[发明专利]一种电力系统输电线路过电压的测量方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种电力系统输电线路过电压的测量方法，属于过电压测量技术领域。

背景技术

过电压是造成电网事故的主要原因之一，也是选择电气设备绝缘强度的决定性因素。过电压的持续时间虽然短暂，但是由于其峰值高、波形陡、能量大的特点，会对电气绝缘造成严重威胁。在电力系统中，对过电压的测量和分析有着极其重要的意义。通过分析过电压的发生发展过程，可以为处理事故提供可靠的数据，为提出改进措施提供重要的参考依据。同时也可以为电气制造提供实际有效的资料。

例如对于变电站而言，对220kV及以下系统，电气设备的绝缘水平主要由雷电过电压决定；对330kV及以上电压等级的超高压系统，操作过电压成为主要矛盾，绝缘配合需要将操作过电压控制在一定范围，再用避雷器作为后备保护。研究及工程人员采用标准雷电波、标准操作波代替设备实际承受的冲击电压波形，作为试验波形，进行试验。用250s/2500s的标准操作冲击电压的试验结果做绝缘配合可能带来两个后果：若250s确实是间隙的临界波前时间，而实际过电压波头远长于250s，采用标准操作波的试验结果可能导致绝缘配合的裕度过大，经济性差；若250s不是间隙的临界波前时间，则在某种波头的操作波作用下，间隙的击穿电压更低，导致绝缘配合的安全性降低。所以，获取正确的过电压波形，对绝缘配合的经济性与安全性都有根本性意义。

目前较为成熟的过电压测量方法主要利用的是电容分压器的原理。采用高压分压器或电容式套管末屏连接低压臂分压器的方式，将高压侧电压转化为可采集的低电压信号。但该方案受到杂散电容、电感等因素的影响，导致测量精度不够高。同时其上限截止频率往往仅有几MHz，难以准确测量频率较高的过电压信号。

另外光学电压传感器也在过电压的测量中逐渐获得应用。但是由于光学晶体受环境的影响较大，难以保证户外长期测量的稳定性。

所以如何获得大量实测数据，得到实测过电压波形特征，对于指导电力设备的试验规程与绝缘配合导则的修订，和提升绝缘配合的经济性与系统运行的安全性有着十分重要的意义。

发明内容

本发明的目的是提出一种电力系统输电线路过电压的测量方法，采用光学电场传感器，通过测量静电场反推电压变化，并利用光学电场传感器频率范围大的特点，将过电压波形与工频电压波形进行对比，对测量到的过电压波形进行校准，得到过电压倍数、波形特性等参数。

本发明提出的电力系统输电线路过电压的测量方法，包括以下步骤：

(1)对电力系统进行过电压仿真计算，得到输电线路过电压与工频电压的理论倍数，根据该理论倍数，设定输电线路过电压的触发电压与输电线路工频电压的倍数k1，k1的取值小于理论倍数；

(2)设定输电线路无过电压，将光学电场传感器置于距待测输电线路10～20cm处；

(3)光学电场传感器感应输电线路中的电压，该电压经光学电场传感器转换为光功率信号，光功率信号经过光电转换，得到一个工频电压U1，将该工频电压作为测量参考电压；

(4)设定输电线路过电压的触发电压为k1×U1；

(5)利用步骤(2)的光学电场传感器，实时检测电力系统输电线路的电压，该电压经光学电场传感器处理后得到一个输出电压U2，对输出电压U2进行判断，若U2<k1×U1，则返回步骤(3)，若U2≥k1×U1，则判定输电线路中发生了过电压，并对该过电压U2进行采集和存储，利用过电压U2中暂态过程的波形，得到过电压幅值U3，将该过电压幅值U3与测量参考电压U1的幅值相比，得到输电线路的过电压倍数k2，k2＝U3/U1。

本发明提出的电力系统输电线路过电压的测量方法，其优点是：

1、本发明提出的电力系统输电线路过电压的测量方法，通过对比过电压与工频电压来得到过电压倍数，无需得到过电压的实际幅值，所以在测量过程前利用标准电极进行校准，操作方便。

2、本发明的过电压的测量方法中，所采用的光学电场传感器，具有10Hz～1GHz的频带宽度，与已有技术中采用电容分压器相比，频率范围更大，因此对于工频电压与过电压的频率响应刻度因子一致，可以得到准确的过电压波形。

3、本发明的过电压测量方法，通过对比过电压与工频波形，实现对过电压波形的校准。克服了因外界环境变化导致的传感器工作点漂移而造成的测量误差，提高了过电压测量的长期稳定性，可用于过电压的长期在线监测。

4、本发明的电力系统输电线路过电压的测量方法，既适合过电压的长期监测，同时也可以用于试验、调试过程中的过电压测量。