[发明专利]一种直流线路直流避雷器带电检测方法

摘要

本发明公开了一种直流线路直流避雷器带电检测系统，其包括：高压直流母线、杆塔、直流避雷器、母线电压互感器、电流采样模块、电压采样模块、直流线路电阻测量模块以及处理模块，处理模块接收电流采样模块、电压采样模块分别通过直流避雷器、母线电压互感器提取的电流数据序列和电压数据序列以及接收直流线路电阻测量模块的直流线路电流值并对三者进行计算，以判定直流避雷器的可靠性。本发明还公开了一种采用上述带电检测系统进行可靠性检测的方法。本发明减少了老化受潮等因素对直流避雷器的不利影响，提高了直流系统运行的安全性。

主权项

1.一种直流线路直流避雷器带电检测方法，其特征在于，其通过直流线路直流避雷器带电检测系统实现，所述的直流线路直流避雷器带电检测系统包括：高压直流母线(1)，用于产生直流电压信号；杆塔(2)，所述杆塔(2)与高压直流母线(1)之间通过直流线路(71)连接；母线电压互感器(3)，所述母线电压互感器(3)的一次侧与高压直流母线(1)电性连接，用于变换所述直流电压信号，在母线电压互感器(3)的二次侧产生一变换后的直流电压输出信号；直流避雷器(4)，安装于所述杆塔(2)侧，所述直流避雷器(4)的一次侧与直流线路(71)电性连接，形成电流信号测量点，所述直流电压信号通过直流线路(71)流经直流避雷器(4)后，在直流避雷器(4)的接地侧产生一直流电流信号；电压采样模块(5)，所述电压采样模块(5)的输入端与母线电压互感器(3)的二次侧电性连接，用于对所述直流电压输出信号进行多次采样，获取采样的电压数据序列；电流采样模块(6)，所述电流采样模块(6)的输入端与直流避雷器(4)的接地回路电性连接，用于对所述直流电流信号进行多次采样，获取采样的电流数据序列，所述电流数据序列和电压数据序列的数量相等；直流线路电阻测量模块(7)，用于通过一外接直流电压电源测量直流线路电流值，以获取直流线路电阻值，所述直流线路电阻值为高压直流母线(1)和电流信号测量点之间的直流线路(71)的电阻；处理模块，用于接收所述电流数据序列、电压数据序列以及直流线路电流值并对三者进行计算，以判定直流避雷器的可靠性；所述电流采样模块(6)包括电流传感器(61)、第一温度传感器(62)、第一AD转换装置(63)、第一中央处理器(65)和第一无线收发器终端(64)，所述电流传感器(61)的取样探头串接在直流避雷器(4)的接地回路中，所述电流传感器(61)的输出端以及第一温度传感器(62)的输出端均通过第一AD转换装置(63)与第一中央处理器(65)的输入端相连，用于将电流传感器(61)对所述直流电流信号进行多次采样获取的电流数据序列以及第一温度传感器(62)测量的杆塔(2)侧的环境温度数据经模数转换后传送至第一中央处理器(65)，所述第一中央处理器(65)的输出端与第一无线收发器终端(64)的输入端电性连接，用于将获取的模数转换后的电流数据序列和杆塔(2)侧的环境温度数据通过第一无线收发器终端(64)传送至处理模块；所述电压采样模块(5)包括电压传感器(51)、第二温度传感器(52)、第二AD转换装置(53)、第二中央处理器(55)和第二无线收发器终端(54)，所述电压传感器(51)的取样探头串接在母线电压互感器二次侧中，所述电压传感器(51)的输出端和第二温度传感器(52)通过第二AD转换装置(53)与第二中央处理器(55)的输入端相连，用于将电压传感器(51)对所述直流电压输出信号进行多次采样获取的电压数据序列以及第二温度传感器(52)测量的高压直流母线(1)侧的环境温度数据经模数转换后传送至第二中央处理器(55)，所述第二中央处理器(55)的输出端与第二无线收发器终端(54)的输入端电性连接，用于将获取的模数转换后的电压数据序列和高压直流母线(1)侧的环境温度数据通过第二无线收发器终端(54)传送至处理模块；所述直流线路(71)包括极1线路和极2线路，其中，极1线路和极2线路分别与高压直流母线(1)形成的断合点分别记为A点和B点，所述直流避雷器(4)的一次侧与直流线路(71)形成的电流信号测量点分别位于极1线路和极2线路上的C点和D点；所述直流线路电阻测量模块(7)包括直流电压电源(72)、第一电流表(73)、第二电流表(74)、刀闸开关(75)、接地装置(76)、第三AD转换装置(77)、第三无线收发器终端(78)；其中，直流电压电源(72)的两个输出端分别连接至A点和B点，其输入端通过开关S3接地，所述A点和直流电压电源(72)之间串接第一电流表(73)和开关S1，所述B点和直流电压电源(72)之间串接第二电流表(74)和开关S2；所述接地装置(76)包括开关S4、开关S5、开关S6，所述开关S4的一端连接至C点，另一端通过开关S6接地，所述开关S5的两端分别连接至D点以及开关S4和开关S6之间；所述直流线路(71)和高压直流母线(1)之间的断合处通过刀闸开关(75)连接；所述第一电流表(73)和第二电流表(74)的输出端均通过第三AD转换装置(77)由第三无线收发器终端(78)将二者测得的直流线路电流值传送至处理模块；所述处理模块包括：无线收发器总站(8)，所述无线收发器总站(8)的输入端分别与第一无线收发器终端(64)、第二无线收发器终端(54)和第三无线收发器终端(78)的输出端无线连接，所述无线收发器总站(8)的输出端与服务器(9)相连，用于建立电流采样模块(6)与服务器(9)之间、电压采样模块(5)与服务器(9)之间、以及直流线路电阻测量模块(7)与服务器(9)之间的通讯；服务器(9)，用于接收来自无线收发器总站(8)的电流数据序列、电压数据序列以及直流线路电流值并对三者进行计算，以判定直流避雷器的可靠性；所述无线收发器总站(8)、第一无线收发器终端(64)、第二无线收发器终端(54)和第三无线收发器终端(78)均为无线路由器；所述直流线路直流避雷器带电检测系统进一步包括一电流互感器(10)，用于获取母线电流值，所述电流互感器(10)的一次侧与高压直流母线(1)电性连接，其二次侧连接至一第四AD转换装置(101)的输入端，所述第四AD转换装置(101)的输出端通过一第四中央处理器(102)将所述母线电流值由第四无线收发器终端(103)发送至处理模块，其特征在于，所述直流线路直流避雷器带电检测方法包括以下步骤：步骤1、通过直流线路电阻测量模块进行直流线路电流值的测量，并计算直流线路电阻值，所述直流线路电阻值为高压直流母线和电流信号测量点之间的直流线路的电阻，所述电流信号测量点为位于杆塔侧的直流避雷器一次侧连接在直流线路上的接点；所述直流线路包括极1线路和极2线路，其中，电压信号测量点分别位于极1线路和极2线路上的A点和B点，电流信号测量点分别位于极1线路和极2线路上的C点和D点；所述直流线路电阻测量模块包括直流电压电源、第一电流表、第二电流表、刀闸开关和接地装置；其中，直流电压电源的两个输出端分别连接至A点和B点，其输入端通过开关S3接地，所述A点和直流电压电源之间串接第一电流表和开关S1，所述B点和直流电压电源之间串接第二电流表和开关S2；所述接地装置包括开关S4、开关S5、开关S6、所述开关S4的一端连接至C点，另一端通过开关S6接地，所述开关S5的两端分别连接至D点以及开关S4和开关S6之间；所述电压信号测量点和高压直流母线之间通过刀闸开关连接；所述步骤1包括以下步骤：步骤11、闭合开关S1、S2、S4和S5，断开开关S3和S6，此时，极1线路和极2线路电阻串联，第一电流表和第二电流表的读数相同，均为I1；步骤12、闭合开关S1、S3、S4和S6，断开开关S2和S5，此时，极1线路和大地电阻串联，第一电流表的读数即流经极1线路的电流值，记为I2，第二电流表无读数；步骤13、闭合开关S2、S3、S5和S6，断开开关S1和S4，此时，极2线路和大地电阻串联，第一电流表无读数，第二电流表的读数即流经极2线路的电流值，记为I3；步骤14、计算直流线路电阻值Rl： R l = EI 1 2 ( 1 I 1 + 1 I 2 - 1 I 3 ) ( 1 I 1 - 1 I 2 + 1 I 3 ) - - - ( 1 ) ]]>式(1)中，E为直流电压电源的电压；步骤2、将电流传感器的采样探头从直流避雷器的接地回路采取直流电流信号，经过模数转换后，形成电流数据序列I(k)；将电压传感器的采样探头从母线电压互感器二次侧采取直流电压输出信号，经过模数转换后，形成电压数据序列U(k)；电流传感器的采样探头以及电压传感器的采样探头的采样频率均为2500Hz，二者的采样点数均为2500，其中，k的取值为0,1,2…2499；步骤3、对所述电流数据序列I(k)和电压数据序列U(k)分别整理，形成新的电流数据序列I0(k)和电压数据序列U0(k)： I 0 ( k ) = Σ n = 0 2499 I ( n ) e - j 2 π k 2500 - - - ( 2 ) ]]> U 0 ( k ) = Σ n = 0 2499 U ( n ) e - j 2 π k 2500 - - - ( 3 ) ]]>步骤4、式(3)中的电压数据序列U0(k)为高压直流母线侧的电压值，需要换算成杆塔侧的电压值，换算公式如式(4)所示：U0′(k)＝U0(k)/2500-ImRl[1+a((t2+t1)*0.5-20)] (4)式(4)中，t1为安装于高压直流母线侧的温度传感器测出的高压直流母线侧的环境温度，t2为安装于杆塔侧的温度传感器测出的杆塔侧的环境温度，a为直流线路的电阻温度系数，Im为母线电流值，通过与高压直流母线相连的电流互感器(10)测得；步骤5、提取直流避雷器的直流电阻值R和直流电流值I： R = U 0 ′ ( 0 ) I 0 ( 0 ) I = I 0 ( 0 ) 2500 - - - ( 5 ) ]]>步骤6、基于式(2)和(3)，提取各次谐波的谐波电压和谐波电流，根据式(6)可求出谐波电压总量UH和谐波电流总量IH： U H = Σ [ U 0 ( k ) ] 2 I H = Σ [ I 0 ( k ) ] 2 - - - ( 6 ) ]]>步骤7、判定直流避雷器的可靠性，判定的方法：当满足下列条件之一时，停电更换所述直流避雷器：直流避雷器的直流电阻值R小于2.5GΩ；直流电流值I大于50微安；当满足下列条件之一时，缩减直流避雷器相邻二次带电检测的周期以加强监测：直流避雷器的直流电阻值R和直流电流值I相邻两次带电检测间的变化率大于30％；500kV电压等级的直流线路的谐波电压总量大于520kV；800kV电压等级的直流线路的谐波电压总量大于816kV；谐波电流的总量大于3015A。