接觸網畢業(yè)論文--關于避雷器狀態(tài)在線監(jiān)測裝置的研究

1、<p>　　畢業(yè)設計（論文）任務書</p><p>　　課 題 關于避雷器狀態(tài)在線監(jiān)測</p><p><b>　　裝置的研究</b></p><p>　　編 號＿＿＿＿＿＿＿＿ </p><p>　　專 業(yè) 　　 電氣化鐵道 </p><p&g

2、t;　　班 級 　 電子電器 </p><p>　　學生姓名＿＿　 　</p><p>　　指導單位 </p><p>　　指導教師＿ </p><p><b>　　摘要</b></p&g

3、t;<p>　　可編程控制器（PLC)是近年來發(fā)展迅速應用廣泛的控制裝置，是一種工業(yè)環(huán)境應用而設計的數字電子控制系統(tǒng)，它不僅可以取代傳統(tǒng)的繼電器-接觸器控制系統(tǒng)，還可以完成邏輯運算，順序控制，定時,計數，數值計算和特定的功能，其應用于從單機自動化控制到整條生產線的自動化及至整個工廠的生產自動化控制，使電器控制技術進入了一個暫新的階段，目前PLC控制幾乎在工業(yè)生產的所有領域都得到了廣泛的應用。</p><

4、p>　　本次設計的主要內容是工件的鍛壓、搬運和裝箱自動化生產的PLC控制系統(tǒng)。先對本設計進行總體的思考，使自己有一個大致的總體概念，然后了解油壓機、機械手的基本結構，仔細分析工件的鍛壓、搬運和裝箱過程，再根據工件的運動過程，畫出功能圖，編譯PLC梯形圖及語句表，利用PLC實驗臺進行實驗仿真。最終完成對工件的鍛壓、搬運和裝箱自動化生產控制系統(tǒng)的PLC設計。因此工件在完成鍛壓、搬運和裝箱運動過程外，油壓機、機械手和步進電機的PLC控制

5、系統(tǒng)還具有安裝簡便，穩(wěn)定性好，易于維修，擴展能力強等特點。</p><p><b>　　目錄</b></p><p><b>　　1 緒論7</b></p><p>　　1.1 電力設備維修的發(fā)展概況7</p><p>　　1.2 氧化鋅避雷器在線監(jiān)測的意義8</p><p

6、>　　1.2.1 氧化鋅避雷器的主要特點9</p><p>　　1.2.2 氧化鋅避雷器運行中存在的問題9</p><p>　　1.2.3 氧化鋅避雷器在線監(jiān)測的意義10</p><p>　　1.3 氧化鋅避雷器在線監(jiān)測的研究現狀10</p><p>　　1.4 本文研究的主要內容13</p><p>

7、<b>　　1.5 小結13</b></p><p>　　2 MOA在線監(jiān)測系統(tǒng)的原理13</p><p>　　2.1 MOA在線監(jiān)測的總體原理及方法14</p><p>　　2.1.1 MOA在線監(jiān)測原理14</p><p>　　2.2 MOA在線監(jiān)測系統(tǒng)的實施方案15</p><p&g

8、t;　　2.2.1 電流、電壓信號采集16</p><p>　　2.2.2 信號放大電路及濾波電路17</p><p>　　2.2.3 倍頻跟蹤電路及采樣/保持電路17</p><p>　　2.2.4 A／D轉換及數據采集17</p><p>　　2.2.5 主機監(jiān)測程序18</p><p>　　2.2.6

9、 系統(tǒng)工作步驟18</p><p><b>　　2.3 小結18</b></p><p>　　3 在線監(jiān)測方法誤差原因及改進措施19</p><p>　　3.1 相間雜散電容的干擾19</p><p>　　3.1.1現在常用消除相間干擾的方法及其不足20</p><p>　　3.3 PT

10、角差的影響21</p><p>　　3.4 絕緣子表面污穢22</p><p>　　3.5交流伏安曲線滯回特性的影響22</p><p><b>　　3.6 小結22</b></p><p>　　4 MOA在線監(jiān)測的系統(tǒng)設計23</p><p>　　4.1電流、電壓信號的采集和處理23

11、</p><p>　　4.2 溫度、濕度的監(jiān)測36</p><p>　　4.3 數據處理程序的設計41</p><p>　　4.4 在線監(jiān)測的抗干擾問題42</p><p><b>　　4.5 小結43</b></p><p>　　5 MOA在線監(jiān)測系統(tǒng)的調試與實測44</p>

12、;<p>　　5.1 傳感器及前置處理電路誤差的校正44</p><p>　　5.2 MOA阻性泄漏電流線性模擬測試44</p><p>　　5.3 MOA阻性泄漏電流現場實測48</p><p><b>　　5.4小結50</b></p><p>　　6 技術經濟性分析51</p>

13、<p><b>　　7 結論51</b></p><p><b>　　參考文獻52</b></p><p><b>　　前言</b></p><p>　　避雷器是電力系統(tǒng)的重要設備之一，而氧化鋅避雷器因其保護特性好，通流容量大、結構簡單可靠，在電力系統(tǒng)中已經逐步取代了碳化硅避雷器，獲得

14、了日益廣泛的應用。</p><p>　　目前采用的氧化鋅避雷器大多不帶有任何間隙，這樣氧化鋅閥片長期直接承受工頻電壓，運行期間總有電流流過閥片，會引起避雷器閥片老化、阻性泄露電流增加和功耗加劇，導致避雷器閥片溫度升高至發(fā)生熱崩潰，從而引發(fā)電力系統(tǒng)事故。</p><p>　　為了及時發(fā)現氧化鋅避雷器的隱患，需要對其運行狀況進行在線監(jiān)測，目前，對氧化鋅避雷器狀態(tài)在線監(jiān)測的主要手段是在線監(jiān)測，采

15、用的措施為：測量氧化鋅避雷器在運行狀態(tài)下的全電流變化，測量流過氧化鋅避雷器阻性電流的變化來監(jiān)測氧化鋅避雷器性能的變化。通過對避雷器泄露阻性電流的監(jiān)測，能對引起泄漏電流變化的原因進行進一步的分析。</p><p><b>　　1 緒論</b></p><p>　　1.1 電力設備維修的發(fā)展概況</p><p>　　運行電力設備的狀態(tài)對電力系統(tǒng)的安

16、全運行至關重要，尤其是提高供電安全性，減少停電給國民經濟帶來的損失，滿足供電可靠性的根本要求。電力設備在運行中受到電、熱、機械、環(huán)境等因素的作用，其性能將逐漸劣化，直至造成故障，引起供電中斷。電力系統(tǒng)正向超高壓、大電網、大容量、自動化方向邁進，隨著電壓等級的提高，有關電氣設備絕緣問題就顯得越來越重要。無論是大型關鍵設備如發(fā)電機、變壓器，還是小型設備如電容器、避雷器、絕緣子等，一旦發(fā)生故障，將引起局部甚至片區(qū)停電，影響國民經濟生產，破壞社

17、會的正常秩序，造成難以挽回的損失。</p><p>　　提高電氣設備的可靠性，一是提高設備的質量，二是進行檢查和維修。最早是發(fā)生事故后才維修，稱為事故維修，但突發(fā)性事故損失大。目前廣泛采用定期檢查與維修的制度，稱為預防性維修制度，電力工業(yè)部專門為此制定了《電力設備預防性試驗規(guī)程》(DL/T 596-1996)。電力系統(tǒng)中當前推行的預防性試驗是離線進行的，其缺點是：①需停電進行。而不少重要的電力設備，輕易不能停止運

18、行；②周期性進行。設備仍有可能在試驗間隔期間發(fā)生故障，即造成“維修不足”；③停電后設備狀態(tài)(如作用電壓、溫度等)和運行中不符，且運行電壓很高而常規(guī)預防性試驗電壓較低(一般在工頻10kV以下)，從而影響判斷準確度，可能出現預防性試驗合格，而在運行中發(fā)生事故的現象；④定期的試驗維修有時是不必要的，造成了人力、物力的浪費，即造成“過度維修”。由于逐漸發(fā)現和認識到定期停電進行預防性試驗的缺陷和不足，在采用預防性檢修制的同時，人們積極探索帶電檢測

19、的試驗方法．開始帶電檢測的思路與預防性試驗并沒有發(fā)生根本性變革，只是采用停電預防性試驗的儀器以加強絕緣等手段來實現帶電檢測，這樣不僅安全可靠性差，而且測得的數據分散性較大，缺乏推廣應用的價值，但重要的</p><p>　　隨著傳感器、光纖、計算機技術的迅猛發(fā)展，當前發(fā)展起了以在線監(jiān)測(狀態(tài)監(jiān)測)和故障診斷為基礎的狀態(tài)維修。設備“在線監(jiān)測”的重要特征是監(jiān)測系統(tǒng)幾乎不使用預防性試驗的儀器，而是利用各種高靈敏度的傳感器

20、及測量手段對反映設備運行狀態(tài)的物理、化學量進行檢測，以判明設備是否處于正常狀態(tài)；設備的“故障診斷”是指專家(演變?yōu)榫哂胸S富軟件支持的計算機網絡)根據狀態(tài)監(jiān)測所得的各測量值及其運算結果所提供的信息，采用所掌握的關于設備的知識和經驗，進行推理判斷，找出設備的故障類型、部位及嚴重程度，從而提出對設備的維修處理建議。在線監(jiān)測技術的特點是可以對電氣設備在運行狀態(tài)下進行連續(xù)或隨時的監(jiān)測與判斷，故可避免上述預防性試驗的缺點。</p>&

21、lt;p>　　在線監(jiān)測系統(tǒng)是將傳感器技術、電子技術、計算機技術與高電壓技術相結合的產物。在線監(jiān)測與離線試驗不是對立的，而是相輔相成的。在線監(jiān)測中發(fā)現事故隱患后，必要時在離線狀態(tài)下進行更為徹底的全面檢查。推行狀態(tài)監(jiān)測與故障診斷技術(在線診斷技術)，可以變預防性維修為預知性維修，即狀態(tài)維修。從“到期必修”過渡到“該修則修”。在線監(jiān)測為我們提供了以前離線測試時無法獲得的數據，為我們從另一個角度研究設備的運行狀況提供依據，隨著在線監(jiān)測技術

22、的成熟及人們運行經驗的積累，預知性檢修替代預防性檢修體系將成為必然的發(fā)展趨勢。綜上所述，對電氣設備的檢修，大約走過了事故后檢修、預防性計劃檢修，現正向預知性的狀態(tài)檢修邁進[1]。</p><p>　　1.2 氧化鋅避雷器在線監(jiān)測的意義</p><p>　　避雷器主要用于限制由線路傳來的雷電過電壓或由操作引起的內部過電壓，是保證電力系統(tǒng)安全運行的重要保護設備之一，它的正常運行對保證系統(tǒng)的安全

23、供電起著重要作用。傳統(tǒng)的避雷器(分為保護間隙避雷器、管式避雷器、閥式避雷器)在使用時必須串聯(lián)間隙。六十年代末、七十年代初，日本率先研制出了金屬氧化鋅避雷器(Metal Oxide Surge Arrester--MOA)，從八十年代開始在我國電力系統(tǒng)推廣應用并已成為避雷設備的主流，因而本文主要討論金屬氧化鋅避雷器的在線監(jiān)測。</p><p>　　1.2.1 氧化鋅避雷器的主要特點</p><p

24、>　　氧化鋅避雷器是由非線性電阻片疊裝而成，具有非常優(yōu)越的非線性伏安特性，可以取消串聯(lián)火花間隙，實現避雷器無間隙無續(xù)流，且造價低廉，因而在國內外電力系統(tǒng)中各電壓等級電網中得到了廣泛應用。其主要具有以下優(yōu)點；</p><p><b>　　1） 保護選擇性好</b></p><p>　　由于MOA具有很好的非線性特性，所以在正常運行電壓下呈現很高的阻值，正常工作時流

25、過它的電流只是微安級；當施加在它上面的電壓超過參考電壓時，其伏安特性漸呈平坦曲線，通過它的電流增加很快，從而可以有效地抑制過電壓，保護其它電氣設備的安全運行。</p><p><b>　　2） 通流能力大</b></p><p>　　氧化鋅閥片的密度高，比熱大，通流能力大約是碳化硅閥片的4倍，因此在需要大通流能力的場合其優(yōu)越性更加明顯3） 結構簡單，可靠性高</

26、p><p>　　由于可以取消傳統(tǒng)碳化硅避雷器的串聯(lián)間隙，提高了可靠性，動作穩(wěn)定性好，同時新一代MOA的抗污穢能力也得到了很大的改善。</p><p>　　1.2.2 氧化鋅避雷器運行中存在的問題</p><p>　　雖然MOA與碳化硅避雷器相比具有很多優(yōu)點，各種性能也有了很大的改善，但在投入電力系統(tǒng)使用之后，也出現了這樣或是那樣的問題，歸納起來主要有以下幾個方面．<

27、;/p><p>　　1） 由于MOA取消了串聯(lián)間隙，在電網電壓作用下，一定有泄漏電流流過氧化鋅閥片，電流中的有功分量將使閥片發(fā)熱，從而引起MOA伏安特性的變化，這是一個正反饋的過程，長期作用的結果將導致氧化鋅閥片的老化，直到出現熱擊穿。</p><p>　　2） MOA受到沖擊電壓的作用，氧化鋅閥片也會在沖擊電壓能量的作用下發(fā)生老化。</p><p>　　3） MOA內

28、部受潮或內部絕緣支架絕緣性能不良，會使工頻電流增加，功耗加劇，嚴重時可導致內部放電。</p><p>　　4） MOA時常受到雨、雪、凝露及灰塵的污染，由于MOA內外電位不同而使內部氧化鋅閥片與外部瓷套之間產生較大的電位差，導致徑向放電現象的發(fā)生，嚴重時可能損壞避雷器。根據統(tǒng)計，我國電力系統(tǒng)自1986年大量的高壓MOA進入電網以來，到1990年10月為止電壓等級在110kV及以上的國產MOA已達7060相，累計運

29、行16789相，其中有48相發(fā)生事故，占0.68％；90相退出運行，占1.3％。統(tǒng)計事故率占0.286％相，百相年，其中受潮引起的事故占60％。1985年起，我國進口110kV及以上電壓等級MOA近2000相，主要是日本：日立、明電舍、三菱；瑞典：ASEA、瑞士：BBC（ABB)和美國：GE等多家產品。不完全統(tǒng)計有23相損壞，退出運行有三十多相，事故率為O．34相／百相年，事故率高于國產避雷器的事故率，其主要故障是由于受潮、直流l mA

30、參考電壓UtmA過低、電位分布不均、運行不當等原因造成的[2]。一旦MOA發(fā)生故障，避雷器本身將造成損壞甚至爆炸，同時其它電氣設備將失去過電壓保護，影響電力系統(tǒng)的安全運行。因此，國內外從MOA投運起就十分重視其運行工況的檢測。</p><p>　　1.2.3 氧化鋅避雷器在線監(jiān)測的意義</p><p>　　當MOA存在內部受潮和閥片老化等缺陷時，一般通過停電試驗可以檢查出來，但MOA為非線

31、性電阻元件，在電網電壓及環(huán)境等因素長期作用下會產生劣化，以至于有時在停電試驗時未能發(fā)現任何問題，而在正常工作電壓下運行幾個月后突然爆炸，導致大面積停電事故，這充分說明對MOA性能的判斷僅依賴停電試驗還是不夠的，主要原因如下：1） 停電試驗所加電壓，周圍環(huán)境因素等與MOA正常工作時所承受的電壓、環(huán)境是不同的，這時測得的試驗數據就不能準確而有效地反映設備狀況．</p><p>　　2） 由于停電試驗的周期較長，MOA

32、的性能是逐漸變化的，這個變化達到一定程度后其劣化速度加快。</p><p>　　因此，對MOA進行在線監(jiān)測與帶電測試，并由此來確定是否停電進行試驗，能夠有效發(fā)現MOA受潮和老化等缺陷；或者，用在線監(jiān)測所測的數據，通過“縱比”(與同一設備連續(xù)監(jiān)測的數據相比)可進一步判斷屬于何種潛伏性故障。</p><p>　　1.3 氧化鋅避雷器在線監(jiān)測的研究現狀</p><p>　

33、　對MOA運行工況的監(jiān)測方法研究時間比較長，檢測方法也有多種，基本都以測泄漏電流為基礎。根據國內外目前采用的測試方法，可歸納為下面幾種：</p><p><b>　　1） 總泄漏電流法</b></p><p>　　總泄漏電流法是基于MOA泄漏電流的容性分量基本不變，可以簡單地認為其總電流的增加能在一定程度上反映其阻性分量電流的增長情況?；痉椒ㄊ窃诒芾灼鞣烹娪洈灯鲀啥?/p>

34、并接低電阻的A表，以此測量總泄漏電流的變化。顯然，這種方法太粗糙，靈敏度較低，不宜廣泛采用。實際上，僅是一種無高精度儀器時的簡單觀測方法。因此目前極少用此方法[3]。</p><p>　　2） 阻性電流三次諧波法</p><p>　　阻性電流三次諧波法是將全電流經帶通濾波器檢出三次諧波分量，根據MOA的總阻性電流與三次諧波阻性分量的一定的比例關系來得到阻性電流峰值。由于各廠生產的閥片以及同

35、一廠生產的不同規(guī)格的閥片的特性不盡相同，導致三次諧波峰值與阻性電流峰值之間的函數關系不一樣，而且與的函數關系又是隨閥片的老化而變化的；MOA端電壓(母線電壓)中的諧波含量也對測量結果產生直接影響；此外，也無法反應MOA表面污穢、受潮的情況。因此，三次諧波法既不具有通用性，也不能比較客觀地反應MOA的實際運行工況，它只能局限于同一產品在同一試驗條件下的縱向比較。其優(yōu)點是只需取MOA的總泄漏電流，不需要參考電壓，比較方便。但當系統(tǒng)電壓中含諧

36、波分量較大時，則電容電流也將含3次諧波，使測量存在較大誤差，容易造成誤判。</p><p>　　3） 補償法測量阻性電流</p><p>　　補償法認為導致閥片發(fā)熱而產生有功損耗的原因是阻性電流分量，所以是以外加容性電流來去掉與母線電壓成π／2相位差的容性電流分量從而獲得阻性電流的方法。這種方法以LCD-4型泄漏電流檢測儀為代表，可以測量總泄漏電流、阻性電流分量及功率損耗，有較好的測量效果

37、。補償法測量原理簡單，測量精度能滿足工程要求，使用也很方便。但這種方法只有在總泄漏電流中的阻性電流與容性電流成π／2相位差時才可以得到反應閥片老化的真實結果。在測試現場有干擾而三相成固定排列(如一字形)時，由于相間雜散電容的作用，容性電流與電壓不成π／2相位差，測試儀器不能將容性電流完全補償掉，使誤差很大。此時A相和C相MOA受B相電壓的影響，總泄漏電流的相位(以本相電壓為參考量)將分別移后和移前約3°～5°，B相M

38、OA同時受A相和C相電壓影響，相位基本不變，從而導致測得的阻性電流A相增大，C相減小，B相基本不變，即不能反應MOA閥片老化的真實情況。但作為縱向比較是可以客觀反應三相MOA的實際運行工況的。另外補償法從PT上取電壓信號，可能存在著相移；電網電壓有諧波時，也要影響其測量的精度。</p><p>　　4） 高次諧波計算法</p><p>　　這種方法是對常規(guī)補償法的改進，其基本思想是：只需從

39、MOA取總泄漏電流，經過單片機分析計算得到阻性電流。將從MOA取到的總泄漏電流同時送入減法單元和邏輯分析單元；邏輯分析單元對總泄漏電流信號進行分析，計算出容性電流和阻性電流的相位差，由自動信號生成單元生成容性電流信號初值，并送入減法單元與總泄漏電流作差分運算。后面的處理與常規(guī)補償法相同，最后可得到阻性電流。這種方法的優(yōu)點是：測試人員可避開電壓互感器的接線操作，使在線監(jiān)測操作更簡便，增強了電力系統(tǒng)在線測試的安全性；采用了單片機系統(tǒng)，智能化

40、程度較高．但其準確性取決于系統(tǒng)電壓高次諧波的含量．</p><p>　　5） 諧波分析法監(jiān)測阻性電流的基波值</p><p>　　諧波分析法認為用阻性電流基波來研究MOA的小電流特性更合理，因為在正弦波電壓作用下，MOA的阻性電流中有基波，也有高次諧波，但只有基波電流能作功產生熱量，諧波電流則不作功也不產熱。在各種MOA阻性電流值相等的情況下，因不同MOA的阻性電流基波與諧波的比例往往不同

41、，則其發(fā)熱、功耗也就不同。同時測量阻性電流基波還可以排除電網電壓中含有諧波對阻性電流測量的影響，而不論其諧波量如何，阻性電流基波值總是一個定值。諧波分析法采用數字化測量和諧波分析技術，從總泄漏電流中分離出阻性電流基波值，整個過程可以通過單片機或微機在軟件中得以實現。對于相間雜散電容的影響，可以利用諧波分析技術測出兩個邊相泄漏電流的相移予以糾正。這種方法可信度高，硬件電路簡單，便于實現在線監(jiān)測，采用適當的措施可以減小干擾，提高其測量精度。

42、</p><p>　　6） 采用波點方法(Point-On-Wave)測試MOA泄漏電流</p><p>　　這種方法通過分析電壓和泄漏電流的波形而得到阻性電流的一個周期內的值。它適用于便攜式的MOA泄漏電流測試，但其可靠性尚需進一步驗證?？傊厦娴膸追N方法都有一定的局限性，總是或多或少地受電網電壓諧波和相間干擾等因素的影響。因此，消除或減少相間電容電流的干擾，消除諧波電壓和PT相移等因

43、素的干擾，使測得的阻性電流更加真實地反映各相MOA的運行狀況成為必要，而且根據現場工程實際選擇合理、實用、可靠的方法成為MOA在線監(jiān)測及診斷系統(tǒng)的主要任務。</p><p>　　1.4 本文研究的主要內容</p><p>　　MOA在線監(jiān)測系統(tǒng)投入運行后應不影響變電站電氣設備的正常運行，系統(tǒng)能自動地連續(xù)進行監(jiān)測，數據處理和診斷分析、具有較好的抗干擾能力和合理的監(jiān)測靈敏度、監(jiān)測結果具有較好的

44、有效性和可靠性、能及時準確地反映MOA的運行狀況并指導檢修工作。本文就MOA泄漏電流阻性分量的在線監(jiān)測進行了研究，同時結合生產現場實際，探索以高檔微機為核心，簡化硬件電路，運用軟件分析技術，以“軟”代“硬”的在線監(jiān)測方法。故需運用數字化測量和分析技術，把豐富的軟件技術用于MOA的在線監(jiān)測中．[4]</p><p>　　本文研究的主要研究工作為：</p><p>　　1） 一種工程中實用的M

45、OA在線監(jiān)測方法，相應MOA在線監(jiān)測系統(tǒng)的實施方案的設計；</p><p>　　2） 分析MOA在線監(jiān)測方法的誤差原因，制定相應的改進措施；</p><p>　　3） 靈敏可靠傳感器的研究，MOA在線監(jiān)測系統(tǒng)的設計；</p><p>　　4） MOA在線監(jiān)測實測數據的分析研究。</p><p><b>　　1.5 小結</b&

46、gt;</p><p>　　1） 簡述了電力設備維修從事故維修、預防性維修到狀態(tài)維修的發(fā)展歷程，論述了開展在線監(jiān)測技術研究的必要性。</p><p>　　2） 分析了氧化避雷器運行出現故障的原因，說明了對MOA線監(jiān)測的必要性和意義。</p><p>　　3） 綜合闡述了現階段MOA性電流測量的常用方法及原理，比較各種方法的優(yōu)缺點。</p><p&

47、gt;　　4）提出了本文研究的目的和主要內容，擬研發(fā)以“軟件分析技術”的電氣設備在線檢測系統(tǒng)，重點是對MOA阻性電流在線監(jiān)測與診斷，通過剖析系統(tǒng)原理，分析誤差原因，排除干擾因素，實現系統(tǒng)的安全穩(wěn)定運行。</p><p>　　2 MOA在線監(jiān)測系統(tǒng)的原理</p><p>　　隨著電子技術和計算機技術的飛速發(fā)展和廣泛應用，電氣設備的在線監(jiān)測技術也取得了重大進展。最近幾年，在測試領域中發(fā)展起了一

48、種新的技術應用——數字波形分析系統(tǒng)。它是一種兼有波形的數字采集、存儲和分析功能的數字化、智能化測量系統(tǒng)。在對設備原始電壓、電流波形進行采集的基礎上，運用豐富的數字處理方法編制軟件程序對數據進行分析，能實現對設備各種運行參數的監(jiān)測[5]。這種技術具有相當大的靈活性。</p><p>　　在存貯和保留原始信號數據的基礎之上，為了獲得監(jiān)測信號的某些新信息，可不改變硬件電路，只需修改軟件即實現。隨著在線監(jiān)測技術的發(fā)展，可

49、使監(jiān)測和診斷技術相結合，對數據、結果進行更廣和更深層次的分析和判斷，不斷開發(fā)適用的分析軟件以達到能智能化地對電氣設備絕緣狀況進行監(jiān)測和診斷。因此，以軟件為主的監(jiān)測技術具有很好的發(fā)展前景。</p><p>　　2.1 MOA在線監(jiān)測的總體原理及方法</p><p>　　在交流作用下，避雷器的總泄漏電流(全電流)包含阻性電流(有功分量)和容性電流(無功分量)。在正常運行情況下，流過避雷器的電流

50、主要為容性電流，阻性電流只占很小一部分，約為10％~20％左右。但當閥片老化、避雷器受潮、內部絕緣部件受損以及表面嚴重污穢時，容性電流變化不大，而阻性電流卻大大增加，所以目前對氧化鋅避雷器主要進行阻性電流的在線監(jiān)測，而監(jiān)測阻性電流的關鍵是要從阻容共生的總電流中分離出微弱的阻性電流。</p><p>　　2.1.1 MOA在線監(jiān)測原理</p><p>　　因MOA無串聯(lián)間隙，在持續(xù)運行電壓作

51、用下，由氧化鋅閥片組成的芯片柱就要長期通過工作電流，即總泄漏電流。嚴格說來，總泄漏電流是指流過MOA內部閥片柱的泄漏電流，但測得的MOA總泄漏電流包括瓷套泄漏電流、絕緣桿泄漏電流及閥片柱泄漏電流三部分．一般而言，閥片柱泄漏電流不會發(fā)生突變，而由污穢或內部受潮引起的瓷套泄漏電流或絕緣桿泄漏電流比流過MOA內部閥片柱的泄漏電流小得多。因此，在天氣好的條件下，測得的MOA總泄漏電流一般都視為流過MOA閥片柱的泄漏電流。 由于MOA芯片柱是由若

52、干非線性的閥片串聯(lián)而成的，通過MOA的總泄漏電流是非正弦的，因此不能用線性電路原理來求總泄漏電流。為此，國內外常用阻容并聯(lián)電路來近似等效模擬MOA非線性閥片元件，見圖2-1(a)。Rn是ZnO晶體本體的固有電阻，電阻率為1~10·cm；Rx是晶體介質層電阻，電阻率為~·com，它是非線性的，隨外施電壓大小而變化；Cx是ZnO晶體介質電容，相對介電系數為1000-2000。由于Rx>>Rn，可略去Rn的影響

53、，故又常將圖2-l(a)簡化為2-l (b)的等效電路[6]。</p><p>　　圖2-1 MOA閥片芯柱的等效電路</p><p>　　Figure 2-1 MOA valve core columns in the equivalent circuit</p><p>　　流過MOA的總泄漏電流可分為阻性電流與容性電流兩部分[7]。導致閥片發(fā)熱的有功損耗是阻性

54、電流分量。因為非線性電阻，流過的阻性電流不但有基波，而且還含有三次、五次及更高次諧波；只有阻性電流的基波才產生功率損耗；雖然總泄漏電流以容性電流為主，阻性電流僅占其總泄漏電流的10%~20％左右，但容性電流的變化很小，相對阻性電流隨時間的變化量，容性電流的變化量可忽略不計。因此對MOA泄漏電流的監(jiān)測應以阻性電流為主。</p><p>　　2.2 MOA在線監(jiān)測系統(tǒng)的實施方案</p><p&g

55、t;　　為了實現以軟件分析、計算為主的對MOA阻性電流在線監(jiān)測系統(tǒng)，本文充分利用了微機計算速度快，處理能力強等特點，以工業(yè)控制計算機為中心，加上傳感器、必要的外圍硬件電路，構成了一個在線監(jiān)測系統(tǒng)。通過傳感器獲取設備電壓、電流信號，經電纜傳送至前置處理箱，再由計算機控制進行A／D轉換后，在計算機內根據不同設備類型的特點和要求進行數據分析、處理，得到監(jiān)測結果，進而存貯數據，顯示結果，作出各種判斷。</p><p>　

56、　圖2-2在線監(jiān)測原理框圖</p><p>　　Figure 2-2 Block diagram of line monitoring</p><p>　　圖2-2所示為監(jiān)測系統(tǒng)原理框圖。對MOA的測量，被測的電壓和電流信號分別從電壓互感器(PT)和MOA底部獲取，采用PT將設備所在母線上的電壓轉換成低壓信號；采用電流傳感器采集設備底部的小電流信號，經電纜將信號送往前置處理板(信號分兩路輸

57、入)。前置處理單元完成對信號放大、濾波等處理；鎖相倍頻單元是對信號進行倍頻跟蹤，以滿足數字信號分析的需要，并且與采樣保持單元、模數轉換單元相配合，達到對電壓、電流信號同步采樣的目的；信號轉換成數字量是由12位高精度模數轉換單元在計算機軟件控制下實現的；最后由計算機采用相應的程序和數字處理技術，對數字化的電壓、電流信號進行分析、計算，完成結果的存儲、顯示[9]。</p><p>　　以下分幾個部分對系統(tǒng)進行簡介。&

58、lt;/p><p>　　2.2.1 電流、電壓信號采集</p><p><b>　　1） 電流取樣探頭</b></p><p>　　由于氧化鋅避雷器總泄漏電流只有微安級，而現場干擾較嚴重。因此，必須采用靈敏度高的微電流傳感器，串入避雷器的接地回路，在放電計數器下方取電流信號。</p><p>　　2） 補償電壓信號的采取&l

59、t;/p><p>　　補償電壓信號由母線電壓互感器(PT)二次側獲取。</p><p>　　2.2.2 信號放大電路及濾波電路</p><p>　　經傳感器取得信號后，信號很微弱，且含有部分干擾信號，不能直接進行模數轉換和分析，必須經過對信號的預處理，將所需信號放大，抑制和消除干擾，為進一步的處理作好準備[10]。</p><p>　　由于監(jiān)測設

60、備的不同，經傳感器獲取的電流信號的大小也就不同。如果采用同一種放大倍率對所有信號進行放大，則可能有的信號幅值會超過要求范圍，有的信號幅值卻遠遠低于需求值。所以需要根據實測時的電流大小，對其進行不同程度的放大，且將信號幅值調整到所要求的范圍內。</p><p>　　信號放大電路及濾波電路完成了對電壓、電流信號模擬量的前置放大、濾波、程控放大、衰減等功能。其中的放大電路采用集成放大器件組成，達到高共模抑制比、高輸入阻

61、抗、低噪聲和放大倍數可調的高精度放大，濾波電路依據有源低通濾波原理，采用了二階壓控電壓源低通濾波電路，并選用了高精度、低漂移的運算放大器。</p><p>　　2.2.3 倍頻跟蹤電路及采樣/保持電路 </p><p>　　由于電力系統(tǒng)的頻率在50Hz左右有所波動，而諧波分析法等數字處理方法要求在一周波內保持固定的采樣點數，所以對監(jiān)測系統(tǒng)硬件進行處理，使其能自動跟蹤頻率變化。可采用由鎖相環(huán)

62、和分頻器組成閉環(huán)相位控制系統(tǒng)，實現輸出與輸入信號的自動同步。</p><p>　　為了保證一個周波內準確采樣點，要求采樣保持器的采樣頻率始終是輸入信號頻率的倍，為此將輸入信號頻率取出，轉成方波信號后由鎖相環(huán)進行頻率跟蹤，再經波形變換使輸出信號脈寬被調窄，頻率為電壓輸入信號頻率的倍，分別送入采樣保持器和主機控制數據采樣。</p><p>　　2.2.4 A／D轉換及數據采集</p&g

63、t;<p>　　A／D轉換是數字波形分析技術中關鍵一環(huán)，是監(jiān)測系統(tǒng)的重要組成部分。其特性直接影響數據的精度。只有數據具有足夠的精度，才能經計算機分析后得出反映設備真實情況的準確結果。</p><p>　　由于被監(jiān)測的MOA泄漏電流阻性分量比較小，要求在A／D轉換中對數據的量化誤差要盡可能的小，且對電壓、電流信號要進行同步采樣。當采用一個模數轉換單元時，要求對兩個信號分別用采樣保持器同時鎖存、由計算機

64、控制A／D器件分時采樣，即達到同步采樣的目的．本系統(tǒng)采用集成的12位高速、高精度數據采集卡進行A／D轉換，達到了l0V／4096位=2.44mv／位的精度，確保了對電壓、電流波形數據的準確、快速采樣，保證了數據分析的精度。</p><p>　　2.2.5 主機監(jiān)測程序</p><p>　　主機監(jiān)測程序是進行數據處理的中心，不但擔負著對數據放大倍率和A／D轉換的控制，而且更為重要的是要提供良

65、好、穩(wěn)定、快速的分析計算和處理功能；同時，需要為運行人員提供友好、易用的用戶界面，便于運行人員根據需要進行監(jiān)測，察看監(jiān)測結果，保存監(jiān)測數據，瀏覽對比歷次監(jiān)測結果[11]。</p><p>　　本文的監(jiān)測程序主要完成了：</p><p>　　對信號獲取的控制，包括對信號程控放大和A／D轉換的控制；</p><p>　　2） 對采樣所得數字化數據的處理，包括對數據的分析

66、、計算(如采用FFT分析方法)，對數據采用軟件抗干擾措施，對結果的存儲和察看。另外，還可根據需要對軟件進行改進以對被測設備運行狀態(tài)作出判斷及診斷。</p><p>　　2.2.6 系統(tǒng)工作步驟</p><p>　　1） 系統(tǒng)上電復位，開啟硬件處理箱，啟動微機監(jiān)測程序；</p><p>　　2） 根據需要發(fā)出監(jiān)測命令，選擇合適的信號放大倍率，在主機控制下進行數據采集；

67、</p><p>　　3） 對采樣的原始數據進行計算處理，求得各種監(jiān)測參量的結果；</p><p>　　4） 根據每次監(jiān)測結果判斷數據是否有效，采取平均技術等抗干擾措施，以提高測量的準確度；</p><p>　　5） 主機存儲數據，生成數據記錄，保留監(jiān)測結果供運行人員隨時查閱。</p><p><b>　　2.3 小結</b&

68、gt;</p><p>　　1） 提出MOA閥片芯柱的等效電路，分析了MOA在線監(jiān)測的總體原理是對阻性電流進行在線監(jiān)測，關鍵是要從阻容共生的總泄漏電流中分離出微弱的阻性電流。</p><p>　　2） 系統(tǒng)講解了利用諧波分析法監(jiān)測MOA阻性電流的原理，可以利用軟件技術分離出阻性電流的基波分量及各次諧波分量，并利用二者間的增減關系判斷引起MOA性能下降的原因是閥片老化還是受潮，從而完整有效地

69、反映MOA的運行狀況。</p><p>　　3） 介紹了一種高效、省時、改進的快速傅里葉變換算法(FFT)其較一般FFT運算快很多。</p><p>　　4） 簡要實現了MOA在線監(jiān)測系統(tǒng)的硬件和軟件技術。</p><p>　　3 在線監(jiān)測方法誤差原因及改進措施</p><p>　　采用諧波分析法原理制成的系統(tǒng)，所測得的阻性電流不可避免的要受

70、到相間雜散電容、系統(tǒng)諧波電壓、PT差角、絕緣子表面污穢、交流伏安曲線滯回特性等因素的影響，對這些影響因素進行正確的理論分析和計算，是準確測量泄漏電流阻性分量的關鍵。</p><p>　　3.1 相間雜散電容的干擾</p><p>　　由于MOA在布置上通常采用三相一字形排列，且位置靠得較近，相間存在較大的雜散電容，使得每相除本身泄漏電流外，還有鄰相耦合電容電流通過。儀器能測的一般是二者的合

71、成電流，其并不能完全反映每相MOA的運行狀況。這種耦合電流的加入給MOA泄漏電流的測量帶來了誤差，引起了相間干擾，具體狀況如圖3-1所示。根據現場實測表明，A相和C相避雷器由于受到B相電壓影響，其泄漏電流的相位將分別移后和移前約3°～5°，峰值略為減小，B相受A相和C相電壓作用，相位與峰值基本不變，測得的阻性電流A相明顯增大，C相明顯減小，B相基本不變，由此造成的誤差將影響對MOA運行狀況的準確判斷[12]。<

72、/p><p>　　圖3-1 相間干擾示意圖</p><p>　　Figure 3-1 Schematic diagram of Interphase Interference</p><p>　　以A相為例，B相和C相與A相之間都存在耦合電容，考慮到A相與C相的距離基本上是它與B相距離的兩倍，而隨相間距離的增加，耦合作用急劇減小。所以在分析相間干擾時忽略了C相對A相的耦

73、合作用，只考慮B相對A相的耦合作用。如圖3-l所示，相鄰相A、B之間存在雜散電容，在電壓的作用下，通過雜散電容在A相產生一個附加容性電流，因此A相MOA底部的總泄漏電流的實際值為：==+，其中和分別表示A相MOA本體泄漏電流的容性分量和阻性分量，則表示A相MOA本體泄漏電流的容性分量和附加容性電流的矢量和。此時A相的容性電流與A相電壓之間的相位差已不量90 °，而是小于90°。</p><p>

74、;　　3.1.1現在常用消除相間干擾的方法及其不足</p><p>　　現在M0A的在線監(jiān)測中常用下面兩種方法消除相間干擾的影響。</p><p>　　1） 移相法：在變電站停電時，加外施電壓分別測量三相MOA的阻性和容性分量，然后在運行情況下再測量，這時來自母線PT的二次電壓先經過移相后再輸入測試系統(tǒng)，調節(jié)移相(阻容移相器)角度，使測量值與停電外施電壓時所測相同，記下所移角度及各電流值，

75、以此為基準，以后均在相同相移條件下測量，見圖3-2。此法需保證MOA本體電流不變方有效，且須外加移相器，對高次諧波引起的耦合電流無法消除，移相器中的容性元件加大了取自PT測電壓信號的延遲。</p><p>　　圖3-2 移相法示意圖</p><p>　　Figure 3-2 Schematic diagram of phase-shifting method</p><

76、p>　　2） 雙CT法：用兩個CT分別取樣位于邊相MOA的泄漏電流，由于相間電容的影響，所取得的兩電流相位差為120°，求得后，將基準電壓相位移動，作了這種校正處理，即可基本消除相問干擾。但此法要求兩邊相的MOA同期老化方可正確求出值，這種要求顯然有些苛刻。</p><p>　　3.3 PT角差的影響</p><p>　　MOA阻性電流測量都以PT電壓作為參考電壓。但PT低

77、壓側和高壓側之間存在相角差，會對測量結果產生影響。PT相差分為高低壓側的固有相差和二次儀表作為PT負載帶來的誤差。一般來說前者是固定不變的，可以通過修正消除。但二次負載是變化的，其引起的PT角誤差也就是變化的。因而不能以固定的校正系數來進行校正，無法完全消除PT角差。在工程實際運用中，可選擇測量精度高的PT，如0.2級，盡量減少PT角差。</p><p>　　3.4 絕緣子表面污穢</p><

78、p>　　由于空氣污染加重，絕緣子表面污穢問題顯得較為突出。當濕度較大，尤其是雨天，絕緣子表面的污穢泄漏電流將增大到微安級，直到毫安級。這一電流是有功電流，與MOA避雷器的阻性電流是同相的，無法消除，反映到監(jiān)測值上是，阻性電流占總泄漏電流的比例顯著增大，甚至近似相等，淹沒閥片柱的阻性電流。對有污穢的MOA避雷器，在雨天某一次或幾次的在線監(jiān)測值偶爾有大幅的變化，不能做為判斷MOA避雷器是否絕緣劣化的依據，應在一個時間段內縱向比較，否則

79、將產生誤判斷。因此，MOA避雷器泄漏電流縱向監(jiān)測值的比較，必須參考氣象條件，只有在氣象條件相同的情況下，縱向監(jiān)測值才有可比性，否則將失去意義。故在監(jiān)測系統(tǒng)中應加入溫度濕度的監(jiān)測，做為氣象條件分析的基礎，以作為縱向比較的依據。</p><p>　　3.5交流伏安曲線滯回特性的影響</p><p>　　若MOA的電阻片采用RC并聯(lián)形式的等效電路，普遍存在這樣一個問題，即其中的電阻不僅具有非線性

80、，而且其交流伏安特性曲線在電壓、電流同時過零的情況下存在著不同程度的滯回現象。具體表現為：非線性電阻上的電壓和電流波形的峰值和過零點都不在同一時刻，而是阻性電流領先于電網電壓一個角度，從幾度到幾十度左右，這反映了等效電路中的非線性電阻元件帶有一定的電容性質。在電網電壓存在諧波的情況下，它們共同的作用使阻性電流基波幅值和角度都將產生誤差[14]。</p><p><b>　　3.6 小結</b>

81、;</p><p>　　1） 對在線監(jiān)測中各種外界干擾和內部干擾的影響進行了分析，同時針對這些干擾，從硬件和軟件兩方面采取了一系列的抗干擾措施，以提高系統(tǒng)測量的準確性和穩(wěn)定性。</p><p>　　2） 重點對消除相間雜散電容干擾的方法進行了研究，在分析了現在常用的移相法和雙CT法不足的基礎上，提出了根據電網是否存在高次諧波的不同情況采用軟件的方法消除相間干擾，該方法在實用中與諧波分析配合

82、使用，即不需外加硬件，也不需增加額外的計算量，能較好地消除相間雜散電容的干擾。</p><p>　　4 MOA在線監(jiān)測的系統(tǒng)設計</p><p>　　4.1電流、電壓信號的采集和處理</p><p>　　4.1.1電流信號的采集</p><p>　　直接測量MOA泄漏電流是監(jiān)測MOA絕緣劣化或缺陷情況特征量的基礎，而傳感器是將反映設備狀態(tài)的各

83、種物理量按一定規(guī)律轉換成同種或別種性質輸出量的裝置，是實現監(jiān)測的首要環(huán)節(jié)，直接影響著監(jiān)測技術的發(fā)展。在線監(jiān)測MOA的泄漏電流時，由于電流值很小(甚至小到微安級)，因此，可根據電磁或光電轉換的原理制成傳感器。但光電轉換器件均存在一個閥值，當被測信號小于這個閥值時，元件沒有信號輸出，MOA阻性電流數值僅幾十微安，光電元件沒有反應。也就是說，光電器件的靈敏度較差，若選用高靈敏度的光電元件，價格昂貴，同時，用光電轉換的原理不僅需要解開設備的接地

84、線，而且還需要提供偏流，無法做成無源式．若采用電磁感應原理中的零磁通原理，亦需要偏流的放大電路，同時，還需非常好的屏蔽，照樣不方便。因此，如圖4-l采用類似電流互感器的原理，是比較合適的。由于電流傳感器的原邊要串入設備的接地線(或末屏接線)，因此，電流傳感器做成環(huán)形，原邊用編織圓銅線，根據信號大小的需要決定原邊環(huán)繞匝數，然后通過有絕緣套管的銅棒引線與接地線串接[15]。</p><p>　　圖4-1類似電流互感器

85、原理的電流傳感器原理圖</p><p>　　Figure 4-1 Similar to the principle of Current Transformer Current Sensor schematic</p><p>　　1） 環(huán)形電流傳感器的等效電路</p><p>　　用于在線監(jiān)測的電流傳感器是變壓器的一種特殊情形，其原邊為一到幾匝()，副邊繞組為多匝

86、()，副邊與原邊匝比=／。從結構來看，它不僅比普通電流互感器原邊匝數少，并且普通電流互感器輸出為電流信號，而此傳感器的輸出為電壓信號．由變壓器的有關理論可知，將副邊各量折算到原邊后的T型等效電路如圖4-2所示。圖中、來考慮漏磁通，、表示原、副邊繞組的電阻，為磁化電感，電阻為變壓器鐵芯中的磁滯與渦流損耗的等效電阻，這里表示副邊繞組漏電感折算到原邊后的值，表示副邊繞組電阻折算到原邊后的值。</p><p>　　圖4-

87、2 T型等效電路</p><p>　　Figure 4-2 T-type equivalent circuit</p><p>　　由于一般副邊繞組匝數較多，除了漏感和磁化電感外，還必須考慮其結構元件間存在的寄生電容。寄生電容分布于各個元件之間，如圖4-3所示，它可以分為五類：原、副邊繞組間的寄生電容：原、副邊繞組與鐵芯間的寄生電容；</p><p>　　圖4-3

88、傳感器的寄生電容</p><p>　　Figure 4-3 Parasitic capacitance sensor</p><p>　　原、副邊繞組自身的寄生電容。這些寄生電容都具有分布的特點，為了簡化起見，用接在高電位點之間的集中參數電容來代替分布電容，忽略原、副邊繞組的自身電容，并考慮到傳感器的原邊匝數為一到幾匝，原、副邊線圈相隔較遠等情況，、很小，可以忽略，則分析傳感器的等效電路可

89、簡化為圖4-4。</p><p>　　圖4-4 電流傳感器電壓源等效電路</p><p>　　Figure 4-4 Equivalent circuit voltage current sensor</p><p>　　對于一次側，實際選用的圓銅編織地線的電阻可近似為零。由于該電流傳感器是在低頻下使用，不考慮集膚效應和鄰近效應，其二次側等效電阻為：</p>

90、;<p><b>　　(4-1)</b></p><p>　　式中：為電阻率；為導線長度；為導線的橫截面積。</p><p>　　= （4-2）</p><p>　　式中：為鐵芯材料的相對導磁率；為磁環(huán)高度；、分別為環(huán)形鐵芯的內外半徑。由于所設計的傳感

91、器測試的電流很小，一般情況下，它工作在磁化曲線的線性區(qū)域內，故取起始導磁率即可。</p><p>　　磁阻是用來表征鐵芯的磁滯損耗和渦流損耗的物理參數，它實質上是由這兩種損耗來確定的。一般很大，在很多場合可以忽略不計，即可近似為零。</p><p><b>　　（4-3）</b></p><p><b>　?。?-4）</b&g

92、t;</p><p>　　為鐵芯與副線圈絕緣厚度，為導線堆積高度(帶漆膜)。以上是漏電感的估算式，實際上由于繞制線圈的工藝等因素的影響，它是一個近似計算公式。</p><p>　　當傳感器工作時，則分布電容的計算式為：</p><p>　　= （4-5）</p><p&g

93、t;　　當導線直徑與匝間距離之比減小時，與漏電感相反，繞組的動態(tài)電容隨之下降，當外加鋼層屏蔽時，同樣在鋼層與繞組之間存在分布電容增加。</p><p>　　2） 環(huán)形電流傳感器的傳輸特性分析</p><p>　　當傳感器原邊通以電流時，在副邊取電壓信號，故其</p><p>　　相頻特性為： =

94、 （4-6） </p><p>　　幅頻特性為： （4-7）相頻特性為： （4-8）</p><p>　　當外接負荷時，如圖4-5所

95、示(圖中以P算子代替)。</p><p>　　圖4-5傳感器傳輸特性分析</p><p>　　Figure 4-5 Analysis of transmission characteristics of the sensor</p><p><b>　　由電路理論知：</b></p><p>　?。?-9）

96、 </p><p><b>　　（4-10）</b></p><p><b>　　其幅頻特性為：</b></p><p><b>　　(4-11)</b></p><p><b>　　相頻特性為：</b></p>&l

97、t;p><b>　?。?-12）</b></p><p>　　對于工程設計，我們可將進一步簡化。一般為數量級，為數量級，故在低頻時，，當，傳遞函數在頻率為500Hz以下 時，有： </p><p>　?。?-13） 則： </p

98、><p><b>　?。?-14）</b></p><p>　　N為副邊與原邊線圈的匝數比，在低頻且的條件下，正比于線圈匝數比與的乘積，幾乎無相移。因此可采用適當增大負載電阻和副邊線圈匝數的方法來提高輸出信號的幅值。這類傳感器在感應級電流時都有較好的線性度。為了使它的輸出信號能直接有效地進行長線傳送，實驗研究表明在變電站中，只要被傳送信號大于3V，用同軸電纜就能穩(wěn)定可靠地

99、對它進行長線傳送。因此可適當調節(jié)負載電阻的大小來感應被測信號，使之達到最佳的長線傳送效果。</p><p>　　3） 環(huán)形電流傳感器的實驗分析</p><p>　　用于測試MOA泄漏電流的電流傳感器，一般測試電流很小，在l左右，</p><p>　　將這種傳感器的特性參數列于表4-1、4-2和圖4-6、4-7中。</p><p>　　表4-1

100、線性度的測試</p><p>　　Table 4-1 Test of linearity</p><p>　　從測試結果可以看出其靈敏度可達。</p><p>　　表4-2幅頻和相頻特性測試數據。</p><p>　　Table 4-2 Magnitude and phase frequency characteristics of the

101、 test data</p><p><b>　　圖4-6</b></p><p>　　Figure 4-6</p><p><b>　　圖4-7</b></p><p>　　Figure 4-7</p><p>　　4） 有源電流傳感器</p><p&g

102、t;　　傳感器內不加前置放大電路的電流傳感器因其結構簡單，運行可靠、性能穩(wěn)定，通常認為是比較理想的形式之一。但是，一方面?zhèn)鬏旊娎|的電容等效于積分電路，將使傳感器的帶寬變窄，特別是負荷電阻較大，而傳感器的靈敏度又較高時，傳輸電纜對其帶寬的影響就較大；另一方面，因電流傳感器的輸出信號較弱，從傳感器到主控室的傳輸線可達數百米長，長傳輸線的阻抗必然要導致信號衰減。</p><p>　　由于MOA的泄漏電流正常時只有幾百，

103、直接用以上電流傳感器進行采集，所得信號在幾十至幾百，若直接進行長線傳送，不可避免會受到工頻信號的干擾，造成幅值和相位的嚴重誤差，對測量MOA阻性電流帶來嚴重誤差。為了消除上述影響，提高在線監(jiān)測的可靠性，我們根據電流信號的大小，對MOA阻性電流采用傳感器箱內加前置放大電路的有源電流傳感器。同時，為了提高傳感器前置放大電路運行的可靠性和使其性能穩(wěn)定，除了仔細設計輸出級電路和信號隔離措施外，各傳感器的電源通過主控系統(tǒng)按監(jiān)測循環(huán)周期定時自動啟動

104、和開斷。這樣，充分利用有源和無源傳感器的各自特點，對于大型變電站運行工況的在線監(jiān)測系統(tǒng)是十分有效的。</p><p>　　5） 電流傳感器的安裝</p><p>　　電流傳感器串入避雷器的接地回路，在放電計數器下方取電流信號，并配有長線驅動與低損耗同軸屏蔽電纜進行信號傳送，整個探頭置于雙層屏蔽箱中，放置在每一相放電計數器的旁邊，其接線如圖4-10所示。電流傳感器原邊只幾匝繞組，它的接入不會

105、改變避雷器的工作狀態(tài)；同時，為了保證在系統(tǒng)發(fā)生接地短路故障時流過電流傳感器原邊的短路電流不致于損傷原邊繞線及引接線，必須引進熱穩(wěn)定校核。</p><p>　　圖4-8電流取樣探頭與地回路的串接</p><p>　　Figure 4-8 Current sampling probe and ground loop cascade</p><p>　　根據熱穩(wěn)定條件[1

106、6]，未考慮腐蝕時，接地線的最小截面應符合下式要求：</p><p><b>　　（4-15）</b></p><p>　　式中--接地線的最小截面積，；</p><p>　　--流過接地線的短路電流穩(wěn)定值，A(根據系統(tǒng)5到l0年發(fā)展規(guī)則，按系統(tǒng)最大運行方式確定)；</p><p>　　--短路的等效持續(xù)時間，；<

107、/p><p>　　C--接地線材料的熱穩(wěn)定系數，根據材料的種類、性能及最高允許溫度和短路前接地線的初始溫度確定。</p><p>　　在校驗接地線的熱穩(wěn)定時，、及C應采用表4-3()所列數值。接地線的初始溫度，一般取40℃。</p><p>　　表4-3 校驗接地線的熱穩(wěn)定用、和C值()</p><p>　　Table 4-3 Check th

108、e ground wire with thermal stability, and the C value(C1) </p><p>　　A．電流傳感器原邊繞線的校核</p><p>　　此電流傳感器原邊繞線采用的是空芯多股銅編織線，其等效實心圓為，其等效截面積為：</p><p>　?。?-16） <

109、/p><p><b>　　其等效實心圓為中</b></p><p>　　銅材的熱穩(wěn)定系數=210，電氣設備現用接地線一般為50×6的扁鋼，其面積為： 50x6=300 (4-17) </p><p>　　鋼材的熱穩(wěn)定系數70，根據(2-10)R，其