[发明专利]一种避雷器泄露电流成分分析方法及系统

说明书

技术领域

本发明涉及避雷器研究领域，具体地，涉及一种避雷器泄露电流成分分析方法及系统。

背景技术

金属氧化物避雷器作为系统电气设备过电压的保护装置，内部主要由氧化锌阀片串联而成，经长期运行内部的阀片电阻会因老化而失效，可见金属氧化物避雷器的运行状态直接影响着电力系统的安全运行。

工程中，常常以全泄露电流变化表征和判断避雷器的运行状态。但是由于氧化锌阀片表面的晶界层和固有电容的存在，金属氧化物避雷器阀片可等效为高压电容和具有压敏特性的电阻并联电路，其在电压的作用下流过阀片的泄漏电流可分为阻性电流和容性电流两部分，两者在相位上相差90o，阻性电流占全泄漏电流的10％～20％。随着运行时间的增加，避雷器阀片逐渐老化，其等值电阻也随之减少，此时流过避雷器阀片的阻性电流增大，而容性电流相对稳定，由于阻性电流在全泄漏电流中所占的比重较小，总体全泄漏电流变化不大。故全泄漏电流并不能够灵敏地判断避雷器的运行状态，而以测量避雷器阻性电流分量作为判断避雷器运行状态的依据则更加准确。目前，这针对于避雷器你阻性分量测量的方法主要有补偿法，然而该方法在应用过程中，受相邻线路线间干扰的影响，在实际中无法实现对避雷器泄漏电流阻性分量的测量。因此，准确地测量避雷器泄漏电流中的阻性分量，对于监测避雷器运行状态，保障电力系统的安全运行，有着十分重要的意义。

发明内容

本发明提供了一种避雷器泄露电流成分分析方法及系统，能够准确的对避雷器泄漏电流阻性分量进行测量。

为实现上述发明目的，请参考图1-图5，本申请提供了一种避雷器泄露电流成分分析方法及系统，系统包括由电流互感器构成的电流提取模块，该模块获得避雷器泄漏电流和容性参考电流信号，上述电流信号送入电流-电压信号转换模块，输出放大一定倍数的电压信号，最后经减法器构成的阻性电流分离模块，通过调节前级容性参考电流放大器的放大倍数，将泄漏电流中的容性电流分量去除，最终得到阻性电流分量，而后经计算得到避雷器泄漏电流中的阻性电流分量。上述系统能够准确测量阻性电流值并以此计算泄露电流中的其他分量，方法具体步骤如下：

步骤1：计算分析避雷器泄漏电流中全泄漏电流、阻性基波分量和阻性三次谐波分量相互之间的关系；

步骤2：搭建电容补偿电路，应用电流互感器耦合提取避雷器泄露电流及参考容性电流；

步骤3：通过运算放大器进行电流-电压信号转换；

步骤4：利用减法器电路提取信号中的阻性电流分量，计算分析避雷器泄漏电流中的阻性电流分量。

避雷器泄漏电流标准波形为：

I＝I_PR1sinωt+I_PR3sin(3ωt+π)+I_PC1sin(ωt+π/2)(1)

其中，避雷器泄漏电流分为阻性基波分量、阻性三次谐波分量、容性基波分量三个部分。式中，ω为基波角频率；I为全泄漏电流；I_PR1为阻性基波电流峰值；I_PR3为阻性三次波电流峰值；I_PC1为容性基波电流峰值。同时，阻性分量与电压呈三次方关系而容性分量与电压呈线性关系，当电压增大时阻性分量的变化远大于容性分量，避雷器正常运行时阻性基波分量峰值和阻性三次谐波分量峰值的比值为I_PR1/I_PR3＝3/1，带入式(1)得

I＝I_PRsin³ωt+I_PC1cosωt(2)

图1为避雷器电路经典计算模型，R为金属氧化物避雷器阀片等效非线性电阻，C为金属氧化物避雷器阀片等效固有电容，U为系统电压，I₀为流过MOA的全电流，I_R为金属氧化物避雷器的阻性泄漏电流，I_c为金属氧化物避雷器的容性泄漏电流。

上述经典计算模型可得到全电流的表达式为：

其中，U_P为阀片峰值，D＝1/K为常数。C为避雷器等值电容，t为时间，β为非线性系数。

对比上述(2)、(3)式可知出β＝3，I_PC1＝ωCU_P，I_PR＝DU_P³，通过中心频率150Hz的带通滤波器对波形进行处理，滤波后信号为：

i'(t)＝I_PR3sin(3ωt+π)(4)

滤波后信号的峰值为：