[发明专利]一种无间隙金属氧化物避雷器阻性电流反演方法及装置

说明书

本发明公开了一种无间隙金属氧化物避雷器阻性电流反演方法及装置，其中，该无间隙金属氧化物避雷器阻性电流反演方法包括：通过电流互感器和带通滤波器对避雷器进行数据采集，得到全泄漏电流信号；对全泄漏电流信号进行强干扰滤除操作，得到避雷器三次谐波电流；根据预置时间起点和全泄漏电流信号，得到全电流相位角，再对避雷器三次谐波电流与全电流相位角进行计算得到阻性电流。本发明使用高精度电流互感器、强干扰条件下微弱信号提取技术和干扰滤波算法，提高了测试准确性，且采用有针对性的算法，对现场测得的三次谐波数据进行处理，通过三次谐波反推获取避雷器阻性分量，为避雷器性能的量化判断得出特征量数据。

技术领域

本发明涉及避雷器阻性电流测量领域，尤其涉及一种无间隙金属氧化物避雷器阻性电流反演方法及装置。

背景技术

避雷器作为过电压保护装置，其运行状态对于电力系统安全可靠运行、保障人员安全非常重要。避雷器长期承受系统运行电压和短时过电压，与高压设备绝缘不同，影响避雷器状态的因素是有功损耗，包括受潮和电阻片有功损耗，一旦电阻片劣化引起的发热超过其散热能力，避雷器的热平衡将遭到破坏，最终导致热崩溃而损坏，因此表征避雷器有功损耗的阻性电流，成为衡量避雷器状态的最关键指标。

预防性试验是避雷器运行和维护的一个主要环节，电力行业标准DL/T596-1996《电力设备预防性试验规程》明确了避雷器停电预防性试验项目、周期和要求，一直是避雷器运行维护的主要手段。避雷器的停电直流泄漏电流试验对于发现避雷器早期缺陷非常敏感且有效，但同时存在周期停电预防性试验效率低、成本高，与电网高速发展和供电可靠性的要求之间的矛盾越来越突出。随着无间隙金属氧化物避雷器带电测试技术的成熟，已具备取代停电直流泄漏电流试验的技术手段，南方电网企业标准Q/CSG114002-2011《电力设备预防性试验规程》已将带电测试与红外热成像检测相结合作为避雷器预防性试验主要手段。

监测避雷器的泄漏电流等效电路如图1所示，其中C是避雷器对地杂散电容，R是避雷器氧化锌电阻片非线性电阻，I_c是杂散电容引起的容性电流，I_R是由避雷器氧化锌电阻片非线性电阻而引起的阻性电流。避雷器的总接地泄漏电流(以下简称“全电流”)I_t则由阻性和容性泄漏电流叠加构成：

I_t＝I_c+I_R

其中容性电流受避雷器运行状态影响较小，而阻性电流避雷器的运行状态密切相关，反映避雷器电阻片和内部绝缘的有功损耗，是评价避雷器运行状态好坏的主要指标。

由于容性电流I_c远大于阻性电流I_R，从全电流I_t的幅度难以准确反映出阻性电流的变化，并因此无法有效获得避雷器运行状态。因此需要对容性和阻性电流解耦，目前解决这一问题的主流方法是容性电流补偿法(或称为“相电压补偿法”)，该方法需要额外测量施加在避雷器上的电压信号，通过该电压信号移相90°并调节幅度得到等效容性电流，从全电流信号中扣除该容性成分得到阻性电流分量，并根据其大小变化得到避雷器内部受潮及电阻片老化等潜在缺陷。

容性电流补偿法需要复杂的模拟信号变换电路，并需要在现场对电压信号的提取，在现场实施中存在的不便和缺点，此外从系统电压互感器二次侧采样存在电压互感器二次侧短路的风险，测试前必须检查电压信号取样夹的绝缘是否良好，测试仪器的电压取样回路必须安装光电隔离装置(电压隔离器)，防止柜内电压互感器(或电容式电压互感器)二次侧短路。