[发明专利]一种直流换流站直流避雷器带电检测系统及方法

摘要

本发明公开了一种直流换流站直流避雷器带电检测系统，其包括高压直流母线、直流避雷器、母线电压互感器、电流采样模块、电压采样模块和处理模块，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并对二者进行计算，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

一种直流换流站直流避雷器带电检测方法，用于直流换流站直流避雷器带电检测系统，其特征在于，所述直流换流站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；直流避雷器(2)，所述直流避雷器(2)的一次侧与高压直流母线(1)电性连接，所述直流电压信号在流经直流避雷器(2)后，在直流避雷器(2)的接地侧产生一直流电流信号；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；电流采样模块(4)，所述电流采样模块(4)的输入端与直流避雷器(2)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；所述电流采样模块(4)包括电流传感器(41)、第一AD转换装置(42)、第一中央处理器(44)和第一无线收发器终端(43)，所述电流传感器(41)的取样探头串接在直流避雷器(2)的接地回路中，所述电流传感器(41)的输出端通过第一AD转换装置(42)与第一中央处理器(44)的输入端相连，用于将电流传感器(41)对所述直流电流信号进行多次采样获取的电流数据序列经模数转换后传送至第一中央处理器(44)，所述第一中央处理器(44)的输出端与第一无线收发器终端(43)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通过第一无线收发器终端(43)传送至处理模块；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，所述电流数据序列和电压数据序列的数量相等；所述电压采样模块(5)包括电压传感器(51)、第二AD转换装置(52)、第二中央处理器(54)和第二无线收发器终端(53)，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)的输出端通过第二AD转换装置(52)与第二中央处理器(54)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经模数转换后传送至第二中央处理器(54)，所述第二中央处理器(54)的输出端与第二无线收发器终端(53)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通过第二无线收发器终端(53)传送至处理模块；处理模块，用于接收所述电流数据序列和电压数据序列并对二者进行计算，以判定直流避雷器的可靠性；所述处理模块包括：无线收发器总站(6)和服务器(7)，所述无线收发器总站(6)的输入端分别与第一无线收发器终端(43)和第二无线收发器终端(53)的输出端通过无线网络连接，所述无线收发器总站(6)的输出端与服务器(7)相连，用于建立电流采样模块(4)与服务器(7)之间以及电压采样模块(5)与服务器(7)之间的通讯；所述服务器(7)用于接收来自无线收发器总站(6)的电流数据序列和电压数据序列并对二者进行计算，以判定直流避雷器的可靠性；所述无线收发器总站(6)、第一无线收发器终端(43)、第二无线收发器终端(53)均为无线路由器；所述直流避雷器(2)为氧化锌避雷器；所述直流换流站直流避雷器带电检测方法包括以下步骤：步骤1、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2、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I1(k)和电压数据序列U1(k)：I1(k)=Σn=02499I(n)e-j2πk2500---(1)]]>U1(k)=Σn=02499U(n)e-j2πk2500---(2)]]>步骤3、提取直流避雷器的直流电阻值R和直流电流值I：R=U1(0)I1(0)I=I1(0)2500---(3)]]>步骤4、提取直流避雷器的300Hz，600Hz，900Hz，1200Hz，1500Hz，1800Hz，2100Hz，2400Hz的阻抗值：Zl=((Re(U1(l)))2+(Im(U1(l)))2)12*ejarctan(Im(U1(l))Re(U1(l)))((Re(I1(l)))2+(Im(I1(l)))2)12*ejarctan(Im(I1(l))Re(I1(l)))---(4)]]>l＝300,600,900,1200,1500,1800,2100,2400(4)式中Re和Im分别为对复数U(l)和I(l)进行取实部和虚部运算，arctan为反正切的三角函数；步骤5、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；相邻两次带电检测间直流避雷器的300Hz，600Hz，900Hz，1200Hz，1500Hz，1800Hz，2100Hz，2400Hz的阻抗值的变化率均大于70％；当满足下列条件时，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均大于30％。