一种电力现场环境下的避雷器泄漏电流补偿系统及方法与流程

本发明涉及输变电技术领域，并且更具体地，涉及一种电力现场环境下的避雷器泄漏电流补偿系统及方法。

背景技术：

避雷器状态检修工作的开展日趋深入，越来越多的状态监测技术应用到避雷器的日常状态分析检测中。依靠避雷器在线监测装置对运行设备开展监测，及时、准确地掌握设备运行状态，保证设备的安全、可靠和经济运行已经逐步成为电力系统常态化的监测技术。避雷器在线监测装置测量数据的准确性和可靠性直接影响着对电力设备状态监测的效果，因而在电力现场环境下对其进行有效校验至关重要。

避雷器背景泄漏电流含有工频及谐波分量，且电流信号幅值、频率并不稳定。现有专利涉及的校验方法均未能在电力现场环境下对避雷器背景泄漏电流进行实时补偿，难以稳定消除避雷器背景泄漏电流对校验工作的影响。

因此，需要一种避雷器泄漏电流补偿系统，以解决难以稳定消除避雷器背景泄漏电流对校验工作影响的问题。

技术实现要素：

本发明提供了一种电力现场环境下的避雷器泄漏电流补偿系统及方法，以解决难以稳定消除避雷器背景泄漏电流对校验工作影响的问题。

为了解决上述问题，根据本发明的一个方面，提供了一种电力现场环境下的避雷器泄漏电流补偿系统，所述系统包括：电流传感器、运算放大器、电流输出单元和直流抑制单元，

所述电流传感器，接入电力现场环境下的避雷器接地电流测量回路中，用于测量避雷器工频及谐波泄漏电流；

所述运算放大器，与电流传感器的输出端相连接，用于对电流传感器的输出电流进行实时放大，并接入电流输出单元，其中运算放大器的开环增益趋近于无穷大；

电流输出单元，与电流传感器的输入端相连接，所述电流输出单元包括：第四电阻，用于通过第四电阻将运算放大器的输出电压转换为电流，输出至电流传感器；

所述直流抑制单元，包括：运算放大器、第一电阻、第二电阻、第三电阻、第二电容和第三电容，所述直流抑制单元与运算放大器并联，用于抑制运算放大器u的直流输出分量。

优选地，其中所系统还包括：高频滤波单元，

所述高频滤波单元，包括：第五电阻和第一电容，第五电阻分别与电流传感器的输出端和运算放大器的反向输入端相连接，第一电容分别与运算放大器的反向输入端和输出端相连接，所述高频滤波单元用于滤除运算放大器的高频输出分量。

根据本发明的另一个方面，提供了一种电力现场环境下的避雷器泄漏电流补偿方法，所述方法包括：

利用电流传感器测量避雷器工频及谐波泄漏电流；

利用运算放大器对电流传感器的输出电流进行实时放大，并输出至电流输出单元，其中运算放大器的开环增益趋近于无穷大；

利用电流输出单元将运算放大器的输出电压转换为电流，输出至电流传感器；

利用直流抑制单元抑制运算放大器的直流输出分量。

优选地，其中所述方法还包括：

利用高频滤波单元滤除运算放大器的高频输出分量。

本发明的有益效果在于：

本发明的技术方案提供了一种电力现场环境下的避雷器泄漏电流补偿系统及方法，可以有效地解决避雷器在线监测装置在电力现场环境下校验时，受避雷器背景泄漏电流干扰，导致难以有效校验的技术难题。通过测量避雷器输出电流并实时注入与其大小相等、相位相反的补偿电流，使得试品电流测量回路的工作磁通趋近于零，从而消除避雷器背景泄漏电流对校验工作的干扰。

附图说明

通过参考下面的附图，可以更为完整地理解本发明的示例性实施方式：

图1为根据本发明实施方式的电力现场环境下的避雷器泄漏电流补偿系统100的结构示意图；

图2为根据本发明实施方式的电力现场环境下的避雷器泄漏电流补偿系统的原理图；以及

图3为根据本发明实施方式的电力现场环境下的避雷器泄漏电流补偿方法300的流程图。

具体实施方式

现在参考附图介绍本发明的示例性实施方式，然而，本发明可以用许多不同的形式来实施，并且不局限于此处描述的实施例，提供这些实施例是为了详尽地且完全地公开本发明，并且向所属技术领域的技术人员充分传达本发明的范围。对于表示在附图中的示例性实施方式中的术语并不是对本发明的限定。在附图中，相同的单元/元件使用相同的附图标记。

除非另有说明，此处使用的术语(包括科技术语)对所属技术领域的技术人员具有通常的理解含义。另外，可以理解的是，以通常使用的词典限定的术语，应当被理解为与其相关领域的语境具有一致的含义，而不应该被理解为理想化的或过于正式的意义。

图1为根据本发明实施方式的电力现场环境下的避雷器泄漏电流补偿系统100的结构示意图。如图1所示，所述电力现场环境下的避雷器泄漏电流补偿系统100由电流传感器测量避雷器输出电流，通过运算放大器实时负反馈处理，生成大小相等、相位相反的补偿电流，接入避雷器在线监测装置的电流测量回路中，使得电流测量回路的工作磁通趋近于零，解决了在电力现场环境下校验避雷器在线监测装置时，避雷器背景泄漏电流难以稳定消除的技术难题；同时，具有补偿反馈实时、补偿频带宽、性能稳定的优点。所述系统100包括：电流传感器101、运算放大器102、电流输出单元103和直流抑制单元104。优选地，所述所述电流传感器，接入电力现场环境下的避雷器接地电流测量回路中，用于测量避雷器工频及谐波泄漏电流。所述电流传感器为宽频开口式穿心电流传感器，可以方便的接入电力现场环境下的避雷器接地电流测量回路中。

优选地，所述运算放大器，与电流传感器的输出端相连接，用于对电流传感器的输出电流进行实时放大，并接入电流输出单元，其中运算放大器的开环增益趋近于无穷大。

优选地，电流输出单元，与电流传感器的输入端相连接，所述电流输出单元包括：第四电阻，用于通过第四电阻将运算放大器的输出电压转换为电流，输出至电流传感器。

优选地，所述直流抑制单元，包括：运算放大器、第一电阻、第二电阻、第三电阻、第二电容和第三电容，所述直流抑制单元与运算放大器并联，用于抑制运算放大器的直流输出分量。

优选地，其中所系统还包括：高频滤波单元，

所述高频滤波单元，包括：第五电阻和第一电容，第五电阻分别与电流传感器的输出端和运算放大器的反向输入端相连接，第一电容分别与运算放大器的反向输入端和输出端相连接，所述高频滤波单元用于滤除运算放大器的高频输出分量。

图2为根据本发明实施方式的电力现场环境下的避雷器泄漏电流补偿系统的原理图。如图2所示，电流传感器t1可方便的接入电力现场环境下的避雷器接地电流测量回路中，用于测量避雷器工频及谐波泄漏电流。运算放大器u1对电流传感器所测的电流进行实时放大，输出接入电路输出单元中。电路输出单元由电阻r4及导线l1构成，电阻r4将运算放大器u1的输出电压转换成电流，导线l1接入电流传感器t1测量回路中。高频滤波单元由电阻r5、电容c1构成，用于滤除运算放大器u1高频输出分量。直流抑制单元由运算放大器u2、电阻r1、r2、r3、电容c2、c3构成，用于抑制运算放大器u1直流输出分量。电流传感器t1、运算放大器u1及电路输出单元组成交流电流负反馈电路。在本发明的实施方式中，避雷器背景泄漏电流为ia，运算放大器u1输出电压为uo，导线l1流过的电流为io，电流传感器t1的输入电流为ib，电流传感器t1的输出电流为ic。ib为避雷器背景泄漏电流ia和导线l1流过的电流io叠加的结果，即ib＝ia+io。设置电流传感器t1比例系数为k，则ic＝k*ib，运算放大器u1开环增益为n，则uo＝n*ic。则导线l1流过的电流io＝uo/r4。综上可得：uo＝n*k*ib。因运算放大器u1开环增益n趋近与无穷大，故ib趋近于零，即ia+io≈0，从而可实时补偿避雷器背景泄漏电流。

因电流传感器t1为非线性元件，直流信号无法通过，高频信号则会产生高附加相移，因而增加高频滤波单元和直流抑制单元，能够保障负反馈电路正常工作。

图3为根据本发明实施方式的电力现场环境下的避雷器泄漏电流补偿方法300的流程图。如图3所示，所述电力现场环境下的避雷器泄漏电流补偿方法300从步骤301处开始，在步骤301利用电流传感器测量避雷器工频及谐波泄漏电流。

优选地，在步骤302利用运算放大器对电流传感器的输出电流进行实时放大，并输出至电流输出单元，其中运算放大器的开环增益趋近于无穷大。

优选地，在步骤303利用电流输出单元将运算放大器的输出电压转换为电流，输出至电流传感器。

优选地，在步骤304利用直流抑制单元抑制运算放大器的直流输出分量。

优选地，其中所述方法还包括：

利用高频滤波单元滤除运算放大器的高频输出分量。

本发明的实施例的电力现场环境下的避雷器泄漏电流补偿系统100与本发明的另一个实施例的电力现场环境下的避雷器泄漏电流补偿系统方法300相对应，在此不再赘述。

已经通过参考少量实施方式描述了本发明。然而，本领域技术人员所公知的，正如附带的专利权利要求所限定的，除了本发明以上公开的其他的实施例等同地落在本发明的范围内。

通常地，在权利要求中使用的所有术语都根据他们在技术领域的通常含义被解释，除非在其中被另外明确地定义。所有的参考“一个/所述/该[装置、组件等]”都被开放地解释为所述装置、组件等中的至少一个实例，除非另外明确地说明。这里公开的任何方法的步骤都没必要以公开的准确的顺序运行，除非明确地说明。