论文部分内容阅读
摘 要：目前氧化锌避雷器是雷电过电压的保护装置，当其处在非常复杂的高电压和电场干扰情况之下，其正常的运行工作实时的在线监测受到了外部电网各种各样的干扰，这也是因为电网系统最复杂的系统之一。这给监测装置的硬件设计以及监测方法的选取造成了很多不必要的困扰。在线监测的干扰给监测结果造成了许多测量误差，导致测量结果的不准确性。这样会让在监测中产生错误的判断，针对这一现象对这方面采取了抗干扰和补偿方面的研究。
关键词：监测；干扰；电网；补偿
1 谐波干扰
在生活中电网是一个非常巨大的系统，其具有明显的非线性。在这之中配电系统跟输电是在正常运行的正弦波电压下工作的，用了一些非线性负荷接进系统之后，导致电网中的谐波电流大量出现，使得工作电网中的电压与电流出现了不确定变化，这种情况的不断出现使得高频谐波电流对电力元件的寿命、工作状况产生一定的破坏，奇次谐波是高频谐波电压的具体表现形式，当电网谐波分量存在于电网中时，肯定会对出现误差，尤其是对MOA阻性电流的测量，测量的误差表现主要分成两面向：
1.1 在基波电压下所产生的谐波电流和谐波电压下对于阀片所造成的谐波电流混合起来，两者之间没法做出分离，实际上受基波电压影响所出现的谐波电流才是正确表明阀片老化潮湿的实际情况，受到谐波电压影响而产生的三次阻性谐波电流导致测量出现不准确，从而影响最后的判断结果。
1.2 泄漏的容性谐波电流也会因为谐波电压的作用而产生，这样会造成总泄露电流的谐波电流跟阻性电流的谐波分量不相吻合，因其总的谐波分量里面还包括其作用产生的容性谐波分量，其中容性谐波电流占的比例较之阻性谐波电流反而更大，进而给监测结果带来较大的偏差。
多元补偿法在现阶段能够非常有效的消除谐波干扰，能够有效准确的提取出阻性电流，为了保存阻性电流分量，通常会应用软件补偿的方式来对总泄露电流中的容性各次谐波电流分量进行有效的补偿。多元补偿法采取的是用中断信号，而系统的泄漏电流采样由电流监测器采用的中断信号决定。PC机所生成补偿信号和容性电流的各次谐波分量的补偿信号具有相同相位，再用计算机的软件算法来求出各次的补偿系数，通过补偿信号乘以最后求出的补偿系数，以及线路中的总泄漏电流通过差分运算的方法求出能够被消除容性谐波分量，进而得到阻性电流，对电网谐波干扰起到抑制的效果。
2 三相电压的相间干扰
在电网强电场的工作条件下，避雷器同避雷器两两间电容杂乱分布，在避雷器带电运行的情况下，把三相的MOA一字排开当，从图中可以看出两两相邻的相电压使不均匀的分布电容对其相邻避雷器产生一定的干扰，其相间干扰会让MOA中的总泄露电流中不但有本身的漏电流，还有相间干扰产生的漏电流。一旦本相的避雷器接收到相邻相的干扰信号时，其避雷器中通过的泄漏电流幅值与相位都会在一定程度上发生改变，相间干扰原理图和矢量图如图1-1、图1-2所示：
每相单独运行时，不存在相间干扰，A相避雷器的泄漏电流Ix1、Ir1、Ic1分别是基波电流、阻性基波电流、容性基波电流。从上图可以看出，对于A相避雷器受到B相避雷器的相间干扰，泄漏电流相位与幅值都在一定程度上发生了改变，泄漏电流由Ix1变为Ix1'，其相位在图上可以看出滞后了一个角度，阻性电流也上升到了Ix1'，本来容性电流与相电压夹角是90°的，现在其容性电流与A相电压的夹角则不是90°了，这时若是依据原来的投影法来计算，求得的A相阻性基波电流就会偏大，而其容性的基波电流就会偏小。同理可以得到B相对C相的相间干扰让C相的阻性基波电流偏小，同样使得C相的容性基波电流偏大。因为A相跟C相都对B相造成相间干扰，干扰相互对称，所以B相的泄漏阻性基波电流机会没有什么改变。
许多研究人员和专家学者提出了多种去除相间干扰的监测方法其中有离线测量法和双CT法。并对其相间干扰进行了大量的分析和研究。
停电测量时通常会采用离线测量法，让A相MOA处于离线状态，而B相和C相的MOA带电正常运行时，A相避雷器所测得到的泄漏电流实际上就是B相对A相的相间干扰电流，当A相恢复正常带电运行后，这时测得的总泄漏电流再减去相间干扰电流就可以求得真实的阻性电流。因为这种方法必须要求离线测量，导致测量方式相当不便，与在线实时监控的要求不相符合。
双CT法则是在线监测的方法，这需要同时测量A相和C相避雷器的泄漏基波电流相位，采用2个电流传感器来实现，其相间干扰角假定为？滋，因为B相的相间干扰来自A和C相，两边的干扰又是相互对称，所以A、C两相的电位差为120+2？滋，能够通过测量来得到相位差，这样就能够算出？滋，然后利用泄露电流的基波电压和阻性电流之间的相位差减去？滋来补偿，这样就能够使得相间干扰得以消除。
3 电压的波动干扰
由于电网中的非线性和不平衡性，会导致其负载在生产过程中，使其有功和无功功率出现随机或周期性的大幅波动，波动的压降则是由于其流过供电线路阻抗时产生的，进而使得别的用户以相同的频率出现波动在相同的电网中。一旦电网中产生波动压降，就很难保证电流监测装置实现同步釆样，使谐波分析法测得的基波电流分量出现较大偏差。
由于电网波动产生的非同步式采样能够在硬件上使用数字锁相器方法让采样频率和信号频率的改变一致。但是该方法的硬件电路设计十分复杂，很难广泛推广应用，而选用软件抵制波动的方法相比之硬件实现起来更加简单与方便，国内与国际对于这种软件修正的算法在很多方面进行了研究与探讨。
4 基于温度的影响
避雷器的温度升高会让ZnO阀片的伏安特性曲线相对下移，与之正常电压下的泄露电流相比会明显增大，可以看出温度的变化会干扰泄漏电流测量的准确性，使其误差增大。当温度呈现周期性变化时，其全电流与阻性电流也跟着其变化而变化。
其漏电流的上升趋势同过去同期的漏电流的数据采用横向对比是消除温度干扰的重要方法，假如数据跟过去同期相比，其漏电流明显较之前的要高，可推测这是由于有老化受潮等故障的存在。在此同时还需要去查看泄漏电流上升的整体趋势，假如这种趋势是持续增加的，那么对于温度的干扰就可以排除，假如不是则认为是由于温度的干扰导致的。
5 总结
通过对监测过程中可能出现的干扰源进行了分析，针对每种干扰源都提出了相对应的处理方法与对策。这将有利于减小氧化锌避雷器在线监测数据误差，提高系统的可靠性与可行性。
参考文献
[1]徐小宇，蒋玉红.高压设备绝缘在线监测的误差环节分析[J].电力建设，2003，1：61-64.
[2]曹小龙，张治武，曹小虎，樊彦明，吴栋梁.直流泄漏电流测量中存在的问题分析[J].电工电气，2013，4：49-51+57.
[3]吴昊.浅谈电网谐波的危害及治理[J].科技创新与应用，2015，28：217.
关键词：监测；干扰；电网；补偿
1 谐波干扰
在生活中电网是一个非常巨大的系统，其具有明显的非线性。在这之中配电系统跟输电是在正常运行的正弦波电压下工作的，用了一些非线性负荷接进系统之后，导致电网中的谐波电流大量出现，使得工作电网中的电压与电流出现了不确定变化，这种情况的不断出现使得高频谐波电流对电力元件的寿命、工作状况产生一定的破坏，奇次谐波是高频谐波电压的具体表现形式，当电网谐波分量存在于电网中时，肯定会对出现误差，尤其是对MOA阻性电流的测量，测量的误差表现主要分成两面向：
1.1 在基波电压下所产生的谐波电流和谐波电压下对于阀片所造成的谐波电流混合起来，两者之间没法做出分离，实际上受基波电压影响所出现的谐波电流才是正确表明阀片老化潮湿的实际情况，受到谐波电压影响而产生的三次阻性谐波电流导致测量出现不准确，从而影响最后的判断结果。
1.2 泄漏的容性谐波电流也会因为谐波电压的作用而产生，这样会造成总泄露电流的谐波电流跟阻性电流的谐波分量不相吻合，因其总的谐波分量里面还包括其作用产生的容性谐波分量，其中容性谐波电流占的比例较之阻性谐波电流反而更大，进而给监测结果带来较大的偏差。
多元补偿法在现阶段能够非常有效的消除谐波干扰，能够有效准确的提取出阻性电流，为了保存阻性电流分量，通常会应用软件补偿的方式来对总泄露电流中的容性各次谐波电流分量进行有效的补偿。多元补偿法采取的是用中断信号，而系统的泄漏电流采样由电流监测器采用的中断信号决定。PC机所生成补偿信号和容性电流的各次谐波分量的补偿信号具有相同相位，再用计算机的软件算法来求出各次的补偿系数，通过补偿信号乘以最后求出的补偿系数，以及线路中的总泄漏电流通过差分运算的方法求出能够被消除容性谐波分量，进而得到阻性电流，对电网谐波干扰起到抑制的效果。
2 三相电压的相间干扰
在电网强电场的工作条件下，避雷器同避雷器两两间电容杂乱分布，在避雷器带电运行的情况下，把三相的MOA一字排开当，从图中可以看出两两相邻的相电压使不均匀的分布电容对其相邻避雷器产生一定的干扰，其相间干扰会让MOA中的总泄露电流中不但有本身的漏电流，还有相间干扰产生的漏电流。一旦本相的避雷器接收到相邻相的干扰信号时，其避雷器中通过的泄漏电流幅值与相位都会在一定程度上发生改变，相间干扰原理图和矢量图如图1-1、图1-2所示：
每相单独运行时，不存在相间干扰，A相避雷器的泄漏电流Ix1、Ir1、Ic1分别是基波电流、阻性基波电流、容性基波电流。从上图可以看出，对于A相避雷器受到B相避雷器的相间干扰，泄漏电流相位与幅值都在一定程度上发生了改变，泄漏电流由Ix1变为Ix1'，其相位在图上可以看出滞后了一个角度，阻性电流也上升到了Ix1'，本来容性电流与相电压夹角是90°的，现在其容性电流与A相电压的夹角则不是90°了，这时若是依据原来的投影法来计算，求得的A相阻性基波电流就会偏大，而其容性的基波电流就会偏小。同理可以得到B相对C相的相间干扰让C相的阻性基波电流偏小，同样使得C相的容性基波电流偏大。因为A相跟C相都对B相造成相间干扰，干扰相互对称，所以B相的泄漏阻性基波电流机会没有什么改变。
许多研究人员和专家学者提出了多种去除相间干扰的监测方法其中有离线测量法和双CT法。并对其相间干扰进行了大量的分析和研究。
停电测量时通常会采用离线测量法，让A相MOA处于离线状态，而B相和C相的MOA带电正常运行时，A相避雷器所测得到的泄漏电流实际上就是B相对A相的相间干扰电流，当A相恢复正常带电运行后，这时测得的总泄漏电流再减去相间干扰电流就可以求得真实的阻性电流。因为这种方法必须要求离线测量，导致测量方式相当不便，与在线实时监控的要求不相符合。
双CT法则是在线监测的方法，这需要同时测量A相和C相避雷器的泄漏基波电流相位，采用2个电流传感器来实现，其相间干扰角假定为？滋，因为B相的相间干扰来自A和C相，两边的干扰又是相互对称，所以A、C两相的电位差为120+2？滋，能够通过测量来得到相位差，这样就能够算出？滋，然后利用泄露电流的基波电压和阻性电流之间的相位差减去？滋来补偿，这样就能够使得相间干扰得以消除。
3 电压的波动干扰
由于电网中的非线性和不平衡性，会导致其负载在生产过程中，使其有功和无功功率出现随机或周期性的大幅波动，波动的压降则是由于其流过供电线路阻抗时产生的，进而使得别的用户以相同的频率出现波动在相同的电网中。一旦电网中产生波动压降，就很难保证电流监测装置实现同步釆样，使谐波分析法测得的基波电流分量出现较大偏差。
由于电网波动产生的非同步式采样能够在硬件上使用数字锁相器方法让采样频率和信号频率的改变一致。但是该方法的硬件电路设计十分复杂，很难广泛推广应用，而选用软件抵制波动的方法相比之硬件实现起来更加简单与方便，国内与国际对于这种软件修正的算法在很多方面进行了研究与探讨。
4 基于温度的影响
避雷器的温度升高会让ZnO阀片的伏安特性曲线相对下移，与之正常电压下的泄露电流相比会明显增大，可以看出温度的变化会干扰泄漏电流测量的准确性，使其误差增大。当温度呈现周期性变化时，其全电流与阻性电流也跟着其变化而变化。
其漏电流的上升趋势同过去同期的漏电流的数据采用横向对比是消除温度干扰的重要方法，假如数据跟过去同期相比，其漏电流明显较之前的要高，可推测这是由于有老化受潮等故障的存在。在此同时还需要去查看泄漏电流上升的整体趋势，假如这种趋势是持续增加的，那么对于温度的干扰就可以排除，假如不是则认为是由于温度的干扰导致的。
5 总结
通过对监测过程中可能出现的干扰源进行了分析，针对每种干扰源都提出了相对应的处理方法与对策。这将有利于减小氧化锌避雷器在线监测数据误差，提高系统的可靠性与可行性。
参考文献
[1]徐小宇，蒋玉红.高压设备绝缘在线监测的误差环节分析[J].电力建设，2003，1：61-64.
[2]曹小龙，张治武，曹小虎，樊彦明，吴栋梁.直流泄漏电流测量中存在的问题分析[J].电工电气，2013，4：49-51+57.
[3]吴昊.浅谈电网谐波的危害及治理[J].科技创新与应用，2015，28：217.