一种直流换流站直流避雷器带电检测系统及方法技术方案

本发明专利技术公开了一种直流换流站直流避雷器带电检测系统，其包括：高压直流母线、直流避雷器、母线电压互感器、电流采样模块、电压采样模块和处理模块，处理模块接收电流采样模块、电压采样模块分别通过直流避雷器、母线电压互感器提取的电流数据序列和电压数据序列并对二者进行计算，以判定直流避雷器的可靠性。本发明专利技术还公开了一种采用上述带电检测系统进行可靠性检测的方法。本发明专利技术减少了老化受潮等因素对直流避雷器的不利影响，提高了直流系统运行的安全性。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及直流系统检修
，具体涉及一种直流换流站直流避雷器的在线检测系统以及采用该系统进行可靠性检测的方法。
技术介绍
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交超特高压直流输电系统投入运行。直流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有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。目前普遍使用的是氧化锌避雷器MOA，由于MOA在电网运行过程中经常出现内部受潮和阀片老化等缺陷，MOA的性能会在长期运行中发生变化，原来MOA的阻抗阀值不能满足电网安全运行的要求，从而严重影响了电力供给的安全运行。因此开发一种直流避雷器在线检测系统，能够实时控制并确定直流避雷器的阻抗阀值，对直流电力系统的安全稳定运行有着重要的意义，对电力供给保障有着重要的技术支持，同时带来重大的经济效益。
技术实现思路
本专利技术的目的之一在于针对上述换流变阀侧避雷器事故特点，提供一种稳定性好、可靠性高的直流避雷器在线检测系统以及采用该系统进行可靠性检测的方法。为实现以上目的，本专利技术采取了以下的技术方案：一种直流换流站直流避雷器带电检测系统，其包括：高压直流母线，用于产生直流电压信号；直流避雷器，所述直流避雷器的一次侧与高压直流母线电性连接，所述直流电压信号在流经直流避雷器后，在直流避雷器的接地侧产生一直流电流信号；母线电压互感器，所述母线电压互感器的一次侧与高压直流母线电性连接，用于变换所述直流电压信号，在母线电压互感器的二次侧产生一变换后的直流电压输出信号；电流采样模块，所述电流采样模块的输入端与直流避雷器的接地回路电性连接，用于对所述直流电流信号进行多次采样，获取采样的电流数据序列；电压采样模块，所述电压采样模块的输入端与母线电压互感器的二次侧电性连接，用于对所述直流电压输出信号进行多次采样，获取采样的电压数据序列，所述电流数据序列和电压数据序列的数量相等；处理模块，用于接收所述电流数据序列和电压数据序列并对二者进行计算，以判定直流避雷器的可靠性。所述电流采样模块包括电流传感器、第一AD转换装置、第一中央处理器和第一无线收发器终端，所述电流传感器的取样探头串接在直流避雷器的接地回路中，所述电流传感器的输出端通过第一AD转换装置与第一中央处理器的输入端相连，用于将电流传感器对所述直流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第一中央处理器，所述第一中央处理器的输出端与第一无线收发器终端的输入端电性连接，用于将获取的模数转换后的电流数据序列通过第一无线收发器终端传送至处理模块。所述电压采样模块包括电压传感器、第二AD转换装置、第二中央处理器和第二无线收发器终端，所述电压传感器的取样探头串接在母线电压互感器二次侧中，所述电压传感器的输出端通过第二AD转换装置与第二中央处理器的输入端相连，用于将电压传感器对所述直流电压输出信号进行多次采样获取的电压数据序列经模数转换后传送至第二中央处理器，所述第二中央处理器的输出端与和第二无线收发器终端的输入端电性连接，用于将获取的模数转换后的电压数据序列通过第二无线收发器终端传送至处理模块。所述处理模块包括：无线收发器总站，所述无线收发器总站的输入端分别与第一无线收发器终端和第二无线收发器终端的输出端通过无线网络连接，所述无线收发器总站的输出端与服务器相连，用于建立电流采样模块与服务器之间以及电压采样模块与服务器之间的通讯；服务器，用于接收来自无线收发器总站的电流数据序列和电压数据序列并对二者进行计算，以判定直流避雷器的可靠性。所述无线收发器总站、第一无线收发器终端、第二无线收发器终端均为无线路由器。一种直流换流站直流避雷器带电检测方法，其包括以下步骤：步骤1、将电流传感器的采样探头从直流避雷器的接地回路采取直流电流信号，经过模数转换后，形成电流数据序列I(k)；将电压传感器的采样探头从母线电压互感器二次侧采取直流电压输出信号，经过模数转换后，形成电压数据序列U(k)；电流传感器的采样探头以及电压传感器的采样探头的采样频率均为2500Hz，二者的采样点数均为2500，其中，k的取值为0,1,2…2499；步骤2、对所述电流数据序列I(k)和电压数据序列U(k)分别整理，形成新的电流数据序列I1(k)和电压数据序列U1(k)：I1(k)=Σn=02499I(n)e-j2πk2500---(1)]]>U1(k)=Σn=02499U(n)e-j2πk2500---(2)]]>步骤3、提取直流避雷器的直流电阻值R(相当于直流避雷器的0Hz的阻抗值)和直流电流值I：R=U1(0)I1(0)I=I1(0)2500---(3)]]>步骤4、提取直流避雷器的300Hz，600Hz，900Hz，1200Hz，1500Hz，1800Hz，2100Hz，2400Hz的阻抗值：Zl=((Re(U1(l)))2+(Im(U1(l)))2)12*ejarctan(Im(U1(l))Re(U1(l)))((Re(I1(l)))2+(Im(I1(l)))2)12*ejarctan(Im(I1(l))Re(I1(l)))---(4)]]>l＝300,600,900,1200,1500,1800,2100,2400(4)式中Re和Im分别为对复数U(l)和I(l)进行取实部和虚部运算，arctan为反正切的三角函数；步骤5、判定直流避雷器的可靠性，判定的方法：当满足下列条件之一时，停电更换所述直流避雷器：直流避雷器的直流电阻值R小于2.5GΩ；直流电流值I大于50微安；相邻两次带电检测间直流避雷器的300Hz，600Hz，900Hz，1200Hz，1500Hz，1800Hz，2100Hz，2400Hz的阻抗值的变化率均大于70％(即当某次带电检测时获得的直流避雷器的300Hz的阻抗值与在该次带电检测前一次(二者间隔一个带电检测周期)获得的直流避雷器的300Hz的阻抗值之间的变化率大于70％，同时，其他600Hz本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种直流换流站直流避雷器带电检测系统，其特征在于，其包括：高压直流母线(1)，用于产生直流电压信号；直流避雷器(2)，所述直流避雷器(2)的一次侧与高压直流母线(1)电性连接，所述直流电压信号在流经直流避雷器(2)后，在直流避雷器(2)的接地侧产生一直流电流信号；母线电压互感器(3)，所述母线电压互感器(3)的一次侧与高压直流母线(1)电性连接，用于变换所述直流电压信号，在母线电压互感器(3)的二次侧产生一变换后的直流电压输出信号；电流采样模块(4)，所述电流采样模块(4)的输入端与直流避雷器(2)的接地回路电性连接，用于对所述直流电流信号进行多次采样，获取采样的电流数据序列；电压采样模块(5)，所述电压采样模块(5)的输入端与母线电压互感器(3)的二次侧电性连接，用于对所述直流电压输出信号进行多次采样，获取采样的电压数据序列，所述电流数据序列和电压数据序列的数量相等；处理模块，用于接收所述电流数据序列和电压数据序列并对二者进行计算，以判定直流避雷器的可靠性。

【技术特征摘要】
1.一种直流换流站直流避雷器带电检测系统，其特征在于，其包括：
高压直流母线(1)，用于产生直流电压信号；
直流避雷器(2)，所述直流避雷器(2)的一次侧与高压直流母线(1)电
性连接，所述直流电压信号在流经直流避雷器(2)后，在直流避雷器(2)的
接地侧产生一直流电流信号；
母线电压互感器(3)，所述母线电压互感器(3)的一次侧与高压直流母线
(1)电性连接，用于变换所述直流电压信号，在母线电压互感器(3)的二次
侧产生一变换后的直流电压输出信号；
电流采样模块(4)，所述电流采样模块(4)的输入端与直流避雷器(2)
的接地回路电性连接，用于对所述直流电流信号进行多次采样，获取采样的电
流数据序列；
电压采样模块(5)，所述电压采样模块(5)的输入端与母线电压互感器(3)
的二次侧电性连接，用于对所述直流电压输出信号进行多次采样，获取采样的
电压数据序列，所述电流数据序列和电压数据序列的数量相等；
处理模块，用于接收所述电流数据序列和电压数据序列并对二者进行计算，
以判定直流避雷器的可靠性。
2.根据权利要求1所述的直流换流站直流避雷器带电检测系统，其特征在
于，所述电流采样模块(4)包括电流传感器(41)、第一AD转换装置(42)、
第一中央处理器(44)和第一无线收发器终端(43)，所述电流传感器(41)的
取样探头串接在直流避雷器(2)的接地回路中，所述电流传感器(41)的输出
端通过第一AD转换装置(42)与第一中央处理器(44)的输入端相连，用于
将电流传感器(41)对所述直流电流信号进行多次采样获取的电流数据序列经
模数转换后传送至第一中央处理器(44)，所述第一中央处理器(44)的输出端
与第一无线收发器终端(43)的输入端电性连接，用于将获取的模数转换后的
电流数据序列通过第一无线收发器终端(43)传送至处理模块。
3.根据权利要求2所述的直流换流站直流避雷器带电检测系统，其特征在
于，所述电压采样模块(5)包括电压传感器(51)、第二AD转换装置(52)、
第二中央处理器(54)和第二无线收发器终端(53)，所述电压传感器(51)的
取样探头串接在母线电压互感器二次侧中，所述电压传感器(51)的输出端通
过第二AD转换装置(52)与第二中央处理器(54)的输入端相连，用于将电

\t压传感器(51)对所述直流电压输出信号进行多次采样获取的电压数据序列经
模数转换后传送至第二中央处理器(54)，所述第二中央处理器(54)的输出端
与第二无线收发器终端(53)的输入端电性连接，用于将获取的模数转换后的
电压数据序列通过第二无线收发器终端(53)传送至处理模块。
4.根据权利要求3所述的直流换流站直流避雷器带电检测系统，其特征在
于，所述处理模块包括：
无线收发器总站(6)，所述无线收发器总站(6)的输入端分别与第一无线
收发器终端(43)和第二无线收发器终端(53)的输出端通过无线网络连接，
所述无线收发器总站(6)的输出端与服务器(7)相连，用于建立电流采样模
块(4)与服务器(7)之间以及电压采样模块(5)与服务器(7)之间的通讯；
服务器(7)...

【专利技术属性】
技术研发人员：邓军，王奇，张晗，常安，
申请(专利权)人：中国南方电网有限责任公司超高压输电公司检修试验中心，
类型：发明
国别省市：广东;44