流i(t)，求出MOA真实的晶界电容值C₁，

C1=C2∫0TiC2(t)i(t)dt∫0TiC22(t)dt---(2)]]>

通过MOA的容性电流i_C1可用式(3)表示如下：

iC1=C1C2iC2---(3)]]>

第二步，

将MOA非线性电阻中产生基波阻性电流部分等效为线性电阻R₁，其余部分等效为非线性电阻R₂；

MOA等效电阻R₁可通过式(4)进行计算：

R1=u1/(ir1-ΣIMX12)---(4)]]>

式(4)中i_r1为基波阻性电流，I_Mx1为x次谐波在基波处的阻性电流的幅值，u₁为电网电压中基波电压；

基波阻性电流i_r1求解如下：通过可编程阵列实现FFT算法，利用FFT算法对待测MOA产生的泄漏电流i(t)进行分解，计算出基波电流i_x1和基波电流相位θ；由于基波电流i_x1、基波电流相位θ和基波阻性电流i_r1存在如下相位关系，通过式(5)可求解出基波阻性电流i_r1；

i_r1＝i_x1 cosθ                  (5)

x次谐波在基波处的阻性电流的幅值I_Mx1求解如下：使用FFT算法对施加于MOA两端的电压u(t)进行分解，可计算出电网电压中谐波电压u_x和基波电压u₁；

将谐波电压u_x带入伏安特性的MOA阀片模型中，可计算出电网电压中x次谐波电压产生的阻性电流成分，如公式(6)所示：

i_r(x)＝tan(u_x)/k x＝3,5,7…              (6)

式(6)中，k为避雷器自身特性决定常数；u_x为电网电压中谐波电压,i_r(x)为电网电压中x次谐波电压产生的阻性电流；

对i_r(x)进行快速傅立叶运算，其运算见公式(7)和公式(8)：

ir(x)=a02+Σn=1∞(ancosnx+bnsinnx)---(7)]]>

axn=1π∫-ππir(x)cosnxd(x)bxn=1π∫-ππir(x)sinnxd(x)---(8)]]>

公式(7)和(8)中，n为电网频率的倍数，通过公式(8)可以计算出：x次谐波电压在基波(即n＝1)处的阻性电流幅值I_Mx1，其可表示为公式(9)：

IMX1=a2x1+b2x1,x=3,5,7...(9)]]>

式(9)中，x为谐波电压的次数；

第三步，

去除谐波电压在等效电阻上产生的阻性电流后的待测MOA阻性电流i_r”表示如下：

i_r″＝i(t)-i_C1-i_r'                    (10)

式(10)中，i(t)为MOA泄漏电流，i_C1为MOA产生的容性电流；

谐波电压u_x在等效线性电阻R1上产生的阻性电流ir’，可由式(11)求解如下：

ir'=Σxux/R1,x=3,5,7...(11)]]>

对求得的阻性电流i_r”进行FFT算法运算后，即可求i_1r和i_3r，从而对MOA实现在线监测。