[发明专利]一种换流站直流场中性母线避雷器带电分析装置及方法

说明书

技术领域

本发明涉及直流系统调试及带电监测技术领域，尤其涉及换流站直流场中性母线避雷器带电分析技术领域。

背景技术

随着中国社会经济的腾飞和科技的不断进步，整个社会对电能的需求越来越大，因此电网规模不断的扩大。然而中国能源分布和经济发展存在严重不对称的问题，东部和南部经济发达能源少，西部能源丰富但经济较落后，因此将西部能源有效的输送到东部和南部，有助于国家经济的可持续发展。高电压直流输电技术因其在远距离大容量输送中优势明显，在中国的大地上已有多条超特高压直流输电系统投入运行。

中性母线避雷器是高电压直流输电技术中主要的一次电力设备，避雷器主要用于限制由线路传来的雷电过电压或有操作引起的内部过电压，是保证电力系统安全运行的重要保护设备之一，它的正常运行对保证系统的安全供电起着重要的作用。直流换流站中性母线安装有冲击电容器、直流断路器等一次主设备，中性母线避雷器主要用于限制中性母线设备的过电压。当在中性母线产生较高过电压时，中性母线避雷器将产生较大能量应力，因此中性母线避雷器一般采用多台并联的结构，即会在直流中性母线上同时并联多台中性母线避雷器，各中性母线避雷器的一端分别与直流中性母线连接，各中性母线避雷器的另一端分别接地。运行过程中发现中性母线避雷器故障率较高，一方面由于中性母线避雷器需要泄放的能量大；另一方面由于中性母线避雷器并联安装的台数多，均流特性控制较困难。但是在现场未安装中性母线避雷器放电电流监视器，无法对每次中性母线避雷器故障电流和能量进行分析和预警，从而严重影响了直流输电系统的安全运行。

发明内容

本发明提供了一种换流站直流场中性母线避雷器带电分析装置，应用该装置在调试和运行期间实时监测换流站直流场中性母线避雷器，便于及时发现中性母线避雷器故障，保证直流输电系统的安全运行。

本发明提供了一种换流站直流场中性母线避雷器带电分析方法，该方法可对每次中性母线避雷器故障电流和能量进行分析和预警，保证直流输电系统的安全运行。

本发明所采用的技术方案为：

一种换流站直流场中性母线避雷器带电分析装置，用于对并联在换流站直流场中性母线上的复数个中性母线避雷器进行带电分析，在直流系统调试时，中性母线产生操作过电压信号，该装置包括：复数个电流采样模块，各电流采样模块的输入端分别与各所述中性母线避雷器的接地回路电性连接，用于对操作过电压的输出信号进行多次采样，获取并发送采样的电流数据序列；冲击分压器，该冲击分压器的高压端与所述中性母线电性连接，用于变换操作过电压信号，在冲击分压器的测量端产生变换后的冲击电压信号；电压采样模块，该电压采样模块的的输入端与冲击分压器的测量端电性连接，用于对操作过电压的输出信号进行多次采样，获取并发送采样的电压数据序列；能量吸收校核仪，用于接收并显示电流数据序列、电压数据序列的信息并显示流经所述中性母线避雷器的吸收能量；电流不均匀性分析仪，用于接收电流数据序列的信息并显示各所述中性母线避雷器之间的泄漏电流分布不均匀系数。

本发明以中性母线避雷器为试验对象，以换流站直流场中性母线、电流采样模块、电压采样模块、能量吸收校核仪和电流不均匀性分析仪为硬件条件，通过电流采样模块获取中性母线避雷器接地回路的电流序列信号以及通过电压采样模块获取直流中性母线电压序列信号，再将相关电流序列信号和电压序列信号传送给能量吸收校核仪和电流不均匀性分析仪，通过能量吸收校核仪获得中性母线避雷器的吸收能量值，判定中性母线避雷器的能量状态。判定方法是：当中性母线避雷器的吸收能量值E大于避雷器厂家规定的能量吸收值时，停止调试开展停电测试，确定中性母线避雷器设备状态。通过电流不均匀性分析仪显示流过不同中性母线避雷器的泄漏电流不均匀系数，判定中性母线避雷器的放电特性。判定方法是：当流过不同中性母线避雷器的泄漏电流不均匀系数大于10％时，停止调试，更换放电特性差异较大的避雷器。从而保证直流中性母线避雷器的有效监测与保护，具有直观、快速、安全等先进的特点。

所述电流采样模块包括霍尔电流传感器、#1数模转换装置、#1中央处理器和#1无线发射器；霍尔电流传感器的取样钳口钳在所述中性母线避雷器的接地回路中，霍尔电流传感器的输出端通过#1数模转换装置与#1中央处理器的输入端相连；用于将霍尔电流传感器对冲击放电电流信号进行多次采样获取的电流数据序列经模数转换后传送至#1中央处理器；#1中央处理器的输出端与#1无线发射器的输入端电性连接；#1无线发射器用于将获取的模数转换后的电流数据序列传送至所述能量吸收校核仪和所述电流不均匀性分析仪。