CN112904116B - 一种冲击电流作用下避雷器阀片动态特性评估***及方法 - Google Patents

Abstract

本申请提供一种冲击电流作用下避雷器阀片动态特性评估***及方法，所述***包括试验箱，温湿度测量组件，被配置为测量试验箱内部温湿度值并发送至上位机。温湿度调节组件，被配置为响应上位机并调节试验箱内部的温湿度。冲击电流发生组件，被配置为响应上位机并输出冲击电流。金属电极，与避雷器阀片形成电接触。动态特性测量组件，上位机还被配置为获取动态测量组件测得的冲击电流波形和过电压波形，得到冲击电流幅值、波前时间以及过电压幅值。根据冲击电流幅值、波前时间以及过电压幅值计算动态特性评估因子。本申请提供***能够排除环境因素对避雷器阀片动态特性的影响。可准确评估避雷器阀片的动态特性，以保证电力***的安全。

Description

一种冲击电流作用下避雷器阀片动态特性评估***及方法

技术领域

本申请涉及避雷器性能评估领域，尤其涉及一种冲击电流作用下避雷器阀片动态特性评估***及方法。

背景技术

雷电等自然现象会产生过电压，过电压对电力***中的电力设备存在危害，因此需要避雷器将电力设备上的过电压释放。随着避雷器的长时间运行，避雷器的主要部件避雷器阀片易受环境因素的影响而劣化，导致动态性能变弱，因此，需要对避雷器阀片的动态特性进行评估。

一般的动态特性评估方法是检测避雷器正常工作时的全电流或者泄露电流，得到评估因子，利用评估因子来判断避雷器阀片的动态性能。

这样的评估方法仅能反映避雷器阀片在承受工频电压时的性能，不能反映冲击电流作用下避雷器阀片的动态特性，且不能排除温湿度等环境因素对避雷器阀片动态性能的影响，得出的动态性能结论不准确。

发明内容

本申请提供一种冲击电流作用下避雷器阀片动态特性评估***及方法，以解决传统评估方法动态性能结论不准确的问题。

一方面，本申请提供一种冲击电流作用下避雷器阀片动态特性评估***，包括：

试验箱；

设置在所述试验箱内部的温湿度测量组件，所述温湿度测量组件被配置为：测量所述试验箱内部温湿度值并发送至上位机；

设置在所述试验箱内部的温湿度调节组件，所述温湿度调节组件被配置为：响应所述上位机并调节所述试验箱内部的温湿度；

冲击电流发生组件，所述冲击电流发生组件被配置为：响应所述上位机并输出冲击电流；

金属电极，所述金属电极设置在所述试验箱内部，所述金属电极与所述冲击电流发生组件通过电流注入引线电连接，所述金属电极与避雷器阀片形成电接触；

动态特性测量组件，所述动态特性测量组件包括电流传感器、高压探头以及数据采集器，所述电流传感器以及所述高压探头分别通过所述数据采集器与所述上位机电连接；所述电流传感器套设在所述电流注入引线上；所述高压探头设置在所述试验箱内部，与避雷器阀片电接触；

所述上位机还被配置为：获取所述电流传感器测得的冲击电流波形，得到冲击电流幅值和波前时间；获取所述高压探头测得的过电压波形，得到过电压幅值；根据所述冲击电流幅值、所述波前时间以及所述过电压幅值计算动态特性评估因子。

可选的，所述动态特性评估因子的计算公式如下：

k为避雷器阀片动态特性评估因子，U_p为避雷器阀片上过电压幅值；I_p为冲击电流幅值，Δt为冲击电流的波前时间，exp为以自然常数e为底的指数函数；

其中，如果k∈[0,0.2)表示避雷器阀片动态特性极好，如果k∈[0.2,0.5)表示避雷器阀片动态特性较好，如果k∈[0.5,1)表示避雷器阀片动态特性较差，如果k∈[1,+∞)表示避雷器阀片动态特性极差。

可选的，所述温湿度测量组件包括第一温湿度传感器、第二温湿度传感器、第三温湿度传感器以及温湿度测量机构，所述第一温湿度传感器、所述第二温湿度传感器以及所述第三温湿度传感器分别设置在所述试验箱内壁上，所述第一温湿度传感器、所述第二温湿度传感器以及所述第三温湿度传感器通过所述温湿度测量机构与所述上位机电连接。

可选的，所述温湿度调节组件包括温度调节机构以及湿度调节机构，所述温度调节机构与所述湿度调节机构设置在所述试验箱内部，与所述上位机电连接。

可选的，所述上位机还被配置为：获取所述第一温湿度传感器、所述第二温湿度传感器以及所述第三温湿度传感器发送的温湿度值，计算三个温湿度值的温湿度均值，如果温湿度均值等于预设值，生成启动指令；所述冲击电流发生组件还被配置为：响应所述启动指令，输出冲击电流。

可选的，所述上位机还被配置为：如果温湿度均值大于预设值，生成降低指令；所述温湿度调节组件还被配置为：响应所述降低指令，降温及减湿。

可选的，所述上位机还被配置为：如果温湿度均值小于预设值，生成升高指令；所述温湿度调节组件还被配置为：响应所述升高指令，升温及增湿。

可选的，所述金属电极包括第一金属电极以及第二金属电极，所述第一金属电极连接所述电流注入引线，所述第二金属电极接地。

可选的，所述冲击电流发生组件包括冲击电流发生器以及冲击电流发生控制器，所述冲击电流发生器的输出端连接所述电流注入引线，控制端通过所述冲击电流发生控制器电连接所述上位机。

另一方面，本申请提供一种冲击电流作用下避雷器阀片动态特性评估方法，包括：

测量试验箱内部温湿度值并发送至上位机；

响应所述上位机并调节所述试验箱内部的温湿度；

响应所述上位机并输出冲击电流；

获取电流传感器测得的冲击电流波形，得到冲击电流幅值和波前时间；

获取高压探头测得的过电压波形，得到过电压幅值；

根据所述冲击电流幅值、所述波前时间以及所述过电压幅值计算动态特性评估因子。

由以上技术方案可知，本申请提供一种冲击电流作用下避雷器阀片动态特性评估***及方法，所述***包括试验箱，温湿度测量组件，被配置为测量试验箱内部温湿度值并发送至上位机。温湿度调节组件，被配置为响应上位机并调节试验箱内部的温湿度。冲击电流发生组件，被配置为响应上位机并输出冲击电流。金属电极，与避雷器阀片形成电接触。动态特性测量组件，上位机还被配置为获取动态测量组件测得的冲击电流波形和过电压波形，得到冲击电流幅值、波前时间以及过电压幅值。根据冲击电流幅值、波前时间以及过电压幅值计算动态特性评估因子。本申请提供***能够排除环境因素对避雷器阀片动态特性的影响。可准确评估避雷器阀片的动态特性，以保证电力***的安全。

附图说明

为了更清楚地说明本申请的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，对于本领域普通技术人员而言，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本申请一种冲击电流作用下避雷器阀片动态特性评估***结构示意图；

图2为本申请一种冲击电流作用下避雷器阀片动态特性评估***又一结构示意图；

图3为本申请实施例上位机配置示意图；

图4为本申请一种冲击电流作用下避雷器阀片动态评估方法流程示意图。

具体实施方式

下面将详细地对实施例进行说明，其示例表示在附图中。下面的描述涉及附图时，除非另有表示，不同附图中的相同数字表示相同或相似的要素。以下实施例中描述的实施方式并不代表与本申请相一致的所有实施方式。仅是与权利要求书中所详述的、本申请的一些方面相一致的***和方法的示例。

参见图1，为本申请一种冲击电流作用下避雷器阀片动态特性评估***结构示意图。参见图2，为本申请一种冲击电流作用下避雷器阀片动态特性评估***又一结构示意图。由图1、图2可知，所述***包括：试验箱1，所述试验箱1可以是尺寸为1m*0.8m*0.6m、材质为亚克力的立方体，所述试验箱1两个相对的面可以开设有通线孔，避雷器阀片置于试验箱1内部，通线孔可以使得避雷器阀片与其他部件电连接。所述试验箱1能够提供避雷器阀片动态特性评估环境。

避雷器阀片的电阻值易受温湿度的影响，温湿度越大，其阻值越低，因此，可以将试验箱1内部的环境设置为标准大气参考条件。所述***还包括设置在所述试验箱内部的温湿度测量组件2，所述温湿度测量组件2被配置为：测量所述试验箱1内部温湿度值并发送至上位机4。所述***还包括设置在所述试验箱内部的温湿度调节组件3，所述温湿度调节组件3被配置为：响应所述上位机4并调节所述试验箱1内部的温湿度。所述上位机4能够向所述试验箱1发出调节指令。所述温湿度测量组件2可以起到测量试验箱1内温湿度的作用，所述温湿度调节组件3可以起到调节试验箱1内温湿度至标准大气参考条件的作用。

进一步地，所述温湿度测量组件2包括第一温湿度传感器21、第二温湿度传感器22、第三温湿度传感器23以及温湿度测量机构24，所述第一温湿度传感器21、所述第二温湿度传感器22以及所述第三温湿度传感器23分别设置在所述试验箱1内壁上，所述第一温湿度传感器21、所述第二温湿度传感器22以及所述第三温湿度传感器23通过所述温湿度测量机构24与所述上位机4电连接。所述第一温湿度传感器21、所述第二温湿度传感器22以及所述第三温湿度传感器23可以分别设置在所述试验箱1的右侧面、左侧面以及前侧面正中央，具体设置方式可以根据实际情况进行设计，本申请不作具体限定。三个温湿度传感器能够充分测量试验箱1内不同位置的温湿度，使得温湿度测量值更具参考意义。

进一步地，所述温湿度调节组件3包括温度调节机构31以及湿度调节机构32，所述温度调节机构31与所述湿度调节机构32设置在所述试验箱1内部，与所述上位机4电连接。所述温度调节机构31可以升高或者降低试验箱1内的温度，所述湿度调节机构32可以升高或降低试验箱1内的湿度。

在实际应用中，上位机4根据温湿度测量机构24发送的温湿度值，可以判断试验箱1内的环境是否相当于标准大气环境，如果不相当于，上位机4可以通过指令控制温度调节机构31以及湿度调节机构32，使得试验箱1内的环境相当于标准大气环境。

所述***还包括冲击电流发生组件5，所述冲击电流发生组件5被配置为：响应所述上位机4并输出冲击电流。所述上位机4能够向所述冲击电流发生组件5发送启动指令。在实际应用中，所述冲击电流发生组件5能够输出用于评估避雷器阀片动态特性的冲击电流。

所述冲击电流发生组件5包括冲击电流发生器51以及冲击电流发生控制器52，所述冲击电流发生器51的输出端连接所述电流注入引线6，控制端通过所述冲击电流发生控制器52电连接所述上位机。

进一步地，参见图3，为本申请实施例上位机配置示意图。所述上位机4还被配置为：获取所述第一温湿度传感器21、所述第二温湿度传感器22以及所述第三温湿度传感器23发送的温湿度值，计算三个温湿度值的温湿度均值，如果温湿度均值等于预设值，生成启动指令；所述冲击电流发生组件5还被配置为：响应所述启动指令，输出冲击电流。其中，所述启动指令中包含所述冲击电流发生器51需要输出的冲击电流的电流峰值I和峰值时间t₁。在实际应用中，所述冲击电流发生控制器52能够响应所述启动指令，获取所述启动指令包含的电流峰值I和峰值时间t₁发送至冲击电流发生器51，冲击电流发生器51输出相应的冲击电流。

所述上位机4还可以被配置为：如果温湿度均值大于预设值，生成降低指令；所述温湿度调节组件3还被配置为：响应所述降低指令，降温及减湿。所述上位机4还可以被配置为：如果温湿度均值小于预设值，生成升高指令；所述温湿度调节组件3还被配置为：响应所述升高指令，升温及增湿。所述预设值即为标准参考大气条件下的温度t₀＝20℃和绝对湿度h_0＝11g/m³。通过温湿度调节组件3将试验箱1内的环境调节至预设值后，即可进行避雷器阀片的动态性能评估。所述降低指令和所述升高指令中可以包含需要降低或者升高的差量，所述温度调节机构31和所述湿度调节机构32可以根据所述差量对试验箱1内的温湿度进行调节。这个调节过程直至温湿度均值等于预设值时停止。

所述***还包括金属电极7，所述金属电极7设置在所述试验箱1内部，所述金属电极7与所述冲击电流发生组件5通过电流注入引线6电连接，所述金属电极7与避雷器阀片形成电接触。所述金属电极7可以包括第一金属电极71以及第二金属电极72，所述第一金属电极71连接所述电流注入引线6，所述第二金属电极72接地。所述金属电极7能够以一定的压力与避雷器阀片良好电接触，起到将避雷器阀片与其他部件电连接的作用。在实际应用中，将避雷器阀片固定在所述第一金属电极71与所述第二金属电极72之间即可。

所述***还包括动态特性测量组件8，所述动态特性测量组件8可以被配置为向所述上位机4发送冲击电流波形及过电压波形。所述动态特性测量组件8包括电流传感器81、高压探头82以及数据采集器83，所述电流传感器81以及所述高压探头82分别通过所述数据采集器83与所述上位机4电连接；所述电流传感器81套设在所述电流注入引线6上，所述高压探头82设置在所述试验箱1内部，与避雷器阀片电接触。电流传感器81能够测得电流注入引线6上的冲击电流，高压探头82能够测得避雷器阀片上的过电压。

所述上位机4还被配置为：获取所述电流传感器81测得的冲击电流波形，得到冲击电流幅值I_p和波前时间Δt。获取所述高压探头82测得的过电压波形，得到过电压幅值U_p。根据所述冲击电流幅值I_p、所述波前时间Δt以及所述过电压幅值U_p计算动态特性评估因子k。

具体的，所述动态特性评估因子k的计算公式如下：

k为避雷器阀片动态特性评估因子，U_p为避雷器阀片上过电压幅值；I_p为冲击电流幅值，Δt为冲击电流的波前时间，exp为以自然常数e为底的指数函数。

其中，如果k∈[0,0.2)表示避雷器阀片动态特性极好，如果k∈[0.2,0.5)表示避雷器阀片动态特性较好，如果k∈[0.5,1)表示避雷器阀片动态特性较差，如果k∈[1,+∞)表示避雷器阀片动态特性极差。也即，计算而得的动态特性评估因子k的值越小，表示避雷器阀片的动态特性越佳，动态特性评估因子k的值越大，表示避雷器阀片的动态特性越差。

在实际应用中，对于不同型号、不同材质、不同结构的避雷器，避雷器阀片的特性并不相同，计算而得的动态特性评估因子k也各不相同，因此，可以根据实际需要对动态特性评估因子k判断区间进行调整。

由上述内容可知，避雷器阀片置于标准气压环境中，排除了环境因素的影响，使得冲击电流作用下避雷器阀片上的过电压更能反映避雷器阀片的动态性能，即所述动态特性评估因子k更加准确，反映的避雷器阀片动态性能更具参考意义。

另一方面，基于上述冲击电流作用下避雷器阀片动态特性评估***，本申请还提供一种冲击电流作用下避雷器阀片动态评估方法。参见图4，为本申请一种冲击电流作用下避雷器阀片动态评估方法流程示意图，由图4可知，所述方法包括：

S1：测量试验箱内部温湿度值并发送至上位机；

S2：响应所述上位机并调节所述试验箱内部的温湿度；

S3：响应所述上位机并输出冲击电流；

S4：获取电流传感器测得的冲击电流波形，得到冲击电流幅值和波前时间；

S5：获取高压探头测得的过电压波形，得到过电压幅值；

S6：根据所述冲击电流幅值、所述波前时间以及所述过电压幅值计算动态特性评估因子。

由以上技术方案可知，本申请提供一种冲击电流作用下避雷器阀片动态特性评估***及方法，所述***包括：试验箱1，设置在所述试验箱1内部的温湿度测量组件2，所述温湿度测量组件2被配置为：测量所述试验箱1内部温湿度值并发送至上位机4。设置在所述试验箱内部的温湿度调节组件3，所述温湿度调节组件3被配置为：响应所述上位机4并调节所述试验箱1内部的温湿度。冲击电流发生组件5，被配置为：响应所述上位机4并输出冲击电流。金属电极7，所述金属电极7设置在所述试验箱1内部，所述金属电极7与所述冲击电流发生组件5通过电流注入引线6电连接，所述金属电极7与避雷器阀片形成电接触。动态特性测量组件8，所述动态特性测量组件8包括电流传感器81、高压探头82以及数据采集器83，所述电流传感器81以及所述高压探头82分别通过所述数据采集器83与所述上位机4电连接。所述电流传感器81套设在所述电流注入引线6上。所述高压探头82设置在所述试验箱1内部，与避雷器阀片电接触。所述上位机4还被配置为：获取所述电流传感器81测得的冲击电流波形，得到冲击电流幅值和波前时间。获取所述高压探头82测得的过电压波形，得到过电压幅值。根据所述冲击电流幅值、所述波前时间以及所述过电压幅值计算动态特性评估因子。本申请提供的冲击电流作用下避雷器阀片动态特性评估***，考虑到冲击电流对避雷器阀片的影响，得到的的动态特性评估因子能够反映避雷器阀片在冲击电流作用下的动态特性，同时，能够将评估环境设置为标准大气条件，排除环境因素对避雷器阀片动态特性的影响。可准确评估避雷器阀片的动态特性，以保证电力***的安全。

本申请提供的实施例之间的相似部分相互参见即可，以上提供的具体实施方式只是本申请总的构思下的几个示例，并不构成本申请保护范围的限定。对于本领域的技术人员而言，在不付出创造性劳动的前提下依据本申请方案所扩展出的任何其他实施方式都属于本申请的保护范围。

Claims (9)

1.一种冲击电流作用下避雷器阀片动态特性评估***，其特征在于，包括：

试验箱；

设置在所述试验箱内部的温湿度测量组件，所述温湿度测量组件被配置为：测量所述试验箱内部温湿度值并发送至上位机；

设置在所述试验箱内部的温湿度调节组件，所述温湿度调节组件被配置为：响应所述上位机并调节所述试验箱内部的温湿度；

冲击电流发生组件，所述冲击电流发生组件被配置为：响应所述上位机并输出冲击电流；

金属电极，所述金属电极设置在所述试验箱内部，所述金属电极与所述冲击电流发生组件通过电流注入引线电连接，所述金属电极与避雷器阀片形成电接触；

动态特性测量组件，所述动态特性测量组件包括电流传感器、高压探头以及数据采集器，所述电流传感器以及所述高压探头分别通过所述数据采集器与所述上位机电连接；所述电流传感器套设在所述电流注入引线上；所述高压探头设置在所述试验箱内部，与避雷器阀片电接触；

所述上位机还被配置为：获取所述电流传感器测得的冲击电流波形，得到冲击电流幅值和波前时间；获取所述高压探头测得的过电压波形，得到过电压幅值；根据所述冲击电流幅值、所述波前时间以及所述过电压幅值计算动态特性评估因子；

所述动态特性评估因子的计算公式如下：

k为避雷器阀片动态特性评估因子，U_p为避雷器阀片上过电压幅值；I_p为冲击电流幅值，Δt为冲击电流的波前时间，exp为以自然常数e为底的指数函数；

其中，如果k∈[0,0.2)表示避雷器阀片动态特性极好，如果k∈[0.2,0.5)表示避雷器阀片动态特性较好，如果k∈[0.5,1)表示避雷器阀片动态特性较差，如果k∈[1,+∞)表示避雷器阀片动态特性极差。

2.根据权利要求1所述的冲击电流作用下避雷器阀片动态特性评估***，其特征在于，所述温湿度测量组件包括第一温湿度传感器、第二温湿度传感器、第三温湿度传感器以及温湿度测量机构，所述第一温湿度传感器、所述第二温湿度传感器以及所述第三温湿度传感器分别设置在所述试验箱内壁上，所述第一温湿度传感器、所述第二温湿度传感器以及所述第三温湿度传感器通过所述温湿度测量机构与所述上位机电连接。

3.根据权利要求2所述的冲击电流作用下避雷器阀片动态特性评估***，其特征在于，所述温湿度调节组件包括温度调节机构以及湿度调节机构，所述温度调节机构与所述湿度调节机构设置在所述试验箱内部，与所述上位机电连接。

4.根据权利要求3所述的冲击电流作用下避雷器阀片动态特性评估***，其特征在于，所述上位机还被配置为：获取所述第一温湿度传感器、所述第二温湿度传感器以及所述第三温湿度传感器发送的温湿度值，计算三个温湿度值的温湿度均值，如果温湿度均值等于预设值，生成启动指令；所述冲击电流发生组件还被配置为：响应所述启动指令，输出冲击电流。

5.根据权利要求4所述的冲击电流作用下避雷器阀片动态特性评估***，其特征在于，所述上位机还被配置为：如果温湿度均值大于预设值，生成降低指令；所述温湿度调节组件还被配置为：响应所述降低指令，降温及减湿。

6.根据权利要求5所述的冲击电流作用下避雷器阀片动态特性评估***，其特征在于，所述上位机还被配置为：如果温湿度均值小于预设值，生成升高指令；所述温湿度调节组件还被配置为：响应所述升高指令，升温及增湿。

7.根据权利要求1所述的冲击电流作用下避雷器阀片动态特性评估***，其特征在于，所述金属电极包括第一金属电极以及第二金属电极，所述第一金属电极连接所述电流注入引线，所述第二金属电极接地。

8.根据权利要求1所述的冲击电流作用下避雷器阀片动态特性评估***，其特征在于，所述冲击电流发生组件包括冲击电流发生器以及冲击电流发生控制器，所述冲击电流发生器的输出端连接所述电流注入引线，控制端通过所述冲击电流发生控制器电连接所述上位机。

9.一种冲击电流作用下避雷器阀片动态特性评估方法，应用于权利要求1-8任一项所述的冲击电流作用下避雷器阀片动态特性评估***，其特征在于，包括：

测量试验箱内部温湿度值并发送至上位机；

响应所述上位机并调节所述试验箱内部的温湿度；

响应所述上位机并输出冲击电流；

获取电流传感器测得的冲击电流波形，得到冲击电流幅值和波前时间；

获取高压探头测得的过电压波形，得到过电压幅值；

根据所述冲击电流幅值、所述波前时间以及所述过电压幅值计算动态特性评估因子；

所述动态特性评估因子的计算公式如下：

k为避雷器阀片动态特性评估因子，U_p为避雷器阀片上过电压幅值；I_p为冲击电流幅值，Δt为冲击电流的波前时间，exp为以自然常数e为底的指数函数；

其中，如果k∈[0,0.2)表示避雷器阀片动态特性极好，如果k∈[0.2,0.5)表示避雷器阀片动态特性较好，如果k∈[0.5,1)表示避雷器阀片动态特性较差，如果k∈[1,+∞)表示避雷器阀片动态特性极差。

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