t h er e m o t e m o n i t o r i n gs y s t e mf o rz i n co x i d e a r r e s t e rb a s e do ng p r s a b s t r a c t n ea r r e s t e ri so v e rv o l t a g ep r o t e c t i o nd e v i c ef o rt h ep o w e re q u i p m e n t a n di t s p e r f o r m a n c eh a sg r e a ti n f l u e n c eo nt h es a f eo p e r a t i o no fp o w e re q u i p m e n t s b u t s o m eo fm o aw i l ld e t e r i o r a t eg r a d u a l l yu n d e r o p e r a t i n gv o l t a g ea n ds o m eo f t h e m w i l lb em o i s t e n e db e c a u s e o fs t r u c t u r e p r o b l e m s t h et w of a u l t s c a nl e a dt o i n c r e a s i n go fl e a k a g ec u r r e n to ft h ea n e s t e r s ，m o am a yt u mt ot h e r m a lr u na w a y a n de v e ne x p l o s i o nw h e n o v e r v o l t a g ea p p e a r s t os o l v et h ea b o v ep r o b l e m ，am e t h o do fr e m o t em o n i t o r i n gs y s t e mf o rm o a i s b r o u g h to u ti nt h i sp a p e r d a t ao fo n s p o tc o l l e c t i o ni st r a n s m i t e dt h r o u h g tg p r s m o d u l e am o a sr e a s o n a b l eo n l i n em o n i t o r i n gm o d e l i se s t a b l i s h e dt oe l i m i n a t i n g t h ee l e c to ft h et w oi n t e r f e r e n c es o u r c e s t h es y s t e md i a g n o s e st h eo p e r a t i n gm o a s t a t u sw i t ht h em e t h o do fh a r m o n i cc u r r e n t a n a l y s i s an e wm e t h o do f r e m o t em o n i t o r i n gf o rm o a b a s e do ng p r sw a sp r e s e n t e d 1 1 1 es y s t e md i a g n o s e st h eo p e r a t i n gm o as t a t u sw i t ht h em e t h o do fh a r m o n i c c u r r e n ta n a l y s i s t h em o n i t o r i n g s y s t e mc o n s i s t so fo n s p o tc o l l e c t i o nm o d u l e ， g p r st r a n s p a r e n tt r a n s m i s s i o nm o d u l e ，r o m o t em o n i t o r i n gc e n t e r c 8 0 51f 0 2 0i so n s p o tc o l l e c t i o nm o d u l e sm i c r o p r o c e s s o r , t h er e s i s t i v ef i r s t h a r m o n i cc u r r e n to fm o a i ss p e c t e dt h r o g h tt h i sm o d u l et h es o f t w a r eo fi n f o r m a t i o nm a n a g e m e n ts y s t e mw a s d e v e l o p e dw i t hv i s u a l b a s i ca n ds q ls e r v e rb a s e do nt h er e s e a r c ho fg p r s w i r e l e s sc o m m u n i c a t i o nt e c h n o l o g y d a t ao fo n s p o tc o l l e c t i o ni st r a n s m i t e dt h r o g h t g p r sm o d u l e d a t ar e p o r tb a s e do nd a t ao fo n s p o tc o l l e c t i o nc a nb ef o r m e di nt h i s s y s t e m t h es t a t eo fm o ac a nb es p e c t e dc o n v e n i e n t l ya n da c c u r a t e l y , a n dt h e h i s t o r i c a ld a t ac a nb ei n q u i r i e da n da n a l y s i s e dt h r o g h tr o m o t em o n i t o r i n gc e n t e r t h e a c t u a lm e a s u r i n gr e s u l t si n d i c a t et h a tt h em o n i t o r i n gs y s t e mh a st h eh i g ha c c u r a c y , a n dc a nb e u s e dt or e a l i z et h er o m o t em o n i t o r i n gf o rm o a k e y w o r d sm o a ，o n l i n em o n i t o r , r e m o t et r a n s m i s s i o n ，h a r m o n i cc u r r e n ta n a l y s i s 哈爾濱理工大學(xué)碩士學(xué)位論文原創(chuàng)性聲明 本人鄭重聲明：此處所提交的碩士學(xué)位論文基于g p r s 的氧化鋅避雷器 遠(yuǎn)程監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，是本人在導(dǎo)師指導(dǎo)下，在哈爾濱理工大學(xué)攻讀碩士學(xué)位期間 獨(dú)立進(jìn)行研究工作所取得的成果。據(jù)本人所知，論文中除已注明部分外不包含 他人已發(fā)表或撰寫過(guò)的研究成果。對(duì)本文研究工作做出貢獻(xiàn)的個(gè)人和集體，均 已在文中以明確方式注明。本聲明的法律結(jié)果將完全由本人承擔(dān)。 作者躲穰辛膩如7 年y 月礦日 哈爾濱理工大學(xué)碩士學(xué)位論文使用授權(quán)書 基于g p r s 的氧化鋅避雷器遠(yuǎn)程監(jiān)測(cè)系統(tǒng)系本人在哈爾濱理工大學(xué)攻 讀碩士學(xué)位期間在導(dǎo)師指導(dǎo)下完成的碩士學(xué)位論文。本論文的研究成果歸哈爾 濱理工大學(xué)所有，本論文的研究?jī)?nèi)容不得以其它單位的名義發(fā)表。本人完全了 解哈爾濱理工大學(xué)關(guān)于保存、使用學(xué)位論文的規(guī)定，同意學(xué)校保留并向有關(guān)部 門提交論文和電子版本，允許論文被查閱和借閱。本人授權(quán)哈爾濱理工大學(xué)可 以采用影印、縮印或其他復(fù)制手段保存論文，可以公布論文的全部或部分內(nèi) 容。 本學(xué)位論文屬于 保密口，在年解密后適用授權(quán)書。 不保密曲。 ( 請(qǐng)?jiān)谝陨舷鄳?yīng)方框內(nèi)打) 作者簽名： 九妥 翩簽名：怖聞 日期q 年丫月彥日 日期：2 叼7 年鑰礦日 哈爾演理t 人學(xué)t 學(xué)碩l ? 學(xué)位論文 第1 章緒論 1 1 課題研究背景、目的及意義 本項(xiàng)目研究的目的是根據(jù)氧化鋅避雷器( m e t a lo x i d ea r r e s t o r ，簡(jiǎn)稱m o a ) 的基波阻性電流及三次諧波阻性電流變化與避雷器的閥片受潮及老化之間的關(guān) 系，研究一套基于g p r s 的氧化鋅避雷器遠(yuǎn)程在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，通過(guò)實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)及 變化趨勢(shì)對(duì)m o a 避雷器的狀態(tài)做出判斷，以保障氧化鋅避雷器在系統(tǒng)中的安 全性。 隨著經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，各行業(yè)對(duì)電能的需求量日益增加，電力系統(tǒng)的安全供 電、經(jīng)濟(jì)送電是各行業(yè)安全生產(chǎn)，減少故障造成的經(jīng)濟(jì)損失的重要保證。電氣 設(shè)備是組成電力系統(tǒng)的基本元件，是保證供電可靠性的基礎(chǔ)，無(wú)論是大型關(guān)鍵 設(shè)備如發(fā)電機(jī)、變壓器，還是小型設(shè)備如電力電容器、絕緣子等，一旦發(fā)生失 效必將引起局部以致全部地區(qū)的停電，電力設(shè)備特別是大型電力設(shè)備故障所造 成的經(jīng)濟(jì)損失是非常巨大的，有些非大型設(shè)備雖自身價(jià)值并不昂貴，但故障后 果嚴(yán)重，例如互感器、電容器、避雷器等常因絕緣故障發(fā)生爆炸和起火，不僅 會(huì)波及鄰近設(shè)備，且由于故障的突發(fā)性會(huì)因爆炸而造成人員傷亡。大量資料表 明導(dǎo)致設(shè)備失效的主要原因是其絕緣性能的劣化，所以運(yùn)行中電氣設(shè)備的絕緣 狀態(tài)對(duì)電力系統(tǒng)的安全運(yùn)行至關(guān)重要。 隨著輸電網(wǎng)絡(luò)的不斷擴(kuò)展，由于雷擊線路而引起的事故量也日益增多。據(jù) 電網(wǎng)故障分類統(tǒng)計(jì)表明，在我國(guó)跳閘率比較高的地區(qū)，輸電線路總的跳閘次數(shù) 中，由雷擊引起的次數(shù)占4 0 - 一7 0 口1 ，尤其在多雷、土壤電阻率高，地形復(fù)雜 的地區(qū)，雷擊輸電線路引起的事故率更高，這給社會(huì)帶來(lái)了巨大的經(jīng)濟(jì)損失。 為防止電力設(shè)備發(fā)生故障，傳統(tǒng)的做法是定期對(duì)各設(shè)備停電，進(jìn)行預(yù)防性 測(cè)試，停電測(cè)試具有很大的局限性。預(yù)防性試驗(yàn)時(shí)必須停電，試驗(yàn)周期長(zhǎng)，導(dǎo) 致經(jīng)濟(jì)損失大、勞動(dòng)效益低、經(jīng)常不能正確地判斷出設(shè)備存在的故障。彌補(bǔ)這 一缺陷的途徑之一就是實(shí)現(xiàn)絕緣狀態(tài)的在線檢測(cè)。因此，在線監(jiān)測(cè)具有十分重 要的意義。 避雷器作為電氣設(shè)備的過(guò)電壓保護(hù)裝置，其性能的優(yōu)劣對(duì)電氣設(shè)備安全運(yùn) 行起著很大的作用。在電網(wǎng)發(fā)展的初級(jí)階段，幾乎沒(méi)有任何過(guò)電壓保護(hù)裝置， 電力設(shè)備的事故率很高。后來(lái)電網(wǎng)逐步開始使用保護(hù)間隙和管型避雷器等過(guò)電 壓保護(hù)裝置。1 9 2 9 年，美國(guó)通用電氣公司首先研制出碳化硅( s i c ) 普通閥型避 雷器乜1 。在普通閥型避雷器的基礎(chǔ)上，1 9 5 0 年又出現(xiàn)了磁吹間隙的閥型避雷器 哈爾濱理t 大學(xué)t 學(xué)顧卜學(xué)位論文 ( 簡(jiǎn)稱磁吹避雷器) ，它具有更高的滅弧能力和通流能力。雖然碳化硅避雷器的 發(fā)展越來(lái)越成熟，但結(jié)構(gòu)也越來(lái)越復(fù)雜。其根本原因就在于碳化硅閥片的非線 性程度不高，必須借助于串聯(lián)間隙來(lái)隔離工作電壓，而由于串聯(lián)間隙的存在， 就始終擺脫不了放電間隙所帶來(lái)的如工頻續(xù)流等的一系列問(wèn)題1 。 1 9 7 2 年，日本制成配電用無(wú)問(wèn)隙氧化鋅避雷器。氧化鋅避雷器以其非線性 程度高、通流容量大等優(yōu)異的性能被一致公認(rèn)為保護(hù)電氣設(shè)備的發(fā)展方向。隨 后，國(guó)際電工委員會(huì)( i e c ) 研制委員會(huì)負(fù)責(zé)制定了交流無(wú)問(wèn)隙金屬氧化物避雷 器的技術(shù)規(guī)范。從此，避雷器經(jīng)歷了保護(hù)間隙、管型避雷器、閥式避雷器而進(jìn) 入以金屬氧化物避雷器為標(biāo)志的新時(shí)代。 m o a 是一種新型的保護(hù)器，它具有非常好的非線性。在長(zhǎng)期的工作電壓 作用下，流過(guò)m o a 的電流僅為微安級(jí)。對(duì)于無(wú)串聯(lián)間隙m o a ，因長(zhǎng)期承受 工頻電壓時(shí)電阻片上有不間斷的泄漏電流流過(guò)，易引起電阻片非線性特性的劣 化和泄漏電流的增加。此外，在惡劣的工作環(huán)境下，當(dāng)m o a 存在著結(jié)構(gòu)不 良、密封不嚴(yán)等問(wèn)題時(shí)，避雷器內(nèi)部構(gòu)件和電阻片容易受潮，引起m o a 泄漏 電流增大，泄漏電流中的阻性電流會(huì)在電阻片上產(chǎn)生熱量，正常情況下發(fā)熱量 較小，在一個(gè)較低的溫度下m o a 的散熱與發(fā)熱能保持平衡而不影響避雷器的 正常工作。但隨著工作時(shí)間的延長(zhǎng)，溫度的升高會(huì)使避雷器的電阻閥片老化， 同時(shí)，由于環(huán)境條件的影響，避雷器的閥片會(huì)受潮劣化，從而使正常工作條件 下通過(guò)電阻片的阻性泄漏電流增加，一旦系統(tǒng)中有過(guò)電壓產(chǎn)生，通過(guò)m o a 內(nèi) 閥片的電流迅速增大，而損壞的閥片熱容量承受能力有限，將會(huì)使避雷器產(chǎn)生 熱崩潰，甚至使避雷器爆炸，從而使避雷器失去保護(hù)作用。如1 9 9 8 年龍羊峽 水電站4 臺(tái)3 3 0 k v 的m o a 事故，葛洲壩5 0 0 k v 日立m o a l 9 9 1 、1 9 9 3 、1 9 9 4 年的三次事故以及1 9 9 4 年烏溪江水電廠2 2 0 v 的m o a 發(fā)現(xiàn)嚴(yán)重受潮，己經(jīng)引 起了運(yùn)行、制造等部門的關(guān)注h 5 1 。根據(jù)統(tǒng)計(jì)，我國(guó)電力系統(tǒng)自八十年代中期應(yīng) 用氧化鋅避雷器以來(lái)，電壓等級(jí)在1 1 0 k v 以上的國(guó)產(chǎn)氧化鋅避雷器發(fā)生事故率 為o 6 8 ，退出運(yùn)行率為1 3 。為了及時(shí)發(fā)現(xiàn)缺陷從根本上解決m o a 的安全 可靠問(wèn)題，避免因事故造成的巨大經(jīng)濟(jì)損失，確保避雷器正常發(fā)揮作用，需要 對(duì)避雷器進(jìn)行實(shí)時(shí)在線監(jiān)測(cè)。為了實(shí)時(shí)在線監(jiān)測(cè)避雷器性能狀態(tài)，需要把檢測(cè) 數(shù)據(jù)傳輸?shù)綌?shù)據(jù)管理中心，基于g p r s 監(jiān)測(cè)避雷器的方法是通過(guò)g p r s 網(wǎng)絡(luò) 實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)氧化鋅避雷器的狀態(tài)，以便及時(shí)排除故障。隨著無(wú)線網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展，網(wǎng) 絡(luò)化的遠(yuǎn)程避雷器在線監(jiān)測(cè)將成為重要的一種方法。 哈爾濱理t 人學(xué)t 學(xué)碩l j 學(xué)位論文 1 2 氧化鋅避雷器在線監(jiān)測(cè)的國(guó)內(nèi)外現(xiàn)狀 早在1 9 5 1 年美國(guó)西屋公司的約翰遜( s j o h n s o n ) 障1 針對(duì)運(yùn)行中的發(fā)電機(jī)故障 而提出并研究了在運(yùn)行條件下進(jìn)行監(jiān)測(cè)，這可能是最早提出的在線監(jiān)測(cè)思想。 美國(guó)從6 0 年代起開始發(fā)展在線監(jiān)測(cè)技術(shù)，日本從7 0 年代開始發(fā)展。經(jīng)過(guò)幾十 年的發(fā)展研究，國(guó)外成功地研制了不少在線監(jiān)測(cè)裝置，8 0 年代以來(lái)我國(guó)的在線 監(jiān)測(cè)技術(shù)也得到了迅速發(fā)展，如安徽、吉林、河北、內(nèi)蒙等地都研制了電容性 設(shè)備的監(jiān)測(cè)裝置，電力科學(xué)研究院、西安交通大學(xué)還結(jié)合油中氣體分析開展了 用于絕緣診斷的專家系統(tǒng)的研究工作。 m o a 避雷器在線檢測(cè)是電力設(shè)備在線檢測(cè)的重要內(nèi)容之一，目前國(guó)內(nèi)外 對(duì)m o a 的檢測(cè)技術(shù)進(jìn)行了大量的研究，并提出了多種在線檢測(cè)方法。國(guó)內(nèi)外 專家和專門機(jī)構(gòu)，一直在研究m o a 運(yùn)行在工況條件下的在線監(jiān)測(cè)。m o a 運(yùn) 行工況的監(jiān)測(cè)方法以泄漏電流監(jiān)測(cè)為基礎(chǔ)，圍繞如何正確反映閥片熱老化程度 為目的，以便監(jiān)測(cè)人員掌握和使用的客觀要求而進(jìn)行研究。總體趨勢(shì)以離線監(jiān) 測(cè)裝置儀器的技術(shù)方法逐漸應(yīng)用于在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)。 目前國(guó)內(nèi)的氧化鋅避雷器在線檢測(cè)主要有泄漏電流法、補(bǔ)償法、三次諧波 法( 零序電流法) 、基波阻性電流法。國(guó)外對(duì)氧化鋅避雷器在線檢測(cè)也有很多 研究。采用雙“c t 法口1 和基于溫度的測(cè)量法。實(shí)現(xiàn)m o a 的總泄漏電流監(jiān)測(cè)技 術(shù)己?jiǎn)柺馈Ｈ毡疽焉a(chǎn)l c d 4 型泄漏電流檢測(cè)儀，該儀器是采用補(bǔ)償法測(cè)量 泄漏電流主要測(cè)量氧化鋅避雷器總泄漏電流、阻性泄漏電流及功耗。 在我國(guó)，九十年代初期，許多學(xué)者開展了對(duì)m o a 在線測(cè)試的研究工作， 曾于1 9 9 2 年4 月在武漢召開m o a 在線測(cè)試技術(shù)交流會(huì)，進(jìn)行m o a 在線測(cè)試 學(xué)術(shù)交流和在線測(cè)試儀( 系統(tǒng)) 的演示。但后來(lái)這些工作進(jìn)展的比較緩慢。挪威 n a t i o n a lg i l l 公司生產(chǎn)的l c m 型泄漏電流測(cè)試儀基于三次諧波法為原理，測(cè)出 三次諧波電流，利用三次諧波電流和阻性全電流的函數(shù)關(guān)系，得到阻性泄漏電 流田1 ，它的現(xiàn)場(chǎng)測(cè)試結(jié)果與l c d 4 基本一致。m o a r c d 阻性電流測(cè)量?jī)x是由 東北電力科學(xué)院研制的，采用基波法原理，對(duì)兩邊相進(jìn)行補(bǔ)償，測(cè)量結(jié)果優(yōu)于 l c d 4 的測(cè)量結(jié)果，三相的測(cè)量結(jié)果基本相同。但電網(wǎng)諧波對(duì)阻性電流峰值有 影響，引起測(cè)量結(jié)果不穩(wěn)定，這時(shí)只能給出阻性電流基波值，造成測(cè)量結(jié)果較 大的誤差。 目前，國(guó)內(nèi)外已有一些m o a 監(jiān)測(cè)裝置及監(jiān)測(cè)方法，但都有不足之處。在 m o a 老化或劣化的過(guò)程中阻性電流f r 變化明顯，而容性電流懲基本不變 化，由于流過(guò)氧化鋅閥片的全電流主要是容性電流記，阻性電流最所占的比 哈爾濱理t 人學(xué)t 學(xué)碩十學(xué)位論文 例較小，一般其幅值只占全電流奴的l o 2 0 ，因此很難從全電流的變化 來(lái)判斷阻性電流的變化，當(dāng)氧化鋅閥片因受潮發(fā)生劣化時(shí)，基波分量“的增 長(zhǎng)較快，而當(dāng)閥片發(fā)生老化時(shí)，三次諧波3 ，增長(zhǎng)較快，所以用f l r 、如，的變化 來(lái)判斷m o a 避雷器的狀態(tài)是合理的，它可以準(zhǔn)確地分析氧化鋅閥片的老化或 是劣化現(xiàn)象。 綜上，在設(shè)計(jì)的系統(tǒng)中選用改進(jìn)阻性電流法，對(duì)電壓和電流信號(hào)進(jìn)行f f t 變換，分離出阻性電流基波分量f 三次諧波分量玨，通過(guò)其變化來(lái)判斷 m o a 避雷器的狀態(tài)。 遠(yuǎn)程監(jiān)控技術(shù)隨著i n t e m e t 網(wǎng)絡(luò)的不斷發(fā)展而得到廣泛應(yīng)用。借助移動(dòng)公 網(wǎng)( g p r s c d m a ) 作為傳輸方式的遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)廣泛應(yīng)用于工礦企業(yè)、電力系 統(tǒng)等具有無(wú)人職守遠(yuǎn)傳控制特點(diǎn)的場(chǎng)所。g p r s 是通用分組無(wú)線業(yè)務(wù)( g e n e r a l p a c k e tr a d i os e r v i c e ) 的英文簡(jiǎn)稱，是在現(xiàn)有的g s m 系統(tǒng)上發(fā)展出來(lái)的一種新 的分組數(shù)據(jù)承載業(yè)務(wù)。g p r s 與現(xiàn)有的g s m 語(yǔ)音系統(tǒng)最根本的區(qū)別是：g s m 是一種電路交換系統(tǒng)，g p r s 是一種分組交換系統(tǒng)四一1 。g p r s 。是在現(xiàn)有的 g s m 網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)上增加一些硬件設(shè)備和軟件升級(jí)，形成一個(gè)新的網(wǎng)絡(luò)邏輯實(shí) 體。它以分組交換技術(shù)為基礎(chǔ)，采用i p 數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)協(xié)議，提高了現(xiàn)有的g s m 網(wǎng) 的數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)傳輸速率，最高可達(dá)1 7 0 k b s 。g p r s 把分組交換技術(shù)引入現(xiàn)有 g s m 系統(tǒng)，使得移動(dòng)通信和數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)合二為一，具有“極速傳送”、“永遠(yuǎn)在 線”、“價(jià)格實(shí)惠”等特點(diǎn)。利用g p r s 實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程監(jiān)控可靠性高、信號(hào)傳播距離 遠(yuǎn)、覆蓋面積廣，并且可以節(jié)省建網(wǎng)初期的巨額投資，運(yùn)營(yíng)期間無(wú)需維護(hù)網(wǎng) 絡(luò)，運(yùn)行費(fèi)用低廉。由于監(jiān)控設(shè)備具有分布比較廣泛的特點(diǎn)，因此要求移動(dòng)通 信網(wǎng)進(jìn)行傳輸數(shù)據(jù)的流量較大，通訊速度較快，g p r s 的推出是推動(dòng)移動(dòng)通信 網(wǎng)上數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)發(fā)展的重要環(huán)節(jié)，g p r s 也將會(huì)推動(dòng)移動(dòng)數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)化的發(fā)展。 現(xiàn)階段g p r s 服務(wù)主要提供點(diǎn)對(duì)點(diǎn)的傳輸服務(wù)，即指g p r s 無(wú)線數(shù)據(jù)終端 ( d t u ) 把數(shù)據(jù)傳輸?shù)揭粋€(gè)固定的數(shù)據(jù)處理中心。g p r s 的基礎(chǔ)是以i p 包的形式 進(jìn)行數(shù)據(jù)的傳輸，當(dāng)g p r s 無(wú)線終端進(jìn)入g p r s 網(wǎng)絡(luò)時(shí)，就自動(dòng)附在 i n t e r n e t 上。 采用先進(jìn)的g p r s 技術(shù)的無(wú)線監(jiān)控管理系統(tǒng)，集計(jì)算機(jī)、通信、機(jī)電、自 動(dòng)控制等多種先進(jìn)技術(shù)于一體，可以實(shí)現(xiàn)對(duì)無(wú)線分布式系統(tǒng)的實(shí)時(shí)監(jiān)控管理和 靈活部署，解決傳統(tǒng)控制由于沒(méi)有通訊功能，無(wú)法實(shí)現(xiàn)集中監(jiān)控的問(wèn)題。從而 可以節(jié)省大量人力物力，并且可以提高無(wú)線系統(tǒng)的運(yùn)行質(zhì)量，增強(qiáng)無(wú)線的可靠 性和可控性，能及時(shí)發(fā)現(xiàn)定位無(wú)線系統(tǒng)故障，大大減少了系統(tǒng)停用帶來(lái)的不良 影響。可以看出g p r s 技術(shù)廣泛應(yīng)用。目前，全世界己有近百個(gè)運(yùn)營(yíng)商開通了 壘些! 蘭：二i ! ：i ! i ；：! g p r s 商用系統(tǒng)。如英國(guó)b t c e l i n e t ，德國(guó)t _ m o b i l e 、荷蘭t e l f o r t 、香港 s m a t o n e 以及法國(guó)、西班牙、意大利、俄羅斯、澳大利亞、新加坡、菲律賓 等國(guó)家和地區(qū)以及中國(guó)的移動(dòng)通信。世界各地的g s m 運(yùn)營(yíng)商都在忙著將其網(wǎng) 絡(luò)升級(jí)到g p r s ，g p r s 技術(shù)在全球的g s m 網(wǎng)中己開始廣泛部署。隨著移動(dòng)通 信技術(shù)的迅猛發(fā)展，基于g p r s 的遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)將廣泛應(yīng)用于國(guó)民經(jīng)濟(jì)的諸多 領(lǐng)域，也將成為一個(gè)嶄新的研究熱點(diǎn)。 丁f 是基于以上考慮，本文提出一種基于g p r s 的遠(yuǎn)程無(wú)線監(jiān)控系統(tǒng)，遠(yuǎn)程 通訊核心采用德國(guó)s i e m e n s 公司生產(chǎn)的m c 5 5 數(shù)據(jù)通信模塊。該模塊體積 小，運(yùn)行穩(wěn)定。g p r s 數(shù)據(jù)通信的實(shí)現(xiàn)使用串口a t 指令。 1 3 氧化鋅避雷器的基本特性 1 3 1 氧化鋅避雷器的結(jié)構(gòu) 金屬氧化物避雷器是從2 0 世紀(jì)7 0 年代出現(xiàn)的新型避雷器，主要出z n o 為基體，摻加少量c 0 2 0 2 、s b 2 0 3 、b i 2 0 3 等金屬氧化物作為摻雜劑，用特定 工藝制成的避雷器，因此又叫氧化鋅避雷器。它與閥式避雷器相比，氧化鋅電 阻片的非線性特征極其優(yōu)異，而且通流能力增加了3 倍左右，可以做成無(wú)間隙 避雷器，具有更優(yōu)越的性能。所以近年來(lái)，氧化鋅避雷器以其很好的電氣性能 逐漸取代了其它類型的避雷器，成為電力系統(tǒng)的換代保護(hù)設(shè)備。 按額定電壓值進(jìn)行分類，可分為二三類：高壓類、中壓類、低壓類。高壓類 指6 6 k v 發(fā)以卜等級(jí)，大致可劃分為7 5 0 、5 0 0 、3 3 0 、2 2 0 、1 1 0 、6 6 k v 六個(gè)電 壓等級(jí)：中壓類指3 k v , - - 6 6 k v 等級(jí)，大致可劃分為3 、6 、1 0 、2 0 、3 5 k v 四個(gè) 電壓等級(jí)：低壓類指3 k v 以下，大致可劃分為1 、0 5 、0 3 8 、0 2 2 k v 四個(gè)電壓 等級(jí)。 ：* 。 。 蚓卜12 2 0 k v 避雷器外型蹦 f i g1 12 2 0 k v a 口e s t e r a p p e a r a n c ed r a w i n g m o a 根據(jù)電壓等級(jí)由多節(jié)組成，3 5 k v - 1 1 0 k v 氧化鋅避雷器是單節(jié)的， 2 2 0 k v 氧化鋅避雷器由兩節(jié)組成2 2 0 k v 避雷器外型圖如圖1 1 所示。5 0 0 k v 氧 化鋅避雷器出三節(jié)組成，7 5 0 k v 氧化鋅避雷器由四節(jié)組成。5 0 0 k vm o a 一般分 三節(jié)，下節(jié)不并聯(lián)均壓電容器，中節(jié)并聯(lián)一柱均壓電容器，上節(jié)并聯(lián)兩杜均壓 電容器。圖1 - 2 為5 0 0 k v 避雷器截面圖。 氧化鋅電阻片 圖1 25 0 0 k v 避雷器截面圖 f i g1 - 25 0 0 k v a r r e s t e rs e c t i o n m o a 主要由避雷元件、絕緣底座組成。避雷器元件由氧化鋅甩阻片、絕 緣支架、密封墊、壓力釋放裝置等組成，內(nèi)部一般充氮?dú)饣騭 f s 氣體。若用顯 微鏡觀察氧化鋅電阻片，它是由氧化鋅品粒、尖晶石晶粒、晶界層和孔隙組 成。氧化鋅電阻片結(jié)構(gòu)圖如圖1 3 所示。 ：礎(chǔ)n 灞 、- 廠乙，、1f 、 j 7 ， ， 圖1 - 3 氧化鋅電阻片的顯微鏡結(jié)構(gòu)圖 f i 9 1 - 3s t r u c t u r ed r a w i n g o f z i n c o x i d e v a r i s t o r su n d e r m i c r o s c o p e 1 氧化鋅( z n o ) 晶粒，固溶有微量的鈷( c o ) ，錳( m n ) 等元素，粒 徑約為1 0 p m 左右，電阻率l 1 0 nc m 。 瓷瓶外套 絕繚筒 并聯(lián)屯窖器 島 緣俺 哈爾演理t 人學(xué)t 學(xué)碩f j 學(xué)位論文 2 包圍著氧化鋅晶粒的氧化秘b i 2 0 3 晶界層，也固溶有微量的鋅、銻等元 素。晶界層厚約0 1 p , m 左右，其電阻率大于1 0 1 0 q c m 。氧化鋅電阻片的非線性特 性主要取決于晶界層。 3 零散分布于晶界層中的尖晶石。 1 3 2 氧化鋅避雷器的等值電路 研究氧化鋅避雷器的性能，必須對(duì)其關(guān)鍵元件一氧化鋅閥片的特性進(jìn)行研 究。本文涉及的主要是氧化鋅閥片對(duì)外部的電氣特性。 由于m o a 芯片柱是由若干非線性的閥片串聯(lián)而成的，通過(guò)m o a 的總泄 漏電流是非正弦的，因此不能用線性電路原理來(lái)求總泄漏電流。為此，用阻容 并聯(lián)電路來(lái)近似等效模擬m o a 非線性閥片元件。等值電路簡(jiǎn)化如圖1 4 。本 文研究的避雷器在小電流領(lǐng)域內(nèi)的特征，將采用圖1 4 的簡(jiǎn)化電路。 圖1 4m o a 等值電路及簡(jiǎn)化電路 f i g 1 - 4m o a ss i m p l i f i ea n de q u i v a l e n tc i r c u i td i a g r a m 在圖1 4 中，為氧化鋅晶粒本體的固有電阻；r 為非線性晶界層電阻，隨 外施電壓大小而變化；c l 是晶介層的固有電容。由于尺 ，在小電流領(lǐng)域， 相對(duì)r 可忽略不計(jì)，這時(shí)電阻片可看成晶界層電容和晶界層電阻并聯(lián)。由等效 電路可知，氧化鋅避雷器的泄漏電流五為一合成電流，它由流過(guò)阻性元件的阻 性泄漏電流五和容性泄漏電流五組成。 其工作過(guò)程為：在工頻電壓下，z n o 閥片的等值電路如圖所示，當(dāng)系統(tǒng)的 額定電壓作用在氧化鋅閥片上時(shí)，它具有極大的電阻，只有微安數(shù)量級(jí)的電流 流過(guò)，而一旦出現(xiàn)過(guò)壓，氧化鋅閥片的電阻就會(huì)變的很小，強(qiáng)大的雷電流可以 順利的通過(guò)，而不產(chǎn)生很高的殘壓。這樣就限制了過(guò)電壓的幅值，保護(hù)了電氣 設(shè)備的絕緣，當(dāng)電壓恢復(fù)正常時(shí)，氧化鋅閥片又恢復(fù)到高阻狀態(tài)，相當(dāng)于一絕 緣體。 因a 無(wú)串聯(lián)間隙，在持續(xù)運(yùn)行電壓作用下，由氧化鋅閥片組成的芯片 哈爾演理t 人學(xué)t 學(xué)碩- | j 學(xué)位論文 柱就要長(zhǎng)期通過(guò)工作電流，即總泄漏電流( 總泄漏電流主要有瓷套外表面電流 及內(nèi)部電流。內(nèi)部電流包括瓷套內(nèi)壁、絕緣支架電流、電阻片電流和均壓電容 電流) 。嚴(yán)格說(shuō)來(lái)，總泄漏電流是指流過(guò)m o a 內(nèi)部閥片柱的泄漏電流，但測(cè) 得的m q a 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u 羽，一般而言，閥片柱泄漏電流不會(huì)發(fā)生突變，而由污穢或內(nèi)部受潮引 起的瓷套泄漏電流或絕緣桿泄漏電流比流過(guò)m o a 內(nèi)部閥片柱的泄漏電流小得 多。因此，在天氣好的條件下，測(cè)得的m o a 總泄漏電流一般都視為流過(guò)m o a 閥片柱的泄漏電流。 在正常運(yùn)行電壓作用下，m o a 的阻性電流一般約為數(shù)十微安的微小電 流，而電容電流可在幾百微安以上：所以在正常運(yùn)行情況下，阻性電流僅占全 電流的5 2 0 ，當(dāng)m o a 劣化或受潮時(shí)，全電流，將增大，此時(shí)，阻性電流 最反映最靈敏。當(dāng)阻性電流從糸增大到最l 時(shí)，全電流i 也將增大到 ，容性 電流尼也將增大到比1 ，但阻性電流糸的增加量遠(yuǎn)大于容性電流比的增加量， 此時(shí)，電流電壓夾角緲將減小到伊l ，其變化關(guān)系如圖1 5 所示。 圖1 5m o a 全電流相精圖 f i g 1 5m o a st o t a lc u r r e n tp h a s o rd i a g r a m 當(dāng)運(yùn)行中的m o a 受潮或劣化時(shí)，阻性電流將增大，全電流、容性電流也 將增大，電壓和電流夾角將減小n 3 | 。 1 3 3 氧化鋅避雷器的伏安特性 對(duì)m o a 的運(yùn)行監(jiān)測(cè)主要是監(jiān)n 4 , 電流特性的變化，在研究m o a d x 電流區(qū) 域的交流伏安特性時(shí)會(huì)發(fā)現(xiàn)，不同規(guī)格的m o a 閥片伏安特性曲線在不同的電 壓水平下，均不同程度的存在滯回特性n 卜1 6 3 。這是由等值電路中電容的存在與 哈爾演理t 人學(xué)丁學(xué)碩i j 學(xué)位論文 電阻的非線性決定的。帶滯回特性的伏安曲線見(jiàn)圖1 - 6 。 u 7 i廠、 南， i 圖l 一6 帶滯同特性的伏安曲線 f i g 1 - 6t h ev o l t - a m p e r ec h a r a c t e r i s t i cc u r v ew i t hh y s t e r e s i sl o o p 直接用帶滯回特性的伏安特性曲線分析不方便，本文使用“平均伏安曲 線”，即將不同電壓下阻性電流峰值連接起來(lái)構(gòu)成的伏安曲線。用平均伏安曲 線分析得到的數(shù)值與實(shí)際測(cè)量的誤差很小n7 1 。 氧化鋅閥片的伏安特性w ，如圖1 7 所示，分為四個(gè)區(qū)域： 圖1 7 氧化鋅閥片的伏安特性曲線 f i g 1 - 7 v o l t a m m e t r i cc h a r a c t e r i s t i cc h iv eo fz i n co x i d ev a l v e 區(qū)域1 ：伏安特性近似于線性關(guān)系，稱為線性區(qū)。 區(qū)域2 ：伏安特性為弱非線性關(guān)系，稱為預(yù)擊穿區(qū)，其特性可以用u = d 表 示，d 為非線性系數(shù)，約為0 1 ，c 為常數(shù)，與氧化鋅閥片特性及尺寸有關(guān)。 區(qū)域3 ：伏安特性呈極強(qiáng)非線性。b 值在0 0 2 - 0 0 4 之間，稱為擊穿區(qū)。 區(qū)域4 ：伏安特性上翹，非線性減弱，d 值為o 1 。 在區(qū)域1 和區(qū)域2 ，氧化鋅閥片呈現(xiàn)高阻態(tài)，在運(yùn)行電壓作用下流過(guò)的電 流很小。為小電流區(qū)；區(qū)域3 和區(qū)域4 ，氧化鋅閥片呈現(xiàn)小電阻，在電壓作用 下流過(guò)很大電流，為大電流區(qū)。由小電流區(qū)域過(guò)渡到大電流區(qū)，氧化鋅閥片性 質(zhì)起了劇烈變化。在電壓變化很小的范圍內(nèi)，氧化鋅閥片的阻值由高電阻到低 電阻變化，這個(gè)過(guò)渡帶以參考電流k f 流過(guò)氧化鋅閥片而其上呈現(xiàn)的電壓f 哈爾濱理t 人學(xué)t 學(xué)碩l ：學(xué)位論義 f 哈爾演理t 大學(xué)丁學(xué)碩t j 學(xué)位論文 得阻性全電流。三次諧波法檢測(cè)接線圖如圖1 - 9 所示。 圖1 9 零序電流法檢測(cè)原理圖 f i g 1 9d e t e c t i n gt h e o r yd i a g r a mo fz e r o - s e q u e n c ec u r r e n tm e t h o d 從圖1 - 9 可知，零序電流而通過(guò)三相接地線上的d , c t 鋇9 得。當(dāng)系統(tǒng)電壓不 含諧波分量時(shí)，三相電流中的基波容性電流尼互相抵消，基波阻性電流厶l 也互 相抵消，接地線中只剩下三次諧波零序電流而，它等于各相三次諧波阻性電流 之和，臣p 1 0 = 3 r 3 ，三次諧波阻性電流隨阻性電流的增加而增加，并且總的阻性 電流與三次諧波分量之間成一定的比例關(guān)系。當(dāng)一組或三相避雷器出現(xiàn)問(wèn)題 時(shí)，三相電流不平衡，而增大，且含有基波成分l ，因此能發(fā)現(xiàn)故障。 此方法實(shí)施簡(jiǎn)便，但當(dāng)而有變化時(shí)，不宣判斷出哪一相出現(xiàn)故障。另外， 系統(tǒng)電壓中若含有諧波分量，則電容電流也將含有三次諧波，與島疊加后將使 測(cè)量到的, r 0 l l , 實(shí)際阻性電流的三次諧波分量增大很多，產(chǎn)生誤差。 1 4 3 基波阻性電流法 基波阻性電流法是利用測(cè)量阻性基波電流的變化來(lái)判斷氧化鋅避雷器的運(yùn) 行狀況的。該方法是近年來(lái)使用較廣泛、檢測(cè)效果較好的一種方法?；ㄗ栊?電流法具有很多優(yōu)點(diǎn)： 1 基波的功耗反映了金屬氧化物避雷器的健康狀況，在正弦波電壓作用 下，m o a 的阻性電流中有基波，也有高次諧波。但是m o a 閥片的發(fā)熱功率主 要是基波電流做功產(chǎn)生的，當(dāng)電網(wǎng)電壓中不含諧波時(shí)，諧波電流不做功，不產(chǎn) 生發(fā)熱功率，電網(wǎng)中存在高次諧波分量時(shí)，高次諧波阻性電流分量所產(chǎn)生的功 耗較小。m o a 的電熱老化主要是由阻性電流的基波分量造成的。 2 有效抑制了電網(wǎng)電壓中的諧波干擾。金屬氧化物避雷器的總泄漏電流 中的諧波分量有兩個(gè)來(lái)源：一個(gè)是m o a 的非線性特性對(duì)電網(wǎng)基波電壓的響 哈爾濱理t 人學(xué)t 學(xué)碩 j 學(xué)位論文 應(yīng)，另一個(gè)是電網(wǎng)諧波電壓造成的阻性諧波電流。因此電網(wǎng)電壓諧波含量不 同，總阻性電流的測(cè)量結(jié)果就不同。但無(wú)論電網(wǎng)中的諧波含量如何，阻性電流 的基波值是一定的，可以認(rèn)為五1 僅取決于z n o 閥片的絕緣狀況，閥片劣化時(shí)， r 下降，五l 增大。因此認(rèn)為厶，值的大小對(duì)判斷氧化鋅避雷器運(yùn)行狀況比較可 靠，不受電網(wǎng)諧波電壓的干擾。 3 易于排除相間干擾對(duì)于測(cè)量值的影響。為了消除這種相間干擾對(duì)于測(cè) 量值所引起的誤差，可以測(cè)出總電流因相間干擾產(chǎn)生的相移角。在測(cè)量某一相 避雷器泄漏電流的時(shí)候，需要進(jìn)行校正，通過(guò)數(shù)字波形分析，可以計(jì)算出被測(cè) 相電網(wǎng)基波電壓和基波總泄漏電流的相角差，以及被測(cè)相和另一邊相的基波總 電流相角差，計(jì)算出校正角?；ㄗ栊噪娏鞣z測(cè)原理圖如圖1 1 0 所示。 圖1 1 0 基波阻性電流法檢測(cè)原理圖 f i g 1 1 0d e t e c t i n gt h e o r yd i a g r a mo f f u n d a m e n t a lr e s i s t i v ec u r r e n t 基波阻性電流法 基波阻性電流法的主要原理是取得各相m o a 全泄漏電流的同時(shí)取得p t 上 的電壓信號(hào)，然后將電壓信號(hào)和電流信號(hào)分別進(jìn)行f f t 運(yùn)算，取得基波電流和 基波電壓的幅值和相角，將基波電流在基波電壓上投影就可以求出基波阻性電 流?；ㄗ栊噪娏魇莔 o a 的一個(gè)重要的特征參數(shù)，雖然阻性基波電流在總泄 漏電流中所占的比重很小，但是卻跟m o a 的絕緣性能及運(yùn)行情況有著密切的 關(guān)系，無(wú)論是閥片老化還是內(nèi)部受潮，都會(huì)引起阻性基波電流的發(fā)生變化。 該方法具有受電網(wǎng)諧波影響小、測(cè)量精確度相對(duì)較高以及易排除相間干擾 等優(yōu)點(diǎn)。但該方法從p t 上取電壓存在相角差的問(wèn)題，影響基波電流和基波電壓 之間央角的測(cè)量準(zhǔn)確度，從而影響基波阻性電流測(cè)量的準(zhǔn)確度；如果采用一些 有效的補(bǔ)償措施，可以有效地減d , p t 卡h 角差對(duì)測(cè)量的影響。 哈爾演理t 人學(xué)t 學(xué)碩十學(xué)位論文 該方法需要對(duì)電壓和電流信號(hào)進(jìn)行f f t 運(yùn)算、這就需要保證信號(hào)能夠整周 期采樣或?qū) f t 運(yùn)算后的結(jié)果進(jìn)行修正，這都大大增加了數(shù)據(jù)處理量；因此該 方法的數(shù)據(jù)處理對(duì)處理器的要求較高，但隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展，高速數(shù)據(jù)處 理器的廣泛應(yīng)用，上述問(wèn)題可以得到解決。 1 4 4 雙c t 法 雙“c t ”法主要是監(jiān)測(cè)m o a 的阻性泄漏電流，是國(guó)外興起的一種新的 m o a 在線檢測(cè)方法n8 。該檢測(cè)法的檢測(cè)原理圖如圖l 一1 l 所示。 已 圖1 11 雙c t 法檢測(cè)原理圖 f i g 1 - 11d e t e c t i n gt h e o r yd i a g r a mo fd u a l - c tm e t h o d 該方法的原理是利用一個(gè)c t 采集m o a 正常工作時(shí)的泄漏電流，另一個(gè)c t 測(cè)量在過(guò)電壓情況下沖擊大電流的峰值以記錄m o a 的動(dòng)作次數(shù)，并以2 5 k a 和 2 0 k a 為基準(zhǔn)來(lái)區(qū)分m o a 動(dòng)作原因( 如區(qū)分雷擊或操作過(guò)電壓等) ，信號(hào)經(jīng)a d 轉(zhuǎn) 換后進(jìn)入計(jì)算機(jī)進(jìn)行數(shù)字信號(hào)處理，電壓信號(hào)用來(lái)判斷電網(wǎng)諧波對(duì)測(cè)量泄漏電 流阻性分量的影響。溫度也可以引起泄漏電流的增大，因此設(shè)置了一個(gè)溫度傳 感器測(cè)取m o a 周圍環(huán)境溫度。 雙c t 檢測(cè)法依靠軟件來(lái)實(shí)現(xiàn)在線檢測(cè)功能，同時(shí)考慮來(lái)自電網(wǎng)的諧波和 溫度的影響，功能較強(qiáng)大，比目前己有的m o a 在線檢測(cè)系統(tǒng)完善。但該方法 的經(jīng)濟(jì)性不夠好。 1 4 5 補(bǔ)償法 三相交流電的電壓是對(duì)稱的，其相位角互為1 2 0 。，這就使其中任何一相的 相電壓與另外兩相的線電壓自然地互為正交關(guān)系，在運(yùn)作電壓作用下的任何一 相氧化鋅避雷器中泄漏電流的容性分量必然與另外兩相的線電壓成同相或反相 哈爾濱理t 人學(xué)t 學(xué)碩十學(xué)位論文 關(guān)系憎1 ：因此，直接利用電流與電壓的相位關(guān)系來(lái)實(shí)現(xiàn)對(duì)氧化鋅避雷器中容性 電流分量的補(bǔ)償，即可達(dá)到測(cè)試避雷器泄露電流阻性分量的目的。補(bǔ)償法的檢 測(cè)原理圖如圖1 1 2 所示。 圖l - 1 2 補(bǔ)償檢測(cè)原理圖 f i g 1 12d e t e c t i n gt h e o r yd i a g r a mo fc o m p e n s a t i o nm e t h o d 氧化鋅避雷器劣化主要反映為阻性電流增大，因此，將流經(jīng)避雷器的總電 流中的容性電流平衡掉，直接檢測(cè)其阻性電流的變化從而反映m o a 的劣化。 其基本原理是在監(jiān)測(cè)設(shè)備中對(duì)監(jiān)測(cè)到的全電流中采用硬件電路補(bǔ)償去除容性電 流，以得到阻性電流樂(lè)l 。該法的代表儀器是日本的l c d 4 型泄漏電流檢測(cè) 儀。其原理是抽取系統(tǒng)電壓信號(hào)u 然后將u 旋轉(zhuǎn)9 0 。，通過(guò)儀器的增益自動(dòng)調(diào) 節(jié)使k u = 死，這樣從總泄漏電流中減去尼即可得盡，該方法簡(jiǎn)單，可以直接 求取阻性電流，但是測(cè)量時(shí)必須借用p t 二次繞組引入電網(wǎng)電壓信號(hào)，而電網(wǎng) 電壓含有諧波成份，諧波電壓與基波電壓初相不同時(shí)，加上相間及周圍環(huán)境的 干擾使得u 與乃之間的夾角不一定為9 0 。，這樣計(jì)算阻性電流勢(shì)必產(chǎn)生偏差。 1 5 本論文完成的主要內(nèi)容 本論文完成的主要內(nèi)容是： 1 研究諧波電壓對(duì)阻性電流監(jiān)測(cè)的影響，對(duì)阻性電流提取方法進(jìn)行了改 進(jìn)，諧波電壓下m o a 阻性電流的提取分離。 2 研究m o a 全電流的取樣方法，對(duì)微弱信號(hào)的提取方式進(jìn)行研究，設(shè) 計(jì)m o a 全電流取樣單元。 3 研制基于g p r s 的m o a 遠(yuǎn)程在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)前置及通訊單元，其主要 完成數(shù)據(jù)采集、存儲(chǔ)和通信。 哈爾濱理t 人學(xué)t 學(xué)碩i j 學(xué)位論文 第2 章氧化鋅避雷器在線監(jiān)測(cè)的原理及數(shù)學(xué)模型 建立m o a 在線監(jiān)測(cè)數(shù)學(xué)模型的最終目的在于分離出能準(zhǔn)確反應(yīng)m o a 運(yùn)行 狀況的真實(shí)阻性電流和三次諧波電流。從而判斷金屬氧化物避雷器的故障原 因。氧化鋅避雷器損壞原因很多： ( 1 ) 受潮是由硅橡膠套封殼采用的密封材料抗老化性能不穩(wěn)定，造成其密 封不良，使潮氣或水分浸入，造成內(nèi)部絕緣損壞。 ( 2 ) 額定電壓和持續(xù)運(yùn)行電壓取值偏低。 ( 3 ) 電網(wǎng)電壓波動(dòng)。 ( 4 ) 老化問(wèn)題。避雷器閥片的均一性差，使電位分布不均勻，運(yùn)行一段時(shí) 間后，部分閥片首先劣化，造成避雷器參考電壓下降，阻性電流和功率損耗增 加。由于電網(wǎng)電壓不變，則金屬氧化物避雷器內(nèi)其余正常的閥片因荷電率增 高，負(fù)擔(dān)加重，導(dǎo)致老化速度加快，并形成惡性循環(huán)，最終導(dǎo)致該金屬氧化物 避雷器發(fā)熱崩潰。 ( 5 ) 諧波。在高次諧波作用下，加速閥片的劣化速度。 ( 6 ) 抗沖擊能力差。 ( 7 ) 金屬氧化物避雷器的自身過(guò)電壓防護(hù)能力差。 ( 8 ) 接地電阻不合格造成反擊。 金屬氧化物避雷器損壞的原因有雷電、系統(tǒng)暫態(tài)過(guò)電壓、受潮、本身故障 等。但主要原因歸結(jié)兩點(diǎn)：受潮與老化。 實(shí)踐證明：當(dāng)m o a 電阻片發(fā)生老化時(shí)，其非線性往往也發(fā)生變化。這樣 由于電阻片非線性所產(chǎn)生的三次諧波也將發(fā)生變化。因此，可以通過(guò)檢測(cè)全電 流中三次諧波的變化情況來(lái)對(duì)m o a 的老化情況進(jìn)行簡(jiǎn)單的判斷。主要原理： 在從全電流中提取基波分量的同時(shí)，提取三次諧波分量，根據(jù)三次諧波電流大 小變化對(duì)m o a 電阻片老化情況進(jìn)行判斷。 一般情況下，三次諧波電流會(huì)隨著電網(wǎng)中三次諧波電壓的變化而發(fā)生變 化，因此電網(wǎng)電壓的諧波分量對(duì)全電流中三次諧波分量的測(cè)量準(zhǔn)確度有一定的 影響，從而影響電阻片老化判斷的準(zhǔn)確度。因此在從p t 上提取基波電壓的同 時(shí)提取電網(wǎng)的三次諧波，因?yàn)閙 o a 電阻片老化是一個(gè)漸進(jìn)的過(guò)程，因此可以 通過(guò)三次諧波電流隨時(shí)間變化的趨勢(shì)以及三次諧波電壓隨時(shí)間變化的情況來(lái)綜 合比較判斷m o a 的老化情況。 哈爾演理t 人學(xué)t 學(xué)碩 ：學(xué)位論文 2 1 基于伽協(xié)的氧化鋅避雷器監(jiān)測(cè)原理 介損是絕緣試驗(yàn)中的一個(gè)重要參數(shù)，它是判斷絕緣較為有效的方法，是電 容器等電容設(shè)備重要的靈敏度很高的試驗(yàn)方法。它可以發(fā)現(xiàn)氧化鋅避雷器受 潮、劣化以及設(shè)備貫穿或未貫穿的局部缺陷。 m o a 在低電壓下幾乎呈絕緣狀態(tài)。這時(shí)電阻片可看成晶界層電容和晶界 層電阻并聯(lián)。在小電流區(qū)域內(nèi)，其等值電路如圖2 一l 所示。 f i g 2 - im o ae q u i v a l e n tc i r c u i tb a s eo nt m 硒m e t h o d 其中r l 、c 1 為快速極化支路的等值電阻和等值電容；r 2 、c 2 為緩慢極化支 路的等值電阻和等值電容；r o 、c o 為m o a 電阻片的等值電阻和等值電容。 設(shè)電路的總導(dǎo)納為n y 2 瓦1 巾c o + i 工1 + i 工i 龜a j l 8 02 贏伽甌= 國(guó)c l 墨鋤嘎= 崛恐 t a n 8 0 表示晶界層電阻引起的損耗角正切，t a n 點(diǎn)表示快速極化支路電阻引 起的損耗角正切，t a n 反表示緩慢極化支路電阻引起的損耗角正切。則： y ：堂赴蕓籌簍竺墜r ( 1 + 切n 24 ) ( 1 + t a i l 2 乏) 1 。 等嚴(yán)2 醐+ t 觚2 啪魯甜聊+ t 鋤2 驢麗i 吼( 1 + t a n 2 8 。) ( 1 + t a n 28 ：) r o ( 1 + t a n 24 ) ( 1 + t a n 2 皖) 令上式實(shí)部為a ，虛部為b ，則： y = a + j b 1 = i r + i c = y u = ( 口+ j b ) u 因而：厶= a u ；毛= j b u 則： 哈爾演恥t 人學(xué)丁學(xué)碩l j 學(xué)位論文 。i( 1 + 魚+ 老) ( 2 磊2 “l(fā) + 2 磊“1 + 老”a n 2 疋rr i 1 + t a n 。t a n8 2 ) ) t a n t a nd2 _ 2 1 廣。面t 。一 1 c 魯t a n 2 4 ( 1 + t a n 2 最) + 魯t a n 2 8 2 ( 1 + t a n 2 4 ) + _ l 一( 1 + t a n 2 6 1 ) ( 1 + t a n 2 暖) n - 、7 nl ，c - 、7 1q t a n o o 在正常情況下，g o r l 與r 積2 較大，當(dāng)避雷器受潮、劣化時(shí)，比值r 積l 與 r o r 2 會(huì)下降，使t a n 6 會(huì)明顯上升，因此，t a n 6 可以較顯著地反映氧化鋅閥片的 狀態(tài)?？梢酝ㄟ^(guò)測(cè)量高電壓下的t a n 8 和電容量反映m o a 是否受潮。同時(shí)可以通 過(guò)間接測(cè)量m o a 的三次諧波反映m o a 是否老化。 2 2 基于諧波分析法的氧化鋅避雷器監(jiān)測(cè)原理 在監(jiān)測(cè)系統(tǒng)中，諧波