CN103308753A

CN103308753A - 基于避雷器操作冲击电流的过电压在线监测***

Info

Publication number: CN103308753A
Application number: CN2013101824201A
Authority: CN
Inventors: 王森; 胡攀峰; 牛博; 黄国强; 蒲路; 郭洁
Original assignee: State Grid Corp of China SGCC; Electric Power Research Institute of State Grid Shanxi Electric Power Co Ltd
Current assignee: State Grid Corp of China SGCC; Electric Power Research Institute of State Grid Shanxi Electric Power Co Ltd
Priority date: 2013-05-16
Filing date: 2013-05-16
Publication date: 2013-09-18

Abstract

本发明公开一种基于避雷器操作冲击电流的过电压在线监测***，包括依次连接的前端传感器、USB高速数据采集卡、USB光纤传输***和计算机记录显示***；所述前端传感器设置于变电站的避雷器节点处，用于实时采集避雷器的操作冲击电流；USB高速数据采集卡实时采集前端传感器输出的电信号，并通过USB光纤传输***传输给计算机记录显示***，计算机记录显示***根据获得的避雷器操作冲击电流和波头时间计算出避雷器节点的电压，并进行显示。本发明***可有效监测电力***中过电压，而不需要在电力***中增加设备、改变设备结构或采用设计特殊的套管抽头等措施，符合电力***对运行安全可靠的要求。

Description

基于避雷器操作冲击电流的过电压在线监测***

技术领域

本发明属于超、特高压输电***过电压监测技术领域，特别涉及基于避雷器动作电流的超、特高压输电***变电站、输电线路电压实现过电压在线监测的***。

背景技术

电网中发生的各种事故绝大部分是由于***中过电压引起的。但当***出现过电压事故时，往往由于缺乏有效的监测手段，无法确定事故原因是过电压幅值或陡度超过设备的承受能力，还是设备的绝缘水平降低所造成，这些使得分析判断变得十分困难，使得无法提出有效的针对措施。实现过电压监测对正确分析事故原因，改进电网绝缘配合，防止内外过电压事故等都有明确的指导意义。

国内外现有的过电压在线监测***一般采用高压分压器来直接获取过电压信号，或通过对变压器高压套管末屏电流的测量，采用特殊设计的电路还原套管母线处过电压波形。但这些方法还处于起步阶段，且需要在高压侧增补设备、设计特殊的套管抽头等影响***运行可靠性，这些过电压在线监测方法主要应用在配电网，对超、特高压***过电压的监测目前还尚未使用。

加装避雷器是电力***过电压保护的基本手段。在变电站中，进线、母线、变压器、电抗器等重要节点上均设置避雷器达到防雷保护、限制操作过电压的目的。现阶段使用的避雷器以金属氧化锌避雷器为主，国内外对避雷器所用氧化锌电阻片在雷电、操作冲击电流下伏安特性的研究已取得一些具有实际应用价值的结论，如氧化锌电阻片在陡波冲击电流下呈现明显的电感效应，电阻片残压与冲击电流陡度有关。

发明内容

本发明的目的在于提供一种基于避雷器操作冲击电流的过电压在线监测***，以解决现有技术存在的问题。

为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

基于避雷器操作冲击电流的过电压在线监测***，包括依次连接的前端传感器、USB高速数据采集卡、USB光纤传输***和计算机记录显示***；所述前端传感器设置于变电站的避雷器节点处，用于实时采集避雷器的操作冲击电流；USB高速数据采集卡实时采集前端传感器输出的电信号，并通过USB光纤传输***传输给计算机记录显示***，计算机记录显示***根据获得的避雷器操作冲击电流和波头时间计算出避雷器节点的电压，并进行显示。

本发明进一步的改进在于：计算机记录显示***通过以下公式计算避雷器节点的电压：

U {= U}_{0} (I) + U_{1} (I) e^{- x / U_{2} (I)}

其中，U为避雷器节点的电压；

U₀(I)=5.86074+1.8223E-4I-5.42355E-9I²

U_{1} (I) = \{\begin{matrix} 0.87436 (250 \leq I \leq 300) \\ 0.70555 (300 < I \leq 500) \\ 0.8062 (500 < I \leq 800) \\ 0.82024 (800 < I \leq 1000) \end{matrix}

U_{2} (I) = \{\begin{matrix} 14.18453 (250 \leq I \leq 300) \\ 17.40393 (300 < I \leq 500) \\ 13.67742 (500 < I \leq 800) \\ 12.48046 (800 < I \leq 1000) \end{matrix}

其中I为前端传感器所采集的操作冲击电流，单位为安培；x为波头时间，范围为20<x≤40，单位为微秒。

本发明进一步的改进在于：所述前端传感器为自积分的罗氏线圈。

本发明进一步的改进在于：USB光纤传输***将USB高速数据采集卡采集的电信号转换成光信号，然后通过光纤传输到远端进行光/电转换，然后将转换后的光信号通过USB接口传输给计算机记录显示***。

相对于现有技术，本发明具有以下优点：本发明基于氧化锌电阻片在雷电、操作冲击电流下伏安特性具有的特点，利用避雷器冲击全电流还原避雷器节点电压从而实现过电压在线监测。本***考虑了雷电冲击下，冲击电流波形、幅值等对避雷器节点过电压的影响，能够有效计算避雷器节点过电压。本发明提出采用避雷器冲击电流还原避雷器节点过电压在线监测***，可有效监测电力***中过电压，而不需要在电力***中增加设备、改变设备结构或采用设计特殊的套管抽头等措施，符合电力***对运行安全可靠的要求。

附图说明

图1为本发明在线监测***的结构框图。

具体实施方式

本发明提出的基于避雷器冲击全电流还原避雷器节点过电压方法，结合实例说明如下：

请参阅图1所以，本发明一种基于避雷器操作冲击电流的过电压在线监测***，包括依次连接的前端传感器（自积分的Rogowski线圈）、USB高速数据采集卡、USB光纤传输***和计算机记录显示***。

前端传感器设置于变电站的避雷器节点处，用于实时采集避雷器的操作冲击电流；前端传感器采集的避雷器的操作冲击电流传输给USB高速数据采集卡，USB高速数据采集卡将该数据传输给USB光纤传输***；USB光纤传输***将USB高速数据采集卡采集的电信号转换成光信号通过光纤传输到远端进行光/电转换，然后将转换后的光信号通过USB接口传输给计算机记录显示***。

计算机记录显示***通过下述公式计算出该避雷器节点的电压，并实时进行显示：

操作冲击电流与节点电压的关系：

U = U_{0} (I) + U_{1} (I) e^{- x / U_{2} (I)}

其中，U为避雷器节点的电压；

U₀(I)=5.86074+1.8223E-4I-5.42355E-9I²

U_{1} (I) = \{\begin{matrix} 0.87436 (250 \leq I \leq 300) \\ 0.70555 (300 < I \leq 500) \\ 0.8062 (500 < I \leq 800) \\ 0.82024 (800 < I \leq 1000) \end{matrix}

U_{2} (I) = \{\begin{matrix} 14.18453 (250 \leq I \leq 300) \\ 17.40393 (300 < I \leq 500) \\ 13.67742 (500 < I \leq 800) \\ 12.48046 (800 < I \leq 1000) \end{matrix}

上述计算公式，是通过比例元件试验得到***各种不同类型氧化锌避雷器的冲击电流幅值、波头与节点电压（残压）幅值样本数据库；运用函数拟合的方法对***氧化锌避雷器的冲击电流幅值、波头与节点电压（残压）之间的对应关系所得到的。

实施例：

以35kV电力***中额定电压51kV无间隙金属氧化物避雷器为例，采用无铁芯的自积分Rogowski线圈作为电流传感头对氧化锌避雷器操作冲击电流进行实时测量，测量的数据通过USB高速数据采集卡采集，然后通过USB光纤传输***传输给计算机记录显示***，计算机记录显示***得到电流幅值、波头时间参数，如操作冲击电流幅值为0.537kA，操作冲击电流波头时间为20μs，计算机记录显示***计算得到操作冲击电流条件下避雷器节点电压为107.4kV，使用高压分压器测量得到避雷器节点电压为112.16kV，误差在5%以内。实现对避雷器节点过电压的实时在线监测。通过计算机记录显示***实时显示的避雷器节点电压，当***出现过电压事故时，能够准确的确定事故原因是过电压幅值或陡度超过设备的承受能力，还是设备的绝缘水平降低所造成，可以帮助变电站监控人员提出有效的针对措施。实现过电压监测对正确分析事故原因，改进电网绝缘配合，防止内外过电压事故等都有明确的指导意义。

本发明提出采用避雷器操作冲击电流还原避雷器节点过电压在线监测***，可有效监测电力***中过电压，而不需要在电力***中增加设备、改变设备结构或采用设计特殊的套管抽头等措施，符合电力***对运行安全可靠的要求。

Claims

1.基于避雷器操作冲击电流的过电压在线监测***，其特征在于，包括依次连接的前端传感器、USB高速数据采集卡、USB光纤传输***和计算机记录显示***；所述前端传感器设置于变电站的避雷器节点处，用于实时采集避雷器的操作冲击电流；USB高速数据采集卡实时采集前端传感器输出的电信号，并通过USB光纤传输***传输给计算机记录显示***，计算机记录显示***根据获得的避雷器操作冲击电流和波头时间计算出避雷器节点的电压，并进行显示。

2.根据权利要求1所述的基于避雷器操作冲击电流的过电压在线监测***，其特征在于，计算机记录显示***通过以下公式计算避雷器节点的电压：

U {= U}_{0} (I) + U_{1} (I) e^{- x / U_{2} (I)}

其中，U为避雷器节点的电压；

U₀(I)=5.86074+1.8223E-4I-5.42355E-9I²

U_{1} (I) = \{\begin{matrix} 0.87436 (250 \leq I \leq 300) \\ 0.70555 (300 < I \leq 500) \\ 0.8062 (500 < I \leq 800) \\ 0.82024 (800 < I \leq 1000) \end{matrix}

U_{2} (I) = \{\begin{matrix} 14.18453 (250 \leq I \leq 300) \\ 17.40393 (300 < I \leq 500) \\ 13.67742 (500 < I \leq 800) \\ 12.48046 (800 < I \leq 1000) \end{matrix}

3.根据权利要求1所述的基于避雷器操作冲击电流的过电压在线监测***，其特征在于，所述前端传感器为自积分的罗氏线圈。

4.根据权利要求1所述的基于避雷器操作冲击电流的过电压在线监测***，其特征在于，USB光纤传输***将USB高速数据采集卡采集的电信号转换成光信号，然后通过光纤传输到远端进行光/电转换，然后将转换后的光信号通过USB接口传输给计算机记录显示***。