以磁平衡理論對特高壓直流避雷器泄露電流采集的方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及特高壓直流線路避雷器狀態(tài)檢測技術(shù)，尤其是指以磁平衡理論對特高壓直流避雷器泄露電流采集的方法。
【背景技術(shù)】
[0002]隨著我國經(jīng)濟(jì)快速發(fā)展，電力需求增長迅猛，而我國存在電力資源分布與負(fù)荷中心區(qū)域不匹配的天然特性，需要借助遠(yuǎn)距離、大容量輸電線路改善電力供需矛盾問題，“西電東送”、“南北互供”等工程是現(xiàn)階段主要部署方案，特高壓直流輸電技術(shù)是具體的實施技術(shù)手段。
[0003]直流輸電將交流電通過換流器變換成直流電，然后通過直流輸電線路送至受電端并通過換流器變成交流電，最終注入交流電網(wǎng)。特高壓直流輸電的電壓等級概念與交流輸電不一樣。對于交流輸電來說，一般將220kV及以下的電壓等級稱為高壓，330?750kV的稱為超高壓，1000kV及以上的稱為特高壓。直流輸電則稍有不同，±100kV以上的統(tǒng)稱為高壓；±500kV和±600kV仍稱為高壓，一般不稱為超高壓；而超過±600kV的則稱為特
[0004]±800kV特高壓直流輸電由于中間無落點，可將大量電力直送大負(fù)荷中心，具有輸送容量大、送電距離遠(yuǎn)、節(jié)省輸電架線走廊等優(yōu)點，相關(guān)設(shè)備研發(fā)、控制與運(yùn)行等技術(shù)和示范工程在近些年來得到快速發(fā)展和廣泛應(yīng)用，已使我國在特高壓輸電技術(shù)領(lǐng)域處于世界領(lǐng)先地位，引領(lǐng)著技術(shù)發(fā)展方向和關(guān)鍵設(shè)備研發(fā)趨勢。
[0005]特高壓直流輸電系統(tǒng)的建設(shè)，離不開過電壓保護(hù)裝置，直流避雷器是特高壓直流輸電系統(tǒng)過電壓保護(hù)的關(guān)鍵設(shè)備，決定了整個系統(tǒng)的絕緣水平，影響設(shè)備體積、工程占地面積及造價。提高避雷器保護(hù)水平對于優(yōu)化系統(tǒng)的絕緣配合及降低工程造價至關(guān)重要。掌握直流避雷器實時運(yùn)行狀態(tài)和保護(hù)特性對加強(qiáng)直流特高壓輸電系統(tǒng)設(shè)備的運(yùn)行管理、完善其帶電檢測技術(shù)和狀態(tài)檢修水平具有十分重要的意義。
[0006]就目前而言，直流避雷器的運(yùn)行條件要比交流避雷器嚴(yán)酷得多，對直流避雷器的運(yùn)行性能提出的技術(shù)要求很高。直流避雷器結(jié)構(gòu)、工作條件、作用原理、保護(hù)特性等均與交流避雷器不同。為了及時發(fā)現(xiàn)直流避雷器的受潮、老化和其他隱患，避免因事故造成巨大經(jīng)濟(jì)損失，在提高特高壓避雷器產(chǎn)品可靠性、強(qiáng)化質(zhì)量管理的同時，對特高壓避雷器進(jìn)行在線監(jiān)測意義重大且需求迫切。特別是急切需要一種針對于特高壓直流避雷器泄露電流的檢測裝置和檢測方法。
[0007]中國實用新型專利(CN202693723U)披露了一種避雷器泄漏電流報警系統(tǒng)，包括避雷器和計數(shù)器，避雷器連接有用于轉(zhuǎn)換電流的第一電流互感器和第二電流互感器，第一電流互感器連接有基準(zhǔn)電壓電路，基準(zhǔn)電壓電路將基準(zhǔn)電壓加于第一電壓轉(zhuǎn)換電路，第二電流互感器連接有第一電壓轉(zhuǎn)換電路，第一電壓轉(zhuǎn)換電路為第一報警裝置供電，第一電壓轉(zhuǎn)換電路連接有第二電壓轉(zhuǎn)換電路進(jìn)行二次電壓轉(zhuǎn)換，第二電壓轉(zhuǎn)換電路為第二報警裝置供電。以上泄露電流報警系統(tǒng)雖然原理簡單，報警提示作用明顯，然而在實際的使用過程中還存在以下不足之處:1、以上泄露電流報警系統(tǒng)主要針對于交流輸電線路中，由于避雷器在特高壓直流輸電線路中的運(yùn)行條件要比交流避雷器嚴(yán)酷得多，特別是在雷擊過電壓的自保護(hù)要求可能也難以達(dá)到，因而泄露電流報警系統(tǒng)的技術(shù)要求無法滿足在特高壓直流輸電線路中進(jìn)行有效和穩(wěn)定地運(yùn)行；2、以上泄露電流報警系統(tǒng)主要功能是進(jìn)行定性操作，無法對每時每刻中泄露電流的大小數(shù)字進(jìn)行檢測。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0008]本發(fā)明提供一種以磁平衡理論對特高壓直流避雷器泄露電流采集的方法，其主要目的在于克服現(xiàn)有泄露電流報警系統(tǒng)無法對特高壓直流避雷器泄露電流進(jìn)行穩(wěn)定和準(zhǔn)確檢測的缺陷。
[0009]為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明采用如下技術(shù)方案:
以磁平衡理論對特高壓直流避雷器泄露電流采集的方法，利用一檢測裝置分別完成以下步驟:a、判斷是否對電流進(jìn)行信號采集；b、對電流進(jìn)行信號采集；c、將采集的信號進(jìn)行處理后形成電流值數(shù)據(jù)輸出。
[0010]進(jìn)一步的，所述檢測裝置包括數(shù)據(jù)采集單元、數(shù)據(jù)處理單元、保護(hù)電路單元以及電源單元，所述數(shù)據(jù)采集單元包括電流傳感器、功率放大器以及電路采集模塊，所述電流傳感器包括一環(huán)形殼體、一呈C形布置的磁芯以及一精密磁電傳感器，所述環(huán)形殼體內(nèi)設(shè)置有一容置空間，所述磁芯上分別繞設(shè)有一第一線圈繞組以及一第二線圈繞組，并且該磁芯安裝于所述容置空間內(nèi)，所述精密磁電傳感器也裝設(shè)于所述容置空間內(nèi)并且其兩端與所述磁芯的兩端鄰接，所述第一線圈繞組的輸入端與避雷器漏電流電連接，所述第二線圈繞組的輸入端與所述功率放大器的一輸出端電連接，所述功率放大器的另一輸出端與所述電路采集模塊電連接，所述檢測裝置還包括一采集保護(hù)模塊，所述電源單元的電能輸出端分成四路，分別電連接于保護(hù)電路單元的電能輸入端、采集保護(hù)模塊的電能輸入端、數(shù)據(jù)采集單元的電能輸入端以及數(shù)據(jù)處理單元的電能輸入端，避雷器電流的輸出端分成兩路，一路連接于所述數(shù)據(jù)采集單元的使能端，另一路連接于所述采集保護(hù)模塊的使能端，所述采集保護(hù)模塊的輸出端連接于所述保護(hù)電路單元的使能端，所述數(shù)據(jù)處理單元的使能端設(shè)有兩路，一路連接所述數(shù)據(jù)采集單元的輸出端，另一路連接所述保護(hù)電路單元的輸出端；所述步驟a包括在接上避雷器電流的引出導(dǎo)線后，通過采集保護(hù)模塊和數(shù)據(jù)采集單元對引線上的電流進(jìn)行初步檢測，當(dāng)避雷器電流小于或等于1毫安時，采集保護(hù)模塊不動作，而數(shù)據(jù)采集單元啟動并對電流進(jìn)行信號采集和數(shù)據(jù)處理后經(jīng)由數(shù)據(jù)處理單元輸出；當(dāng)避雷器電流大于1毫安時，數(shù)據(jù)采集單元不動，而采集保護(hù)模塊啟動，所述檢測裝置對輸入呈現(xiàn)高阻態(tài)，此時不進(jìn)行信號采集和數(shù)據(jù)處理，并經(jīng)由數(shù)據(jù)處理單元輸出。
[0011]進(jìn)一步的，所述步驟b包括當(dāng)避雷器漏電電流的直流信號經(jīng)過第一線圈繞組后在磁芯中產(chǎn)生的磁場被聚集到精密磁電傳感器上，精密磁電傳感器產(chǎn)生的電壓信號經(jīng)功率放大器導(dǎo)通作用使得第二線圈繞組上產(chǎn)生反向補(bǔ)償電流，補(bǔ)償電流產(chǎn)生的磁通與避雷器漏電電流所產(chǎn)生的磁通方向相反，當(dāng)二者實現(xiàn)磁平衡后，磁芯磁通為零，第二線圈繞組上補(bǔ)償電流再經(jīng)過電路采集模塊的測試后，即得出避雷器泄露電流的直流信號值從而進(jìn)入C步驟。
[0012]進(jìn)一步的，所述精密磁電傳感器包括一呈弧形布置的軟磁片連接于該軟磁片上的數(shù)據(jù)接點，所述功率放大器包括一與所述數(shù)據(jù)接點輸出端電連接的運(yùn)算放大器、一第一三極管、一第二三極管以及一輸入電源，所述第一三極管的集電極電連接于所述輸入電源的正接口，所述第二三極管的集電極連接于所述輸入電源的負(fù)接口，所述功率放大器的輸出端分成兩路，一路連接于所述第一三極管的基極，另一路連接于所述第二三級管的基極，所述第一三極管的放大級分成兩路，一路連接于所述第二線圈繞組的輸入端，另一路連接于所述第二三極管的放大級，所述電路采集模塊包括一端連接于所述第二線圈繞組輸出端的測量電阻R1以及用于測量該測量電阻內(nèi)電流數(shù)值的電流表，所述測量電阻R1的另一端接地；所述步驟b包括，當(dāng)避雷器漏電電流的直流信號經(jīng)過第一線圈繞組后在磁芯中產(chǎn)生的磁場被聚集到軟磁片上，軟磁片感應(yīng)到這部分磁通密度之后將產(chǎn)生電壓，軟磁片產(chǎn)生的電壓信號經(jīng)運(yùn)算放大器的放大作用來完成對輸入電源的放電控制，使得輸入電源的正接口向第二線圈繞組上輸出反向補(bǔ)償電流，補(bǔ)償電流產(chǎn)生的磁通與避雷器漏電電流所產(chǎn)生的磁通方向相反，通過運(yùn)算放大器對反向補(bǔ)償電流的控制，使磁芯中的磁通密度始終為定值，此時第二線圈繞組上補(bǔ)償電流再經(jīng)過測量電阻R1的后輸入到地面，通過電流表對測量電阻R1內(nèi)流通的電流數(shù)值，并根據(jù)該電流數(shù)值進(jìn)行比例運(yùn)算即得出避雷器泄露電流的直流信號值，從而進(jìn)入c步驟。
[0013]進(jìn)一步的，避雷器電流的引出導(dǎo)線上加裝有惰性氣體二極管以及TVS 二極管，該TVS