Evaluation of MOSA condition using leakage current method

This paper covers the evaluation of metal-oxide surge arrester (MOSA) condition using the method based on the analysis of leakage current at the operating voltage of the network. A comparison is made between the following variants of this method: (1) the method based on harmonic analysis of the total leakage current; (2) the method based on the third order harmonic of the resistive leakage current; (3) the method of power loss; (4) the capacitive current compensation method; and (5) the method based on direct measurement of the amplitude of the resistive leakage current. For these methods the appropriate indicators are introduced for evaluating the MOSA condition. The application of these methods is analyzed depending on fluctuation and the presence of higher harmonics of the MOSA operating voltage. Calculations were conducted using the program MATLAB on a simplified equivalent circuit of a MOSA with a non-linear element modeled using the degree function. Based on the calculation results, a gradation was made for the applicability of individual indicators for evaluating the MOSA condition which indicates a special advantage for using the fundamental harmonic of the resistive component of leakage current and the fundamental harmonic of power loss.     

金属氧化物避雷器在线监测的谐波校正及研究

泄漏电流阻性分量是金属氧化物避雷器(MOA)在线监测的重要指标,传统的容性电流补偿算法并未考虑谐波电压的作用,对监测结果产生很大的误差。为解决该问题,利用电压过零时避雷器阻性电流与容性电流的关系求解避雷器晶介电容C,并推导了谐波电压下的容性电流补偿系数G,提出了一种金属氧化物避雷器在线监测的谐波电压校正方法,有效降低谐波电压对阻性电流提取的影响,提高避雷器阻性电流的提取精度。MATLAB仿真结果表明,通过MOA在线监测谐波校正方法,避雷器晶介电容C、基波阻性电流分量i_(R1)、3次谐波阻性电流分量i_(R3)误差均≤10%,有效地减小谐波电压给监测结果带来的影响,降低了阻性电流提取的误差,提高了避雷器在线监测结果的准确性。     

谐波电压对氧化锌避雷器阻性电流测量的影响

监测氧化锌避雷器的泄漏电流尤其是阻性泄漏电流,是判断氧化锌避雷器运行状况的一种行之有效的方法。介绍了LCD-4型避雷器带电测试仪的原理和现场接线方式,推导出11次谐波电压对LCD-4型避雷器泄漏电流测量仪阻性电流测量结果的影响。结果表明,谐波电压是从幅值和相位两个方面影响MOA阻性泄漏电流的测量。     

电网谐波对金属氧化物避雷器阻性电流影响的分析

介绍了金属氧化物避雷器(MOA)阻性电流各分量的构成,分析了在线监测时电网谐波对MOA阻性电流各分量的幅值、相位的影响.由于金属氧化物避雷器阻性电流由基波和3次、5次等谐波构成,其中3次、5次谐波的分量占总阻性电流的45%左右,因此在计算阻性电流谐波分量时,应考虑电网谐波的影响才能更精确地计算阻性电流.     

基于三次谐波法的避雷器阻性电流测量方法研究

根据DL/T 987-2005标准所推荐避雷器泄漏电流标准波形,对阻性电流的测量电路进行了设计。整个系统采用电流传感器耦合的方法实现对泄漏电流的输出,然后将信号通过带通滤波器实现对全泄漏电流的三次谐波的提取,接着利用峰值检测电路实现对三次谐波的测量,同时结合三次谐波和基波之间的关系实现对基波分量的测量。整个论文对测量原理、六阶多重负反馈带通滤波电路以及峰值检测电路进行了详细地介绍。为了了解所设计电路的可行性,对整个电路进行了搭建和测量,由测量的结果可以看出,所设计的电路测试数据和输入数据之间的误差接近1%,这满足现场的测量要求。因此,所设计的电路可实现对避雷器阻性泄漏的测量。     

基于加汉宁窗插值的金属氧化物避雷器改进容性电流补偿法

改进的容性电流补偿法能减轻电网谐波给金属氧化物避雷器阻性电流测量造成的误差,有效地获得MOA的阻性电流。但DFT在非同步采样时存在频谱泄漏和栅栏效应,影响了计算所得阻性电流的准确性。为了解决这个问题,提出了基于加Hanning窗插值的改进容性电流补偿法,有效减轻了非同步采样给阻性电流测量带来的误差,提高了根据阻性电流基波和三次谐波判断MOA故障方法的有效性。仿真分析验证了提出算法的有效性。     

以中相电压过零点为时间基点的氧化锌避雷器阻性电流提取方法

氧化锌避雷器是电力系统限制过电压的重要保护设备,通常采用在线监测阻性泄漏电流的方法对其运行状况进行判断。结合目前各阻性泄漏电流提取方法的优点,以B相电压过零点为时间参考点的泄漏电流谐波分析法为基础,提出了一种新型阻性泄漏电流的提取方法,并给出了该方法的数学模型。通过仿真计算证明,该方法不仅能够有效地消除电网谐波电压与相间耦合电容的干扰,避免因某相避雷器故障、三相避雷器差异以及电网电压波动等因素给监测带来的影响,还可以准确地提取阻性泄漏电流。     

电力系统中金属氧化物避雷器的监测与诊断

由于避雷器运行中通过泄漏电流，以及外部环境中各种干扰因素的存在，会引起避雷器的劣化，因此有必要对金属氧化物MOV（Metal Oxide Varistor)避雷器进行监测，及时诊断故障，目前国内外各种有关MOV避雷器的离线或在线监测与诊断方法，大多数是基于其泄漏电流的测量而进行研究的，论文讨论了MOV避雷器现有的主要诊断方法：参考电压的变化、U－I特性的判别，功耗测量、三次谐波分析法和MOV温度检测，并对它们的优、缺点进行了详细分析，其中MOV温度能反映避雷器的运行状态，所以检测MOV阀片温度将是一种得到广泛应用的MOV避雷器监测和诊断方法。     

基于正交分解的MOA泄漏电流有功分量提取算法

监测金属氧化物避雷器(MOA)泄漏电流的根本目的在于监测MOA因老化、受潮等原因引起的有功功耗的增加和发热等状况.本文应用功率理论对MOA泄漏电流的阻性分量进行了分析,指出当电网电压存在谐波时,泄漏电流中只有与电压同形同相仅幅值相差一个比例系数的分量消耗有功功率.然后根据Fryze的经典功率理论,将泄漏电流正交分解为有功分量与无功分量.利用两者在欧氏函数空间的正交特性,提出了一种提取有功电流分量的新算法,并推导出了该算法的数字化简化公式.最后应用五次多项式拟合方法建立了正常与老化状态下MOA的数学模型,通过仿真算例验证了该算法的正确性与有效性.该算法物理意义明确,从根本上克服了电网电压谐波的影响,可用于MOA的带电检测和在线监测.     

New method for measurement of the resistive leakage currents ofmetal-oxide surge arresters in service

Various methods of determining the condition of zinc oxide (ZnO) surge arresters by means of measuring their leakage current are discussed. A method that minimizes the influence of harmonics in the system voltage when performing a harmonic analysis of the arrester leakage current presented. The presence of harmonics in the voltage has presented a great problem to earlier methods based on harmonic analysis, since these harmonics may interfere with the harmonics generated by the nonlinear resistance of the arrester. The favorable effect of the method presented is achieved by introducing a field probe which allows a compensation for the harmonics in the voltage. The main advantage of the new method is the low sensitivity to harmonics in the system voltage     

电压谐波对金属氧化物避雷器泄漏电流及其阻性分量的影响

根据金属氧化物避雷器(MOA)的交流电压-阻性电流特性分析了电压谐波对泄漏电流阻性分量的影响.仿真结果表明电压谐波对MOA泄漏电流阻性分量影响明显,电压谐波含量相同时,谐波相位对阻性电流及其谐波分量的影响较大,不同次谐波,其相位的影响不同,MOA阻性电流基波分量受电压谐波影响最小,3次谐波分量受电压谐波影响最大.对高压阀片进行的谐波试验结果验证了以上分析结果.     

用改进的DFT改进MOA容性电流补偿法

为解决非整周期采样时改进的容性电流补偿法存在频谱泄漏和栅栏效应而影响算得的阻性电流准确性的问题,提出了基于加Blackman-Harris窗插值的改进容性电流补偿法,有效减轻了非整周期采样给阻性电流测量造成的误差。比较仿真模型给出的原算法和改进算法所得阻性电流基波和3次谐波分量的误差表明,新算法的误差仅为原算法的几分之一到几万分之一测量的准确大为提高。     

金属氧化锌避雷器(MOA)的在线监测及故障诊断

MOA 阀片温度上升,严重时将导致MOA 损坏或爆炸, 引发大面积停电事故。因此, 监测其运行状态非常重要。MOA 的在线监测方法中全电流法、三次谐波法、谐波补偿法和基波法各有弊益, 同时需重视2 个干扰源: 电压波动的影响和间谐波的影响。在诊断中, MOA 泄漏电流的阻性分量是其运行状况的良好指标, 利用模拟信号法时, 交流电网中即使不需要任何电压信号也可以进行测量, 此方法值得推荐监测现有避雷器的劣化; 阀片温度能精确地显示避雷器的运行参数, 能为避雷器的电气老化、工作电压和暂态过电压下的功耗提供详细信息, 避免发生热崩溃, 及时释放避雷器能量。温度监测有望成为避雷器监测的标准方法。     

金属氧化物避雷器阻性泄漏电流无线检测方法的设计

提出了一种测量金属氧化物避雷器阻性泄漏电流无线检测的新方法,该方法包括发送和接收两个装置。发送装置利用无线电理论,采集电网电压相位信号,并通过相应的电路将电网电压相位信号转换成脉冲信号进行调制后发送至接收装置。接收装置将接收到的电网电压相位脉冲信号进行解调后,与接收装置本身采集的避雷器全泄漏电流相位脉冲信号进行实时比较,得出电网电压和避雷器全泄漏电流的相位差,最后通过计算得出全泄漏电流的阻性电流分量,从而判断避雷器的性能。     

金属氧化物避雷器在线监测指标研究

金属氧化物避雷器（MOA）对于电力系统安全运行起着重要作用,需要寻找合适指标对其老化实现实时的在线监测。通过Matlab仿真方法对目前存在的2种不同类型的基波阻性电流和三次谐波阻性电流进行计算和对比分析,结果表明：选择基波电压作用下产生的基波阻性电流和三次谐波阻性电流能够更准确地反映MOA老化情况。并根据Fryze瞬时功率定义,提出了基波电压作用下基波阻性电流简便求解算法,通过仿真论证了该算法的有效性。     

基于谐波分析法的MOA阻性电流的数字化监测

介绍了用谐波分析法监测MOA阻性电流的原理和实现这一方法对硬件电路的要求,实测和理论分析表明,该方法较之常规补偿法对阻性电流高次谐波分量反映更准确、灵敏.最后,介绍了该方法在现场的在线监测结果.     

Directional relays without voltage sensors for distribution networks with distributed generation: Use of symmetrical components

This paper presents two local algorithms using only currents measurements that could be used as a back-up protection (after the loss of the voltage sensors) in directional relays for distribution networks with distributed generation (DG), or as additional directional relay dispatched along the feeders. These algorithms are based on the symmetrical components (0-zero, 1-positive and 2-negative sequences) of the 3-phases currents. Due to the power flows generated by the DG the positive sequence current argument is unforeseeable, thus it is not possible to use only the positive sequence. Then, we first propose in this paper an algorithm using the I₂/I₀ ratio to locate a phase-to-ground fault upstream or downstream the detector. The second algorithm measures the zero and positive sequence components of the fifth harmonic of the current and calculates the I_{0_5}/I_{1_5} ratio. The performances of these algorithms are analysed for several DG power, fault resistance, capacitive current and neutral grounding (resistive and compensative grounding). The fluctuations of the phasors measurements is also taken into account in the range ±5% for the modulus and ±5° for the argument. The present paper shows that these algorithms can be reliable in the major part of the studied cases.     

氧化锌避雷器分布式测量装置的研究

为了改进氧化锌避雷器传统测量方法和现有状态监测系统传输方式存在的弊端,提出一种氧化锌避雷器分布式测量装置。将PT二次侧电压、阻性基波电流和阻性三次谐波电流作为判定氧化锌避雷器性能的参考参数,采用AT91RM9200为核心处理器,通过对PT二次侧电压、阻性基波电流和阻性三次谐波电流的提取、采集、分析,利用Wi-Fi进行通信传输,最终在基于LABVIEW软件设计的终端处显示各判定参数的实时采集波形。通过实验验证,本设计不仅保证了对避雷器性能状态进行在线监测的准确性,并通过Wi-Fi进行通信传输提高了分布式测量的可靠性,实现简单,满足实际需求。     

A Procedure for Estimating the Lifetime of Gapless Metal Oxide Surge Arresters for AC Application

The development of the gapless metal oxide (ZnO) surge arrester has presented the arrester engineer with new materials and an opportunity for new designs. This situation arises because the gapless surge arrester is electrically active throughout its lifetime whereas its predecessor, the silicon carbide arrester, was electrically passive being electrically isolated with gap structures. The prime consideration is one of reliably estimating the lifetime of a gapless ZnO surge arrester under continuous ac stress while maintaining the capability not only to limit surge voltages but also to absorb energy inputs resulting from lightning or switching surges and temporary overvoltages. In this paper we establish a procedure for reliably estimating the lifetime of gapless metal oxide surge arresters for ac application by incorporating the device characteristics into design requirements. This method is illustrated for metal oxide surge arrester elements that exhibit a predictable linear resistive current versus time1/2 behavior as a function of applied voltage and temperature.     

基于EMD时频熵的绝缘子泄漏电流特征量的研究

绝缘子的泄漏电流和绝缘子的健康状况密切相关,可以综合反映污秽程度、受潮程度、绝缘子承受电压以及绝缘子缺陷等因素。泄漏电流中含有丰富的绝缘子运行状况的信息,它的时频熵可以描述时频平面上频谱能量分布的均匀性。根据泄漏电流不同发展阶段时频熵的分布情况,提出用EMD方法得到的时频熵作为特征量对绝缘子健康状况进行评估和预测。通过实验,得到了随着RH变化的时频熵值。根据它的变化,可以得到绝缘子的污秽情况;同时将其与同等条件下的三次谐波与基波的幅值比进行对比,显示了它的合理性。