一种改善阀型避雷器抑制过电压特性的方法与流程

1.本发明属于电力系统电气设备领域，具体涉及一种改善阀型避雷器抑制过电压特性的方法。


背景技术：

2.阀型避雷器作为一种有效防护电力系统过电压的手段，被广泛应用于电力设备绝缘保护中，其对保障电力系统的长期稳定安全运行具有重要意义。阀型避雷器是由空气间隙和一个非线性电阻串联并装在密封的瓷瓶中构成的，在过电压侵入时，空气间隙被击穿，而非线性电阻阻值很小，将过电压钳制在较低幅值范围内，从而保护电力设备的绝缘安全。
3.但是，由于阀型避雷器中串联的空气间隙放电具有分散性，极大地影响了其深度抑制过电压的能力，还会导致避雷器与被保护电力设备间的绝缘配合问题。目前，我国学者提出的可控避雷器技术是通过将常规避雷器的部分阀片与可控元件并联，出现过电压时将避雷器的一部分阀片直接短接，从而提高改善避雷器抑制过电压的特性。该方法需要改变避雷器的设计结构，控制方法较复杂。


技术实现要素：

4.本发明为克服上述现有技术的缺陷或不足，提供了一种改善阀型避雷器抑制过电压特性的方法，在保障避雷器可靠、有效动作的前提下，充分提高其深度抑制过电压的能力。
5.本发明采用如下技术方案来实现的：
6.一种改善阀型避雷器抑制过电压特性的方法，包括以下步骤：
7.s100：使用标准电压发生器标定过电压与泄漏电流间的关系特性；
8.s200：时刻采样系统泄漏电流，根据标定结果反算过电压；
9.s300：判断过电压幅值是否超过设定值；
10.若过电压幅值超过设定值，根据一段时间内的采样结果预测过电压的峰值、最大变化率特征参数，反之，转至s200；
11.s400：判断特征参数是否满足设定值；
12.若特征参数满足设定值，迅速发出导通信号，使得间隙击穿，避雷器动作，反之，转至s200。
13.本发明进一步的改进在于，s100中标准电压发生器的幅值在0到阀型避雷器额定工作电压范围内可调节，所产生的波形频率上限不低于1mhz；
14.过电压与泄漏电流间的关系特性为零初始条件下系统输出量即(泄漏电流i的拉普拉斯变换与输入量即所加的过电压u的拉普拉斯变换之比，即为整个系统的传递函数g(s)＝i(s)/u(s)。
15.本发明进一步的改进在于，s200中时刻采样系统泄漏电流i，根据拉普拉斯变换和系统的传递函数g(s)得到系统过电压u。
16.本发明进一步的改进在于，s300中设定值u0的大小选取高于阀型避雷器在正常工作情况下的电压，以避免避雷器误动，u0通常取正常工作情况下的电压的1.1～1.2倍。
17.本发明进一步的改进在于，s300中判断系统过电压u在t0时刻大于设定值u0后，能够根据一段时间内的采样结果，在t1时刻精确预测之后的过电压波形。
18.本发明进一步的改进在于，用于预测过电压波形所需的采样时间即t
1-t0的时间长度能够调节，不超过1.5微秒。
19.本发明进一步的改进在于，用于预测过电压波形所采用的方法为非线性拟合，且拟合使用的函数形式为u＝ae
bt
ce
dt
，t为时间，a、b、c、d分别为待拟合参数，e为自然底数，或者使用时间序列模型、灰色预测模型或神经网络模型预测算法。
20.本发明进一步的改进在于，在系统过电压u小于设定值u0时，采样回路的采样率较低，采样频率为5m/s，当过电压u大于设定值u0后，采样回路进入高速采样模式，采样频率为100m/s。
21.本发明进一步的改进在于，预测得到过电压波形后，需要计算过电压峰值u
p
和过电压最大变化率(du/dt)
max
特征参数；其中，特征参数的选取根据被保护电力设备的种类考虑，当被保护设备为变压器和电抗器含有绕组时，过电压最大变化率(du/dt)
max
需要被考虑。
22.本发明进一步的改进在于，s400中特征参数的设定值大小充分结合被保护电力设备的绝缘耐受特性选取。
23.与现有技术相比，本发明至少具有如下有益的技术效果：
24.1、本发明通过预测过电压特征参数提前触发串联间隙，能够有效改善阀型避雷器抑制过电压特性，提高避雷器深度抑制过电压能力。
25.2、本发明通过增加串联间隙的回路，降低串联间隙的放电分散性，降低了阀型避雷器与被保护电力设备的绝缘配合复杂性。
附图说明
26.图1为本发明一个实施例提供的一种改善阀型避雷器抑制过电压特性的方法的流程图。
27.图2为本发明另一个实施例提供的改善阀型避雷器抑制过电压特性的工作原理图。
28.图3为本发明另一个实施例提供的改善阀型避雷器抑制过电压特性的工作电路结构图。
具体实施方式
29.下面结合附图1至图3和实施例对本发明的技术方案进行详细说明，但不作为对本发明的限定。
30.一个实施例中，如图1所示，本发明的一种基于李萨如图形的pt匝间短路在线检测方法，包括以下步骤：
31.s100：使用标准电压发生器标定过电压与泄漏电流间的关系特性；
32.s200：时刻采样系统泄漏电流，根据标定结果反算过电压；
33.s300：判断过电压幅值是否超过设定值；
34.s400：若过电压幅值超过设定值，根据一段时间内的采样结果预测过电压的峰值、最大变化率等特征参数，反之，转至s200；
35.s500：判断特征参数是否满足设定值；
36.s600：若特征参数满足设定值，迅速发出导通信号，使得间隙击穿，避雷器动作，反之，转至s200。
37.另一个实施例中，如图2所示，在未采用本发明的技术方案情况下，阀型避雷器遭受过电压入侵时，当过电压波形与串联间隙固有伏秒特性曲线发生相交，此刻(即t3时刻)串联间隙被击穿，从而限制过电压，被保护电力设备遭受的最大过电压幅值为u3；在采用本发明的技术方案后，系统根据采样阶段的数据预测过电压波形，提前(即t2时刻)触发串联间隙导通，使被保护电力设备遭受的最大过电压幅值从u3下降至u2，以改善避雷器抑制过电压特性。
38.本实施例中，根据采样数据准确预测过电压波形是关键技术，用于预测过电压波形所采用的方法为非线性拟合，推荐拟合使用的函数形式为u＝ae
bt
ce
dt
，t为时间，a、b、c、d分别为待拟合参数，e为自然底数，亦可使用时间序列模型、灰色预测模型和神经网络模型等预测算法，应该结合拟合度及过电压的物理过程选取相应模型。
39.需要了解的是，本技术方案基本不会导致避雷器误动，因为设定值u0的大小选取高于阀型避雷器在正常工作情况下的电压，充分避免了避雷器误动，若经常发生误动，可继续上调u0的数值，但会影响避雷器抑制过电压的改善效果；其次，本方案不会导致避雷器拒动，当硬件电路、模型未准确预测过电压或其他不可控因素发生时，未能及时触发串联间隙导通，那么也会随着过电压幅值的增加，在过电压波形与串联间隙固有伏秒特性相交时避雷器动作，即与未采用本技术方案时效果等同。
40.另一个实施例中，如图3所示，改善阀型避雷器抑制过电压特性的工作电路包括非线性电阻(1)、串联间隙(2)、测量线圈(3)、采样回路(4)、信号处理控制回路(5)和触发回路(6)。所述串联间隙电极中含有点火针，在点火针上施加高压脉冲信号后，由于点火针对电极放电喷神等离子体从而极大地降低了间隙的击穿电压，保证避雷器根据触发信号能提前动作；所述测量线圈的分辨度应小于10微安；所述采样回路的采样率为程序可控，最大采样率不低于100m/s；所述信号处理控制回路为现场可编程逻辑门阵列(fpga)模块，具有高速处理信号的能力；所述触发回路与信号处理控制回路之间通过光耦隔离，以避免将高电压引入信号处理控制回路。
41.以上所述仅为本发明的较佳实施例，并不能因此而理解为对本发明范围的限制，应当指出，对本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。