一種金屬氧化物避雷器阻性電流提取方法和裝置的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及電氣設(shè)備測(cè)試技術(shù)領(lǐng)域，具體說(shuō)是一種金屬氧化物避雷器阻性電流提 取方法和裝置。
【背景技術(shù)】
[0002] 由于金屬氧化物避雷器（簡(jiǎn)稱：MOA)具有高度的非線性性能，使其在雷電防護(hù)工 作中得到很好應(yīng)用。在電路正常工作時(shí)，其呈現(xiàn)高阻抗?fàn)顟B(tài)，而不影響電路的正常工作。但 雷電浪涌電壓產(chǎn)生后，其立刻呈現(xiàn)低阻抗?fàn)顟B(tài)，對(duì)浪涌電壓進(jìn)行泄放入地。良好的MOA，在泄 放浪涌電壓后會(huì)恢復(fù)高阻抗?fàn)顟B(tài)。但長(zhǎng)期安裝在電路中的MOA由于某些因素（例如高濕度， 高溫度，操作過(guò)電壓等），會(huì)發(fā)生老化現(xiàn)象而喪失保護(hù)作用，甚至引起斷電事故，因此有必要 對(duì)MOA的老化情況進(jìn)行監(jiān)測(cè)。近年關(guān)于MOA的老化監(jiān)測(cè)問(wèn)題被深入研宄。泄漏電流有容性 電流和阻性電流組成，其中MOA泄漏電流中的阻性成分，可以很好的反應(yīng)MOA老化情況，因 此如何提取MOA阻性電流是一個(gè)重要問(wèn)題。
[0003] 目前國(guó)內(nèi)外對(duì)提取阻性電流做了很多研宄工作。陳景亮等使用諧波分次補(bǔ)償算 法，使用FFT算法對(duì)電壓和電流進(jìn)行運(yùn)算，最終求解阻性電流。段大鵬等提出了基于正交分 解的MOA泄漏電流有功分量提取算法，徐志鈕等提出了利用容性電流成比例的方法計(jì)算容 性電流的方法求解阻性電流。張志鵬等在補(bǔ)償算法的基礎(chǔ)上進(jìn)行了改進(jìn)，進(jìn)一步提升了阻 性電流的精度。王雪等提出了利用傳感器測(cè)量每相MOA的接地電流，從而計(jì)算出阻性電流， 對(duì)MOA運(yùn)行情況進(jìn)行監(jiān)測(cè)。褚法玉等使用改進(jìn)的容性電流算法，分析了電網(wǎng)諧波對(duì)阻性電 流的影響。但是這些算法需要使用到電流探針，電壓探針等許多設(shè)備，在實(shí)際工作中，需要 較多的人力和物力。此外，在一些變電站或其設(shè)施處，泄漏電流可以通過(guò)電流分流器進(jìn)行測(cè) 量，但是其電壓的測(cè)量確存在一定困難。一方面測(cè)量高電壓本身具有一定的危險(xiǎn)性，另一方 面測(cè)量單一相位的電壓可能會(huì)受到其他相位的電壓干擾。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004] 本發(fā)明的目的是針對(duì)上述現(xiàn)有技術(shù)中的不足，提供一種金屬氧化物避雷器阻性電 流提取方法，在不需要測(cè)量電壓信號(hào)的情況下，從泄漏電流中去除容性電流成分，而得到阻 性電流，達(dá)到對(duì)MOA的老化監(jiān)測(cè)的目的。
[0005] 本發(fā)明的另一目的是提供金屬氧化物避雷器阻性電流提取裝置。
[0006] 本發(fā)明的目的是通過(guò)以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的： 一種金屬氧化物避雷器阻性電流提取方法，包括下列步驟： (1) 獲取金屬氧化物避雷器過(guò)零點(diǎn)的初始泄漏電流； (2) 檢測(cè)確定泄漏電流的頻率并通過(guò)延遲電路將初始泄漏電流的頻率延遲1/4個(gè)周 期，得到新泄漏電流； (3) 對(duì)步驟2中得到的新泄漏電流與初始泄漏電流通過(guò)加法器進(jìn)行求和，得到組合漏 電電流； (4) 檢測(cè)組合波形峰值對(duì)應(yīng)的時(shí)刻，生成容性泄漏電流； (5) 通過(guò)減法器從初始泄漏電流中減去容性電流，得到所述金屬氧化物避雷器阻性電 流。
[0007] 進(jìn)一步的設(shè)計(jì)方案中，步驟1中獲取過(guò)零點(diǎn)的初始泄漏電流的具體操作為：通過(guò) 連接在金屬氧化物避雷器的接地線路中的低通濾波器濾除泄漏電流中所有高次諧波后得 到初始泄漏電流低頻信號(hào)，初始泄漏電流低頻信號(hào)經(jīng)過(guò)模數(shù)轉(zhuǎn)換模塊變成初始泄漏電流數(shù) 字信號(hào)，初始泄漏電流數(shù)字信號(hào)通過(guò)過(guò)零檢測(cè)器獲取過(guò)零點(diǎn)的初始泄漏電流，過(guò)零檢測(cè)器 主要部件為過(guò)零檢測(cè)電路，檢測(cè)前，線路中原始信號(hào)是正弦信號(hào)，正弦信號(hào)是按照周期變化 的，所以每個(gè)周期內(nèi)會(huì)有兩次通過(guò)零點(diǎn)。
[0008] 進(jìn)一步的設(shè)計(jì)方案中，步驟2中使用頻率檢測(cè)器來(lái)檢測(cè)確定過(guò)零點(diǎn)的泄漏電流的 頻率。
[0009] 進(jìn)一步的設(shè)計(jì)方案中，步驟4中使用峰值時(shí)刻檢測(cè)器來(lái)檢測(cè)組合波形峰值對(duì)應(yīng)的 時(shí)刻，峰值時(shí)刻檢測(cè)器主要由降壓電路、整流電路、加法器電路和比較器電路組成的。
[0010] 一種金屬氧化物避雷器阻性電流提取裝置，包括低通濾波器、模數(shù)轉(zhuǎn)換模塊、過(guò)零 檢測(cè)器、頻率檢測(cè)器、延遲器、加法器、峰值時(shí)刻檢測(cè)器、自動(dòng)信號(hào)生成單元和減法器，所述 低通濾波器連接到金屬氧化物避雷器的接地線路中獲取初始漏電電流，經(jīng)數(shù)模轉(zhuǎn)換模塊轉(zhuǎn) 換成初始漏電電流數(shù)字信號(hào)后分別傳給過(guò)零檢測(cè)器、加法器的輸入端和減法器的輸入端， 所述過(guò)零檢測(cè)器、頻率檢測(cè)器及延遲器依次連接，所述延遲器連接到所述加法器的輸入端， 加法器的輸出端與所述峰值時(shí)刻檢測(cè)器、自動(dòng)信號(hào)生成單元、減法器的輸入端依次連接。所 述過(guò)零檢測(cè)器、頻率檢測(cè)器、延遲器、加法器、峰值時(shí)刻檢測(cè)器、自動(dòng)信號(hào)生成單元和減法器 主要通過(guò)之中的相應(yīng)功能電路來(lái)實(shí)現(xiàn)。所述自動(dòng)信號(hào)生成單元從組合電流中測(cè)定峰值時(shí) 亥IJ、峰值以及頻率，從而確定容性電流的峰值，生成一個(gè)容性泄漏電流。
[0011] 進(jìn)一步的設(shè)計(jì)方案中，上述過(guò)零檢測(cè)器包括運(yùn)算放大器和跟隨模式運(yùn)算放大器， 所述運(yùn)算放大器輸出端連接電容后連接到跟隨模式運(yùn)算放大器的同相輸入端，所述運(yùn)算放 大器的反相輸入端接地，所述跟隨模式運(yùn)算放大器的同相輸入端及輸出端分別連接電阻后 接地。
[0012] 進(jìn)一步的設(shè)計(jì)方案中，上述頻率檢測(cè)器為電能質(zhì)量綜合監(jiān)測(cè)儀的檢測(cè)電路模塊。
[0013] 本發(fā)明具有以下突出的有益效果： 本發(fā)明的金屬氧化物避雷器阻性電流提取方法和裝置，可以在不需要測(cè)量電壓信號(hào)的 情況下，從泄漏電流中去除容性電流成分，而得到阻性電流進(jìn)而達(dá)到對(duì)MOA的老化監(jiān)測(cè)的 目的，避免了在測(cè)量高電壓時(shí)的危險(xiǎn)性，同時(shí)，還避免了在測(cè)量單一相位的電壓時(shí)可能受到 其他相位的電壓干擾，提高了提取測(cè)量的準(zhǔn)確性，節(jié)約了金屬氧化物避雷器的日常檢測(cè)成 本，經(jīng)濟(jì)高效。
【附圖說(shuō)明】
[0014] 圖1是金屬氧化物避雷器等效電路； 圖2是金屬氧化物避雷器泄露電流矢量圖； 圖3是本發(fā)明金屬氧化物避雷器阻性電流提取裝置原理圖； 圖4是本發(fā)明金屬氧化物避雷器阻性電流提取裝置中過(guò)零檢測(cè)器電路圖； 圖5是本發(fā)明金屬氧化物避雷器阻性電流提取方法與傳統(tǒng)容性電流補(bǔ)償算法得到的 阻性電流結(jié)果對(duì)比圖。
[0015] 圖中：1-低通濾波器，2-模數(shù)轉(zhuǎn)換模塊，3-過(guò)零檢測(cè)器，4-頻率檢測(cè)器，5-延遲 器，6-峰值時(shí)刻檢測(cè)器，7-自動(dòng)信號(hào)生成單元，8-加法器，9-減法器。
【具體實(shí)施方式】
[0016] 下面結(jié)合附圖及實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步說(shuō)明： 實(shí)施例
[0017] MOA伏安特性曲線按照電壓和電流的隨曲線的變化關(guān)系，分為三個(gè)區(qū)，分別是小電 流區(qū)、非線性區(qū)和飽和區(qū)三個(gè)部分，而小電流區(qū)域具體的是指在參考電流小于lkA的之前 的曲線部分，這部分的電壓值很高，電流很小，其阻值很大，近似一種絕緣狀態(tài)，需要提取的 阻性電流就在此區(qū)域中。目前關(guān)于阻性電流提取算法中，容性電流補(bǔ)償算法使用較為廣泛。 如圖1所示，MOA小電流區(qū)等效模型，從圖1中可知： ix= i c+iE⑴ 式中ix為泄漏電流，i。為容性電流，iK為阻性電流。
[0018] 如圖2所示，為泄漏電流的矢量分解圖。泄漏電流可以分解為容性電流和阻性電 流。由于泄漏電流、容性電流和阻性電流均是隨時(shí)間變化，故式（1)可以寫為下式（2): Ix(t) =IE(t)+Ic(t) (2) 在MOA上施加電壓所產(chǎn)生的容性電流為電壓對(duì)時(shí)間的導(dǎo)數(shù)與電容的乘積。
[0019] 如公式（3)所示：
【主權(quán)項(xiàng)】
1. 一種金屬氧化物避雷器阻性電流提取方法，其特征在于，包括下列步驟： (1) 獲取金屬氧化物避雷器過(guò)零點(diǎn)的初始泄漏電流； (2) 檢測(cè)確定過(guò)零點(diǎn)的泄漏電流的頻率并通過(guò)延遲電路將初始泄漏電流的頻率延遲 1/4個(gè)周期，得到新泄漏電流； (3) 對(duì)步驟2中得到的新泄漏電流與初始泄漏電流通過(guò)加法器進(jìn)行求和，得到組合漏 電電流； (4) 檢測(cè)組合波形峰值對(duì)應(yīng)的時(shí)刻，生成容性泄漏電流； (5) 通過(guò)減法器從初始泄漏電流中減去容性電流，得到所述金屬氧化物避雷器阻性電 流。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述金屬氧化物避雷器阻性電流提取方法，其特征在于，步驟1中獲 取過(guò)零點(diǎn)的初始泄漏電流的具體操作為：通過(guò)連接在金屬氧化物避雷器的接地線路中的低 通濾波器濾除泄漏電流中所有高次諧波后得到初始泄漏電流低頻信號(hào)，初始泄漏電流低頻 信號(hào)經(jīng)過(guò)模數(shù)轉(zhuǎn)換模塊變成初始泄漏電流數(shù)字信號(hào)，初始泄漏電流數(shù)字信號(hào)通過(guò)過(guò)零檢測(cè) 器獲取過(guò)零點(diǎn)的初始泄漏電流。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述金屬氧化物避雷器阻性電流提取方法，其特征在于，步驟2中使 用頻率檢測(cè)器來(lái)檢測(cè)確定過(guò)零點(diǎn)的泄漏電流的頻率。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述金屬氧化物避雷器阻性電流提取方法，其特征在于，步驟4中使 用峰值時(shí)刻檢測(cè)器來(lái)檢測(cè)組合波形峰值對(duì)應(yīng)的時(shí)刻。
5. -種金屬氧化物避雷器阻性電流提取裝置，其特征在于，包括低通濾波器（1)、模數(shù) 轉(zhuǎn)換模塊（2)、過(guò)零檢測(cè)器（3)、頻率檢測(cè)器（4)、延遲器（5)、加法器（8)、峰值時(shí)刻檢測(cè)器 (6)、自動(dòng)信號(hào)生成單元（7)和減法器（9)，所述低通濾波器（1)連接到金屬氧化物避雷器的 接地線路中獲取初始漏電電流，經(jīng)數(shù)模轉(zhuǎn)換模塊轉(zhuǎn)換成初始漏電電流數(shù)字信號(hào)后分別傳給 過(guò)零檢測(cè)器（3)、加法器（8)的輸入端和減法器（9)的輸入端，所述過(guò)零檢測(cè)器（3)、頻率檢 測(cè)器（4)及延遲器（5)依次連接，所述延遲器（5)連接到所述加法器（8)的輸入端，加法器 (8)的輸出端與所述峰值時(shí)刻檢測(cè)器（6)、自動(dòng)信號(hào)生成單元（7)、減法器（9)的輸入端依次 連接。
6. 根據(jù)權(quán)利要求5所述金屬氧化物避雷器阻性電流提取裝置，其特征在于，所述過(guò)零 檢測(cè)器（3)包括運(yùn)算放大器和跟隨模式運(yùn)算放大器，所述運(yùn)算放大器輸出端連接電容后連 接到跟隨模式運(yùn)算放大器的同相輸入端，所述運(yùn)算放大器的反相輸入端接地，所述跟隨模 式運(yùn)算放大器的同相輸入端及輸出端分別連接電阻后接地。
7. 根據(jù)權(quán)利要求5所述金屬氧化物避雷器阻性電流提取裝置，其特征在于，所述頻率 檢測(cè)器（4)為電能質(zhì)量綜合監(jiān)測(cè)儀的檢測(cè)電路模塊。
【專利摘要】本發(fā)明公開(kāi)了一種金屬氧化物避雷器阻性電流提取方法和裝置，該方法首先獲取金屬氧化物避雷器過(guò)零點(diǎn)的初始泄漏電流；然后檢測(cè)確定過(guò)零點(diǎn)的泄漏電流的頻率并通過(guò)延遲電路將初始泄漏電流的頻率延遲1/4個(gè)周期，得到新泄漏電流；再對(duì)得到的新泄漏電流與初始泄漏電流通過(guò)加法器進(jìn)行求和，得到組合漏電電流；通過(guò)檢測(cè)組合波形峰值對(duì)應(yīng)的時(shí)刻，生成容性泄漏電流；最后通過(guò)減法器從初始泄漏電流中減去容性電流，得到所述金屬氧化物避雷器阻性電流。該裝置包括低通濾波器、模數(shù)轉(zhuǎn)換模塊、過(guò)零檢測(cè)器、頻率檢測(cè)器、延遲器、加法器、峰值時(shí)刻檢測(cè)器、自動(dòng)信號(hào)生成單元和減法器。本發(fā)明可以在不需要測(cè)量電壓信號(hào)的情況下，從泄漏電流中去除容性電流成分，而得到阻性電流進(jìn)而達(dá)到對(duì)MOA的老化監(jiān)測(cè)的目的，避免了在測(cè)量高電壓時(shí)的危險(xiǎn)性。
【IPC分類】G01R31-02, G01R19-00
【公開(kāi)號(hào)】CN104820127
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201510261333
【發(fā)明人】楊仲江, 李鵬飛, 曹洪亮, 肖揚(yáng), 朱若虛
【申請(qǐng)人】南京信息工程大學(xué)
【公開(kāi)日】2015年8月5日
【申請(qǐng)日】2015年5月20日