本發(fā)明涉及電力行業(yè)避雷器阻性電流測量，具體是指電纜終端場避雷器阻性電流帶電檢測方法及系統(tǒng)。

背景技術(shù)：

1、無間隙金屬氧化物避雷器(以下簡稱“避雷器”)作為電力系統(tǒng)主流的過電壓保護裝置，其運行狀態(tài)對于電力系統(tǒng)安全可靠運行非常重要。避雷器長期承受系統(tǒng)運行電壓和短時過電壓，表征避雷器有功損耗的阻性電流，成為衡量避雷器狀態(tài)的最關(guān)鍵指標，以阻性電流為目標的帶電檢測和在線監(jiān)測已成為避雷器狀態(tài)監(jiān)測的主要手段，其中，阻性電流帶電檢測已取代停電直流泄漏電流測試而成為避雷器年度預(yù)防性試驗的項目。

2、部分220kv和110kv變電站(如城區(qū)變電站或者負荷較重地區(qū)變電站)，由于征地等原因，從變電站出線要經(jīng)過一段220kv或110kv電纜到電纜終端場，在那里再轉(zhuǎn)為架空線路，電纜終端需要配置一組避雷器作為過電壓保護。

3、避雷器的等效電路可看成對地電容c和非線性電阻r的并聯(lián)，相應(yīng)地，避雷器的總接地泄漏電流(以下簡稱“全電流”)i由容性電流ic和阻性電流ir兩部分電流疊加構(gòu)成，其中容性電流超前避雷器端部電壓90°，受避雷器運行狀態(tài)影響較小，而阻性電流與避雷器端部電壓同相位，與避雷器的運行狀態(tài)密切相關(guān)，反映避雷器電阻片和內(nèi)部絕緣的有功損耗，是評價避雷器運行狀態(tài)好壞的關(guān)鍵指標。

4、由于全電流i中，容性電流ic占比達90％以上，阻性電流ir占比很低，阻性電流的變化難以從全電流i的變化中反映出來，即無法從全電流中有效感知避雷器運行狀態(tài)變化，因此需要對容性電流和阻性電流進行解耦，目前解決這一問題的主流方法是容性電流補償法，該方法根據(jù)測量避雷器端部電壓信號得到端部電壓的相位，移相90°得到等效容性電流的相位，構(gòu)建容性電流向量，用全電流向量減去容性電流向量，采用最小化方法逼近的思想，通過電容電流的調(diào)節(jié)和重構(gòu)，使得分離出的阻性電流分量達到最小，此時，認為此時容性電流被完全補償，從而通過對容性電流補償?shù)玫阶栊噪娏鞣至俊?/p>

5、可以看出，容性電流補償法的核心，是要取得解決避雷器端部電壓的相位。對于變電站內(nèi)部的避雷器，可以通過抽取與被測量避雷器同一段母線的電壓互感器(以下簡稱“pt”)二次電壓信號而獲得；而對于電纜終端場的避雷器，由于電纜終端場沒有配置電壓互感器，因而無法獲取避雷器端部電壓信號，容性電流補償法條件無法滿足，電纜終端場避雷器不具備阻性電流帶電檢測的條件，成為避雷器帶電檢測的盲區(qū)，只能通過避雷器配置的全電流監(jiān)測儀和紅外檢測粗略地掌握避雷器的運行狀態(tài)，無法開展避雷器年度預(yù)防性試驗--阻性電流的帶電檢測，這一問題嚴重困擾著基層運維部門。

6、本發(fā)明專利提出以上問題的解決方法和檢測系統(tǒng)，從變電站端的該電纜線路端部電壓信號中，基于電路原理解算得到電纜終端場的避雷器端部電壓，從而獲得避雷器端部電壓相位信息，為電纜終端場避雷器阻性電流帶電檢測提供基礎(chǔ)數(shù)據(jù)，基于容性電流補償法，從避雷器全電流中解算得到阻性電流。

技術(shù)實現(xiàn)思路

1、本發(fā)明實施例提供一種電纜終端場避雷器阻性電流帶電檢測方法及系統(tǒng)，其思想是，建立變電站、電纜線路、架空線路的等效電路，基于220kv、110kv典型電纜和架空線路的電氣參數(shù)與實際型號、長度等輸入量之間的關(guān)系，通過源端變電站該電纜線路端部電壓向量，解算得到電纜終端場避雷器端部電壓向量，作為容性電流補償法解算的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)，基于容性電流補償法，從避雷器全電流中解算得到阻性電流。

2、本發(fā)明實施例提供了一種電纜終端場避雷器阻性電流帶電檢測方法，包括6個步驟：

3、s1：建立電纜終端節(jié)點與起始端節(jié)點電壓向量之間的關(guān)系；

4、s2：建立典型電纜和架空線路電氣參數(shù)與型號、長度之間的關(guān)系；

5、s3：測量源端變電站待測電纜線路的端部電壓向量；

6、s4：計算電纜終端場避雷器端部電壓向量；

7、s5：測量電纜終端場避雷器流過的全電流向量；

8、s6：基于容性電流補償法，求得電纜終端場避雷器流過的阻性電流。

9、本發(fā)明實施例提供了一種電纜終端場避雷器阻性電流帶電檢測系統(tǒng)，包括3個單元：待測電纜線路的起始端部電壓向量測量單元11，電纜終端場電壓向量解算單元12，電纜終端場避雷器阻性電流運算和顯示單元13，如圖3所示。

10、待測電纜線路的起始端部電壓向量測量單元11，包括3個模塊：待測電纜線路的起始端部電壓向量測量模塊111，信號發(fā)送模塊112，信號接收模塊113，如圖3所示。

11、電纜終端場電壓向量解算單元12，包括3個模塊：電纜和架空線路電氣參數(shù)轉(zhuǎn)換模塊121，電纜和架空線路的電壓等級、型號和長度等參數(shù)輸入模塊122，電纜終端場電壓向量計算模塊123，如圖3所示。

12、電纜終端場避雷器阻性電流運算和顯示單元13，包括3個模塊：電纜終端場避雷器全電流測量模塊131，阻性電流運算模塊132，輸出顯示模塊133，如圖3所示。

13、本發(fā)明實施例具有以下優(yōu)點：

14、(1)目前，由于電纜終端場沒有配置電壓互感器，無法獲取避雷器端部電壓信號，容性電流補償法條件無法滿足，電纜終端場避雷器不具備開展年度預(yù)防性試驗--阻性電流帶電檢測的條件，成為避雷器帶電檢測的盲區(qū)；本發(fā)明方法和系統(tǒng)解決了電纜終端場避雷器端部電壓相位的獲取問題，阻性電流帶電檢測的痛點迎刃而解。

15、(2)本發(fā)明方法基于電路原理，將電纜終端場避雷器端部電壓相位獲取問題轉(zhuǎn)化為電路方程的求解，只需在遠端變電站電纜初始端部電壓相位測量結(jié)果基礎(chǔ)上，輸入電纜和架空線路型號和長度等基礎(chǔ)信息即可獲取電纜終端場避雷器端部電壓相位，處理過程簡單，沒有給基層測量人員增加額外的測量環(huán)節(jié)。

16、本發(fā)明的方法及系統(tǒng)的創(chuàng)造性體現(xiàn)在將電纜終端場避雷器端部電壓相位測量問題，轉(zhuǎn)化為電路方程的求解，物理意義明晰，計算過程簡單，無需給基層測量人員增加測量環(huán)節(jié)，為電纜終端場避雷器阻性電流測量提供基礎(chǔ)數(shù)據(jù)，通過容性電流補償法從全電流測量結(jié)果中解算得到阻性電流，并提供相應(yīng)地電纜終端場避雷器阻性電流帶電檢測系統(tǒng)，解決長期困擾電力系統(tǒng)基層試驗人員的電纜終端場避雷器無法開展阻性電流帶電檢測的難題。

技術(shù)特征：

1.一種電纜終端場避雷器阻性電流帶電檢測系統(tǒng)，其特征在于，包括3個單元：待測電纜線路的起始端部電壓向量測量單元11、電纜終端場電壓向量解算單元12、電纜終端場避雷器阻性電流運算和顯示單元13。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述一種電纜終端場避雷器阻性電流帶電檢測系統(tǒng)，其特征在于，待測電纜線路的起始端部電壓向量測量單元11，包括3個模塊：待測電纜線路的起始端部電壓向量測量模塊111，信號發(fā)送112，信號接收模塊113。

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述一種電纜終端場避雷器阻性電流帶電檢測系統(tǒng)，其特征在于，電纜終端場電壓向量解算單元12，包括3個模塊：電纜和架空線路電氣參數(shù)轉(zhuǎn)換模塊121，電纜和架空線路的電壓等級、型號和長度等參數(shù)輸入模塊122，電纜終端場電壓向量計算模塊123。

4.根據(jù)權(quán)利要求1所述一種電纜終端場避雷器阻性電流帶電檢測系統(tǒng)，其特征在于，電纜終端場避雷器阻性電流運算和顯示單元13包括3個模塊：電纜終端場避雷器全電流測量模塊131、阻性電流運算模塊132和輸出顯示模塊133。

5.一種基于如權(quán)利要求1-4所述的電纜終端場避雷器阻性電流帶電檢測方法，其特征在于，包括6個步驟：

6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的電纜終端場避雷器阻性電流帶電檢測方法，其特征在于，步驟s1具體包括：

7.根據(jù)權(quán)利要求5所述的電纜終端場避雷器阻性電流帶電檢測方法，其特征在于，步驟s2具體包括：

8.根據(jù)權(quán)利要求5所述的電纜終端場避雷器阻性電流帶電檢測方法，其特征在于，步驟s3具體包括：

9.根據(jù)權(quán)利要求5所述的電纜終端場避雷器阻性電流帶電檢測方法，其特征在于，步驟s4具體包括：

技術(shù)總結(jié)
本發(fā)明公開了一種電纜終端場避雷器阻性電流帶電檢測方法及系統(tǒng)，基于變電站、電纜線路、架空線路系統(tǒng)等效電路建立電纜終端與起始端電壓向量的關(guān)系，輸入電纜和架空線路的型號和長度以及遠端變電站的電壓向量，解算得到電纜終端場避雷器端部電壓向量，為電纜終端場避雷器阻性電流測量提供基礎(chǔ)數(shù)據(jù)。本發(fā)明包括以下步驟：建立電纜終端與起始端電壓相位關(guān)系；建立典型電纜和架空線路的電氣參數(shù)與實際型號、長度等輸入量的關(guān)系；測量源端變電站電壓向量；計算得到電纜終端場避雷器端部電壓向量，從而得到避雷器端部電壓相位。本發(fā)明的方法創(chuàng)造性體現(xiàn)在將電纜終端場避雷器端部電壓相位測量問題，轉(zhuǎn)化為電路方程的求解，物理意義明晰，計算過程簡單。

技術(shù)研發(fā)人員：何倩,馬國祥,邵建康,趙隆乾,李志瑋,秦之武,何樹旺,彭潔,陳堯,羅仲全,任繼云,李子彬
受保護的技術(shù)使用者：國網(wǎng)青海省電力公司
技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2025/1/9