[发明专利]测量MOA阻性电流的数字补偿法

说明书

技术领域    

    本发明涉及一种测量MOA阻性电流的数字补偿法，属电力系统避雷保护技术领域。

背景技术    

金属氧化物避雷器（MOA）已经在电力系统中得到广泛应用，对电力系统的防雷起到至关重要的作用。但MOA在运行中本身也曾出现过不少问题，而且MOA的恶性爆炸事故还时有发生。因此，有必要加强对MOA在运行电压下的带电测试，以便及时发现所存在的缺陷。在运行电压下流过MOA的电流（全电流）包含容性电流（无功分量）和阻性电流（有功分量），其中的阻性电流会导致MOA内部的阀片温度上升。金属氧化物阀片具有负温度特性，即随着温度的升高其阻值会减小，阻值减小后流过阀片的阻性电流将增大，阻性电流增大后将使阀片的温度进一步升高，当其与周围环境的热平衡失去稳定后，将会使MOA产生热击穿而损坏。因此测量MOA在运行电压下阻性电流的变化，对反映MOA的运行状态具有重要意义。

目前测量MOA阻性电流的方法主要有以下两种：

（1）三次谐波法：三次谐波法基于MOA的电阻片是非线性电阻，其阻性电流中三次谐波的含量较高，通过分析MOA全电流波形中的三次谐波含量来间接地测量MOA的阻性电流，这种方法的缺点是不能得到MOA阻性电流的真实波形，只能间接地反映MOA的阻性电流变化，而且受电网中三次谐波的影响较大，因此测量结果的分散性大、准确性低。该方法的优点是不需要引入参考电压，现场测量比较方便。

（2）补偿法：补偿法是基于流过MOA全电流中的容性分量与施加在MOA上的电压之间在相角上相差+90°的原理，引入一个幅值可调的与施加电压相角差为-90°的补偿源来抵消（补偿）MOA全电流中的容性分量，从而获取流过MOA全电流中的阻性分量波形。该方法在原理上是可行的，但目前采用该方法的测试设备中所引入的补偿源都是模拟源，因此其测量准确度不可能做得很高。

发明内容    

本发明的目的是，为了解决采用补偿法测量MOA阻性电流存在的问题，本发明采用数字补偿法得到包含在MOA全电流之中的阻性电流分量波形，从而达到准确测量MOA阻性电流的目的。

无间隙金属氧化物避雷器（MOA）在运行电压下有电流I₀流过（称为全电流），在全电流I₀中包含有容性电流I_c和阻性电流I_r，MOA的等值电路如图1所示。

图2为MOA全电流的相量图，如果在测量时引入一个与容性电流Ic频率相同、相位相反且幅值与Ic相等的量来抵消I₀中的Ic分量，则此时测到的I₀即为阻性电流Ir。考虑到全电流中的容性分量Ic与施加在MOA上的电压U在相位上相差+90°，因此可通过采集与施加在MOA上的电压同相位、同频率的数字化波形作为参考电压，然后根据该数字化参考电压波形的相位和频率，由程序生成一个与Ic同相位、同频率且幅值可调的数字化补偿信号，并将该数字化补偿信号与采集到的全电流数字化波形相减，当调节该数字化补偿信号的幅值，使其与全电流数字化波形相减后所得波形的幅值达最小值时，表明容性电流被完全抵消，此时，相减后的波形即为阻性电流Ir的波形。

本发明的技术方案是，本发明通过电流传感器采集并保存流过MOA的全电流数字化波形；通过电压传感器采集并保存与施加在MOA上的交流电压同相位、同频率的数字化参考电压波形；采用LabVIEW虚拟仪器开发平台中的单频模块获取该数字化参考电压波形的频率和相位，由程序自动生成频率与参考电压相同、相位与参考电压相差+90°，幅值可自动调节的数字化正弦波补偿信号；将保存的全电流数字化波形及数字化正弦波补偿信号同时送入自动补偿程序模块进行容性电流补偿，当补偿达到预期的精度（可按要求进行设置）后，显示阻性电流波形及测试结果。

为了加快程序的运行速度和提高测试精度，在补偿程序模块中可设置对补偿过程的粗调和细调，即开始时对补偿波幅值调节的幅度比较大，当程序判断在本步补偿后的波形幅值大于上步值（补偿过度）时，则返回上一步的补偿波幅值，并将原补偿波幅值的调节步长减小10倍进行补偿过程的细调。图2为数字补偿法测量MOA阻性电流的程序框图。

本发明与现有技术比较的有益效果是，本发明方法可以很方便地采用虚拟仪器来实现对MOA阻性电流的测试，具有方法简单、测量精度高、便携性好、可靠性高等优点。

本发明适用于对MOA阻性电流的测试。

附图说明