一种新的MOA阻性电流提取算法.pdf

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1、万方数据第30卷第】2期电力自动化设备V01．30No．122010年12月Eleetrit’PowerAutomationEquipmentDen2010④一种新的MOA阻性电流提取算法徐志钮，赵丽娟，丁傲，律方成(华北电力大学生物质发电成套设备国家工程实验室，河北保定071003)摘要：根据小电流区金属氧化物避雷器(MOA)等值电路模型为非线性电阻和电容并联的原理分析了非线性电阻和电容产生的电流，指出二者之间存在正交关系，并进行了证明。在此基础上提出了一种获取MOA泄漏电流中阻性分量的方法。即使MOA电阻的非线性关系和晶介电容值未知时．理论上该方法仍然可以获得准确的阻

2、性电流．且不受电压信号中存在谐波的影响，同时可以获得准确的晶介电容值。基于Matlab实现了多种算法．使用MOA模型仿真出了电压和泄漏电流信号。多种方法的计算结果中所提算法具有最小误差．电压谐波存在时误差均为O：实验室实测了10kVMOA的电压和泄漏电流．计算结果表明所提算法具有最高的稳定性。关键词：MOA；阻性电流：容性电流；正交性中图分类号：TM862文献标识码：A文章编号：1006—6047(2010)12—0047—040引言金属氧化物避雷器MOA(MetalOxideArrester)具有体积小、造价低、保护性能优越、非线性特性好、通流量大、残压低等优点⋯，是电

3、力系统中重要的过电压保护设备[2-3]。MOA在现场运行时容易出现受潮、老化和冲击劣化等故障．严重时甚至会导致避雷器的爆炸．严重影响系统的正常运行⋯。MOA阻性电流反映了避雷器运行状况．根据阻性电流及其谐波分量的变化结果能判断MOA性能．所以对运行中的MOA阻性电流进行离线测试和在线监测[5-e]非常有必要。通常情况下MOA阻性电流仅占总泄漏电流的5％。20％[71．即使避雷器受潮和老化严重时总泄漏电流变化也不大．所以有必要从总泄漏电流中提取阻性电流的基波和3次谐波分量。由于避雷器的非线性电阻和晶介电容无法直接获得，因此有必要研究阻性电流的提取方法。容性电流补偿法[s-，

4、]将电压微分后成为容性分量．根据容性电流与阻性电流的正交性获得泄漏电流中的容性分量．总泄漏电流减去容性电流即可获得阻性电流．但仪器中的微分电路未能实现完全的900相移．且电压谐波存在时将产生误差[10]。POW(Point．On．Wave)法[1lj根据半周期内容性电流波形关于丌／2原点对称．从而可以消去容性分量，但该方法没有考虑电压谐波的存在．因此谐波的幅值和相位将导致该算法的误差。谐波分析法[12。，]将电压和电流信号用快速傅里叶变换(FFr)分解为各次谐波，文中默认为电压的各次谐波与阻性电流对应的各次谐波同相位．该特性对于线性电阻完全成立．但对于避雷器的非线性电阻收

5、稿日期：2010—04—19；修回日期：2010—08—27基金项目：国家重点基础研究发展计划项目(973项目)(2009CB724508)文中并没说明是否成立，更没有证明。以上算法在一定程度上利用MOA电压、阻性电流与容性电流的关系。为阻性电流的准确测量做出了贡献．但仍存在一些问题。本文根据小电流区时MOA等值电路给出了MOA泄漏电流的表达式．通过分析指出了阻性电流和容性电流具有正交性．并进行了证明。通过对电压信号的微分获得与真实容性电流成比例的容性电流．微分可用FFT算法实现．根据容性电流和阻性电流的正交性得真实电容．真实容性电流可以通过电压信号微分后乘以真实电容获得

6、．将总电流减去容性电流则可得阻性电流。用MOA模型仿真产生了电压和泄漏电流信号．同时在实验室中对10kV的MOA实测了电压和泄漏电流信号．多种算法的分析结果验证了所提方法的有效性。l阻性电流与容性电流的正交性正常运行时流过MOA内部的工频电流非常小．远小于1mA．这种情况下MOA处于小电流区．此时的MOA等值电路模型如图1所示【14】。图1中R为MOA的非图1_MQA等效线性电阻；c为晶介电容；瑶为Fig．1笔鬻al。nt阻性电流；ic为容性电流；i为circuitofMOA全泄漏电流；“为加在避雷器上的电压。这些量满足如下关系：iR钒Ⅱ)(1)ic=c百dtt(2)i=

7、ic+iR(3)其中，iR=f(u)为非线性电阻的电压与电流关系．是代万方数据数关系。电压传递函数为设施加于MOA上的电压信号周期为r，则i。和i。的乘积在一个周期丁内的积分为rA=J．ic(t)i月(t)dt(4)将式(1)(2)代入式(4)，有A=』。rC％啄吣))出(5)根据定积分的变量置换法，式(5)变为，Ⅱ(r)A=f⋯Cf(u)du(6)Ju(0)’因为u(T)=M(0)=U，所以式(6)为，UA=J，，Cf(u)du=O(7)从式(7)可以看出。MOA的阻性电流与容性电流满足正交关系．而根据阻性电流与容性电流的正