CN109358251A - 一种moa避雷器带电同步测量装置、带电测试仪和带电测试方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种MOA避雷器带电同步测量装置、基于三相泄漏电流比较的MOA避雷器带电测试仪和基于三相泄漏电流比较的MOA避雷器带电测试方法。相较于现有的MOA避雷器带电检测技术，(1)本发明不需要依赖于***电压，省去了直接从电压互感器取电压信号的复杂操作，也避免了其他取电压信号方式带来的人身安全风险；(2)可以允许MOA避雷器正常运行时进行检测，避免了停电测试所带来的经济损失和操作风险；(3)对MOA避雷器状态的判断是通过检测泄漏电流夹角的变化进行，所以该方法具有很高的灵敏度，且不存在使用单一本相电压值来计算阻性电流和容性电流带入偏差的问题，相比现有技术，采用本方法对MOA避雷器内部绝缘受潮及阀片老化等情况进行的判断更加准确。
Description
技术领域
本发明属于避雷器测试技术领域，具体涉及一种基于三相泄漏电流比较的MOA避雷器带电测试仪。本发明还涉及一种基于三相泄漏电流比较的MOA避雷器带电测试方法。
背景技术
MOA避雷器是用以保护电气设备免受各种过电压损害的保护设备，它具有响应快、伏安特性平坦、性能稳定、通流容量大、残压低、寿命长、结构简单等优点，是电力***安全运行的有力保障。随着电网规模不断扩大，现在已有数以万计的MOA避雷器投入使用，这些MOA避雷器的运行状态是保证电网能否安全可靠运行的关键。MOA避雷器在长期运行后会出现内部绝缘受潮及阀片老化等缺陷，导致避雷器泄漏电流的增加，严重时还会引起热崩溃，影响电力安全生产，因此需要定期进行预防性试验，确定其工作状态是否良好。因此，通过即时、方便的手段或装置来检测这些结构的可靠性，对于电网的可靠运行十分重要。近年来，供电可靠性的要求使得MOA避雷器试验已由原来的停电预试为主转为带电测试为主，在无需停电的情况下，通过对MOA避雷器阀片的泄漏电流中阻性分量的测量，判断MOA避雷器阀片的老化和受潮情况。目前，传统的带电测试原理主要基于***电压和泄漏电流两个因素，一般是测量避雷器泄漏电流和对应相的电压，从氧化锌避雷器接地引线处测量泄漏电流，从***电压互感器的计量端子取得电压信号，或者获取检修电源电压作为电压信号，进行测量和计算。但由于相邻相电流的容性耦合的影响导致无法测量到准确的阻性电流与全电流夹角，因此常规方法是假定该夹角，并依据该假定角计算全电流的容性分量、阻性分量，然后判断氧化锌避雷器状态。然而，泄漏电流的测量相对容易，但是***电压信号的准确获取一直是一个难题，因为对于三相交流***，A、B、C相存在相间干扰，任意一相的泄漏电流都会存在其他两相空间耦合过来的容性电流，使用单一本相电压值来计算的阻性电流和容性电流会存在偏差；同时直接从电压互感器取电压信号又比较复杂，并存在一定风险。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是提供一种不依赖于***电压的、基于三相泄漏电流比较的、用于MOA避雷器运行状态检测的带电测试仪。本发明可以实现对三相交流输变电***内不同电压等级、不同容量的MOA避雷器组进行带电测试和状态分析，为判断MOA避雷器内部是否存在绝缘受潮及阀片老化等缺陷提供可参考的依据。
本发明通过以下技术方案解决上述技术问题，
一种MOA避雷器带电同步测量装置，其特征在于，包括数据处理模块、数据采集模块、温湿度检测模块以及数据传输模块；
其中，
所述数据处理模块由控制器U1，电容C1，电阻R1和晶振电路构成；所述数据处理模块将所述数据采集模块获得的三相泄漏电流与相角模拟信号转换为三相泄漏电流与相角数字信号；
所述控制器U1为型号8052单片机；
所述晶振电路的两端分别连接所述控制器U1的14、15引脚；
所述电阻R1的一端连接电源VCC和控制器U1的1引脚，其另一端连接控制器U1的6引脚后，再经由所述电容C1接地；
所述控制器U1的16引脚接地，为外部接地端口；
所述数据采集模块由采集芯片U3A和电阻R2、R3、R4、R5组成，所述数据采集模块采集三相MOA避雷器的泄漏电流及相角模拟信号；
所述采集芯片U3A的2、4、6、8引脚分别通过电阻R2、R3、R4、R5与控制器U1的30、29、28、27引脚连接，所述采集芯片U3A的1引脚悬空，16、14引脚分别通过电流表U2、U4与被测信号输入端口CH1、CH2连接；
所述温湿度检测模块由温湿度传感器U3B，电阻R6、R7、R8、R9、R12、R13和温湿度探头组成，所述温湿度检测模块获得采集三相MOA避雷器泄漏电流及相角模拟信号时的温湿度参数；
所述温湿度传感器U3B的11、13、15、17引脚分别通过电阻R6、R7、R8、R9与控制器U1的24、23、22、21引脚连接，所述温湿度传感器U3B的19引脚悬空，其5、3引脚分别与电阻R12、R13的一端相连，电阻R12、R13的另一端并联后与温湿度探头相连；
所述数据传输模块包括USB hub，所述USB hub包括1、2、3、4引脚和shell端，所述数据传输模块将三相泄漏电流与相角数字信号传输至上位机；
其1、2、3引脚分别与所述控制器U1的20、19、18引脚相连，其4引脚接地，所述shell端为信号输出端口OUTPUT；case1、case2代表传输过程输出的数据。
为了获得更好的技术效果，还有指示灯X1，所述指示灯X1的一脚与控制器U1的17引脚相连接，另一脚接地，起到试验状态的指示功能；
为了获得更好的技术效果，还有六面体外壳，所述同步测量装置安装在外壳内，所述外壳的表面设有蜂窝型散热孔，所述温湿度检测模块的温湿度探头置于所述同步测量装置上方的任一蜂窝型散热孔中；
为了获得更好的技术效果，所述外壳的前面板上设有五个通孔，分别安装CH1、CH2两个被测信号输入端口、GND外部接地端口、电源指示灯和所述数据传输模块的信号输出端口OUTPUT。
为了获得更好的技术效果，所述控制器U1采用的芯片型号为8052单片机。
为了获得更好的技术效果，所述采集芯片U3A采用型号为HCTL-2016芯片。
为了获得更好的技术效果，所述电流表U2、U4为Keithly 6485电流表。
为了获得更好的技术效果，所述温湿度传感器U3B采用HTU21D温湿度传感器。
为了获得更好的技术效果，所述USB hub为AT43301控制器。
本发明还提供一种基于三相泄漏电流比较的MOA避雷器带电测试仪，其特征在于，包括同步测量装置和工控机，
所述工控机为所述同步测量装置的上位机；
所述工控机通过USB线与所述同步测量装置的USB hub的shell端相连，接收并存储所述同步测量装置发送的三相泄漏电流与相角数字信号。
为了获得更好的技术效果，所述工控机为SIEMENS公司的6AG4010-4AA11-0XX5。
为了获得更好的技术效果，所述USB线为1.8m的USB2.0A/B线。
本发明所要解决的另一个技术问题是提供一种不依赖于***电压的、基于三相泄漏电流比较的、用于MOA避雷器运行状态检测的带电测试方法。
本发明通过如下技术方案解决上述技术问题，
一种基于三相泄漏电流比较的MOA避雷器带电测试方法，步骤如下，
(1)数据采集：将所述工控机通过所述USB hub连接所述同步测量装置，所述同步测量装置同步采集被测三相MOA避雷器的三相泄漏电流与相角，转换后获得三相泄漏电流与相角数字信号，并发送至工控机；
(2)数据处理：所述工控机将步骤(1)采集到的三相泄漏电流及相角数字信号采用快速傅里叶算法进行数据处理，获得三相泄漏电流与相角关系曲线；
(3)参考标准曲线：以被测MOA避雷器刚投入运行时所测得的三相泄漏电流和相角按步骤(2)进行数据处理，获得的三相泄漏电流与相角关系曲线作为参考标准曲线f(θ，I)；
(4)测试曲线：以被测MOA避雷器带电测试时所测得的三相泄漏电流及相角按步骤(2)进行数据处理，获得三相泄漏电流与相角关系曲线作为测试曲线g(θ，I)；
(5)比较判断：将测试曲线g(θ，I)与参考标准曲线f(θ，I)进行比较，观察测试曲线g(θ，I)是否异于参考标准曲线f(θ，I)，获得MOA避雷器的运行状态，若是测试曲线g(θ，I)异于参考标准曲线f(θ，I)，则避雷器状态异常，设备应进行停电检修。
为了获得更好的技术效果，步骤(5)中，以参考标准曲线为f(θ，I)，测试曲线为g(θ，I)，根据下式判断，
lg[f(θ0,I0)/g(θ0,I0)]＝σ，
若σ≤σ0，则设备运行状态良好；
若σ≥σ0，则设备运行状态异常，应安排检修；
式中σ0为与避雷器参数相关的定值。
为了获得更好的技术效果，步骤(1)中，同时还采集测试环境的温度和湿度数据；
步骤(2)中，将步骤(1)采集到的三相泄漏电流及相角数字信号采用快速傅里叶算法进行数据处理，获得三相泄漏电流与相角关系曲线；
步骤(3)中，在被测MOA避雷器刚投入运行时，采集不同温度、湿度下的三相泄漏电流及相角数据并通过步骤(2)进行数据处理，获得不同温度、湿度下的三相泄漏电流与相角关系曲线g0(θ，I)；
再对温度、湿度采用快速傅里叶算法进行数据处理，获得温度-湿度-三相泄漏电流与相角校正参考标准曲线f'(θ，I)；
步骤(4)中，以被测MOA避雷器带电测试时所测得的三相泄漏电流及相角按步骤(2)进行数据处理，获得三相泄漏电流与相角关系曲线作为测试曲线g(θ，I)；
以被测MOA避雷器带电测试时所测得的温度和湿度数据代入温度-湿度-三相泄漏电流与相角校正参考标准曲线f'(θ，I)中，获得被测MOA避雷器带电测试时所测得的温度和湿度下的校正参考标准曲线f0'(θ，I)；
步骤(5)，将测试曲线g(θ，I)与校正参考标准曲线f0'(θ，I)进行比较，观察测试曲线g(θ，I)是否异于校正参考标准曲线f0'(θ，I)，获得MOA避雷器的运行状态，若是测试曲线g(θ，I)异于校正参考标准曲线f0'(θ，I)，则避雷器状态异常，设备应进行停电检修。
相较于现有的MOA避雷器带电检测技术，本发明具有如下有益效果：
(1)本发明不需要依赖于***电压，省去了直接从电压互感器取电压信号的复杂操作，也避免了其他取电压信号方式带来的人身安全风险；
(2)本发明的测试方法为带电测试，可以允许MOA避雷器正常运行时进行检测，避免了停电测试所带来的经济损失和操作风险；
(3)本发明对MOA避雷器状态的判断是通过检测泄漏电流夹角的变化进行，所以该方法具有很高的灵敏度，且不存在使用单一本相电压值来计算阻性电流和容性电流带入偏差的问题，相比现有技术，采用本方法对MOA避雷器内部绝缘受潮及阀片老化等情况进行的判断更加准确。
附图说明
图1为本发明带电同步测量装置电路图；
图2为本发明带电测试仪流程图；
图3为本发明同步测量装置主视图；
图4为本发明同步测量装置俯视图；
图5为本发明同步测量装置的左视图；
图6为某MOA避雷器在标准条件下所得的三相泄漏电流的大小及相角关系曲线；
图7为实例试验曲线与参考曲线比较图。
具体实施方式
下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。
在三相交流***中，A、B、C三相各安装一只氧化锌避雷器，组成氧化锌避雷器组。用Ua、Ub、Uc代表为***的A、B、C相电压，且相位角差值均衡幅值一致，用Ia、Ib、Ic分别表示三相的泄漏电流，用Iar、Ibr、Icr分别表示三相的阻性电流，阻性电流远小于泄漏电流，用Za、Zb、Zc分别表示三相中的氧化锌避雷器的自阻抗，用Ra、Rb、Rc分别表示各相中的氧化锌避雷器的电阻，用Xa、Xb、Xc分别表示各氧化锌避雷器的容抗，Zab、Zac、Zba、Zbc、Zca、Zcb分别表示A相对B相和C相、B相对A相和C相、C相对A相和B相的互阻抗，则有下式：
Ia＝Ua/Za+Ub/Zba+Uc/Zca＝Ua/(Ra+Xa)+Ub/Zba+Uc/Zca (1)
Ib＝Ub/Zb+Ua/Zab+Uc/Zcb＝Ub/(Rb+Xb)+Ua/Zab+Uc/Zcb (2)
Ic＝Uc/Zc+Ua/Zac+Ub/Zbc＝Uc/(Rc+Xc)+Ua/Zac+Ub/Zbc (3)
Iar＝Ua/Ra (4)
Ibr＝Ub/Rb (5)
Icr＝Uc/Rc (6)
在运行***中，如果氧化锌避雷器安装的位置和结果不发生变化，则Xa、Xb、Zab、Zac、Zba、Zbc、Zca、Zcb一般不会变化，在氧化锌避雷器损坏时，主要是Ra、Rb、Rc变小，即最终导致阻性电流Iar、Ibr、Icr增大。以A相为例，在氧化锌避雷器刚投入或者停电进行预防性试验确认无问题时，在投入运行状态下，测量Ia、Ib、Ic泄漏电流并计算各电流夹角θab、θbc、θca，记为θab0、θbc0、θca0。若A相氧化锌避雷器裂化，Ra变小，阻型电流Iar变大，会使得泄漏电流Ia相角发生变化，θab、θca也随之发生变化，而θbc会保持不变，此时再次测量，记为θab1、θbc1、θca1。计算两次测量值，记为Δθab、Δθbc、Δθca，则：
Δθab＝|θab1-θab0|； (7)
Δθbc＝|θbc1-θbc0|； (8)
Δθca＝|θca1-θca0|； (9)
当Δθab、Δθbc超过阈值Δθp时，可以判定A相氧化锌避雷器存在劣化。
实施例1
如图1和2所示，一种MOA避雷器带电同步测量装置，包括数据处理模块、数据采集模块、温湿度检测模块以及数据传输模块；
其中，
所述数据处理模块将所述数据采集模块获得的三相泄漏电流与相角模拟信号转换为三相泄漏电流与相角数字信号；所述数据处理模块由控制器U1，电容C1，电阻R1和晶振电路构成；
所述控制器U1为型号8052单片机；
所述晶振电路的两端分别连接所述控制器U1的14、15引脚；
所述电阻R1的一端连接电源VCC和控制器U1的1引脚，其另一端连接控制器U1的6引脚后，再经由所述电容C1接地；
所述控制器U1的16引脚接地，为外部接地端口；
根据现场需要，还设有指示灯X1，所述指示灯X1与控制器U1的17引脚相连接，起到试验状态的指示功能；
所述数据采集模块采集三相MOA避雷器的泄漏电流及相角模拟信号；所述数据采集模块由采集芯片U3A和电阻R2、R3、R4、R5组成；所述采集芯片U3A采用型号为HCTL-2016芯片；
所述采集芯片U3A的2、4、6、8引脚分别通过电阻R2、R3、R4、R5与控制器U1的30、29、28、27引脚连接，所述采集芯片U3A的1引脚悬空，16、14引脚分别通过电流表U2、U4与被测信号输入端口CH1、CH2连接；16、14引脚与电流表U2、U4及被测信号输入端口CH1、CH2间通过电流表自带的型号为4803的低噪输出线连接；其中16引脚对应被测信号输入端口CH1，14引脚对应被测信号输入端口CH2；所述电流表U2、U4为Keithly6485电流表；
所述温湿度检测模块获得采集三相MOA避雷器泄漏电流及相角模拟信号时的温湿度参数；所述温湿度检测模块由温湿度传感器U3B，电阻R6、R7、R8、R9、R12、R13和温湿度探头组成；
所述温湿度传感器U3B的11、13、15、17引脚分别通过电阻R6、R7、R8、R9与控制器U1的24、23、22、21引脚连接，所述温湿度传感器U3B的19引脚悬空，其5、3引脚分别与电阻R12、R13的一端相连，电阻R12、R13的另一端并联后与温湿度探头相连，以获得温湿度信息；所述温湿度传感器U3B采用HTU21D温湿度传感器；
所述数据传输模块将三相泄漏电流与相角数字信号传输至上位机；所述数据传输模块包括USB hub，所述USB hub包括1、2、3、4引脚和shell端；其1、2、3引脚分别与所述控制器U1的20、19、18引脚相连，其4引脚接地，所述shell端为信号输出端口OUTPUT；所述USBhub为AT43301控制器；
所述上位机通过USB线与USB hub的shell端相连，图1中，case1、case2代表传输过程输出的数据。
图1中，晶振电路为常见晶振电路，其取值为3MHz，电源Vcc为5V。电阻电容的取值分别为，R2：3kΩ、R3：3kΩ、R4：：3kΩ、R5：3kΩ、R6：15kΩ、R7：1kΩ、R8：15kΩ、R9：15kΩ、R12：15kΩ、R13：7kΩ、C1：50pF、C2：50pF、C3：1μF。
本发明中，所述同步测量装置通过控制器U1实现对三相泄漏电流大小及相位的数据获取与数字化转换处理，并通过所述数据传输模块向外部上位机传输数据。
实施例2
如说明书附图3-5所示，为了便于携带和野外工作，本发明同步测量装置还有六面体外壳，所述同步测量装置安装在外壳内，所述外壳的表面设有蜂窝型散热孔，所述温湿度检测模块的温湿度探头置于所述同步测量装置上方的任一蜂窝型散热孔中。
从说明书附图3可以看到，所述外壳的前面板上设有五个通孔，分别安装两个被测信号输入端口CH1、CH2、外部接地端口GND、电源指示灯和所述数据传输模块的信号输出端口OUTPUT，其他同实施例1。
其中，两个被测信号输入端口CH1、CH2分别使用带香蕉插头的测试线(6m/20ft，2.5mm2)，为了避免被测设备电磁污染，优先选择使用延长三轴电缆(18m/60ft，50Ω)进行信号输入；
两个被测信号输入端口CH1、CH2分别连接到三相电的任意两相电缆的避雷器的泄漏电流引下线上；
外部接地端口GND使用带夹子的接地电缆；
所述数据传输模块的信号输出端口OUTPUT选择使用USB 2.0A/B线(1.8m)与上位机连接；
电源指示灯亮绿光时，为正常工作状态，红光时为出现故障状态。
实施例3
一种基于三相泄漏电流比较的MOA避雷器带电测试仪，包括同步测量装置和工控机，
所述工控机为所述同步测量装置的上位机；
所述工控机通过USB线与所述同步测量装置的USB hub的shell端相连，接收并存储所述同步测量装置发送的三相泄漏电流与相角数字信号；所述工控机采用现有技术常用的型号，如SIEMENS公司的6AG4010-4AA11-0XX5；所述USB线为1.8m的USB2.0A/B线。
在所有端口连接完好之后，通过工控机远程控制即可进行试验。
工控机接收同步测量装置发送的温度、湿度下的三相泄漏电流及相角数据后，在工控机界面可以显示当时实验环境的湿度、温度信息，并且可以绘制试验三相泄漏电流和相位关系测试曲线g(θ，I)，并与参考标准曲线f(θ，I)进行对比，从而判断被测避雷器的运行状态。
所述外壳的表面设有蜂窝型散热孔，所述温湿度检测模块的温湿度探头置于所述同步测量装置上方的任一蜂窝型散热孔中；在带电采集被测三相MOA避雷器的泄漏电流及相角时，进行实验环境的温度和湿度测量，并传入工控机进行数据记录，工控机的显示屏显示数据为多次测量的平均数据，以避免误差。
实施例4
一种基于三相泄漏电流比较的MOA避雷器带电测试方法，步骤如下，
(1)数据采集：将所述工控机通过所述USB hub连接所述同步测量装置，所述同步测量装置同步采集被测三相MOA避雷器的三相泄漏电流及相角，转换后获得三相泄漏电流与相角数字信号，并发送至工控机，存储在工控机上；
(2)数据处理：所述工控机将步骤(1)采集到的三相泄漏电流及相角数字信号采用快速傅里叶算法进行数据处理，获得三相泄漏电流与相角关系曲线；
(3)参考标准曲线：以被测MOA避雷器刚投入运行时所测得的三相泄漏电流和相角按步骤(2)进行数据处理，获得三相泄漏电流与相角关系曲线作为参考标准曲线f(θ，I)；参考标准曲线测试时，应在25摄氏度，一个标准大气压以及70％的相对湿度条件下进行，以排除无关变量的影响；
(4)测试曲线：以被测MOA避雷器带电测试时所测得的三相泄漏电流及相角按步骤(2)进行数据处理，获得三相泄漏电流与相角关系曲线作为测试曲线g(θ，I)；
(5)比较判断：将测试曲线g(θ，I)与参考标准曲线f(θ，I)进行比较，观察测试曲线g(θ，I)是否异于参考标准曲线f(θ，I)，获得MOA避雷器的运行状态，若是测试曲线g(θ，I)异于参考标准曲线f(θ，I)，则避雷器状态异常，设备应进行停电检修以防事故发生。
以上述参考标准曲线为f(θ,I)，测试曲线g(θ，I)为例，根据下式判断，
lg[f(θ0,I0)/g(θ0,I0)]＝σ，
若σ≤σ0，则设备运行状态良好；
若σ≥σ0，则设备运行状态异常，应安排检修；
式中σ0为与避雷器参数相关的定值。
三相泄漏电流及相角关系曲线曲线获取过程如下：
(1)对新投入的MOA避雷器，交接实验结束且合格投入运行后，进行三相泄漏电流大小及相角试验，绘制三相泄漏电流的大小及相角关系曲线，从而得到参考标准曲线；
(2)在以后的运行检修过程中，对被测MOA避雷器进行三相泄漏电流及相角试验，所得的三相泄漏电流及相角关系曲线与首次测试所得参考标准曲线进行比较，在比较过程中，若是被测MOA避雷器曲线异于参考标准曲线，则应该安排停电检修，以免发生重大损失。
上述参考曲线，应根据MOA避雷器的型号不同，在刚刚投入运行时得到相应的三相泄漏电流及相角关系曲线，以作为标准参考曲线。如图6所示的某MOA避雷器刚投入运行时，所测得的三相泄漏电流的大小及相角关系曲线。
实施例5
通过分析既有的大量带电检测数据可以发现，MOA避雷器的阻性电流随温度的升高而呈上升趋势，在温度低于25℃时，阻性电流与温度大致呈线性关系，当温度高于30℃之后，阻性电流随温度增加而增大的幅度越来越大，即高温情况下温度对阻性电流影响程度更深。
相同情况下，MOA避雷器的阻性电流与环境湿度呈正相关。因此，试验时的湿度条件应该保持与参考曲线时的湿度条件相同，以排除湿度的影响。
虽然在测试三相泄漏电流及相角时，同时测试环境的温湿度，但是难以做到与参考曲线测试时环境相同时，因此需要绘制不同温度以及湿度下的三相泄漏电流及相角关系曲线，并据此计算出校正公式。在测试被测MOA避雷器三相泄漏电流及相角测试关系曲线时，同时记录温度和湿度，然后根据校正公式计算该温度、湿度条件下的三相泄漏电流及相角校正参考曲线，再将校正参考标准曲线与测试关系曲线比较。
具体步骤为，
步骤(1)中，按实施例4方法采集被测三相MOA避雷器的三相泄漏电流与相角的同时，还采集测试环境的温度和湿度数据；
步骤(2)中，工控机步骤(1)采集到的三相泄漏电流及相角数字信号采用快速傅里叶算法进行数据处理，获得三相泄漏电流与相角关系曲线；
步骤(3)中，在被测MOA避雷器刚投入运行时，采集不同温度、湿度下的三相泄漏电流及相角数据，并通过步骤(2)进行数据处理，获得不同温度、湿度下的三相泄漏电流与相角关系曲线g0(θ，I)；
再对温度、湿度采用快速傅里叶算法进行数据处理，获得温度-湿度-三相泄漏电流与相角校正参考标准曲线f'(θ，I)；
步骤(4)中，以被测MOA避雷器带电测试时所测得的三相泄漏电流及相角按步骤(2)进行数据处理，获得三相泄漏电流与相角关系曲线g(θ，I)作为测试曲线；
以被测MOA避雷器带电测试时所测得的温度和湿度数据代入温度-湿度-三相泄漏电流与相角校正参考标准曲线f'(θ，I)中，获得被测MOA避雷器带电测试时所测得的温度和湿度下的校正参考标准曲线f0'(θ，I)；
步骤(5)，将测试曲线g(θ，I)与校正参考标准曲线f0'(θ，I)进行比较，观察测试曲线g(θ，I)是否异于校正参考标准曲线f0'(θ，I)，获得MOA避雷器的运行状态，若是测试曲线g(θ，I)异于校正参考标准曲线f0'(θ，I)，则避雷器状态异常，设备应进行停电检修。
实施例6
以下为本发明在某变电站应用的实验数据。
某变电站的某电压等级为500kV的MOA避雷器，于2013年7月投入运行，其中2013年12月测试数据正常，取该次测得的三相泄漏电流及相角关系曲线为参考曲线f(θ，I)。在2018年1月的例行巡检时，对其进行了带电测试，得到如图7所示的三相泄漏电流及相角关系测试曲线g(θ，I)。
由图7可以看出，在运行了近五年之后，避雷器的三相泄漏电流及相角关系测试曲线g(θ，I)与参考曲线f(θ，I)有较为明显的差别，测试曲线g(θ，I)中泄漏电流与相角的差值与参考曲线f(θ，I)中泄漏电流与相角的差值相差超过1°，但不超过2°，因此该避雷器应加强监控适时安排停电检修。
实际上，经过大量数据反复比较发现，在泄漏电流相角的差值与参考曲线相差2°甚至以上，则该设备的运行状态已经受损，应该立即安排停电检修。若在1°以内可以不进行检修，此时的运行状态良好。
以上所揭露的仅为本发明一种较佳实施例而已，当然不能以此来限定本发明之权利范围，本领域普通技术人员可以理解实现上述实施例的全部或部分流程，并依本发明权利要求所作的等同变化，仍属于发明所涵盖的范围。
Claims (10)
1.一种MOA避雷器带电同步测量装置，其特征在于，包括数据处理模块、数据采集模块、温湿度检测模块以及数据传输模块；
其中，
所述数据处理模块由控制器U1，电容C1，电阻R1和晶振电路构成；所述数据处理模块将所述数据采集模块获得的三相泄漏电流与相角模拟信号转换为三相泄漏电流与相角数字信号；
所述控制器U1为型号8052单片机；
所述晶振电路的两端分别连接所述控制器U1的14、15引脚；
所述电阻R1的一端连接电源VCC和控制器U1的1引脚，其另一端连接控制器U1的6引脚后，再经由所述电容C1接地；
所述控制器U1的16引脚接地，为外部接地端口；
所述数据采集模块由采集芯片U3A和电阻R2、R3、R4、R5组成，所述数据采集模块采集三相MOA避雷器的泄漏电流及相角模拟信号；
所述采集芯片U3A的2、4、6、8引脚分别通过电阻R2、R3、R4、R5与控制器U1的30、29、28、27引脚连接，所述采集芯片U3A的1引脚悬空，16、14引脚分别通过电流表U2、U4与被测信号输入端口CH1、CH2连接；
所述温湿度检测模块由温湿度传感器U3B，电阻R6、R7、R8、R9、R12、R13和温湿度探头组成，所述温湿度检测模块获得采集三相MOA避雷器泄漏电流及相角模拟信号时的温湿度参数；
所述温湿度传感器U3B的11、13、15、17引脚分别通过电阻R6、R7、R8、R9与控制器U1的24、23、22、21引脚连接，所述温湿度传感器U3B的19引脚悬空，其5、3引脚分别与电阻R12、R13的一端相连，电阻R12、R13的另一端并联后与温湿度探头相连；
所述数据传输模块包括USB hub，所述USB hub包括1、2、3、4引脚和shell端，所述数据传输模块将三相泄漏电流与相角数字信号传输至上位机；
其1、2、3引脚分别与所述控制器U1的20、19、18引脚相连，其4引脚接地，所述shell端为信号输出端口OUTPUT。
2.如权利要求1所述同步测量装置，其特征在于，还有指示灯X1，所述指示灯X1的一脚与控制器U1的17引脚相连接，另一脚接地。
3.如权利要求1所述同步测量装置，其特征在于，还有六面体外壳，所述同步测量装置安装在外壳内，所述外壳的表面设有蜂窝型散热孔，所述温湿度检测模块的温湿度探头置于所述同步测量装置上方的任一蜂窝型散热孔中；所述外壳的前面板上设有五个通孔，分别安装CH1、CH2两个被测信号输入端口、GND外部接地端口、电源指示灯和所述数据传输模块的信号输出端口OUTPUT。
4.如权利要求1所述同步测量装置，其特征在于，所述控制器U1采用的芯片型号为8052单片机；所述采集芯片U3A采用型号为HCTL-2016芯片；所述电流表U2、U4为Keithly 6485电流表；所述温湿度传感器U3B采用HTU21D温湿度传感器；所述USB hub为AT43301控制器。
5.一种基于三相泄漏电流比较的MOA避雷器带电测试仪，其特征在于，包括同步测量装置和工控机，
所述工控机为所述同步测量装置的上位机；
所述工控机通过USB线与所述同步测量装置的USB hub的shell端相连，接收并存储所述同步测量装置发送的三相泄漏电流与相角数字信号。
6.如权利要求5所述带电测试仪，其特征在于，所述工控机为SIEMENS公司的6AG4010-4AA11-0XX5。
7.如权利要求5所述带电测试仪，其特征在于，所述USB线为1.8m的USB2.0A/B线。
8.一种基于三相泄漏电流比较的MOA避雷器带电测试方法，步骤如下，
(1)数据采集：将所述工控机通过所述USB hub连接所述同步测量装置，所述同步测量装置同步采集被测三相MOA避雷器的三相泄漏电流与相角，转换后获得三相泄漏电流与相角数字信号，并发送至工控机；
(2)数据处理：所述工控机将步骤(1)采集到的三相泄漏电流及相角数字信号采用快速傅里叶算法进行数据处理，获得三相泄漏电流与相角关系曲线；
(3)参考标准曲线：以被测MOA避雷器刚投入运行时所测得的三相泄漏电流和相角按步骤(2)进行数据处理，获得的三相泄漏电流与相角关系曲线作为参考标准曲线f(θ，I)；
(4)测试曲线：以被测MOA避雷器带电测试时所测得的三相泄漏电流及相角按步骤(2)进行数据处理，获得三相泄漏电流与相角关系曲线作为测试曲线g(θ，I)；
(5)比较判断：将测试曲线g(θ，I)与参考标准曲线f(θ，I)进行比较，观察测试曲线g(θ，I)是否异于参考标准曲线f(θ，I)，获得MOA避雷器的运行状态，若是测试曲线g(θ，I)异于参考标准曲线f(θ，I)，则避雷器状态异常，设备应进行停电检修。
9.如权利要求8所述带电测试方法，其特征在于，步骤(5)中，以参考标准曲线为f(θ，I)，测试曲线为g(θ，I)，根据下式判断，
lg[f(θ0,I0)/g(θ0,I0)]＝σ，
若σ≤σ0，则设备运行状态良好；
若σ≥σ0，则设备运行状态异常，应安排检修；
式中σ0为与避雷器参数相关的定值。
10.如权利要求8所述带电测试方法，其特征在于，步骤(1)中，同时还采集测试环境的温度和湿度数据；
步骤(2)中，将步骤(1)采集到的三相泄漏电流及相角数字信号采用快速傅里叶算法进行数据处理，获得三相泄漏电流与相角关系曲线；
步骤(3)中，在被测MOA避雷器刚投入运行时，采集不同温度、湿度下的三相泄漏电流及相角数据并通过步骤(2)进行数据处理，获得不同温度、湿度下的三相泄漏电流与相角关系曲线g0(θ，I)；
再对温度、湿度采用快速傅里叶算法进行数据处理，获得温度-湿度-三相泄漏电流与相角校正参考标准曲线f'(θ，I)；
步骤(4)中，以被测MOA避雷器带电测试时所测得的三相泄漏电流及相角按步骤(2)进行数据处理，获得三相泄漏电流与相角关系曲线作为测试曲线g(θ，I)；
以被测MOA避雷器带电测试时所测得的温度和湿度数据代入温度-湿度-三相泄漏电流与相角校正参考标准曲线f'(θ，I)中，获得被测MOA避雷器带电测试时所测得的温度和湿度下的校正参考标准曲线f0'(θ，I)；
步骤(5)，将测试曲线g(θ，I)与校正参考标准曲线f0'(θ，I)进行比较，观察测试曲线g(θ，I)是否异于校正参考标准曲线f0'(θ，I)，获得MOA避雷器的运行状态，若是测试曲线g(θ，I)异于校正参考标准曲线f0'(θ，I)，则避雷器状态异常，设备应进行停电检修。
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