一种电缆终端场避雷器端部电压相位的解算方法与流程

本发明涉及电力行业避雷器阻性电流测量，具体是指电缆终端场避雷器端部电压相位的解算方法。

背景技术：

1、无间隙金属氧化物避雷器(以下简称“避雷器”)作为电力系统主流的过电压保护装置，其运行状态对于电力系统安全可靠运行非常重要。避雷器长期承受系统运行电压和短时过电压，表征避雷器有功损耗的阻性电流，成为衡量避雷器状态的最关键指标，以阻性电流为目标的带电检测和在线监测已成为避雷器状态监测的主要手段，其中，阻性电流带电检测已取代停电直流泄漏电流测试而成为避雷器年度预防性试验的项目。

2、部分220kv和110kv变电站(如城区变电站或者负荷较重地区变电站)，由于征地等原因，从变电站出线要经过一段220kv或110kv电缆到电缆终端场，在那里再转为架空线路，电缆终端需要配置一组避雷器作为过电压保护。

3、避雷器的等效电路可看成对地电容c和非线性电阻r的并联，相应地，避雷器的总接地泄漏电流(以下简称“全电流”)i由容性电流ic和阻性电流ir两部分电流叠加构成，其中容性电流超前避雷器端部电压90°，受避雷器运行状态影响较小，而阻性电流与避雷器端部电压同相位，与避雷器的运行状态密切相关，反映避雷器电阻片和内部绝缘的有功损耗，是评价避雷器运行状态好坏的关键指标。

4、由于全电流i中，容性电流ic占比达90％以上，阻性电流ir占比很低，阻性电流的变化难以从全电流i的变化中反映出来，即无法从全电流中有效感知避雷器运行状态变化，因此需要对容性电流和阻性电流进行解耦，目前解决这一问题的主流方法是容性电流补偿法，该方法根据测量避雷器端部电压信号得到端部电压的相位，移相90°得到等效容性电流的相位，构建容性电流向量，用全电流向量减去容性电流向量，采用最小化方法逼近的思想，通过电容电流的调节和重构，使得分离出的阻性电流分量达到最小，此时，认为此时容性电流被完全补偿，从而通过对容性电流补偿得到阻性电流分量。

5、可以看出，容性电流补偿法的核心，是要取得解决避雷器端部电压的相位。对于变电站内部的避雷器，可以通过抽取与被测量避雷器同一段母线的电压互感器(以下简称“pt”)二次电压信号而获得；而对于电缆终端场的避雷器，由于电缆终端场没有配置电压互感器，因而无法获取避雷器端部电压信号，容性电流补偿法条件无法满足，电缆终端场避雷器不具备阻性电流带电测试的条件，成为避雷器带电测试的盲区，只能通过避雷器配置的全电流监测仪和红外检测粗略地掌握避雷器的运行状态，无法开展避雷器年度预防性试验--阻性电流的带电测试，这一问题严重困扰着基层运维部门。

6、本发明专利提出以上问题的解决方法，从变电站端的该电缆线路端部电压信号中，基于电路原理解算得到电缆终端场的避雷器端部电压，从而获得避雷器端部电压相位信息，为电缆终端场避雷器阻性电流带电测试提供基础。

技术实现思路

1、本发明实施例提供一种电缆终端场避雷器端部电压相位的解算方法，其思想是，建立变电站、电缆线路、架空线路的等效电路，基于220kv、110kv典型电缆和架空线路的电气参数与实际型号、长度等输入量之间的关系，通过源端变电站该电缆线路端部电压向量，解算得到电缆终端场避雷器端部电压向量，作为容性电流补偿法解算的基础数据。

2、本发明实施例提供了一种电缆终端场避雷器端部电压相位的解算方法，包括4个步骤：

3、步骤s1：建立电缆终端节点与起始端节点电压向量之间的关系；

4、步骤s2：建立典型电缆和架空线路电气参数与型号、长度之间的关系；

5、步骤s3：测量源端变电站待测电缆线路的起始端部电压向量；

6、步骤s4：计算电缆终端场避雷器端部电压向量。

7、作为本发明的一种优选技术方案，步骤s1具体包括：

8、建立含远端变电站的等值电路参数，电缆线路单位长度电阻、电感和对地电容，架空线路单位长度电阻、电感和对地电容，负载侧的等值电路参数的变电站、电缆线路、架空线路系统的等效电路模型。

9、根据该模型，得到电缆终端节点电压向量与源端变电站电缆起始端节点电压向量之间的关系。

10、作为本发明的一种优选技术方案，步骤s2具体包括：

11、对于典型的电缆和架空线路来说，其电气参数(电阻、电感和对地电容)与设备管理单位设备信息系统中的信息(如电压等级、型号和长度)之间存在一一对应的关系，设置转换环节，输入电压等级、型号和长度，得到电缆和架空线路的电气参数。

12、作为本发明的一种优选技术方案，步骤s3具体包括：

13、在源端变电站与待测电缆同一母线的pt二次侧读取待测电缆线路的起始端部电压向量。

14、作为本发明的一种优选技术方案，步骤s4具体包括：

15、输入电缆线路和架空线路的型号和长度，根据s1、s2和s3计算电缆终端场避雷器端部电压向量，从而得到电缆终端场避雷器端部电压相位。

16、本发明实施例具有以下优点：

17、目前，由于电缆终端场没有配置电压互感器，无法获取避雷器端部电压信号，容性电流补偿法条件无法满足，电缆终端场避雷器不具备开展年度预防性试验--阻性电流带电测试的条件，成为避雷器带电测试的盲区；本发明方法解决了电缆终端场避雷器端部电压相位的获取问题，阻性电流带电测试的痛点迎刃而解。

18、本发明方法基于电路原理，将电缆终端场避雷器端部电压相位获取问题转化为电路方程的求解，只需输入电缆和架空线路型号和长度等基础信息即可获取，处理过程简单，无需给基层测量人员增加测量环节。

19、本发明的方法创造性体现在将电缆终端场避雷器端部电压相位测量问题，转化为电路方程的求解，物理意义明晰，计算过程简单，无需给基层测量人员增加测量环节，为电缆终端场避雷器阻性电流测量提供基础数据，解决长期困扰电力系统基层试验人员的电缆终端场避雷器无法开展阻性电流带电测试的难题。

技术特征：

1.一种电缆终端场避雷器端部电压相位的解算方法，其特征在于，包括：

2.根据权利要求1所述的电缆终端场避雷器端部电压相位的解算方法，其特征在于，步骤s1具体包括：

3.根据权利要求1所述的电缆终端场避雷器端部电压相位的解算方法，其特征在于，步骤s2具体包括：

4.根据权利要求1所述的电缆终端场避雷器端部电压相位的解算方法，其特征在于，步骤s3具体包括：

5.根据权利要求1所述的电缆终端场避雷器端部电压相位的解算方法，其特征在于，步骤s4具体包括：

技术总结本发明公开了一种电缆终端场避雷器阻性电流带电检测方法及系统，基于变电站、电缆线路、架空线路系统等效电路建立电缆终端与起始端电压向量的关系，输入电缆和架空线路的型号和长度以及远端变电站的电压向量，解算得到电缆终端场避雷器端部电压向量，为电缆终端场避雷器阻性电流测量提供基础数据。本发明包括以下步骤：建立电缆终端与起始端电压相位关系；建立典型电缆和架空线路的电气参数与实际型号、长度等输入量的关系；测量源端变电站电压向量；计算得到电缆终端场避雷器端部电压向量，从而得到避雷器端部电压相位。本发明的方法创造性体现在将电缆终端场避雷器端部电压相位测量问题，转化为电路方程的求解，物理意义明晰，计算过程简单。技术研发人员：朱明曦,王森,李文波,申巍,邵建康,梁谦,李伟,雷蕾,王辰曦,胡攀峰,陈松博,李志忠受保护的技术使用者：国网陕西省电力有限公司电力科学研究院技术研发日：技术公布日：2024/11/18