一种基于伏安特性的可控避雷器矮片监测方法及系统与流程

1.本发明涉及电力系统控制保护领域，具体涉及一种基于伏安特性的可控避雷器矮片监测方法及系统。


背景技术：

2.过电压保护在电力系统保护中至关重要，为迎合越来越高的电力系统电压等级，可控避雷器技术应运而生。消能装置可控避雷器分为可控部分和固定部分两部分，这两部分串联构成可控避雷器本体。当过电压未出现时，可控部分通过增加避雷器本体的承担电压阀片数量，减少正常操作期间避雷器电荷率，提高稳定性。当过电压来临时，可控部分可控开关导通，大幅降低系统过压水平。
3.可控避雷器的可控部分和固定部分的主要部件都是避雷器阀片，但伴随着避雷器使用年限的增加，避雷器中阀片劣化或被击穿的情况是必然会出现的，定义单柱避雷器中1个阀片被击穿后变为矮片。矮片的出现将会导致该单柱避雷器流过相较其他单柱避雷器更大的电流，进而导致加速该单柱避雷器阀片被击穿，出现更多矮片。最终可能导致该避雷器被击穿，导致控制保护系统动作跳闸，严重的影响了电力系统的稳定性。


技术实现要素：

4.为了解决矮片会加速避雷器阀片被击穿，出现更多的矮片，最终导致避雷器被击穿，影响电力系统稳定的问题，本发明提供了一种基于伏安特性的可控避雷器矮片监测方法，包括：
5.获取可控避雷器的可控部分端电压测量值最大值和最小值；
6.基于所述可控避雷器的可控部分端电压测量值最大值和最小值结合获取的可控部分电流测量值计算比值偏差的最大值和最小值；
7.基于所述比值偏差的最大值和最小值对可控避雷器的可控部分进行矮片检测。
8.优选的，所述基于所述可控避雷器的可控部分端电压测量值最大值和最小值结合获取的可控部分电流测量值计算比值偏差的最大值和最小值包括：
9.在伏安特性曲线中获取所述可控部分端电压测量值最大值和最小值对应的可控部分电流的最大值和最小值；
10.基于所述可控部分电流测量值和设定的可控部分电流测量误差得到所述可控部分电流测量误差值的最大值和最小值；
11.基于所述可控部分电流的最大值和最小值结合所述可控部分电流测量误差值的最大值和最小值得到所述比值偏差的最大值和最小值。
12.优选的，所述可控部分电流测量误差的最大值按下式计算：
13.i
mmax
＝(1 bi)i
jct1
；
14.式中，i
mmax
为可控部分电流测量误差的最大值；bi为电流测量误差；i
jct1
为第一个电流互感器。
15.优选的，所述可控部分电流测量误差的最小值按下式计算：
16.i
mmin
＝(1-bi)i
jct1
；
17.式中，i
mmin
为可控部分电流测量误差的最小值；
18.优选的，所述比值偏差的最大值按下式计算：
[0019][0020]
式中，e
kmax
为比值偏差的最大值；i
min
为可控部分电流的最小值。
[0021]
优选的，所述比值偏差的最小值按下式计算：
[0022][0023]
式中，e
kmin
为比值偏差的最小值；i
max
为可控部分电流的最大值。
[0024]
优选的，所述可控部分端电压测量值最大值按下式计算：
[0025]ummax
＝(1 bu)u
pt
；
[0026]
式中，u
mmax
为可控部分端电压测量值最大值；bu为电压测量误差；u
pt
可控部分端电压。
[0027]
优选的，所述可控部分端电压测量值最小值按下式计算：
[0028]ummin
＝(1-bu)u
pt
；
[0029]
式中，u
mmin
为可控部分端电压测量值最小值。
[0030]
优选的，所述基于所述比值偏差的最大值和最小值对可控避雷器的可控部分进行矮片检测包括：
[0031]
若所述比值偏差的最小值大于所述比值偏差的最大值，则所述消能装置避雷器可控部分出现矮片，否则未出现矮片。
[0032]
基于同一发明构思本发明还提供了一种基于伏安特性的可控避雷器矮片监测系统，包括：
[0033]
获取模块，用于获取可控避雷器的可控部分端电压测量值最大值和最小值；
[0034]
计算模块，用于基于所述可控部分端电压测量值最大值和最小值结合获取的可控部分电流测量值计算比值偏差的最大值和最小值；
[0035]
判断模块，用于基于所述比值偏差的最大值和最小值对可控避雷器可控部分进行矮片检测。
[0036]
优选的，所述计算模块包括：
[0037]
计算带入子模块，用于在伏安特性曲线中获取所述可控部分端电压测量值最大值和最小值对应的可控部分电流的最大值和最小值；
[0038]
计算误差子模块，用于基于所述可控部分电流测量值和设定的可控部分电流测量误差得到所述可控部分电流测量误差值的最大值和最小值；
[0039]
计算偏差子模块，用于基于所述可控部分电流的最大值和最小值结合所述可控部分电流测量误差值的最大值和最小值得到所述比值偏差的最大值和最小值。
[0040]
与现有技术相比，本发明的有益效果为：
[0041]
本发明提供了一种基于伏安特性的可控避雷器矮片监测方法，包括：获取可控避雷器的可控部分端电压测量值最大值和最小值；基于所述可控避雷器的可控部分端电压测
量值最大值和最小值结合获取的可控部分电流测量值计算比值偏差的最大值和最小值；基于所述比值偏差的最大值和最小值对可控避雷器的可控部分进行矮片检测。本发明通过电流互感器定义比值偏差大小判断消能装置避雷器是否出现可控矮片，解决了矮片会加速避雷器阀片被击穿，出现更多的矮片，最终导致避雷器被击穿，影响电力系统稳定的问题，能够实时监测避雷器阀片是否被击穿变成矮片，可以提前预警，增强了电力系统的稳定性。
附图说明
[0042]
图1是本发明提供的一种基于伏安特性的可控避雷器矮片监测方法流程图；
[0043]
图2是本发明的可控部分伏安特性监视矮片判断逻辑图；
[0044]
图3是本发明的不同电压下可控部分比值偏差值；
[0045]
图4是本发明的不同总电流下可控部分比值偏差值。
具体实施方式
[0046]
为了更好地理解本发明，下面结合说明书附图和实例对本发明的内容做进一步的说明。
[0047]
实施例1：
[0048]
本发明提供一种基于伏安特性的可控避雷器矮片监测方法，如图1所示：包括：
[0049]
步骤1：获取可控避雷器的可控部分端电压测量值最大值和最小值；
[0050]
步骤2：基于所述可控避雷器的可控部分端电压测量值最大值和最小值结合获取的可控部分电流测量值计算比值偏差的最大值和最小值；
[0051]
步骤3：基于所述比值偏差的最大值和最小值对可控避雷器的可控部分进行矮片检测。
[0052]
步骤1中对获取可控避雷器的可控部分端电压测量值最大值和最小值，具体包括：
[0053]
设未发生矮片时，可控mov部分电流i
mov
与可控部分端电压u
pt
的伏安特性关系如式1所示：
[0054]imov
＝f(u
pt
)
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
(1)
[0055]
式中f(u
pt
)表示以u
pt
为自变量的函数。
[0056]
电流互感器jct1测得的电流为i
jct1
，定义比值偏差ek为：
[0057][0058]
因此，在判断时，首先根据可控部分端电压u
pt
和相应的伏安特性关系求得此时的理论可控mov部分电流值i
mov
，然后根据电流互感器jct1测得的当前电流i
jct1
计算出比值偏差ek，如果ek过大，则认为可控部分有阀片损坏，发出告警。
[0059]
一种基于伏安特性的可控避雷器矮片监测方法的主要实施算法，如图2所示。
[0060]
考虑电压互感器pt的测量误差bu，定义真实u
pt
的测量最大值、最小值分别为：
[0061]ummax
＝(1 bu)u
pt
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
(3)
[0062]ummin
＝(1-bu)u
pt
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
(4)
[0063]
步骤2中对基于所述可控避雷器的可控部分端电压测量值最大值和最小值结合获取的可控部分电流测量值计算比值偏差的最大值和最小值，具体包括：
[0064]
在伏安特性曲线中获取所述可控部分端电压测量值最大值和最小值对应的可控部分电流的最大值和最小值；
[0065]
根据正常vi曲线，输入测量电压最大值、最小值，得出的电流最大最小值为：
[0066]imax
＝f(u
mmax
)
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
(5)
[0067]imin
＝f(u
mmin
)
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
(6)
[0068]
基于所述可控部分电流测量值和设定的可控部分电流测量误差得到所述可控部分电流测量误差值的最大值和最小值；
[0069]
考虑电流测量值测量误差bi时的最大、最小值为：
[0070]immax
＝(1 bi)i
jct1
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
(7)
[0071]immin
＝(1-bi)i
jct1
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
(8)
[0072]
基于所述可控部分电流的最大值和最小值结合所述可控部分电流测量误差值的最大值和最小值得到所述比值偏差的最大值和最小值。
[0073]
由式(3)～(8)可得比值偏差ek的最大、最小值为：
[0074][0075][0076]
步骤3中对基于所述比值偏差的最大值和最小值对可控避雷器的可控部分进行矮片检测，具体包括：
[0077]
若所述比值偏差的最小值大于所述比值偏差的最大值，则所述消能装置避雷器可控部分出现矮片，否则未出现矮片。
[0078]
若此时出现矮片，可知此时电流测量最大、最小值为：
[0079]immax1
＝(1 bi)i
jct1
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
(11)
[0080]immin1
＝(1-bi)i
jct1
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
(12)
[0081]
矮片后比值偏差ek的最大、最小值为：
[0082][0083][0084]
此时判断：若e
kmin1
＞e
kmax
，即可认为此时存在可控矮片。
[0085]
设置输入条件，避雷器可控元件总柱数n为136，每柱串联阀片数a为20只，pt的误差按bu＝1％考虑，jct1的误差按bi＝0.5％考虑，可控部分mov伏安特性曲线偏差为
±
5％，可得到如图3和图4所示的比值偏差曲线。可以看到在端电压77kv～130kv，电流100a～20ka范围内e
kmin1
＞e
kmax
，可以识别出可控矮片。
[0086]
实施例2：
[0087]
基于同一种发明构思，本发明还提供了一种基于伏安特性监视避雷器矮片的系统，包括：
[0088]
获取模块，用于获取可控避雷器的可控部分端电压测量值最大值和最小值；
[0089]
计算模块，用于基于所述可控部分端电压测量值最大值和最小值结合获取的可控
部分电流测量值计算比值偏差的最大值和最小值；
[0090]
判断模块，用于基于所述比值偏差的最大值和最小值对可控避雷器可控部分进行矮片检测。
[0091]
获取模块具体用于:
[0092]
基于获取的测量值得到可控部分端电压最大值和可控部分端电压最小值；
[0093]
考虑电压互感器pt的测量误差bu，定义真实u
pt
的测量最大值、最小值分别为：
[0094]ummax
＝(1 bu)u
pt
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
(3)
[0095]ummin
＝(1-bu)u
pt
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
(4)
[0096]
计算模块具体用于：
[0097]
计算带入子模块，用于在伏安特性曲线中获取所述可控部分端电压测量值最大值和最小值对应的可控部分电流的最大值和最小值；
[0098]
根据正常vi曲线，输入测量电压最大值、最小值，得出的电流最大最小值为：
[0099]imax
＝f(u
mmax
)
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
(5)
[0100]imin
＝f(u
mmin
)
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
(6)
[0101]
计算误差子模块，用于基于所述可控部分电流测量值和设定的可控部分电流测量误差得到所述可控部分电流测量误差值的最大值和最小值；
[0102]
考虑电流测量值测量误差bi时的最大、最小值为：
[0103]immax
＝(1 bi)i
jct1
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
(7)
[0104]immin
＝(1-bi)i
jct1
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
(8)
[0105]
计算偏差子模块，用于基于所述可控部分电流的最大值和最小值结合所述可控部分电流测量误差值的最大值和最小值得到所述比值偏差的最大值和最小值。
[0106]
由式(3)～(8)可得比值偏差ek的最大、最小值为：
[0107][0108][0109]
判断模块具体用于：
[0110]
基于所述比值偏差的最大值和最小值确定消能装置避雷器可控部分是否出现矮片。
[0111]
若此时出现矮片，可知此时电流测量最大、最小值为：
[0112]immax1
＝(1 bi)i
jct1
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
(11)
[0113]immin1
＝(1-bi)i
jct1
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
(12)
[0114]
矮片后比值偏差ek的最大、最小值为：
[0115][0116][0117]
此时判断：若e
kmin1
＞e
kmax
，即可认为此时存在可控矮片。
[0118]
显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明
中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。
[0119]
本领域内的技术人员应明白，本技术的实施例可提供为方法、系统、或计算机程序产品。因此，本技术可采用完全硬件实施例、完全软件实施例、或结合软件和硬件方面的实施例的形式。而且，本技术可采用在一个或多个其中包含有计算机可用程序代码的计算机可用存储介质(包括但不限于磁盘存储器、cd-rom、光学存储器等)上实施的计算机程序产品的形式。
[0120]
本技术是参照根据本技术实施例的方法、设备(系统)、和计算机程序产品的流程图和/或方框图来描述的。应理解可由计算机程序指令实现流程图和/或方框图中的每一流程和/或方框、以及流程图和/或方框图中的流程和/或方框的结合。可提供这些计算机程序指令到通用计算机、专用计算机、嵌入式处理机或其他可编程数据处理设备的处理器以产生一个机器，使得通过计算机或其他可编程数据处理设备的处理器执行的指令产生用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的装置。
[0121]
这些计算机程序指令也可存储在能引导计算机或其他可编程数据处理设备以特定方式工作的计算机可读存储器中，使得存储在该计算机可读存储器中的指令产生包括指令装置的制造品，该指令装置实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能。
[0122]
这些计算机程序指令也可装载到计算机或其他可编程数据处理设备上，使得在计算机或其他可编程设备上执行一系列操作步骤以产生计算机实现的处理，从而在计算机或其他可编程设备上执行的指令提供用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的步骤。
[0123]
以上仅为本发明的实施例而已，并不用于限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均包含在申请待批的本发明的权利要求范围之内。