一種架空輸電線路氧化鋅避雷器阻性電流在線監(jiān)測(cè)方法技術(shù)

本發(fā)明專利技術(shù)公開了一種架空輸電線路氧化鋅避雷器阻性電流在線監(jiān)測(cè)方法，在線監(jiān)測(cè)從110kV輸電電纜外皮的屏蔽層上取出電流信號(hào)，為單純的電容電流，保證了數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性，利用此電容電流作為計(jì)算阻性電流的相位參考量，計(jì)算氧化鋅避雷器全電流中的阻性電流，使架空輸電線路在橫跨高速、鐵路、橋梁、河流等遠(yuǎn)離變電站的情況下，無電壓互感器電壓信號(hào)就能檢測(cè)出避雷器的阻性電流，解決了輸電線路上的氧化鋅避雷器遠(yuǎn)離變電站時(shí)無法從電壓互感器取得電壓信號(hào)，無法通過泄漏電流與電壓的相角差計(jì)算阻性電流的問題。本方案測(cè)試方法簡(jiǎn)單，工作量小，安全可靠，在線監(jiān)測(cè)不需停電，大大節(jié)約了成本，性價(jià)比高。比高。比高。

【技術(shù)實(shí)現(xiàn)步驟摘要】
一種架空輸電線路氧化鋅避雷器阻性電流在線監(jiān)測(cè)方法


[0001]本專利技術(shù)涉及電力系統(tǒng)電氣設(shè)備檢測(cè)
，具體為一種架空輸電線路氧化鋅避雷器阻性電流在線監(jiān)測(cè)方法。

技術(shù)介紹

[0002]當(dāng)今，35kV至220kV輸電線路是區(qū)域供電網(wǎng)絡(luò)重要組成部分，城市建設(shè)高等級(jí)公路、鐵路、重要河流時(shí)因技術(shù)要求，需用電纜進(jìn)行穿越，特別是35kV至110kV輸電線路在江蘇電網(wǎng)明確需用電纜穿越。因電纜及電纜終端絕緣相對(duì)較弱，電纜終端兩側(cè)均設(shè)置氧化鋅避雷器進(jìn)行過電壓保護(hù)。電纜正常運(yùn)行時(shí)要確保這些避雷器安全運(yùn)行，需定期停電做試驗(yàn)檢測(cè)，但因可靠性要求，線路上氧化鋅避雷器很難停電下來做試驗(yàn)，造成氧化鋅避雷器超試驗(yàn)周期運(yùn)行。工頻電壓作用于氧化鋅避雷器時(shí)，避雷器相當(dāng)于一臺(tái)有損耗的電容器，容性電流的大小僅對(duì)電壓分布有意義，并不發(fā)熱，而阻性電流則是氧化鋅避雷器老化呈現(xiàn)電阻態(tài)且持續(xù)發(fā)熱的表象。良好的金屬氧化物避雷器雖然在運(yùn)行中長(zhǎng)期承受運(yùn)行電壓，因流過的持續(xù)電流小(一般約為0.3至0.8mA)且基本為容性，熱效應(yīng)極微小幾乎為0，不致引起避雷器性能的改變。避雷器內(nèi)部出現(xiàn)異常時(shí)，如閥片嚴(yán)重劣化和內(nèi)部受潮，此時(shí)避雷器阻性電流分量將明顯增大，并可能導(dǎo)致熱穩(wěn)定破壞，造成避雷器損壞。測(cè)量全電流能監(jiān)測(cè)避雷器是否受潮，但是避雷器閥片老化時(shí)阻性電流感受最靈敏，而阻性電流占全電流的比重比較小，反應(yīng)不是很靈敏，因此需要監(jiān)測(cè)避雷器的阻性電流；持續(xù)電流阻性分量的增大是要經(jīng)過一個(gè)過程的，因此運(yùn)行中定期監(jiān)測(cè)金屬氧化物避雷器的持續(xù)電流的阻性分量，是保證安全運(yùn)行的有效措施。
[0003]在變電站內(nèi)測(cè)量避雷器持續(xù)電流阻性分量時(shí)，一般在對(duì)應(yīng)的母線壓變上取電壓信號(hào)作為參考相量，從而測(cè)量出阻性電流。電纜用避雷器所處環(huán)境多為戶外，更容易出現(xiàn)閥片嚴(yán)重劣化和內(nèi)壁受潮的情況，此時(shí)避雷器阻性電流分量將明顯增大，并可能導(dǎo)致熱穩(wěn)定破壞，造成避雷器損壞，與之并聯(lián)的電力設(shè)備將失去保護(hù)。與變電站有所不同的是35kV至110kV架空輸電線路經(jīng)常會(huì)橫跨高速、鐵路、高等級(jí)公路、橋梁、河流，遠(yuǎn)離變電站，無法從電壓互感器取得電壓信號(hào)，找不到計(jì)算阻性電流的相位參考量，無法通過泄漏電流與電壓的相角差計(jì)算阻性電流。
[0004]為了解決以上問題，如公開號(hào)為CN110780227A的中國(guó)專利公開了一種輸電線路避雷器泄露電流在線監(jiān)測(cè)裝置及方法，由線路避雷器監(jiān)測(cè)主板中的泄漏電流流入端與線路避雷器監(jiān)測(cè)主板末屏相連接，線路避雷器監(jiān)測(cè)主板中的泄漏電流流出端連接至桿塔地之間；電源管理模塊的輸出端與線路避雷器監(jiān)測(cè)主板的輸入端相連接，電源管理模塊輸入端與太陽(yáng)能電池板的輸出端相連接，電源管理模塊與蓄電池雙向連接。本專利技術(shù)實(shí)現(xiàn)了對(duì)線路避雷器的在線監(jiān)測(cè)，通過獲取線路避雷器的工作數(shù)據(jù)，使遠(yuǎn)端對(duì)避雷器性能評(píng)估更加可靠準(zhǔn)確，為線路避雷器狀態(tài)評(píng)估提供數(shù)據(jù)支撐，有效的減少了輸電線路運(yùn)維人員的工作強(qiáng)度，對(duì)提高輸電線路運(yùn)行的穩(wěn)定性起到了積極作用。
[0005]又如公開號(hào)為CN107861009A的中國(guó)專利公開了一種基于輸電線路避雷器在線監(jiān)
測(cè)系統(tǒng)的監(jiān)測(cè)方法，監(jiān)控中心發(fā)送請(qǐng)求監(jiān)測(cè)輸電線路避雷器狀態(tài)請(qǐng)求信息到綜合裝置；綜合裝置收到請(qǐng)求命令后，將請(qǐng)求同步信號(hào)下發(fā)給線上裝置；線上裝置在收到請(qǐng)求命令后，將信號(hào)再次發(fā)送給綜合裝置；線上裝置和綜合裝置對(duì)輸電線路電流和避雷器漏電電流進(jìn)行同步采樣，分別得到輸電線路參數(shù)，采集好的數(shù)據(jù)通過通訊及對(duì)時(shí)復(fù)用裝置一發(fā)送給通訊及對(duì)時(shí)復(fù)用裝置二，再次將轉(zhuǎn)化后的數(shù)據(jù)發(fā)送到綜合裝置；綜合裝置將接受的數(shù)據(jù)進(jìn)行計(jì)算分析，后判斷線路避雷器的裂化狀態(tài)；通過采集線路避雷器的接地線電流的參數(shù)，計(jì)算出其全電流、阻性電流、容性電流，來判斷線路避雷器的劣化狀況，實(shí)現(xiàn)了對(duì)線路避雷器的在線監(jiān)測(cè)。
[0006]目前，現(xiàn)有輸電線路避雷器監(jiān)測(cè)技術(shù)還存在不足之處：兩份專利雖然實(shí)現(xiàn)了輸電線路避雷器的在線監(jiān)測(cè)，但監(jiān)測(cè)方法相對(duì)復(fù)雜，監(jiān)測(cè)的穩(wěn)定性和準(zhǔn)確率有待進(jìn)一步提升，對(duì)于在復(fù)雜的電力環(huán)境中輸電線路避雷器的精確檢測(cè)仍是當(dāng)前亟需解決的技術(shù)問題，現(xiàn)有技術(shù)仍有待改進(jìn)。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

[0007]針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)的不足，本專利技術(shù)提供了一種架空輸電線路氧化鋅避雷器阻性電流在線監(jiān)測(cè)方法，以解決上述問題。
[0008]為實(shí)現(xiàn)以上目的，本專利技術(shù)通過以下技術(shù)方案予以實(shí)現(xiàn)：110kV輸電電纜一般為單芯電纜，電纜終端避雷器均為氧化鋅避雷器，將絕緣桿鉗形微安電流傳感器鉗夾在避雷器本體與計(jì)數(shù)器的連接引線上，引出待測(cè)避雷器運(yùn)行全電流信號(hào)I1(簡(jiǎn)稱“待測(cè)信號(hào)”，下同)；將絕緣桿鉗形電流傳感器鉗夾在電纜屏蔽層的外皮引出至接地連接引線上，引出計(jì)算阻性電流的相位參考量的電容電流信號(hào)I2(簡(jiǎn)稱“相位信號(hào)”，下同)。
[0009]將待測(cè)信號(hào)I1(較小)進(jìn)行線性放大，然后和相位信號(hào)I2進(jìn)入運(yùn)算器模塊進(jìn)行運(yùn)算，計(jì)算并還原出阻性電流大小和I1與I2相位信號(hào)的夾角。
[0010]相位信號(hào)只需一相，測(cè)量其他兩側(cè)時(shí)通過軟件移相進(jìn)行處理，減輕現(xiàn)場(chǎng)測(cè)試工作量，同時(shí)修正相鄰避雷器分布電壓引起的相位差；也可以采取同相測(cè)量，即待測(cè)信號(hào)與相位信號(hào)為同一相別。
[0011]電纜的絕緣層與屏蔽層之間存在的分布電容，則電纜外皮的屏蔽層上存在單純的電容電流I2，這個(gè)電流較大，一般在0.5A至30A左右，此電流超前電壓90
°
，將此電容電流信號(hào)取出，作為計(jì)算阻性電流的相位參考量。
[0012]進(jìn)一步的，當(dāng)避雷器內(nèi)部正常時(shí)，I1與I2均為單純的容性電流。
[0013]進(jìn)一步的，當(dāng)避雷器內(nèi)部正常時(shí)，I1與I2兩種電流相位相同，均超前U90
°
，阻性電流為零。
[0014]進(jìn)一步的，當(dāng)避雷器內(nèi)部正常時(shí)，阻性電流為零。
[0015]進(jìn)一步的，避雷器內(nèi)部出現(xiàn)異常情況時(shí)，I1中存在阻性分量即感性電流。
[0016]進(jìn)一步的，避雷器內(nèi)部出現(xiàn)異常情況時(shí)，I1與I2不是同電位，I1滯后I2夾角δ(介損角)。
[0017]進(jìn)一步的，避雷器內(nèi)部出現(xiàn)異常情況時(shí)，阻性電流Ir1p＝I1*sinδ。
[0018]進(jìn)一步的，放大器選用AD620系列儀表用放大器。
[0019]進(jìn)一步的，將待測(cè)信號(hào)進(jìn)行不失真線性放大20至500倍。
[0020]進(jìn)一步的，運(yùn)算器選用CS5463計(jì)量芯片。
[0021]相對(duì)于現(xiàn)有技術(shù)，本專利技術(shù)的有益效果在于：提供了一種架空輸電線路氧化鋅避雷器阻性電流在線監(jiān)測(cè)方法，在線監(jiān)測(cè)從110kV輸電電纜外皮的屏蔽層上取出電流信號(hào)，為單純的電容電流，保證了數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性，利用此電容電流作為計(jì)算阻性電流的相位參考量，計(jì)算氧化鋅避雷器全電流中的阻性電流，使架空輸電線路在橫跨高速、鐵路、橋梁、河流等遠(yuǎn)離變電站的情況下，無電壓互感器電壓信號(hào)就能檢測(cè)出避雷器的阻性電流，解決了輸電線路上的氧化鋅避雷器遠(yuǎn)離變電站時(shí)無法從電壓互感器取得電壓信號(hào)，無法通過泄漏電流與電壓的相角差計(jì)算阻性電流的問題。本方案測(cè)試方法簡(jiǎn)單，工作量小，安全可靠，在線監(jiān)測(cè)不需停電，大大節(jié)約了成本，性價(jià)比高。
附圖說明
[0022]圖1為本專利技術(shù)一種架空輸電線路氧化本文檔來自技高網(wǎng)...

【技術(shù)保護(hù)點(diǎn)】

【技術(shù)特征摘要】
1.一種架空輸電線路氧化鋅避雷器阻性電流在線監(jiān)測(cè)方法，其特征在于，包括以下步驟：S1:將絕緣桿鉗形微安電流傳感器鉗夾在避雷器本體與計(jì)數(shù)器的連接引線上，引出待測(cè)避雷器運(yùn)行全電流信號(hào)I1；S2:將絕緣桿鉗形電流傳感器鉗夾在電纜屏蔽層的外皮引出至接地連接引線上，引出計(jì)算阻性電流的相位參考量的電容電流信號(hào)I2；S3:將待測(cè)避雷器運(yùn)行全電流信號(hào)線性放大；S4:將放大后的待測(cè)信號(hào)和相位信號(hào)進(jìn)入運(yùn)算器模塊進(jìn)行運(yùn)算，計(jì)算并還原出阻性電流大小及I1與I2相位信號(hào)的夾角δ：方法一利用單片機(jī)及外圍電路實(shí)現(xiàn)，由公式Ir1＝I1Sinω(t+Δt),角度變化ωΔt，其中ω為角速度，ω＝2πf＝314，f是頻率，先檢測(cè)參考信號(hào)過零點(diǎn)時(shí)刻t1，然后先檢測(cè)測(cè)試信號(hào)過零點(diǎn)時(shí)刻t2，兩個(gè)信號(hào)過零間隔時(shí)間Δt＝t2
?
t1，Ir＝Ir1/G,Ir為實(shí)際阻性電流，Ir1為運(yùn)算后的阻性電流，G為增益；δ＝ωΔt,ω＝2πf,Φ＝90
°?
δ；方法二利用專用芯片實(shí)現(xiàn)，輸出有功功率P1、無功功率Q1、待測(cè)信號(hào)電流I1、電壓U1和功率因數(shù)λ，由Ir1＝P1/U1，Ir＝Ir1/G，Ir1為CS5463運(yùn)算后的阻性電流；Ir為實(shí)際阻性電流，G為增益(放大倍數(shù))δ＝ArcCos(λ)，Φ＝90
°?
δ。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種架空輸電線路氧化鋅避雷器阻性電流在線監(jiān)...

【專利技術(shù)屬性】
技術(shù)研發(fā)人員：孫德斌，曹岑，冒春艷，張曉雪，薛徐楊，施永東，黃子恒，管姚晗，秦勇，李捷，孫彤彤，周燠，
申請(qǐng)(專利權(quán))人：國(guó)網(wǎng)江蘇省電力有限公司如東縣供電分公司，
類型：發(fā)明
國(guó)別省市：