摘要：采用帶電檢測氧化鋅避雷器（MOA）的方法，現場采集MOA的電壓和總泄漏電流信號，然后由阻性電流提取算法軟件計算得到MOA的阻性電流，以此可判斷MOA在系統中的運行狀況。詳細介紹了阻性電流提取算法的實現過程，在算法中采取了多種抑制干擾（如頻率波動、諧波影響、電壓互感器相移和相間雜散電容等）的措施，最后通過實際測量驗證了此算法的可行性和實用性。
　　關鍵詞：氧化鋅避雷器；帶電檢測；阻性電流；供用電

　　0　引言

　　氧化鋅避雷器（MOA）具有通流容量大、殘壓低、無工頻續流、反應速度快、壽命長等優點，能降低被保護設備的絕緣水平，被廣泛應用于電力系統的過電壓保護。由于MOA無間隙，在運行中閥片長期承受電力系統運行電壓的作用，以及內部受潮或污穢等因素的影響，因而會造成閥片劣化，進而損壞MOA，甚至可能引起大面積停電事故。可見，為保障系統的安全穩定運行，檢測MOA的運行特性顯得尤為重要。

　　MOA的檢測方法有文［1］中規定的例行性停電檢測、帶電檢測和在線監測等，這些方法都是為了得到MOA的運行特性并以此判斷MOA在系統中的運行狀況，以便預防停電事故的發生。本文提出用帶電檢測MOA方法采集MOA的全電流，運用阻性電流提取算法獲得MOA的阻性電流，以實現判斷MOA的運行狀況。

　　1　MOA帶電檢測方法

　　文中采用的帶電檢測MOA的方法如圖1所示。從被測相電壓互感器（TV）二次側獲取電壓信號，用嵌式電流互感器（TA）在MOA的放電計數器接地線上獲取全電流信號，數據采集裝置對此2路信號進行同步采樣，并將采樣數據發送到便攜式計算機，由阻性電流提取算法軟件計算得到MOA的阻性電流，從而進一步分析MOA的運行狀況，并判斷能否在系統中繼續運行以保護電力設備。

圖1　 MOA帶電檢測示意圖

　　由采樣得到的電壓和全電流信號，應用傅立葉變換（FFT）轉換到頻域進行分解，可分別得到MOA的阻性電流Ir和容性電流Ic的各次諧波分量，經相應的數據處理后，再返回時域合成得到總泄漏電流Ix和容性電流I_c。

　　然而，現場采集得到的全電流Ix受相間雜散電容的影響主要反映在全電流的容性分量中，其表達式為


　　式中，C₁₁為～被測相MOA的對地電容；C₁₂、C₁₃為相間雜散電容；u₁為被測相MOA的電壓；u₂、u₃為鄰相MOA電壓。

　　由于系統的三相電壓的對稱性，因而由電壓u₁得到的采樣信號可依次得到u₂、u₃，以及時頻域轉換后的容性電流I_c。利用海森矩陣可計算得到C₁₁、C₁₂和C₁₃的值，然后由雅克比矩陣重新計算容性電流Ic。

　　實際測量表明，MOA的阻性電流可用指數波Ae-gt2(其中A是指數波的幅值，g是與指數波的形狀有關的參數)進行曲線擬合。考慮到阻性電流的正、負半波幅值可能不等，故采用分段指數波擬合MOA的阻性電流，其表達式為：

　　式中，A₁為阻性電流的正峰值；A₂為阻性電流的負峰值。

　　利用處理過的時域信號I_x、消除相間雜散電容后的I_c和擬合曲線I_r，可采用最小二乘法優化求取Ir的未知參數A和g。最小二乘法的優化原理為：

　　采用固定步長多次搜索優化各個變量，直到誤差ε滿足工程計算的精度要求，從而根據最終的計算結果就可得到MOA的阻性電流。

　　2.2　抑制干擾措施

　　MOA的總泄漏電流的數值較小(mA級)，易受溫度、濕度等外界環境影響。泄漏電流中的高次諧波以及TV的相移和相間雜散電容，這些都會造成阻性電流的測量誤差。為了準確得到MOA的阻性電流，算法針對不同的干擾源會采取相應的解決對策。

　　(1) 頻率波動。電力系統在運行中，允許的頻率偏差為±0.5Hz，此偏差會影響測頻，采樣信號測頻的準確程度關系到信號的時頻域轉換，最后影響阻性電流的提取精度。算法采用CZT算法［2］測頻，精度較高，誤差基本控制在1%以內。此算法具有較好的頻率兼容性，測頻部分能滿足45～65Hz的頻率波動。

　　(2) 諧波影響。我國關于公用電網電壓諧波的限值分別是奇次5%和偶次2%，鐵路電網中的諧波含量遠大于此值，全電流采樣信號中也含有諧波，這給阻性電流的提取造成不小的困難。為此算法在對電壓和電流采樣信號做時頻域轉換時，由于系統中的高次諧波含量較小，幾乎沒有偶次諧波，因而FFT變換只分解奇次諧波，且在頻域內剔除了大于11次的奇次諧波。進行如此處理后，系統中的諧波分量可以達到國標GB／T
14549—1993的標準要求，保證了阻性電流提取算法的精度。

　　(3) TV相移。MOA電壓是從TV二次側測量得到的，因此采樣信號與MOA電壓存在相位差，且此相位差隨著TV二次側負荷的改變而變化，其誤差往往超過測量裝置的分辨率，因此需要對其進行修正。基于基準設備比較法［3］的原理，可以預先估計相位偏差值，并在算法中設置此相位差，當進行數據處理時再調整相應的偏差值。

　　(4) 相間雜散電容。測量結果表明，相間雜散電容是檢測MOA阻性電流的重要干擾因素，且由其導致的測量誤差隨電壓等級的增加而成倍增加。由于相間雜散電容以分布參數形式存在，并受外部環境和系統電壓變化的影響，因而使得測量相間雜散電容比較困難。算法利用電容的電壓和電流之間的關系，依次消除由相間雜散電容產生的容性電流。這樣可完全去掉總泄漏電流中的容性電流，得到真正的阻性電流。