基于电场传感器的输电线路moa在线监测技术研究

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1、基于电场传感器的输电线路MOA在线监测技术研究1绪论1.1课题研究背景与意义金属氧化物避雷器（MetalOxideArrester，MOA）作为一种新型的避雷器，近年来，在对电网安全要求越来越高的情况下，MOA在高压输电线路上也得到广泛的使用，作为近年来大范围使用的一种高压输电线路防雷装置，其典型代表为氧化锌避雷器，其能有效地防止线路由于雷电过电流或是其它异常过电流引起的故障，当线路遭受直击雷时，雷电流会分两路泄放，一路经线路送入相邻杆塔，一路经本基杆塔直接入地，雷电强度越大，产生的雷电流就越大，此时杆塔的电位就会升高，当其电位高至绝缘子串所能承受电压界限时，就会造成线路绝缘

2、子串雷电闪络，引发事故。而通过在绝缘子串旁并接一只线路MOA后，承受过电压时，线路MOA会发生动作，从而使雷电流经线路MOA泄放到导线上，然后沿输电导线传播至两侧的相邻杆塔，经过MOA这样分流后，因为提高了输电导线上的对地电位，所以塔顶和导线间的电势差就减小许多，不会超过绝缘子串的闪络电压，因而有效防止了因雷电过电流或是其它过电流造成绝缘子串闪络，有效避免了电力事故的发生，MOA在输电线路上的使用为电力系统安全运行提供了非常坚实的保障[1-4]。伴随着电力工业的迅猛发展，高压电力设备所承受电压等级越来越高，它们的安全问题也应受到人们足够的重视，线路MOA作为输电线路防雷的重要

3、设备，在220kV以下系统得到广泛应用，近年来，随着电力系统电压等级的不断提升，线路MOA在高电压等级的输电线路中也得到了广泛的应用。但是由于MOA的性能会受到外界环境很大的影响，MOA事故也是时有发生，它们之中既有国产MOA也有进口MOA，据电力部门统计的事故平均发生率显示，国产MOA事故率为0.286相/百相年，进口MOA事故率为0.34相/百相年[5]，例如，龙羊峡水电站的4台330kVMOA发生故障，其主要是由于大雾受潮所致[6]。电力人员对MOA运行事故原因主要分为内部受潮、绝缘老化、环境污秽及异常等四类，MOA故障轻则造成对地泄漏电流增大，加大不必要的电能损失，重

4、则直接造成短路，引发非计划停电事故，造成严重经济损失。电力部门也意识到故障的严重性，传统方法是进行预防性试验和定期停电检修，但这样做存在诸多弊端，比如在检修周期内的故障就不能及时发现，另外MOA故障很多都是隐蔽性的，很不容易被发现，很明显，这些是与国家电网提出的智能电网的概念相悖的，智能电网需要实时了解电力系统中各环节各高压设备的工作状态。基于以上原因，近年来，一些国内外专家学者和厂家在高压设备状态监测方面做了很多工作，也取得了非常不错的成绩，当然这其中也包括有对线路MOA在线监测技术的研究[7]。.........1.2国内外研究现状通常将线路MOA对地泄漏电流称为总泄漏电

5、流，它是一个可以直接用电流传感器测量的一个量，它包括有容性分量和阻性分量，在正常情况下，容性分量所占比重很大，而阻性分量占很小，MOA发生老化或是故障时，容性分量基本不会变，而此时的阻性分量却增大非常明显，所以阻性分量便可作为电力人员判别MOA运行状态与绝缘状况的依据，目前，国内外针对线路MOA运行状态与绝缘状况的主流在线监测方法主要有以下几种[14-15]。全电流法。其原理就是认为MOA老化或是故障状态时，容性分量保持不变，总泄漏电流的增量全是由阻性分量增大所引起的，因而只用总泄漏电流的变化来分析MOA的运行情况[16]。三次谐波法。其原理是通过获取MOA总泄漏电流中的三次

6、谐波分量，通过基波阻性分量与三次谐波分量的关系得到基波阻性分量。基波阻性电流法。其原理是通过获取线路MOA总泄漏电流及运行电压，然后通过阻性分量与总泄漏电流的三角关系求得阻性分量[17]。补偿法。其原理就是通过硬件方式使得总泄漏电流中的容性分量得到补偿，这样就只剩下阻性成分，从而得到阻性分量[18]。数字谐波法。其原理是采集MOA总泄漏电流及其运行电压等信号，通过A/D转换，再进行FFT算法处理，得到基波、各次谐波的幅值和相位等状态信息。双AT法。其原理是用两个电流互感器，分别采集总泄漏电流信号和冲击大电流脉冲信号，其中采集后者是为了实现对MOA进行雷击动作的计数[19]。基

7、于温度的测量法。其原理为当线路MOA受潮或是老化后，其内部温度会慢慢上升，也就是其不同的绝缘状态或是工作状态下，温度是不一样的，因此可通过对内部温度的采集，来判断线路MOA运行状况。本文第2章2.2节将对以上方法做以详细介绍。.........2输电线路MOA在线监测基础2.1输电线路MOA在线监测原理目前电力系统普遍采用的MOA一般为无间隙式的，其是由阀片电阻一片一片串联在一起组成的。电阻片主要由ZnO组成，同时也参杂有其他金属氧化物，例如BiZO3、CoO、CrZO3等，主要用来对阀片的性能进行改良