[发明专利]一种考虑谐波影响的避雷器阻性电流计算方法

说明书

本发明涉及电力系统电气设备在线监测技术，具体涉及一种考虑谐波影响的避雷器阻性电流计算方法，包含以下步骤：对实际避雷器进行有限元建模，计算得出部分电容参数。搭建阻容网络路模型。对电压进行傅立叶分解，得出各次谐波含量。在基波电压下和各次谐波下进行仿真，各自滤除容性干扰后得到相应的阻性电流。将仿真得到的阻性电流进行叠加，最终得到谐波影响下的阻性电流。该计算方法以阻容网络方法为基础，考虑了电网谐波，并且可以滤除谐波干扰，准确计算出基波阻性电流和各次谐波下的阻性电流，有效提高了阻性电流计算的精度，能够准确计算避雷器阻性电流，随时掌握避雷器的运行状态。

技术领域

本发明属于电力系统电气设备在线监测技术领域，尤其涉及一种考虑谐波影响的避雷器阻性电流计算方法。

背景技术

随着我国电力系统网络的不断扩展，因为雷击而引起的事故数量也日益增多，对电力系统的安全稳定运行造成了巨大隐患。避雷器是目前防止雷击过电压最为有效的措施，已经全面应用到电力系统中的各关键部位，其中应用最为广泛的避雷器类型就是氧化锌避雷器。金属氧化物避雷器的性能随着运行时间的增长会慢慢变差。判断避雷器状态是否正常的重要方法是准确测定泄漏电流中的阻性电流分量，即确定阻性电流的增量。但是由于高压避雷器周围带电设备以及避雷器自身存在的部分电容电流干扰，以及电网谐波的影响、氧化锌避雷器自身的非线性特性，目前大规模使用的在线监测技术无法准确测得泄漏电流中的阻性分量。使得泄漏电流测量值难以真实反映避雷器的性能状况,尤其是难以发现设备的早期故障。

阻性电流在全电流中占比较小，一般不超全电流的10％，很难准确从全电流中将其分离出来，一方面避雷器结构复杂，周围带电体众多，相互之间电容干扰十分复杂，另一方面，电网电压并非完全标准的正弦波，其中夹杂着很多谐波干扰，其中三次谐波最多，其次为五次谐波，这些谐波干扰会对避雷器的阻性电流产生较大的影响，这些谐波源虽然对于电网端电压而言含量较少，但是却会对阻性电流产生很大的影响，使得阻性电流的波形产生很大的畸变，缺少对谐波的考虑难以准确计算阻性电流。所以，考虑谐波的影响对于避雷器的健康状态监测具有很大意义。

目前阻性电流的准确计算方法仍不完善，目前国内大规模采用的方法主要有泄露电流法、补偿法、三次谐波法(零序电流法)、基波阻性电流法。这些方法忽视了相间干扰和避雷器周围带电体干扰的影响，都没有对部分电容进行严谨地考虑，无法有效的将外界环境和三相避雷器自身的电流耦合干扰考虑进去，其中补偿法、基波法同时也缺乏对谐波的充分考虑，计算结果会产生较大误差，难以对避雷器的状态进行准确的判断。

发明内容

本发明的目的是提供一种同时对电容电流干扰和谐波干扰进行充分考虑的避雷器阻性电流计算方法。

为实现上述目的，本发明采用的技术方案是：一种考虑谐波影响的避雷器阻性电流计算方法，包括以下步骤：

步骤1、根据避雷器的分节结构，排列方式，搭建避雷器结构模型，将每个法兰视为一个导体，仿真得到每两个导体之间的部分电容参数；

步骤2、将阀体视为一个电阻与一个电容并联，其数值通过试验获取，根据避雷器导体产生的电容分布，搭建阻容网络模型；

步骤3、分别施加电网基波电压源、一个三次谐波电压源、一个五次谐波电压源，其中三次谐波电压源和五次谐波电压源均源自电网谐波电压；

步骤4、在基波电压下和各次谐波下进行仿真，各自滤除容性干扰后得到相应的阻性电流；

步骤5、将仿真得到的阻性电流进行叠加，最终得到谐波影响下的阻性电流。

在上述的考虑谐波影响的避雷器阻性电流计算方法中，步骤3所述基波电压源为避雷器安装位置的电网基波电压，电网谐波电压包含三次谐波和五次谐波，谐波含量通过对电压信号进行傅立叶分解得到。