技术领域本发明涉及金属氧化物非线性材料领域，特别是一种金属氧化物非线性材料老化状体的判断方法。
背景技术：
各种形式的过电压一直是电力系统安全运行的主要威胁，而氧化锌压敏电阻具有优异的非线性工作特性和通流容量，可以并联在被保护线路中吸收巨大的电流，以氧化锌压敏电阻作为核心元件装配的避雷器和低压冲击保护装置(SPD)是限制电力系统及电源系统中过电压的主要设备。正常工作状态下，压敏电阻中流过很小甚至不流过电流；而当线路中产生过电压时，压敏电阻的电阻迅速降低，使得大电流通过压敏电阻汇入大地，从而避免了对线路和其他电气设备造成冲击。长期的热积累，再加上突如其来的大冲击电流，会破坏ZnO压敏电阻的内部微观结构，使其工作特性发生明显偏移并老化。因此，对ZnO压敏电阻进行实时的状态监测，并判别其老化状态，对维护电力系统的安全稳定运行有着非常重要的意义。目前在以ZnO压敏电阻为核心的避雷器及低压系统的冲击保护装置(SPD)的状态监测和老化判别方面，使用的大多都是基于总泄漏电流幅值的判别方法。此方法操作简单，但由于泄漏电流中容性电流占90％，随老化程度加深而增大的阻性电流分量只有10％左右，因此很难在老化初期判别其老化状态，如不及时更换老旧的压敏电阻阀片，就会给电力系统或电源系统带来威胁。此外其他的特征参量还包括泄漏电流阻性分量、泄漏电流基波分量、电流电压相角差等，均存在着诸如采集困难、数据分散性比较大、测量结果受电网电压影响较大等问题。
技术实现要素：
本发明的目的是为了解决上述问题，设计了一种根据泄漏电流高次谐波特性判断ZnO压敏电阻片老化状态的方法。具体设计方案为：一种根据泄漏电流高次谐波特性判断ZnO压敏电阻片老化状态的方法，判断步骤为：对运行中的高压避雷器或低压系统的冲击保护装置(SPD)内的ZnO压敏电阻阀片的泄漏电流进行监测；对单位时间内泄漏电流进行采样并记录其波形数据；对采集到的泄漏电流波形进行傅里叶变换，得到泄漏电流中基波电流幅值、各奇次谐波电流的幅值；计算得到各奇次谐波电流与基波电流幅值的比值，作为压敏电阻老化状态的判断依据；记录各奇次谐波电流与基波电流的比值α3、α5、α7....αn。当各奇次谐波电流与基波电流的比值α3～n﹤30％时，ZnO压敏电阻片性能良好，说明芯片未出现老化现象。当各奇次谐波电流与基波电流的比值30％<α3～n<70％且随时间迅速增加时，ZnO压敏电阻片性能下降，说明阀片进入加速老化阶段。当各奇次谐波电流与基波电流的比值αn-2>70％且αn-2>αn时，ZnO压敏电阻片性能进一步下降，说明阀片已经严重老化。监测泄漏电流为连续检测。计算得到的奇次谐波电流为连续奇次谐波电流，计算得到的奇次谐波电流不小于9次。所述当各奇次谐波电流与基波电流的比值随迅速增加为在3次内增加40％。通过本发明的上述技术方案得到的根据泄漏电流高次谐波特性判断ZnO压敏电阻片老化状态的方法，其有益效果是：针对氧化锌压敏电阻阀片安全稳定运行中的重点部分即老化状态判定方法，根据对氧化锌压敏电阻泄漏电流的谐波分析，可以直接地看到谐波特性的变化来判断老化过程，并据此判断阀片的剩余寿命。相对于已有的总泄漏电流法而言，采集方便，特征明确。附图说明图1是本发明所述ZnO压敏电阻片未出现老化时奇次谐波电流与基波电流的比值示意图；图2是本发明所述ZnO压敏电阻片出现老化时奇次谐波电流与基波电流的比值示意图；图3是本发明所述ZnO压敏电阻片严重老化时奇次谐波电流与基波电流的比值示意图。具体实施方式下面结合附图对本发明进行具体描述。一种根据泄漏电流高次谐波特性判断ZnO压敏电阻片老化状态的方法，其特征在于，判断步骤为：对运行中的高压避雷器或低压系统的冲击保护装置(SPD)内的ZnO压敏电阻阀片的泄漏电流进行监测；对单位时间内泄漏电流进行采样并记录其波形数据；对采集到的泄漏电流波形进行傅里叶变换，得到泄漏电流中基波电流幅值、各奇次谐波电流的幅值；计算得到各奇次谐波电流与基波电流幅值的比值，作为压敏电阻老化状态的判断依据；记录各奇次谐波电流与基波电流的比值α3、α5、α7....αn。当各奇次谐波电流与基波电流的比值α3～n﹤30％时，ZnO压敏电阻片性能良好，说明芯片未出现老化现象。当各奇次谐波电流与基波电流的比值30％<α3～n<70％且随时间迅速增加时，ZnO压敏电阻片性能下降，说明阀片进入加速老化阶段。当各奇次谐波电流与基波电流的比值αn-2>70％且αn-2>αn时，ZnO压敏电阻片性能进一步下降，说明阀片已经严重老化。监测泄漏电流为连续检测。计算得到的奇次谐波电流为连续奇次谐波电流，计算得到的奇次谐波电流不小于9次。所述当各奇次谐波电流与基波电流的比值随迅速增加为在3次内增加40％。通过本发明的上述技术方案得到的根据泄漏电流高次谐波特性判断ZnO压敏电阻片老化状态的方法，其有益效果是：针对氧化锌压敏电阻阀片安全稳定运行中的重点部分即老化状态判定方法，根据对氧化锌压敏电阻泄漏电流的谐波分析，可以直接地看到谐波特性的变化来判断老化过程，并据此判断阀片的剩余寿命。相对于已有的总泄漏电流法而言，采集方便，特征明确。实施例1用示波器采集氧化锌压敏电阻阀片350V下泄漏电流的波形，并保存为csv文件使用MATLAB程序读取该文件，得到时域上的波形信息使用MATLAB程序，对得到的时域波形进行傅里叶变换，即可分析得到100次的氧化锌压敏电阻基波、3次、5次、7次、9次..99次等奇次谐波电流的波形幅值。进行不同次数的氧化锌压敏电阻冲击实验之后，重复上述步骤，可以得到其奇次泄漏电流与基波电流的比例随着冲击次数变化的变化趋势。图1是本发明所述ZnO压敏电阻片未出现老化时奇次谐波电流与基波电流的比值示意图，如图1所示，该阀片经过100次7KA大电流冲击加速老化试验之后，谐波比例仍然没有较大的变化，且小于30％，说明该阀片未发生老化，运行状态良好。实施例2用示波器采集氧化锌压敏电阻阀片350V下泄漏电流的波形，并保存为csv文件使用MATLAB程序读取该文件，得到时域上的波形信息使用MATLAB程序，对得到的时域波形进行傅里叶变换，即可分析得到9次的氧化锌压敏电阻基波、3次、5次、7次、9次...99次等奇次谐波电流的波形幅值。进行不同次数的氧化锌压敏电阻冲击实验之后，重复上述步骤，可以得到其奇次泄漏电流与基波电流的比例随着冲击次数变化的变化趋势。图2是本发明所述ZnO压敏电阻片出现老化时奇次谐波电流与基波电流的比值示意图，如图2所示，该阀片的各谐波电流与基波的比例一开始没有剧烈的变化，但是8次40kA冲击试验之后，阀片的泄漏电流高次谐波比例一下有了很大幅度的增加，说明阀片已经严重老化。实施例3用示波器采集氧化锌压敏电阻阀片350V下泄漏电流的波形，并保存为csv文件使用MATLAB程序读取该文件，得到时域上的波形信息使用MATLAB程序，对得到的时域波形进行傅里叶变换，即可分析得到12次的氧化锌压敏电阻基波、3次、5次、7次、9次、11次等奇次谐波电流的波形幅值。进行不同次数的氧化锌压敏电阻冲击实验之后，重复上述步骤，可以得到其奇次泄漏电流与基波电流的比例随着冲击次数变化的变化趋势。图3是本发明所述ZnO压敏电阻片严重老化时奇次谐波电流与基波电流的比值示意图,如图3所示，该阀片前5次40kA冲击试验过后，都没出现明显的老化状态，但5次到9次之间，各谐波比例急剧上升，开始进入加速老化阶段；10次冲击实验之后，各次谐波电流的比例下降，泄漏电流幅值已经达到2mA以上，此时阀片严重老化，无法继续使用。上述技术方案仅体现了本发明技术方案的优选技术方案，本技术领域的技术人员对其中某些部分所可能做出的一些变动均体现了本发明的原理，属于本发明的保护范围之内。