以霍尔感应理论对特高压直流避雷器泄漏电流采集的方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及特高压直流线路避雷器状态检测技术，尤其是指涉及以霍尔感应理论对特高压直流避雷器泄漏电流采集的方法。
【背景技术】
[0002]随着我国经济快速发展，电力需求增长迅猛，而我国存在电力资源分布与负荷中心区域不匹配的天然特性，需要借助远距离、大容量输电线路改善电力供需矛盾问题，“西电东送”、“南北互供”等工程是现阶段主要部署方案，特高压直流输电技术是具体的实施技术手段。
[0003]直流输电将交流电通过换流器变换成直流电，然后通过直流输电线路送至受电端并通过换流器变成交流电，最终注入交流电网。特高压直流输电的电压等级概念与交流输电不一样。对于交流输电来说，一般将220kV及以下的电压等级称为高压，330?750kV的称为超高压，1000kV及以上的称为特高压。直流输电则稍有不同，±100kV以上的统称为高压；±500kV和±600kV仍称为高压，一般不称为超高压；而超过±600kV的则称为特
[0004]±800kV特高压直流输电由于中间无落点，可将大量电力直送大负荷中心，具有输送容量大、送电距离远、节省输电架线走廊等优点，相关设备研发、控制与运行等技术和示范工程在近些年来得到快速发展和广泛应用，已使我国在特高压输电技术领域处于世界领先地位，引领着技术发展方向和关键设备研发趋势。
[0005]特高压直流输电系统的建设，离不开过电压保护装置，直流避雷器是特高压直流输电系统过电压保护的关键设备，决定了整个系统的绝缘水平，影响设备体积、工程占地面积及造价。提高避雷器保护水平对于优化系统的绝缘配合及降低工程造价至关重要。掌握直流避雷器实时运行状态和保护特性对加强直流特高压输电系统设备的运行管理、完善其带电检测技术和状态检修水平具有十分重要的意义。
[0006]就目前而言，直流避雷器的运行条件要比交流避雷器严酷得多，对直流避雷器的运行性能提出的技术要求很高。直流避雷器结构、工作条件、作用原理、保护特性等均与交流避雷器不同。为了及时发现直流避雷器的受潮、老化和其他隐患，避免因事故造成巨大经济损失，在提高特高压避雷器产品可靠性、强化质量管理的同时，对特高压避雷器进行在线监测意义重大且需求迫切。特别是急切需要一种针对于特高压直流避雷器泄漏电流的检测装置和检测方法。
[0007]中国实用新型专利(CN202693723U)披露了一种避雷器泄漏电流报警系统，包括避雷器和计数器，避雷器连接有用于转换电流的第一电流互感器和第二电流互感器，第一电流互感器连接有基准电压电路，基准电压电路将基准电压加于第一电压转换电路，第二电流互感器连接有第一电压转换电路，第一电压转换电路为第一报警装置供电，第一电压转换电路连接有第二电压转换电路进行二次电压转换，第二电压转换电路为第二报警装置供电。以上泄漏电流报警系统虽然原理简单，报警提示作用明显，然而在实际的使用过程中还存在以下不足之处:1、以上泄漏电流报警系统主要针对于交流输电线路中，由于避雷器在特高压直流输电线路中的运行条件要比交流避雷器严酷得多，特别是在雷击过电压的自保护要求可能也难以达到，因而泄漏电流报警系统的技术要求无法满足在特高压直流输电线路中进行有效和稳定地运行；2、以上泄漏电流报警系统主要功能是进行定性操作，无法对每时每刻中泄漏电流的大小数字进行检测。
【发明内容】
[0008]本发明提供以霍尔感应理论对特高压直流避雷器泄漏电流采集的方法，其主要目的在于克服现有泄漏电流报警系统无法对特高压直流避雷器泄漏电流进行稳定和准确检测的缺陷。
[0009]为解决上述技术问题，本发明采用如下技术方案:
以霍尔感应理论对特高压直流避雷器泄漏电流采集的方法，利用一检测装置分别完成以下步骤:a、判断是否对电流进行信号采集；b、对电流进行信号采集；c、将采集的信号进行处理后形成电流值数据输出，所述检测装置包括数据采集单元、数据处理单元、保护电路单元以及电源单元，所述数据采集单元包括电流传感器、功率放大器以及电路采集模块，所述电流传感器包括一环形壳体、一呈C形布置的磁芯以及两霍尔电路模块，所述环形壳体内设置有一容置空间，所述磁芯上分别绕设有一第一线圈绕组以及一第二线圈绕组，并且该磁芯安装于所述容置空间内，两所述霍尔电路模块装设于所述容置空间内并且其两端与所述磁芯的两端邻接，两所述霍尔电路模块之间连接有一电桥，所述第一线圈绕组的输入端与避雷器漏电流电连接，所述第二线圈绕组的输入端与所述功率放大器的一输出端电连接，所述功率放大器的另一输出端与所述电路采集模块电连接，所述检测装置还包括一采集保护模块，所述电源单元的电能输出端分成四路，分别电连接于保护电路单元的电能输入端、采集保护模块的电能输入端、数据采集单元的电能输入端以及数据处理单元的电能输入端，避雷器电流的输出端分成两路，一路连接于所述数据采集单元的使能端，另一路连接于所述采集保护模块的使能端，所述采集保护模块的输出端连接于所述保护电路单元的使能端，所述数据处理单元的使能端设有两路，一路连接所述数据采集单元的输出端，另一路连接所述保护电路单元的输出端；所述步骤a包括在接上避雷器电流的引出导线后，通过采集保护模块和数据采集单元对引线上的电流进行初步检测，当避雷器电流小于或等于1毫安时，采集保护模块不动作，而数据采集单元启动并对电流进行信号采集和数据处理后经由数据处理单元输出；当避雷器电流大于1毫安时，数据采集单元不动，而采集保护模块启动，所述检测装置对输入呈现高阻态，此时不进行信号采集和数据处理，并经由数据处理单元输出。
[0010]进一步的，所述步骤b包括当避雷器漏电电流的直流信号经过第一线圈绕组后在磁芯中产生的磁场被聚集到两所述霍尔电路模块上，由于该两所述霍尔电路模块的位置不同，因而产生不相等的霍尔电压，两所述霍尔电路模块经由电路并联连接按照并联电容的等效电路合成后，两所述霍尔电路模块产生的电压信号的输出值为两霍尔电路模块输出值的算术平均值，该电压信号的输出值经功率放大器导通作用使得第二线圈绕组上产生反向补偿电流，补偿电流产生的磁通与避雷器漏电电流所产生的磁通方向相反，当二者实现磁平衡后，磁芯磁通为零，第二线圈绕组上补偿电流再经过电路采集模块的测试后，即得出避雷器泄漏电流的直流信号值从而进入C步骤。
[0011]进一步的，各所述霍尔电路模块均包括一霍尔元件以及与该霍尔元件相串联的一调整电阻，所述霍尔电路模块的控制电流端并联接入于一直流恒流电源1+和1-，并且两所述霍尔电路模块的输出端也并联为VH+和VH-的数据接点，所述功率放大器包括一与所述数据接点输出端电连接的运算放大器、一第一三极管、一第二三极管以及一输入电源，所述第一三极管的集电极电连接于所述输入电源的正接口，所述第二三极管的集电极连接于所述输入电源的负接口，所述功率放大器的输出端分成两路，一路连接于所述第一三极管的基极，另一路连接于所述第二三级管的基极，所述第一三极管的放大级分成两路，一路连接于所述第二线圈绕组的输入端，另一路连接于所述第二三极管的放大级，所述电路采集模块包括一端连接于所述第二线圈绕组输出端的测量电阻R1以及用于测量该测量电阻内电流数值的电流表，所述测量电阻R1的另一端接地；所述步骤b包括，当避雷器漏电电流的直流信号经过第一线圈绕组后在磁芯中产生的磁场被聚集到两霍尔元件上，由于该两所述霍尔电路模块的位置不同，因而产生不相等的霍尔电压，两所述霍尔电路模块经由电路并联连接按照并联电容的等效电路合成后，两所述霍尔电路模块产生的电压信号的输出值为两霍尔电路模块输出值的算术平均值，该电压信号的输出值经运算放大器的放大作用来完成对输入电源的放电控制，使得输入电源的正接口向第二线圈绕组上输出反向补偿电流，补偿电流产生的磁通与避雷器漏电电流所产生的磁通方向相反，通过运算放大器对反向补偿电流的控制，使磁芯中的磁通密度始终为定值，此时第二线圈绕组上补偿电