避雷器阻性电流计算方法及装置、电子设备与流程

1.本发明涉及电气设备检测技术领域，尤其涉及一种避雷器阻性电流计算方法及装置、电子设备。


背景技术：

2.作为电力系统中的过电压保护装置，氧化锌避雷器的应用十分广泛。由于氧化锌避雷器没有间隙，在工作状态下长期承受着工频电压，运行期间总有电流流过避雷器阀片，再加上冲击电压及环境因素的作用，会造成阀片的老化和劣化。大量的试验表明，避雷器在发生劣化和老化时，其总泄露电流基本保持不变，但劣化和老化程度的增加会导致泄漏电流中阻性电流分量明显增加。所以，氧化锌避雷器的绝缘状态可以通过监测氧化锌避雷器的阻性电流分量进行判断。
3.现有的避雷器阻性电流提取方法中，采用的氧化锌避雷器的二元件等效电路如图1所示，该等效电路为氧化锌避雷器的等效非线性电阻r0和氧化锌避雷器的晶界电容c0的并联电路。基于图1所示等效电路，现有技术中通常认为氧化锌避雷器的阻性电流ir0(t)和容性电流ic0(t)是完全正交的，通过容性电流补偿法来提取阻性电流，具体为通过外电路对避雷器的总泄漏电流i0(t)施加与激励电压u0(t)呈90
°
相位差的容性电流，并且通过调整外施容性电流的大小补偿掉避雷器中的容性电流分量，从而获得避雷器的阻性电流分量。但实际上氧化锌避雷器的非线性电阻支路并不是纯电阻特性，该支路存在滞回特性，电流相位超前于电压。因此，在一个电压周期内，对阻性电流分量与容性电流分量乘积的积分实际上并不为零，这使得基于阻性电流和容性电流正交得到的阻性电流会存在高至13％的误差。因此，现有的避雷器阻性电流提取方法的误差较大。


技术实现要素：

4.本发明提供了一种避雷器阻性电流计算方法及装置、电子设备，以提高避雷器阻性电流的计算精度，从而准确分析避雷器的绝缘状态。
5.第一方面，本发明实施例提供了一种避雷器阻性电流计算方法，其特征在于，包括：
6.获取在避雷器阻性电流为零的过零时刻，流过避雷器的总泄漏电流和所述避雷器的电压变化率，并根据过零时刻下的总泄漏电流和电压变化率计算所述避雷器的等效电容；
7.获取任意时刻流过所述避雷器的总泄漏电流和避雷器电压，并根据所述等效电容、该时刻的总泄漏电流和该时刻的避雷器电压计算所述避雷器在该时刻的阻性电流。
8.可选地，所述过零时刻为所述避雷器电压为零的时刻。
9.可选地，所述避雷器电压包括所述避雷器的基波电压和谐波电压。
10.可选地，所述避雷器为单相避雷器，所述单相避雷器的等效电容包括所述单相避雷器的并联等效电容。
11.可选地，所述避雷器为三相避雷器，所述三相避雷器包括：第一避雷器单元、第二避雷器单元和第三避雷器单元；
12.所述避雷器电压包括：第一避雷器单元电压、第二避雷器单元电压和第三避雷器单元电压；
13.所述总泄漏电流包括：第一避雷器单元的第一总泄漏电流、第二避雷器单元的第二总泄漏电流和第三避雷器单元的第三总泄漏电流；
14.所述避雷器的阻性电流包括：第一避雷器单元的第一阻性电流、第二避雷器单元的第二阻性电流和第三避雷器单元的第三阻性电流；
15.所述过零时刻包括：第一阻性电流为零的第一过零时刻、第二阻性电流为零的第二过零时刻和第三阻性电流为零的第三过零时刻；
16.所述避雷器的等效电容包括：所述第一避雷器单元的第一并联等效电容、所述第一避雷器单元与所述第二避雷器单元之间的第一耦合等效电容、所述第二避雷器单元的第二并联等效电容、所述第二避雷器单元与所述第一避雷器单元之间的第二耦合等效电容、所述第二避雷器单元与所述第三避雷器单元之间的第三耦合等效电容、所述第三避雷器单元的第三并联等效电容，以及所述第三避雷器单元与所述第二避雷器单元之间的第四耦合等效电容。
17.可选地，所述第一并联等效电容、所述第二并联等效电容和所述第三并联等效电容均具有相同的并联电容值；
18.所述第一耦合等效电容、所述第二耦合等效电容、所述第三耦合等效电容和所述第四耦合等效电容均具有相同的耦合电容值。
19.可选地，计算所述避雷器的等效电容，包括：
20.获取第一过零时刻下第一总泄漏电流与第一并联等效电容、第一耦合等效电容、第一避雷器单元电压变化率和第二避雷器单元电压变化率的第一对应关系；第二过零时刻下第二总泄漏电流与第二并联等效电容、第二耦合等效电容、第三耦合等效电容、第一避雷器单元电压变化率、第二避雷器单元电压变化率和第三避雷器单元电压变化率的第二对应关系；以及第三过零时刻下第三总泄漏电流与第三并联等效电容、第四耦合等效电容、第二避雷器单元电压变化率和第三避雷器单元电压变化率的第三对应关系；
21.根据所述第一对应关系和所述第二对应关系计算所述并联电容值和所述耦合电容值，或者，根据所述第二对应关系和所述第三对应关系计算所述并联电容值和所述耦合电容值。
22.可选地，计算所述避雷器的阻性电流，包括：
23.根据所述并联电容值，所述耦合电容值，任意时刻下的第一总泄漏电流、第一避雷器单元电压和第二避雷器单元电压计算任意时刻下的第一阻性电流；
24.根据所述并联电容值，所述耦合电容值，任意时刻下的第二总泄漏电流、第一避雷器单元电压、第二避雷器单元电压和第三避雷器单元电压计算任意时刻下的第二阻性电流；
25.根据所述并联电容值，所述耦合电容值，任意时刻下的第三总泄漏电流、第二避雷器单元电压和第三避雷器单元电压计算任意时刻下的第三阻性电流。
26.第二方面，本发明实施例还提供了一种避雷器阻性电流计算装置，包括：
27.等效电容计算模块，用于获取在避雷器阻性电流为零的过零时刻，流过避雷器的总泄漏电流和所述避雷器的电压变化率，并根据过零时刻下的总泄漏电流和电压变化率计算所述避雷器的等效电容；
28.阻性电流计算模块，用于获取任意时刻流过所述避雷器的总泄漏电流和避雷器电压，并根据所述等效电容、该时刻的总泄漏电流和该时刻的避雷器电压计算所述避雷器在该时刻的阻性电流。
29.第三方面，本发明实施例还提供了一种电子设备，包括：
30.至少一个处理器；以及
31.与所述至少一个处理器通信连接的存储器；其中，
32.所述存储器存储有可被所述至少一个处理器执行的计算机程序，所述计算机程序被所述至少一个处理器执行，以使所述至少一个处理器能够执行本发明任意实施例所提供的避雷器阻性电流计算方法。
33.本发明实施例提供的避雷器阻性电流计算方法，在避雷器阻性电流为零的过零时刻，利用避雷器的总泄漏电流和电压变化率(即避雷器电压的微分)准确计算避雷器的等效电容值，可以保证过零时刻全部泄漏电流均流过等效电容，使等效电容的计算精确可靠，以克服现有技术中基于正交原理计算阻性电流时，由于避雷器滞回特性造成的阻性电流相位超前于避雷器电压相位，所引起的等效电容计算误差。基于准确的等效电容值，可根据任意时刻的总泄漏电流和避雷器电压准确计算避雷器的阻性电流值。因此，相比于现有技术，本发明实施例可以提高避雷器阻性电流的计算精度，从而准确分析避雷器的绝缘状态。
34.应当理解，本部分所描述的内容并非旨在标识本发明的实施例的关键或重要特征，也不用于限制本发明的范围。本发明的其它特征将通过以下的说明书而变得容易理解。
附图说明
35.为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
36.图1是现有技术中的一种避雷器的等效电路图；
37.图2是本发明实施例提供的一种避雷器的阻性支路的伏安特性图；
38.图3是本发明实施例提供的一种避雷器的等效电路图；
39.图4是本发明实施例提供的一种避雷器阻性电流计算方法的流程示意图；
40.图5是本发明实施例提供的一种避雷器的仿真结构示意图；
41.图6是本发明实施例提供的一种避雷器的仿真结果示意图；
42.图7是本发明实施例提供的一种单相避雷器的仿真结果示意图；
43.图8是本发明实施例提供的一种单相避雷器的计算与仿真结果对比图；
44.图9是图8中区域k1的放大图；
45.图10是本发明实施例提供的一种三相避雷器的等效电路图；
46.图11是本发明实施例提供的一种三相避雷器的a相仿真结果示意图；
47.图12是本发明实施例提供的一种三相避雷器的a相计算与仿真结果对比图；
48.图13是本发明实施例提供的一种三相避雷器的b相计算与仿真结果对比图；
49.图14是本发明实施例提供的一种避雷器阻性电流计算装置的结构示意图；
50.图15是本发明实施例提供的一种电子设备的结构示意图。
具体实施方式
51.为了使本技术领域的人员更好地理解本发明方案，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分的实施例，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他实施例，都应当属于本发明保护的范围。
52.需要说明的是，本发明的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“第一”、“第二”等是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。应该理解这样使用的数据在适当情况下可以互换，以便这里描述的本发明的实施例能够以除了在这里图示或描述的那些以外的顺序实施。此外，术语“包括”和“具有”以及他们的任何变形，意图在于覆盖不排他的包含。
53.本发明实施例提供了一种避雷器阻性电流计算方法，可适用于避雷器绝缘状态的实时监测需求，该方法可以由避雷器阻性电流计算装置来执行，该避雷器阻性电流计算装置可以采用硬件和/或软件的形式实现，该避雷器阻性电流计算装置可配置于电子设备中。该方法考虑到避雷器阻性支路的滞回特性，可精确计算避雷器的阻性电流。为了便于解释该计算方法，下面首先对避雷器的滞回特性进行说明。
54.图2是本发明实施例提供的一种避雷器的阻性支路的伏安特性图，其中，避雷器阻性支路的伏安特性可由lcd-4等测量仪器，针对氧化锌阀片非线性支路进行检测得到。根据图2可知，实际上避雷器的阻性支路(即等效非线性电阻)上的电压u与电流ir的波形关系与一般的非线性电阻不同，是一个带滞回的伏安特性，电流ir的相位超前于电压u的相位，电流ir的峰值变化领先于电压u。因此，图1中的等效电路并不能正确表征避雷器的特性。图3是本发明实施例提供的一种避雷器的等效电路图。以单相避雷器为例，参见图3，考虑到避雷器的实际运行特性，避雷器的等效电路中包括并联连接的容性支路和阻性支路；u(t)是施加在避雷器上的交流激励电压(用以模拟避雷器运行过程中长期承受的工频电压，进而从工频电压产生的泄露电流中提取阻性电流，判断避雷器的状态)，i(t)是流过避雷器的响应电流(总泄漏电流)，ir(t)是流过避雷器阻性支路的阻性电流，ic(t)是流过避雷器容性支路的容性电流。容性支路包括并联等效电容c1；阻性支路包括非线性电阻r和滞回等效电容c2。相比于图1中的等效结构，图2在阻性支路中添加一用于表示阻性支路滞回特性的滞回等效电容c2，可以准确模拟阻性支路的滞回特性。后续对计算方法精度的仿真验证可基于该等效电路结构进行。
55.图4是本发明实施例提供的一种避雷器阻性电流计算方法的流程示意图。参见图4，该避雷器阻性电流计算方法包括以下步骤：
56.s110、获取在避雷器阻性电流为零的过零时刻，流过避雷器的总泄漏电流和避雷器的电压变化率，并根据过零时刻下的总泄漏电流和电压变化率计算避雷器的等效电容。
57.其中，避雷器的等效电容是指避雷器除阻性支路以外的全部等效电容；例如对于
单相避雷器，该等效电容为避雷器容性支路的并联等效电容；对于三相避雷器，包括三个避雷器单元，那么，该等效电容既包括各相避雷器单元容性支路的并联等效电容，也包括各相避雷器单元之间的耦合等效电容。避雷器电压即向避雷器施加的激励电压；对于单相避雷器，避雷器电压可以是避雷器所连接母线的母线电压；对于三相避雷器，避雷器电压可包括各相避雷器单元连接的各相母线的母线相电压。
58.该等效电容的计算原理为：阻性电流为零的过零时刻，避雷器的总泄漏电流相当于全部流过等效电容，不包含阻性电流。因此，基于过零时刻下的总泄漏电流和电压变化率可得到避雷器除阻性支路外的等效电容。其中，电压变化率可根据避雷器电压(即激励电压)的微分获取。
59.s120、获取任意时刻流过避雷器的总泄漏电流和避雷器电压，并根据等效电容、该时刻的总泄漏电流和该时刻的避雷器电压计算避雷器在该时刻的阻性电流。
60.其中，在s110中计算出避雷器的等效电容后，可根据避雷器电压的微分与等效电容准确计算任意时刻的容性电流，且任意时刻的总泄漏电流都可通过电流检测器件实时获取。使用任意时刻的总泄漏电流减去该时刻的容性电流，即可得到该时刻的阻性电流。
61.本发明实施例提供的避雷器阻性电流计算方法，在避雷器阻性电流为零的过零时刻，利用避雷器的总泄漏电流和电压变化率(即避雷器电压的微分)准确计算避雷器的等效电容值，可以保证过零时刻全部泄漏电流均流过等效电容，使等效电容的计算精确可靠，以克服现有技术中基于正交原理计算阻性电流时，由于避雷器滞回特性造成的阻性电流相位超前于避雷器电压相位，所引起的等效电容计算误差。基于准确的等效电容值，可根据任意时刻的总泄漏电流和避雷器电压准确计算避雷器的阻性电流值。因此，相比于现有技术，本发明实施例可以提高避雷器阻性电流的计算精度，从而准确分析避雷器的绝缘状态。
62.在上述各实施方式的基础上，可选地，过零时刻为避雷器电压为零的时刻，因此，通过实时检测避雷器电压，即可准确判断何时为过零时刻，减小过零时刻的判断误差对计算结果的影响。下面以单相避雷器对激励电压的响应过程为例，对过零时刻的选取原理进行说明。
63.图5是本发明实施例提供的一种避雷器的仿真结构示意图；图6是本发明实施例提供的一种避雷器的仿真结果示意图。该仿真可基于matlab simulink平台进行，图5中的仿真结构参见图3中的等效电路搭建。其中，容性支路设置电流测量器a1，以检测容性电流；阻性支路设置电流测量器a2，以检测阻性电流；容性支路与阻性支路交汇的主回路上设置电流测量器a3，以检测总泄漏电流。向避雷器等效电路施加的激励电压可由基波电压源u1和谐波电压源u2共同构成，这相当于在仿真过程中既考虑了施加至避雷器的基波电压的影响，又考虑了施加至避雷器的谐波电压的影响，使得仿真结果更接近于实际情况，可以对该方法提供有力的理论支撑。示例性地，谐波电压源u2可涵盖针对基波电压源u1的十几次谐波之内的所有谐波电压，至少包括对阻性电流影响较大的三次谐波，具体可根据实际情况进行设置，此处不做限定。示例性地，基波电压源u1和谐波电压源u2均可提供正弦波。
64.参见图6中的仿真结果，可以看出，阻性电流ir(t)的相位超前于激励电压u(t)，并且，阻性电流ir(t)幅值为零的时间段内包含了激励电压u(t)幅值为0的时刻t0，因此，可以选取激励电压u(t)幅值为0的时刻t0作为过零时刻，以满足等效电容的计算需求。
65.在上述各实施方式的基础上，可选地，阻性电流计算过程中所考虑到的避雷器电
压包括向避雷器施加的基波电压和谐波电压，相当于考虑谐波对计算结果的影响，可以使计算结果准确可靠。现有技术中，当外加激励电压含有谐波成分时，利用容性电流补偿法并不能去除容性谐波电流，若要去除谐波的干扰，需要对总泄漏电流和激励电压进行fft变换，这会大大增加计算量。但本发明实施例所提供的阻性电流计算方法，通过对避雷器电压进行微分计算来获取阻性电流，相比于傅里叶分解过程，微分过程中即使考虑进多次谐波的影响，也不会增加过多的计算量，可以简化计算，减少对电子设备的计算量需求，降低电子设备成本。
66.在上述各实施方式的基础上，可选地，避雷器可以是氧化锌避雷器。且避雷器可以是单相避雷器或三相避雷器。下面结合具体实施例，对该阻性电流计算方法在单相避雷器和三相避雷器中的应用分别进行解释说明。
67.在一种实施方式中，可选地，避雷器为单相避雷器，单相避雷器的等效电容包括单相避雷器的并联等效电容。相应地，计算避雷器的等效电容包括：根据单相避雷器电压过零时刻的总泄漏电流和单相避雷器电压的微分计算单相避雷器的并联等效电容。计算避雷器的阻性电流包括：根据并联等效电容、任意时刻单相避雷器的总泄漏电容和该时刻的单相避雷器电压的微分计算单相避雷器的阻性电流。
68.具体地，参见图3中单相避雷器的等效电路，单相避雷器阻性电流的计算过程包括：
69.在避雷器电压u(t)＝0的过零时刻t0，阻性电流ir(t0)为0，总泄露电流i(t0)仅包含容性电流ic(t0)，得到并联等效电容c1为：
[0070][0071]
进而利用避雷器电压u(t)和总泄露电流i(t)得到阻性电流ir(t)：
[0072][0073]
通过对避雷器电压u(t)进行微分计算，可计及电压中的谐波干扰，获得准确的电容值和阻性电流，且不需要进行傅里叶分解，减小了计算量。
[0074]
为了验证该方法在单相避雷器中的适用性和可靠性，发明人对单相避雷器进行了仿真和计算的对比分析。仿真电路结构参照图3搭建，搭建后如图5所示，其中，滞回等效电容c2设置为3pf，并联等效电容c1设置为10pf，基波电压源u1施加50hz正弦波，谐波电压源u2施加50hz电压源5％的三次谐波。仿真结果如图7所示，图7中给出了避雷器电压u(包含基波电压和谐波电压)、总泄漏电流i和阻性电流ir随时间t变化的波形。
[0075]
计算结果与仿真结果的对比图如图8和9所示，其中，ir为仿真中测量得到的阻性电流波形，采用圆点线表示；ir_measure为计算所得到的阻性电流波形，采用点划虚线表示。从图8中可以看出仿真和计算得到的阻性电流波形曲线基本重合，即使如图9中的放大图，仿真和计算得到的阻性电流结果也十分接近。因此，该方法可以针对单相避雷器实现电压波形含谐波下的阻性电流测量。
[0076]
在另一种实施方式中，可选地，避雷器为三相避雷器。图10是本发明实施例提供的一种三相避雷器的等效电路图。参见图10，可选地，三相避雷器包括：第一避雷器单元、第二
避雷器单元和第三避雷器单元。各相避雷器单元的结构均与单相避雷器的结构相同。第一避雷器单元包括第一并联等效电容c
a1
、第一滞回等效电容c
a2
和第一非线性电阻ra；第二避雷器单元包括第二并联等效电容c
b1
、第二滞回等效电容c
b2
和第二非线性电阻rb；第三避雷器单元包括第三并联等效电容c
c1
、第三滞回等效电容c
c2
和第三非线性电阻rc。计算三相避雷器的阻性电流时，除了要考虑各避雷器单元自身容性支路的并联等效电容外，还要考虑各相之间的耦合等效电容。
[0077]
其中，三相避雷器单元可采用现有技术中任意排列方式，在计算阻性电流时，相邻两相避雷器单元之间的耦合等效电容较大，需要纳入计算的考虑范围，以保证计算的准确性；但不相邻的两相避雷器单元之间的耦合等效电容较小，可忽略不计，以简化计算。示例性地，如图10所示，三相避雷器单元呈一字排列，那么，ac两相间的耦合等效电容较小，可不纳入考虑范围。具体地，参见图10，第一避雷器单元与a相母线la电连接、第二避雷器单元与b相母线lb电连接、第三避雷器单元与c相母线lc电连接。不考虑较远的a、c相间的耦合，避雷器的等效电容包括：第一并联等效电容c
a1
、第一避雷器单元与第二避雷器单元之间的第一耦合等效电容c
ba
、第二并联等效电容c
b1
、第二避雷器单元与第一避雷器单元之间的第二耦合等效电容c
ab
、第二避雷器单元与第三避雷器单元之间的第三耦合等效电容c
cb
、第三并联等效电容c
c1
，以及第三避雷器单元与第二避雷器单元之间的第四耦合等效电容c
bc
。
[0078]
相应地，避雷器电压包括：第一避雷器单元电压(记为ua)、第二避雷器单元电压(记为ub)和第三避雷器单元电压(记为uc)。总泄漏电流包括：第一避雷器单元的第一总泄漏电流(记为ia)、第二避雷器单元的第二总泄漏电流(记为ib)和第三避雷器单元的第三总泄漏电流(记为ic)。避雷器的阻性电流包括：第一避雷器单元的第一阻性电流(记为i
ar
)、第二避雷器单元的第二阻性电流(记为i
br
)和第三避雷器单元的第三阻性电流(记为i
cr
)。过零时刻包括：第一阻性电流为零的第一过零时刻(记为t
a0
)、第二阻性电流为零的第二过零时刻(记为t
b0
)和第三阻性电流为零的第三过零时刻(记为t
c0
)。
[0079]
据此，计算避雷器的等效电容包括：获取第一过零时刻t
a0
下第一总泄漏电流ia与第一并联等效电容c
a1
、第一耦合等效电容c
ba
、第一避雷器单元电压变化率和第二避雷器单元电压变化率的第一对应关系；第二过零时刻t
b0
下第二总泄漏电流ib与第二并联等效电容c
b1
、第二耦合等效电容c
ab
、第三耦合等效电容c
cb
、第一避雷器单元电压变化率、第二避雷器单元电压变化率和第三避雷器单元电压变化率的第二对应关系；以及第三过零时刻t
c0
下第三总泄漏电流ic与第三并联等效电容c
c1
、第四耦合等效电容c
bc
、第二避雷器单元电压变化率和第三避雷器单元电压变化率的第三对应关系。并根据第一对应关系、第二对应关系和第三对应关系计算上述各等效电容的值。
[0080]
以及，计算避雷器的阻性电流，包括：根据第一并联电容c
a1
，第一耦合电容c
ba
，任意时刻下的第一总泄漏电流ia、第一避雷器单元电压ua和第二避雷器单元电压ub计算任意时刻下的第一阻性电流i
ar
。根据第二并联电容c
b1
，第二耦合电容c
ab
，第三耦合电容c
cb
、任意时刻下的第二总泄漏电流ib、第一避雷器单元电压ua、第二避雷器单元电压ub和第三避雷器单元电压uc计算任意时刻下的第二阻性电流i
br
。根据第三并联电容c
c1
，第四耦合电容c
bc
，任意时刻下的第三总泄漏电流ic、第二避雷器单元电压ub和第三避雷器单元电压uc计算任意时刻下的第三阻性电流i
cr
。
[0081]
在上述各实施方式的基础上，可选地，为简化计算，可认为第一并联等效电容、第
二并联等效电容和第三并联等效电容均具有相同的并联电容值；即，c
a1
＝c
b1
＝c
c1
＝c
11
。第一耦合等效电容、第二耦合等效电容、第三耦合等效电容和第四耦合等效电容均具有相同的耦合电容值；即，c
ab
＝c
ba
＝c
bc
＝c
cb
＝c
耦合
。
[0082]
那么，计算三相避雷器各相阻性电流的过程具体包括：
[0083]
在三个过零时刻，各相阻性电流分别为0，那么，各相总泄露电流为：
[0084][0085]
对电压的微分计算，可以消除每相电压的谐波干扰和相间耦合谐波电流的干扰，无需进行傅里叶分解，即可得到并联电容和相间耦合电容。并且，由于各相的并联等效电容相等，以及各耦合等效电容相等，那么方程(3)中实际上相当于仅有两个未知电容值需要求解。因此，根据方程(3)中三条对应关系式中的两个，就可以计算出并联电容c
11
的值和耦合电容c
耦合
的值；并且，结合实际情况，由于不相邻的两相之间不考虑耦合等效电容的影响，计算时首选ab两相或bc两相这种存在邻近关系的两相来计算耦合等效电容。也就是说，可以根据涉及到ab两相的第一对应关系和第二对应关系，或者，根据涉及到bc两相的第二对应关系和第三对应关系计算并联电容值和耦合电容值。示例性地，根据ab两相的关系计算可得：
[0086][0087]
进而可得到各相的阻性电流：
[0088][0089]
为了验证该方法在三相避雷器中的适用性和可靠性，发明人对三相避雷器进行了
仿真和计算的对比分析。仿真电路结构参照图10搭建，其中，每一相避雷器单元的并联等效电容和滞回等效电容与单相避雷器的仿真时的取值相同，各耦合等效电容均设置为1pf，不考虑a、c相间的耦合。仿真得到的a相电压电流情况(即第一避雷器单元的电压电流情况)如图11所示，图11中给出了第一避雷器单元电压ua、第一总泄漏电流ia和第一阻性电流i
ar
随时间t变化的波形。
[0090]
计算结果与仿真结果的对比图如图12和13所示，其中，图12给出了a相第一避雷器单元的仿真和计算结果对比图，i
ar
为仿真中测量得到的第一阻性电流波形，采用圆点线表示；i
ar
_measure为计算所得到的第一阻性电流波形，采用点划虚线表示。图13给出了b相第二避雷器单元的仿真和计算结果对比图，i
br
为仿真中测量得到的第二阻性电流波形，采用圆点线表示；i
br
_measure为计算所得到的第二阻性电流波形，采用点划虚线表示。从图12和13中可以看出，a相与b相的仿真测量结果和计算结果基本重合。因此，该方法可以针对三相避雷器实现电压波形含谐波下的阻性电流测量。
[0091]
本发明实施例还提供了一种避雷器阻性电流计算装置，可执行本发明任意实施例所提供的避雷器阻性电流计算方法，具备执行方法相应的功能模块和有益效果。图14是本发明实施例提供的一种避雷器阻性电流计算装置的结构示意图。参见图14，该避雷器阻性电流计算装置包括：等效电容计算模块110和阻性电流计算模块120。
[0092]
其中，等效电容计算模块110用于获取在避雷器阻性电流为零的过零时刻，流过避雷器的总泄漏电流和避雷器的电压变化率，并根据过零时刻下的总泄漏电流和电压变化率计算避雷器的等效电容。阻性电流计算模块120用于获取任意时刻流过避雷器的总泄漏电流和避雷器电压，并根据等效电容、该时刻的总泄漏电流和该时刻的避雷器电压计算避雷器在该时刻的阻性电流。
[0093]
在上述各实施方式的基础上，可选地，该避雷器阻性电流计算装置既可用于对单相避雷器进行阻性电流计算，也可用于对三相避雷器进行阻性电流计算。
[0094]
当该避雷器阻性电流计算装置用于对三相避雷器进行阻性电流计算时，等效电容计算模块110具体用于：
[0095]
获取第一过零时刻下第一总泄漏电流与第一并联等效电容、第一耦合等效电容、第一避雷器单元电压变化率和第二避雷器单元电压变化率的第一对应关系；第二过零时刻下第二总泄漏电流与第二并联等效电容、第二耦合等效电容、第三耦合等效电容、第一避雷器单元电压变化率、第二避雷器单元电压变化率和第三避雷器单元电压变化率的第二对应关系；以及第三过零时刻下第三总泄漏电流与第三并联等效电容、第四耦合等效电容、第二避雷器单元电压变化率和第三避雷器单元电压变化率的第三对应关系。根据第一对应关系、第二对应关系和第三对应关系中的任意两个对应关系计算并联电容值和耦合电容值。
[0096]
阻性电流计算模块120具体用于：根据并联电容值，耦合电容值，任意时刻下的第一总泄漏电流、第一避雷器单元电压和第二避雷器单元电压计算任意时刻下的第一阻性电流。根据并联电容值，耦合电容值，任意时刻下的第二总泄漏电流、第一避雷器单元电压、第二避雷器单元电压和第三避雷器单元电压计算任意时刻下的第二阻性电流。根据并联电容值，耦合电容值，任意时刻下的第三总泄漏电流、第二避雷器单元电压和第三避雷器单元电压计算任意时刻下的第三阻性电流。
[0097]
本发明实施例还提供了一种电子设备。图15是本发明实施例提供的一种电子设备
的结构示意图。电子设备10旨在表示各种形式的数字计算机，诸如，膝上型计算机、台式计算机、工作台、个人数字助理、服务器、刀片式服务器、大型计算机、和其它适合的计算机。电子设备10还可以表示各种形式的移动装置，诸如，个人数字处理、蜂窝电话、智能电话、可穿戴设备(如头盔、眼镜、手表等)和其它类似的计算装置。本文所示的部件、它们的连接和关系、以及它们的功能仅仅作为示例，并且不意在限制本文中描述的和/或者要求的本发明的实现。
[0098]
如图15所示，电子设备10包括至少一个处理器11，以及与至少一个处理器11通信连接的存储器，如只读存储器(rom)12、随机访问存储器(ram)13等，其中，存储器存储有可被至少一个处理器执行的计算机程序，处理器11可以根据存储在只读存储器(rom)12中的计算机程序或者从存储单元18加载到随机访问存储器(ram)13中的计算机程序，来执行各种适当的动作和处理。在ram 13中，还可存储电子设备10操作所需的各种程序和数据。处理器11、rom 12以及ram 13通过总线14彼此相连。输入/输出(i/o)接口15也连接至总线14。
[0099]
电子设备10中的多个部件连接至i/o接口15，包括：输入单元16，例如键盘、鼠标等；输出单元17，例如各种类型的显示器、扬声器等；存储单元18，例如磁盘、光盘等；以及通信单元19，例如网卡、调制解调器、无线通信收发机等。通信单元19允许电子设备10通过诸如因特网的计算机网络和/或各种电信网络与其他设备交换信息/数据。
[0100]
处理器11可以是各种具有处理和计算能力的通用和/或专用处理组件。处理器11的一些示例包括但不限于中央处理单元(cpu)、图形处理单元(gpu)、各种专用的人工智能(ai)计算芯片、各种运行机器学习模型算法的处理器、数字信号处理器(dsp)、以及任何适当的处理器、控制器、微控制器等。处理器11执行上文所描述的各个方法和处理，例如避雷器阻性电流计算方法。
[0101]
在一些实施例中，避雷器阻性电流计算方法可被实现为计算机程序，其被有形地包含于计算机可读存储介质，例如存储单元18。在一些实施例中，计算机程序的部分或者全部可以经由rom 12和/或通信单元19而被载入和/或安装到电子设备10上。当计算机程序加载到ram 13并由处理器11执行时，可以执行上文描述的避雷器阻性电流计算方法的一个或多个步骤。备选地，在其他实施例中，处理器11可以通过其他任何适当的方式(例如，借助于固件)而被配置为执行避雷器阻性电流计算方法。
[0102]
本文中以上描述的系统和技术的各种实施方式可以在数字电子电路系统、集成电路系统、场可编程门阵列(fpga)、专用集成电路(asic)、专用标准产品(assp)、芯片上系统的系统(soc)、负载可编程逻辑设备(cpld)、计算机硬件、固件、软件、和/或它们的组合中实现。这些各种实施方式可以包括：实施在一个或者多个计算机程序中，该一个或者多个计算机程序可在包括至少一个可编程处理器的可编程系统上执行和/或解释，该可编程处理器可以是专用或者通用可编程处理器，可以从存储系统、至少一个输入装置、和至少一个输出装置接收数据和指令，并且将数据和指令传输至该存储系统、该至少一个输入装置、和该至少一个输出装置。
[0103]
用于实施本发明的方法的计算机程序可以采用一个或多个编程语言的任何组合来编写。这些计算机程序可以提供给通用计算机、专用计算机或其他可编程数据处理装置的处理器，使得计算机程序当由处理器执行时使流程图和/或框图中所规定的功能/操作被实施。计算机程序可以完全在机器上执行、部分地在机器上执行，作为独立软件包部分地在
机器上执行且部分地在远程机器上执行或完全在远程机器或服务器上执行。
[0104]
在本发明的上下文中，计算机可读存储介质可以是有形的介质，其可以包含或存储以供指令执行系统、装置或设备使用或与指令执行系统、装置或设备结合地使用的计算机程序。计算机可读存储介质可以包括但不限于电子的、磁性的、光学的、电磁的、红外的、或半导体系统、装置或设备，或者上述内容的任何合适组合。备选地，计算机可读存储介质可以是机器可读信号介质。机器可读存储介质的更具体示例会包括基于一个或多个线的电气连接、便携式计算机盘、硬盘、随机存取存储器(ram)、只读存储器(rom)、可擦除可编程只读存储器(eprom或快闪存储器)、光纤、便捷式紧凑盘只读存储器(cd-rom)、光学储存设备、磁储存设备、或上述内容的任何合适组合。
[0105]
为了提供与用户的交互，可以在电子设备上实施此处描述的系统和技术，该电子设备具有：用于向用户显示信息的显示装置(例如，crt(阴极射线管)或者lcd(液晶显示器)监视器)；以及键盘和指向装置(例如，鼠标或者轨迹球)，用户可以通过该键盘和该指向装置来将输入提供给电子设备。其它种类的装置还可以用于提供与用户的交互；例如，提供给用户的反馈可以是任何形式的传感反馈(例如，视觉反馈、听觉反馈、或者触觉反馈)；并且可以用任何形式(包括声输入、语音输入或者、触觉输入)来接收来自用户的输入。
[0106]
可以将此处描述的系统和技术实施在包括后台部件的计算系统(例如，作为数据服务器)、或者包括中间件部件的计算系统(例如，应用服务器)、或者包括前端部件的计算系统(例如，具有图形用户界面或者网络浏览器的用户计算机，用户可以通过该图形用户界面或者该网络浏览器来与此处描述的系统和技术的实施方式交互)、或者包括这种后台部件、中间件部件、或者前端部件的任何组合的计算系统中。可以通过任何形式或者介质的数字数据通信(例如，通信网络)来将系统的部件相互连接。通信网络的示例包括：局域网(lan)、广域网(wan)、区块链网络和互联网。
[0107]
计算系统可以包括客户端和服务器。客户端和服务器一般远离彼此并且通常通过通信网络进行交互。通过在相应的计算机上运行并且彼此具有客户端-服务器关系的计算机程序来产生客户端和服务器的关系。服务器可以是云服务器，又称为云计算服务器或云主机，是云计算服务体系中的一项主机产品，以解决了传统物理主机与vps服务中，存在的管理难度大，业务扩展性弱的缺陷。
[0108]
应该理解，可以使用上面所示的各种形式的流程，重新排序、增加或删除步骤。例如，本发明中记载的各步骤可以并行地执行也可以顺序地执行也可以不同的次序执行，只要能够实现本发明的技术方案所期望的结果，本文在此不进行限制。
[0109]
上述具体实施方式，并不构成对本发明保护范围的限制。本领域技术人员应该明白的是，根据设计要求和其他因素，可以进行各种修改、组合、子组合和替代。任何在本发明的精神和原则之内所作的修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明保护范围之内。