CN103777102A - 考虑三次电压谐波影响的避雷器绝缘性能检测方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种考虑三次电压谐波影响的避雷器绝缘性能检测方法，它首先测量流经避雷器的全电流，从全电流中提取阻性电流，计算全电流的幅值和阻性电流的幅值，计算基波阻性电流幅值和三次谐波阻性电流幅值，计算避雷器绝缘性能因子，然后利用全电流幅值、阻性电流幅值、三次谐波阻性电流幅值和避雷器绝缘性能因子构成检测判据，对避雷器绝缘性能进行准确判别。本发明检测性能不受三次电压谐波和相间耦合电容的影响，检测结果准确可靠，可为制定避雷器检修方案提供可靠依据，有利于缩短避雷器停电检修时间，延长避雷器使用寿命，对于减少停电损失、保证电力设备安全运行具有十分重要意义。

Description

考虑三次电压谐波影响的避雷器绝缘性能检测方法

技术领域

本发明涉及电力设备的保护领域，具体地说是涉及一种考虑三次电压谐波影响的避雷器绝缘性能检测方法。

背景技术

避雷器具有良好非线性特性和通流能力，可以保护高压电气设备免受过电压侵害，在电网中获得广泛应用。避雷器连接在高压线路和地网之间，自身绝缘性能的好坏直接影响着被保护高压电气设备的安全。

目前应用中的在线监测技术是通过监测避雷器泄漏电流的全电流和阻性电流的变化情况来判断避雷器绝缘性能的好坏。当监测到避雷器绝缘性能变差，电力管理部门需要将该避雷器停电检修，由电力检修部门通过各种电气试验排查找出引起避雷器绝缘性能变差的因素。这种做法需要耗费大量的停电时间和检修时间，不但浪费大量检修时间，缩短避雷器使用寿命，还会造成较大直接停电损失和因停电而引起的社会经济损失。因此，研究一种避雷器绝缘性能动态变化情况在线检测，可为电力管理部门制定避雷器检修方案提供可靠依据，有利于缩短避雷器停电检修时间，对于减少停电损失、保证电力设备安全运行具有十分重要意义。

发明内容

本发明提供了一种考虑三次电压谐波影响的避雷器绝缘性能检测方法，其克服了背景技术中所述的现有技术的不足。

本发明解决其技术问题的所采用的技术方案是：

考虑三次电压谐波影响的避雷器绝缘性能检测方法，它包括如下依序步骤：

步骤1，测量流经避雷器各采样时刻t的全电流i_x(t)，计算各采样时刻t的阻性电流

其中：I_xm为i_x(t)波形过零后第一个峰值；T为周期时间；t₀为i_x(t)波形过零后第一个峰值对应采样时间；

步骤2，利用傅里叶算法计算全电流i_x(t)的幅值I_x和阻性电流i_r(t)的幅值I_r；

步骤3，计算基波阻性电流幅值

计算三次谐波阻性电流幅值计算避雷器绝缘性能因子其中：k为谐波次数，考虑三次电压谐波影响选取k=3，ω为电力***角频率；

步骤4，若I_x>I_xset，则判断避雷器整体绝缘已严重损坏；其中：I_xset为全电流整定门槛值；

步骤5，若I_r>I_rset且持续时间大于整定时间，则判断为环境因素导致避雷器绝缘性能下降；其中：I_rset为阻性电流整定门槛值；

步骤6，若I_r>I_rset且持续时间小于整定时间，则判断为避雷器内部元器件损坏导致避雷器绝缘性能下降；

步骤7，若I_r3>I_r3set且α<α_set，则判断为避雷器绝缘轻微老化；其中：I_r3set为三次谐波阻性电流整定门槛值，α_set为整定门槛值；

步骤8，若I_r3>I_r3set且α>α_set，则判断为避雷器绝缘严重老化；其中：I_r3set为三次谐波阻性电流整定门槛值，α_set为整定门槛值。

本技术方案与背景技术相比，它具有如下优点：

本发明方法首先测量流经避雷器的全电流，从全电流中提取阻性电流，计算全电流的幅值和阻性电流的幅值，计算基波阻性电流幅值和三次谐波阻性电流幅值，利用基波阻性电流幅值和三次谐波阻性电流幅值计算避雷器绝缘性能因子，然后利用全电流幅值、阻性电流幅值、三次谐波阻性电流幅值和避雷器绝缘性能因子构成检测判据，对避雷器绝缘性能进行准确判别。本发明方法利用流经避雷器的全电流蕴含的谐波信息和避雷器绝缘性能因子构成检测判据，检测性能不受三次电压谐波和相间耦合电容的影响，检测结果准确可靠，可为制定避雷器检修方案提供可靠依据，有利于缩短避雷器停电检修时间，延长避雷器使用寿命，对于减少停电损失、保证电力设备安全运行具有十分重要意义。

附图说明

下面结合附图和实施例对本发明作进一步说明。

图1是本发明实施例提供的一种考虑三次电压谐波影响的避雷器绝缘性能检测方法的流程图。

具体实施方式

请查阅1，以下具体说明本实施例的计算步骤：

首先，测量流经避雷器各采样时刻t的全电流i_x(t)，计算各采样时刻t的阻性电流

其中：I_xm为i_x(t)波形过零后第一个峰值；T为周期时间；t₀为i_x(t)波形过零后第一个峰值对应采样时间。

进而，利用傅里叶算法计算全电流i_x(t)的幅值I_x和阻性电流i_r(t)的幅值。

阻性电流i_r(t)由阻性电流的基波和各奇次谐波电流组成，其傅里叶级数的展开式如式（1）。

$i_r\left(t\right)=\underset{k-=1}{\overset{\&infin;}{\mathrm{\&Sigma;}}}{I}_{\mathrm{rk}}\sin \mathrm{k\&omega;t}=I_{r1}\sin \mathrm{\&omega;t}+I_{r3}\sin 3\mathrm{\&omega;t}+I_{r5}\sin 5\mathrm{\&omega;t}+......---\left(1\right)$

其中：I_rk为阻性电流i_r(t)中的k次谐波阻性电流幅值；I_r1为阻性电流i_r(t)中的基波阻性电流幅值；I_r3为阻性电流i_r(t)中的三次谐波阻性电流幅值；I_r5为阻性电流i_r(t)中的五次谐波阻性电流幅值；ω为电力***角频率。

进而，利用傅里叶算法计算基波阻性电流幅值I_r1，如式（2）。

$I_{r1}=\frac{1}{\mathrm{\&pi;}}{\&Integral;}_0^{2\mathrm{\&pi;}}{i}_r\left(t\right)\sin \mathrm{\&omega;td}\left(\mathrm{\&omega;t}\right)---\left(2\right)$

利用傅里叶算法计算三次谐波阻性电流幅值I_r3，如式（3）。

$I_{r3}=\frac{1}{\mathrm{\&pi;}}{\&Integral;}_0^{2\mathrm{\&pi;}}3i_r\left(t\right)\sin 3\mathrm{\&omega;td}\left(\mathrm{\&omega;t}\right)---\left(3\right)$

计算避雷器绝缘性能因子

其中：k为谐波次数，考虑三次电压谐波影响选取k=3；ω为电力***角频率。

最后，利用计算得到的I_x、I_r、I_r3和避雷器绝缘性能因子α构成避雷器绝缘性能诊断判据如下：

（1）若I_x>I_xset，则判断避雷器整体绝缘已严重损坏；其中，I_xset为全电流整定门槛值。

（2）若I_r>I_rset且持续时间大于整定时间，则判断为环境因素导致避雷器绝缘性能下降；其中，I_rset为阻性电流整定门槛值。

（3）若I_r>I_rset且持续时间小于整定时间，则判断为避雷器内部元器件损坏导致避雷器绝缘性能下降。

（4）若I_r3>I_r3set且α<α_set，则判断为避雷器绝缘轻微老化；其中，I_r3set为三次谐波阻性电流整定门槛值；α_set为整定门槛值。

（5）若I_r3>I_r3set且α>α_set，则判断为避雷器绝缘严重老化；其中，I_r3set为三次谐波阻性电流整定门槛值；α_set为整定门槛值。

本发明方法首先测量流经避雷器的全电流，从全电流中提取阻性电流，计算全电流的幅值和阻性电流的幅值，计算基波阻性电流幅值和三次谐波阻性电流幅值，利用基波阻性电流幅值和三次谐波阻性电流幅值计算避雷器绝缘性能因子，然后利用全电流幅值、阻性电流幅值、三次谐波阻性电流幅值和避雷器绝缘性能因子构成检测判据，对避雷器绝缘性能进行准确判别。本发明方法利用流经避雷器的全电流蕴含的谐波信息和避雷器绝缘性能因子构成检测判据，检测性能不受三次电压谐波和相间耦合电容的影响，检测结果准确可靠，可为制定避雷器检修方案提供可靠依据，有利于缩短避雷器停电检修时间，延长避雷器使用寿命，对于减少停电损失、保证电力设备安全运行具有十分重要意义。

以上所述，仅为本发明较佳实施例而已，故不能依此限定本发明实施的范围，即依本发明专利范围及说明书内容所作的等效变化与修饰，皆应仍属本发明涵盖的范围内。

Claims (1)

1.考虑三次电压谐波影响的避雷器绝缘性能检测方法，其特征在于，包括如下依序步骤：

步骤1，测量流经避雷器各采样时刻t的全电流i_x(t)，计算各采样时刻t的阻性电流

其中：I_xm为i_x(t)波形过零后第一个峰值；T为周期时间；t₀为i_x(t)波形过零后第一个峰值对应采样时间；

步骤2，利用傅里叶算法计算全电流i_x(t)的幅值I_x和阻性电流i_r(t)的幅值I_r；

步骤3，计算基波阻性电流幅值

计算三次谐波阻性电流幅值

计算避雷器绝缘性能因子

其中：k为谐波次数，考虑三次电压谐波影响选取k=3，ω为电力***角频率；

步骤4，若I_x>I_xset，则判断避雷器整体绝缘已严重损坏；其中：I_xset为全电流整定门槛值；

步骤5，若I_r>I_rset且持续时间大于整定时间，则判断为环境因素导致避雷器绝缘性能下降；其中：I_rset为阻性电流整定门槛值；

步骤6，若I_r>I_rset且持续时间小于整定时间，则判断为避雷器内部元器件损坏导致避雷器绝缘性能下降；

步骤7，若I_r3>I_r3set且α<α_set，则判断为避雷器绝缘轻微老化；其中：I_r3set为三次谐波阻性电流整定门槛值，α_set为整定门槛值；

步骤8，若I_r3>I_r3set且α>α_set，则判断为避雷器绝缘严重老化；其中：I_r3set为三次谐波阻性电流整定门槛值，α_set为整定门槛值。