一種避雷器阻性泄漏電流算法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種避雷器阻性泄漏電流算法，包括步驟:S1采樣一個(gè)周期的泄漏全電流、S2計(jì)算全電流直流分量、S3計(jì)算全電流交流分量、S4對全電流交流分量帶通濾波、S5從0度開始重新排列全電流交流分量波形、S6在前1/4周期里找到拐點(diǎn)值及其位置、S7計(jì)算阻性電流、S8找到阻性電流的峰值及其位置、S9計(jì)算阻性電流的有效值、S10計(jì)算全電流的有效值、S11算法驗(yàn)證和S12送出全電流有效值和阻性電流峰值。本發(fā)明可以實(shí)現(xiàn)了阻性泄漏電流的高精度測量，具有誤差小、成本低、速度快的優(yōu)點(diǎn)，能過較好地反映避雷器工作狀態(tài)。
【專利說明】一種避雷器阻性泄漏電流算法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種避雷器阻性泄漏電流算法，尤其涉及電力系統(tǒng)的一種避雷器阻性泄漏電流算法。
【背景技術(shù)】
[0002]氧化鋅避雷器是在重要電力設(shè)備旁邊串接在高壓電力線和大地之間的保護(hù)該設(shè)備免受過電壓(雷擊)侵害的一種重要保護(hù)裝置。由于氧化鋅避雷器優(yōu)越的非線性伏安特性(壓敏電阻特性)和良好的通流能力，能快速將雷擊能量通過對地放電釋放掉，現(xiàn)已被廣大電力部門接受而廣泛使用。
[0003]通過多年的運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)表明，由于避雷器的運(yùn)行是一直處在高電壓下，會使MOA內(nèi)部的電阻片老化，同時(shí)由于環(huán)境條件的影響，其電阻片發(fā)生受潮劣化，引起阻性泄漏電流的增加。若不能迅速將不正常的避雷器及時(shí)退出運(yùn)行，在一段時(shí)間內(nèi)(幾月、天或數(shù)小時(shí))，當(dāng)系統(tǒng)中出現(xiàn)過電壓，MOA可能熱崩潰，發(fā)生爆炸，引發(fā)大面積電力事故。
[0004]避雷器的泄漏全電流包含了容性泄漏電流和阻性泄漏電流兩個(gè)部分。其中阻性泄漏電流是真正反映避雷器運(yùn)行狀態(tài)的技術(shù)參數(shù)。由于阻性泄漏電流的檢測常規(guī)上必須采樣泄漏全電流和電壓，通過計(jì)算電壓和泄漏全電流的夾角，然后利用三角函數(shù)關(guān)系推算出阻性泄漏電流。阻性泄漏電流通常情況下只占泄漏全電流的10%?15%，經(jīng)過兩次乘法計(jì)算得出的阻性泄漏電流值誤差已經(jīng)比較大。造成常規(guī)檢測方法的兩個(gè)致命缺陷:檢測精度較差、無法真實(shí)反映避雷器工作狀態(tài)。檢測成本較高，由于需要使用采樣電壓的高壓PT，無法推廣。
[0005]在線路運(yùn)行狀態(tài)下實(shí)時(shí)監(jiān)測避雷器泄漏阻性電流的大小，真實(shí)反映了工作狀態(tài)下的避雷器絕緣特性，是防止避雷器故障造成大面積停電的有效手段。
[0006]然而由于泄漏電流信號的以下特點(diǎn):導(dǎo)致泄漏電流很難正確測量:
[0007]1、具有周期性和非線性(正弦)特性，難以在時(shí)域中使用數(shù)學(xué)公式描述。
[0008]2、取值范圍寬而絕對數(shù)值小(0.05?1.00mA)，難以用標(biāo)準(zhǔn)放大電路放大。
[0009]3、現(xiàn)場受到諧波、電磁和白噪聲干擾，難以使用普通抗干擾措施清除。
[0010]4、生成的能量有限，難以用普通的辦法測量，但仍遵守能量守恒定律。
[0011]如何安全、可靠和精確的測量計(jì)算避雷器泄漏阻性電流，是在線路運(yùn)行狀態(tài)下實(shí)時(shí)監(jiān)測避雷器泄漏電流的基本手段。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0012]本發(fā)明的目的在于提供一種避雷器阻性泄漏電流算法。實(shí)現(xiàn)了阻性泄漏電流的高精度測量，具有誤差小、成本低、速度快的優(yōu)點(diǎn)，能過較好地反映避雷器工作狀態(tài)
[0013]實(shí)現(xiàn)上述目的的技術(shù)方案是:一種避雷器阻性泄漏電流算法，包括步驟:S1采樣一個(gè)周期的泄漏全電流、S2計(jì)算全電流直流分量、S3計(jì)算全電流交流分量、S4對全電流交流分量帶通濾波、S5從O度開始重新排列全電流交流分量波形、S6在前1/4周期里找到拐點(diǎn)值及其位置、S7計(jì)算阻性電流、S8找到阻性電流的峰值及其位置、S9計(jì)算阻性電流的有效值、SlO計(jì)算全電流的有效值、Sll算法驗(yàn)證和S12送出全電流有效值和阻性電流峰值。
[0014]上述步驟SI采樣一個(gè)周期的泄漏全電流，共采樣一個(gè)周期N點(diǎn)的波形，N≥128，得到離散全電流函數(shù)Ix (η), η取值O~N。
[0015]上述步驟S2計(jì)算全電流直流分量的公式為Vdc= ( Σ Ix(η))/N，Vdc為全電流直流分量。
[0016]上述步驟S3計(jì)算全電流交流分量的公式為Ix(n)AC；=Ix(n)-Vdc, Ix(n)AC為全電流交流分量。
[0017]上述步驟S4對全電流交流分量帶通濾波的公式:Ix (η) ΒΡ= ( Σ Ix (n_i)AcXai)/25，i=(0 ~24)，a。~a24 的取值為(4、5、7、11、16、22、28、34、39、44、48、50、51、50、48、44、39、34、28、22、16、11、7、5、4)，Ix(n)BP為帶通濾波后的全電流交流分量。
[0018]上述步驟S5從O度開始重新排列全電流交流分量波形為Ix(n)BP，在重新排列波形的拼接點(diǎn)進(jìn)行1/2平滑處理。
[0019]上述步驟S6在前1/4周期里找到拐點(diǎn)值為Ic及其位置Ne，Ic可作為容性電流最大值。
[0020]上述步驟S7計(jì)算阻性電流的公式為:Ir (n) =Ix (n) BP_Ic X Sin (N-Nc) X 2 π /N,Ir (n)為阻性泄漏電流波形。
[0021]上述步驟S8找到阻性電流的峰值Ir (max)及其位置Nr, Ir (max)可作為阻性電流
最大值。
[0022]上述步驟S9計(jì)算阻性電流的有效值的公式為Ir2=( Σ Ir (η)2)/N，Ir為阻性電流的有效值。
[0023]上述步驟SlO計(jì)算全電流的有效值的公式為Ix2= ( Σ Ix(n)BP2)/N, Ix為全電流的有效值。
[0024]上述步驟Sll算法驗(yàn)證的方法是同時(shí)滿足以下兩個(gè)公式:Ir2+IC2/2=Ix2，Nr-Nc=N/4o
[0025]本發(fā)明的有益效果是:實(shí)現(xiàn)了阻性泄漏電流的高精度測量，具有誤差小、成本低、速度快的優(yōu)點(diǎn)，能過較好地反映避雷器工作狀態(tài)。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0026]圖1是本發(fā)明的流程示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0027]下面將結(jié)合附圖對本發(fā)明作進(jìn)一步說明。
[0028]請參閱圖1，圖中給出了一種避雷器阻性泄漏電流算法，包括步驟:S1采樣一個(gè)周期的泄漏全電流、S2計(jì)算全電流直流分量、S3計(jì)算全電流交流分量、S4對全電流交流分量帶通濾波、S5從O度開始重新排列全電流交流分量波形、S6在前1/4周期里找到拐點(diǎn)值及其位置、S7計(jì)算阻性電流、S8找到阻性電流的峰值及其位置、S9計(jì)算阻性電流的有效值、SlO計(jì)算全電流的有效值、Sll算法驗(yàn)證和S12送出全電流有效值和阻性電流峰值。
[0029]步驟SI采樣一個(gè)周期的泄漏全電流，共采樣一個(gè)周期N點(diǎn)的波形，N取512，得到離散全電流函數(shù)Ix (η), η取值O?N。
[0030]步驟S2計(jì)算全電流直流分量的公式為Vdc= ( Σ Ix(η))/N，Vdc為全電流直流分量。
[0031]步驟S3計(jì)算全電流交流分量的公式為Ix(n)AC=Ix(n)-Vdc, Ix(n)AC為全電流交流分量。
[0032]步驟S4對全電流交流分量帶通濾波的公式:Ιχ(η)ΒΡ=( Σ Ix(n-1)AcXai)/25，i=(0 ?24)，a。?a24 的取值為(4、5、7、11、16、22、28、34、39、44、48、50、51、50、48、44、39、34、28、22、16、11、7、5、4)，Ix(n)BP為帶通濾波后的全電流交流分量。
[0033]步驟S5從O度開始重新排列全電流交流分量波形為Ix (η)BP，在重新排列波形的拼接點(diǎn)進(jìn)行1/2平滑處理。
[0034]步驟S6在前1/4周期里找到拐點(diǎn)值為Ic及其位置Ne，Ic可作為容性電流最大值。
[0035]步驟S7 計(jì)算阻性電流的公式為:Ir (n) =Ix (n) BP-1cXSin(N-Nc) X 2 π/N，Ir (η)為阻性泄漏電流波形。
[0036]步驟S8找到阻性電流的峰值Ir (max)及其位置Nr, Ir (max)可作為阻性電流最大值。
[0037]步驟S9計(jì)算阻性電流的有效值的公式為Ir2=( Σ Ir (η)2)/N，Ir為阻性電流的有效值。
[0038]步驟SlO計(jì)算全電流的有效值的公式為Ix2= ( Σ ΙΧ(η)ΒΡ2)/N，Ix為全電流的有效值。
[0039]步驟Sll算法驗(yàn)證的方法是同時(shí)滿足以下兩個(gè)公式:Ir2+Ic2/2=Ix2, Nr_Nc=N/4。
[0040]本發(fā)明的原理是:使用基本的三角函數(shù)代換關(guān)系式，轉(zhuǎn)換相應(yīng)的計(jì)算公式和算法，在不采用電壓參考量的情況下，測量檢測阻性泄漏電流。實(shí)現(xiàn)了阻性泄漏電流的高精度測量，具有誤差小、成本低、速度快的優(yōu)點(diǎn)，能過較好地反映避雷器工作狀態(tài)。
[0041]以上結(jié)合附圖實(shí)施例對本發(fā)明進(jìn)行了詳細(xì)說明，本領(lǐng)域中普通技術(shù)人員可根據(jù)上述說明對本發(fā)明做出種種變化例。因而，實(shí)施例中的某些細(xì)節(jié)不應(yīng)構(gòu)成對本發(fā)明的限定，本發(fā)明將以所附權(quán)利要求書界定的范圍作為本發(fā)明的保護(hù)范圍。
【權(quán)利要求】
1.一種避雷器阻性泄漏電流算法，其特征在于，包括步驟:S1采樣一個(gè)周期的泄漏全電流、S2計(jì)算全電流直流分量、S3計(jì)算全電流交流分量、S4對全電流交流分量帶通濾波、S5從O度開始重新排列全電流交流分量波形、S6在前1/4周期里找到拐點(diǎn)值及其位置、S7計(jì)算阻性電流、S8找到阻性電流的峰值及其位置、S9計(jì)算阻性電流的有效值、SlO計(jì)算全電流的有效值、Sll算法驗(yàn)證和S12送出全電流有效值和阻性電流峰值。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種避雷器阻性泄漏電流算法，其特征在于，所述步驟:S1采樣一個(gè)周期的泄漏全電流，共采樣一個(gè)周期N點(diǎn)的波形，NS 128，得到離散全電流函數(shù)Ix (η), η 取值 O ~N。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種避雷器阻性泄漏電流算法，其特征在于，所述步驟:S2計(jì)算全電流直流分量的公式為Vdc= ( Σ Ix(η))/N，Vdc為全電流直流分量。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種避雷器阻性泄漏電流算法，其特征在于，所述步驟:S3計(jì)算全電流交流分量的公式為Ix(n)AC；=Ix(n)-Vdc, Ix(n)Ac為全電流交流分量。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種避雷器阻性泄漏電流算法，其特征在于，所述步驟:S4對全電流交流分量帶通濾波的公式
Ix (n)Bp= ( Σ Ix (n-1)AcXai)/25，i=(0 ~24)，a0 ~a24 的取值為(4、5、7、11、16、22、28、34、39、44、48、50、51、50、48、44、39、34、28、22、16、11、7、5、4)，Ix(n)BP 為帶通濾波后的全電流交流分量。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種避雷器阻性泄漏電流算法，其特征在于，所述步驟:S5從O度開始重新排列全電流交流分量波形為Ix(n)BP，在重新排列波形的拼接點(diǎn)進(jìn)行1/2平滑處理。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種避雷器阻性泄漏電流算法，其特征在于，所述步驟:S6在前1/4周期里找到拐點(diǎn)值為Ic及其位置Ne，Ic可作為容性電流最大值。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種避雷器阻性泄漏電流算法，其特征在于，所述步驟:S7計(jì)算阻性電流的公式為Ir (n) =Ix (n)BP-1C X Sin (N-Nc) X2ji/N, Ir (η)為阻性泄漏電流波形。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種避雷器阻性泄漏電流算法，其特征在于，所述步驟:S8找到阻性電流的峰值Ir (max)及其位置Nr, Ir (max)可作為阻性電流最大值。
10.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種避雷器阻性泄漏電流算法，其特征在于，所述步驟:S9計(jì)算阻性電流的有效值的公式為Ir2=( Σ Ir (η)2)/N，Ir為阻性電流的有效值。
11.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種避雷器阻性泄漏電流算法，其特征在于，所述步驟:S10計(jì)算全電流的有效值的公式為Ix2= ( Σ Ix(n)BP2)/N, Ix為全電流的有效值。
12.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種避雷器阻性泄漏電流算法，其特征在于，所述步驟:S11算法驗(yàn)證的方法是同時(shí)滿足以下兩個(gè)公式:Ir2+Ic2/2=Ix2，Nr-Nc=N/40
【文檔編號】G01R19/00GK103630792SQ201310300687
【公開日】2014年3月12日 申請日期:2013年7月17日 優(yōu)先權(quán)日:2013年7月17日
【發(fā)明者】李新育, 潘洋, 廖洋, 阮金祥 申請人:上海思盛電力控制技術(shù)有限公司