一种半密闭腔室弧后气体重击穿特性的分析方法及系统技术方案

本发明专利技术公开了一种半密闭腔室弧后气体重击穿特性的分析方法及系统，涉及过电压保护装置技术领域，包括搭建半密闭腔室弧后气体的重击穿特性试验平台；形成弧后气体，获得重击穿电弧电流信号；基于小波变换算法对正常电流信号

【技术实现步骤摘要】
一种半密闭腔室弧后气体重击穿特性的分析方法及系统


[0001]本专利技术涉及电压保护装置
，特别是一种半密闭腔室弧后气体重击穿特性的分析方法及系统
。

技术介绍

[0002]配网线路分布广泛，线路绝缘子易受雷击故障引发闪络，造成线路跳闸
、
绝缘子损坏和导线断线等故障，影响线路供电安全
。
为解决配网线路的雷击问题，国内外学者提出由内部多个半密闭腔室串联而成的多腔室灭弧装置，装置可快速熄灭冲击闪络电弧，提高线路供电可靠性
。
[0003]多腔室灭弧结构并联安装在绝缘子的端部，在雷电过电压下，灭弧结构被击穿，电极间放电发生在半密闭腔室内
。
电弧燃烧加热腔内气体，高温高压气体驱动电弧沿半密闭腔室开口方向运动
。
电弧被喷出腔室外，与自由环境的冷空气对流换热，形成弧后气体
。
由于装置此时仍承受线路工作电压，而弧后气体温度较高，且内部存在浓度较高的空间电荷，在局部强电场下容易发生击穿，造成电弧重燃，影响装置的熄弧性能
。
[0004]为了探究弧后气体在工频强电场下的击穿特性，本专利技术采用调压器
、
电压互感器
、
电容分压器
、
平板间隙
、
限流水电阻搭建弧后气体重击穿特性试验平台，实现在平板间隙两端施加工频电压，弧后气体进入平板间隙后发生击穿，采用电容分压器采集限流水电阻上的电压信号，间接获得电弧电流信号，基于小波变换算法对正常电流信号
、
电弧电流信号进行小波分解，获得电流信号在不同频段的能量值，分析正常电流与电弧电流的小波能量比值，确定弧后气体重击穿故障的判断依据
。

技术实现思路

[0005]本部分的目的在于概述本专利技术的实施例的一些方面以及简要介绍一些较佳实施例
。
在本部分以及本申请的说明书摘要和专利技术名称中可能会做些简化或省略以避免使本部分
、
说明书摘要和专利技术名称的目的模糊，而这种简化或省略不能用于限制本专利技术的范围
。
[0006]鉴于上述和
/
或现有的一种半密闭腔室弧后气体重击穿特性的分析方法中存在的问题，提出了本专利技术
。
[0007]因此，本专利技术所要解决的问题是：如何确定弧后气体重击穿故障的判断依据
。
[0008]为解决上述技术问题，本专利技术提供如下技术方案：一种半密闭腔室弧后气体重击穿特性的分析方法，包括，搭建半密闭腔室弧后气体的重击穿特性试验平台；形成弧后气体，获得重击穿电弧电流信号；基于小波变换算法对正常电流信号
、
电弧电流波形进行小波分解，获得电流信号在不同频段的能量值；分析电弧电流与正常电流的小波能量比值，确定弧后气体重击穿故障的判断依据
。
[0009]作为本专利技术所述一种半密闭腔室弧后气体重击穿特性的分析方法的一种优选方案，其中：所述试验平台包括调压器
、
电压互感器
、
电容分压器
、
平板间隙
、
限流水电阻，均需要在试验前进行特殊设定；将调压器的输入端与市电
220V
连接，输出端与电压互感器的二
次侧连接，电压互感器的一次侧与限流水电阻以及平板间隙连接，构成回路，互感器的二次侧以及外壳接地
。
[0010]作为本专利技术所述一种半密闭腔室弧后气体重击穿特性的分析方法的一种优选方案，其中：所述弧后气体包括，采用雷电冲击电流发生器在半密闭腔室上施加雷电过电压，半密闭腔室击穿形成冲击闪络电弧，电弧被吹出腔室外，与空气对流换热，形成弧后气体
。
[0011]作为本专利技术所述一种半密闭腔室弧后气体重击穿特性的分析方法的一种优选方案，其中：所述电弧电流信号包括，弧后气体进入平板间隙，在强电场作用下发生重击穿，采用电容分压器采集限流水电阻的电压信号，将电压信号传输至示波器进行存储，获得重击穿电弧电流信号
。
[0012]作为本专利技术所述一种半密闭腔室弧后气体重击穿特性的分析方法的一种优选方案，其中：所述限流水电阻包括，搭建测量回路对限流水电阻的阻值进行测量；所述测量回路包括调压器
、
测量电阻
、
限流水电阻及示波器，限流水电阻表示为：
[0013][0014]其中，
R2为限流水电阻，
U
in
为调压器输出电压，
U
R1
为测量电阻电压，
R1为测量电阻；所述水电阻的阻值大于或等于
200k
Ω
，若水电阻的阻值小于
200k
Ω
，则导致互感器过载，导致互感器的线圈烧毁
。
[0015]作为本专利技术所述一种半密闭腔室弧后气体重击穿特性的分析方法的一种优选方案，其中：所述能量值包括各层的细节信号
D
j
能量和逼近信号
A
j
能量，表示为：
[0016][0017][0018]其中，
E(D
j
)
为原始采样信号经小波分解后各层的细节信号能量，
E(A
j
)
为原始采样信号经小波分解后各层的逼近信号能量，
D
j
(n)
为原始采样信号经小波分解后第
j
层第
n
个节点的细节信号，
A
j
(n)
为原始采样信号经小波分解后第
j
层第
n
个节点的细节信号，
j
为小波分解层数，
N
为原始采样信号的节点数
。
[0019]作为本专利技术所述一种半密闭腔室弧后气体重击穿特性的分析方法的一种优选方案，其中：所述判断依据包括，采集正常电流信号与故障电弧电流信号，对电流信号进行小波分解，得到正常电流信号与故障电弧电流信号在不同频段的小波能量值，通过分析正常电流信号与故障电弧电流信号的小波能量比值，选取合适的小波高频分量作为弧后气体重击穿故障的判断
。
[0020]本专利技术的另外一个目的是提供一种半密闭腔室弧后气体重击穿特性的分析方法的系统，其能通过半密闭腔室弧后气体重击穿特性分析系统，确定弧后气体重击穿故障的判断依据
。
[0021]为解决上述技术问题，本专利技术提供如下技术方案：一种半密闭腔室弧后气体重击穿特性的分析系统，包括，数据采集模块
、
数据处理模块
、
判定模块
、
存储模块及显示模块；
所述数据采集模块用于采集试验平台上的各种信号数据，如电流信号和电压信号；所述数据处理模块用于对采集到的数据进行处理分析，包括小波变算法的实现和能量值计算；所述判定模块根据分析结果进行判断和决策，确定弧气体重击穿事故的存本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.
一种半密闭腔室弧后气体重击穿特性的分析方法，其特征在于：包括，搭建半密闭腔室弧后气体的重击穿特性试验平台；形成弧后气体，获得重击穿电弧电流信号；基于小波变换算法对正常电流信号
、
电弧电流波形进行小波分解，获得电流信号在不同频段的能量值；分析电弧电流与正常电流的小波能量比值，确定弧后气体重击穿故障的判断依据
。2.
如权利要求1所述的一种半密闭腔室弧后气体重击穿特性的分析方法，其特征在于：所述试验平台包括调压器
、
电压互感器
、
电容分压器
、
平板间隙
、
限流水电阻，均需要在试验前进行特殊设定；将调压器的输入端与市电
220V
连接，输出端与电压互感器的二次侧连接，电压互感器的一次侧与限流水电阻以及平板间隙连接，构成回路，互感器的二次侧以及外壳接地
。3.
如权利要求2所述的一种半密闭腔室弧后气体重击穿特性的分析方法，其特征在于：所述弧后气体包括，采用雷电冲击电流发生器在半密闭腔室上施加雷电过电压，半密闭腔室击穿形成冲击闪络电弧，电弧被吹出腔室外，与空气对流换热，形成弧后气体
。4.
如权利要求3所述的一种半密闭腔室弧后气体重击穿特性的分析方法，其特征在于：所述电弧电流信号包括，弧后气体进入平板间隙，在强电场作用下发生重击穿，采用电容分压器采集限流水电阻的电压信号，将电压信号传输至示波器进行存储，获得重击穿电弧电流信号
。5.
如权利要求4所述的一种半密闭腔室弧后气体重击穿特性的分析方法，其特征在于：所述限流水电阻包括，搭建测量回路对限流水电阻的阻值进行测量；所述测量回路包括调压器
、
测量电阻
、
限流水电阻及示波器，限流水电阻表示为，其中，
R2为限流水电阻，
U
in
为调压器输出电压，
U
R1
为测量电阻电压，
R1为测量电阻；所述水电阻的阻值大于或等于
200k
Ω
，若水电阻的阻值小于
200k
Ω
，则导致互感器过载，导致互感器的线圈烧毁
。6.
如权利要求5所述的一种半密闭腔室弧后气体重击穿特性的分析方法，特征在于：所述能量值包括各层的细节信号

【专利技术属性】
技术研发人员：肖小兵，蔡永翔，李跃，付宇，何肖蒙，李华鹏，刘安茳，张洋，周海，袁涛，补敏，张锐锋，郝树青，熊楠，张泰玮，陈宇，郑友卓，季江涛，王扬，宋子宏，黄志清，唐学用，龙秋风，苗宇，何心怡，李新皓，吴鹏，张恒荣，李前敏，王卓月，班诗雪，黄如云，
申请(专利权)人：贵州电网有限责任公司，
类型：发明
国别省市：