氧化锌避雷器阻性电流提取算法探讨.doc

化锌避雷器阻性电流提取算法探讨颜湘莲1王文华2 1 ?屮国电力科学研究院，北京市100085； 2.北京信威通信技术有限公司，北京市 100085 摘要： 采用带电检测氧化锌避雷器（MOA）的方法，现场采集M0A的电压和 总泄漏电流信号，然后由阻性电流提取算法软件计算得到M0A的阻性电流，以此 可判断M0A在系统屮的运行状况。详细介绍了阻性电流提取算法的实现过程，在 算法小采取了多种抑制干扰（如频率波动、谐波影响、电压互感器相移和相间杂 散电容等）的措施，最后通过实际测量验证了此算法的可行性和实用性。 关键词：氧化锌避雷器；带电检测；阻性电流；供用电 0引言 氧化锌避雷器（M0A）具有通流容量大、残压低、无工频续流、反应速度快、 寿命长等优点，能降低被保护设备的绝缘水平，被广泛应用于电力系统的过电压 保护。由于M0A无间隙，在运行屮阀片长期承受电力系统运行电压的作用，以及 内部受潮或污秽等因素的影响，因而会造成阀片劣化，进而损坏M0A,甚至可能 引起大面积停电事故。可见，为保障系统的安全稳定运行，检测M0A的运行特性 显得尤为重要。 M0A的检测方法有文［1］小规定的例行性停电检测、带电检测和在线监测 等，这些方法都是为了得到M0A的运行特性并以此判断M0A在系统屮的运行状况, 以便预防停电事故的发生。本文提出用带电检测M0A方法采集M0A的全电流，运 用阻性电流提取算法获得MOA的阻性电流，以实现判断M0A的运行状况。 1 M0A带电检测方法 文屮采用的带电检测M0A的方法如图1所示。从被测相电压互感器（TV）二 次侧获取电压信号，用嵌式电流互感器（TA）在M0A的放电计数器接地线上获取 全电流信号，数据采集装置对此2路信号进行同步采样，并将采样数据发送到便 携式计算机，由阻性电流提取算法软件计算得到M0A的阻性电流，从而进一-步分 析MOA的运行状况，并判断能否在系统屮继续运行以保护电力设备。 数据采集装置被测相TV带有阻性电流提取软 件的便携式计算机 数据采集装置 被测相TV 带有阻性电流提取软 件的便携式计算机 图1 MOA带电检测示意图 TV二次侧的电压幅值一般在100V左右，便于检修人员安全操作。从MOA 接地线上取电流信号，操作简单方便，但须确保接触可靠以便能采集到可用信号。 图1屮的数据采集装置采取了屏蔽电磁干扰、放人和滤波等抗十扰措施，以提高 采样信号的信噪比，为后续的软件分析处理提供了优良数据。此方法有较大的实 用性，适于现场检测MOA的运行特性。 2阻性电流提取算法 图2为MOA的等效电路，由非线性电阻R和电容C并联组成。其屮匚为MOA 的总泄漏电流，A为阻性电流，Ic为容性电流。 由图2知 4 = 4 + 4 ⑴ H前，一般认为仅占总泄漏电流10%~20%的阻性电流的增加是引起MOA劣化 的主要因索，所以从总泄漏电流屮准确提取其阻性电流是判断MOA运行状况的关 键。 2.1算法思想及其实现 由图2知，MOA的阻性电流与电压同和位，而容性电流超前电压90° ,其电 压和电流的矢量图如图3所刀J /c/r /c 图2 M0A等效电路 图3 M0A电压电流矢量图 由采样得到的电压和全电流信号，应用傅立叶变换（FFT）转换到频域进行 分解，可分别得到M0A的阻性电流「和容性电流Ic的各次谐波分量，经相应的 数据处理后，再返回时域合成得到总泄漏电流X和容性电流Ico 然而，现场采集得到的全电流h受相间杂散电容的影响主要反映在全电流 的容性分量屮，其表达式为 式中,5为?被测相MOA的对地电容;5、G3为相间杂散电容;5为被测相MOA 的电压；氏、g为邻相MOA电压。 由于系统的三相电压的对称性，因而由电压山得到的采样信号可依次得到 出、山，以及吋频域转换后的容性电流Ic。利用海森矩阵可计算得到5、C餐和 C】3的值，然后由雅克比矩阵重新计算容性电流Teo 实际测量表明，M0A的阻性电流可用指数波Ae^（其屮A是指数波的幅值，g 是与指数波的形状有关的参数）进行曲线拟合。考虑到阻性电流的止、负半波幅 值可能不等，故采用分段指数波拟合M0A的阻性电流，其表达式为： 0 7Tla) 7rla)t2 2tt/o) 式屮，A】为阻性电流的正峰值；矩为阻性电流的负峰值。 利用处理过的时域信号X、消除相间杂散电容后的L?和拟合曲线I”可采 用最小二乘法优化求取R的未知参数A和go最小二乘法的优化原理为： 采用固定步长多次有哪些信誉好的足球投注网站优化各个变量，直到误差e满足工程计算的精度要 求，从而根据最终的计算结果就可得到M0A的阻性电流。 2. 2抑制干扰措施 MOA的总泄漏电流的数值较小(mA级)，易受温度、湿度等外界环境影响。泄 漏电流屮的高次谐波以及TV的相移和相间杂散屯容，这些都会造成阻性电流的 测量误差。为了准确得到MOA的阻