氧化锌避雷器阀片伏安特性测试方法和装置与流程

1.本技术涉及电力设备检测领域，特别涉及一种氧化锌避雷器阀片伏安特性测试方法和装置。


背景技术：

2.雷击或误操作所引发的过电压是电力系统中常见的电磁扰动现象，其造成的电力设备绝缘损坏将引发电力系统短路故障，严重危害电网的安全性和稳定性。因此需要在线路或变电站过电压故障点附近设置氧化锌避雷器。当电气设备出现过电压故障时，电气设备附近安装的氧化锌避雷器的端电压会随之升高。基于氧化锌避雷器阀片优秀的非线性伏安特征，当端电压到达对应氧化锌避雷器阀片的击穿电压时，氧化锌避雷器阀片就会被击穿向大地泄放电量，进而释放大量的能量，达到解除被保护电气设备过电压故障的目的。为保证避雷器的保护效果，需要对氧化锌避雷器阀片的伏安特性进行测试，确保阀片的击穿电压低于被保护电气设备的损伤电压。
3.传统的氧化锌避雷器阀片伏安特性测试方法，通过对阀片注入大脉冲电流，测量得到阀片的最大电流与最大残压，作为阀片非线性伏安特性的一个散点，再通过多次重复注入大脉冲电流和测量得到多个散点，生成散点图再进行平滑连线，从而得阀片的伏安特性曲线。为提高伏安特性曲线的精度，需要提高重复测量的次数，而多次对阀片施加大脉冲电流，本身又会引起阀片的损耗导致阀片伏安特性的变化。
4.因此，传统的氧化锌避雷器阀片伏安特性测试方法，具有测试结果准确性差的缺点。


技术实现要素：

5.基于此，有必要针对上述技术问题，提供一种氧化锌避雷器阀片伏安特性测试方法和装置，提高伏安特性测试结果的准确性。
6.一种氧化锌避雷器阀片伏安特性测试方法，包括：
7.向脉冲电流注入模块发送启动信号，所述启动信号用于指示所述脉冲电流注入模块向氧化锌避雷器阀片注入脉冲电流；
8.获取采样模块采集得到的所述氧化锌避雷器阀片的反馈电流信号和反馈电压信号；
9.根据所述反馈电流信号和预设的等效电感修正公式，对所述反馈电压信号进行修正处理，得到伏安特性测试结果；所述等效电感修正公式根据所述氧化锌避雷器阀片的电感效应推导得出。
10.在其中一个实施例中，所述根据所述反馈电流信号和预设的等效电感修正公式，对所述反馈电压信号进行修正处理，得到伏安特性测试结果之前，还包括：
11.根据样本数据建立等效电感修正公式。
12.在其中一个实施例中，所述样本数据包括脉冲电流下标准氧化锌避雷器阀片的电
流数据和电压数据；所述根据样本数据建立等效电感修正公式，包括：
13.获取脉冲电流下所述标准氧化锌避雷器阀片的电流数据和电压数据；
14.根据所述电流数据和所述电压数据，得到所述标准氧化锌避雷器阀片的等效电感数据；
15.根据所述电流数据和所述等效电感数据，分析电流和等效电感的关系，得到等效电感表达式；
16.根据所述等效电感表达式，建立等效电感修正公式。
17.在其中一个实施例中，所述根据所述电流数据和所述电压数据，得到所述标准氧化锌避雷器阀片的等效电感数据，包括：
18.根据所述电流数据，计算电流对时间的一阶导数，得到一阶导数数据；
19.根据所述一阶导数数据和所述电压数据，得到等效电感数据。
20.在其中一个实施例中，所述等效电感表达式为：
21.l＝a+bi
22.式中，l为等效电感，i为电流幅值，a、b为常数。
23.在其中一个实施例中，所述等效电感修正公式为：
[0024][0025]
式中，u为修正后的反馈电压，u0为修正前的反馈电压，l为等效电感，为电流对时间的一阶导数。
[0026]
在其中一个实施例中，所述根据所述反馈电流信号和预设的等效电感修正公式，对所述反馈电压信号进行修正处理，得到伏安特性测试结果之后，还包括：
[0027]
输出所述伏安特性测试结果。
[0028]
一种氧化锌避雷器阀片伏安特性测试装置，包括脉冲电流注入模块、采样模块和控制模块；所述控制模块连接所述脉冲电流注入模块和所述采样模块，所述脉冲电流注入模块和所述采样模块均用于连接氧化锌避雷器阀片；
[0029]
所述控制模块用于向脉冲电流注入模块发送启动信号，所述启动信号用于指示所述脉冲电流注入模块向氧化锌避雷器阀片注入脉冲电流；获取采样模块采集得到的所述氧化锌避雷器阀片的反馈电流信号和反馈电压信号；根据所述反馈电流信号和预设的等效电感修正公式，对所述反馈电压信号进行修正处理，得到伏安特性测试结果；所述等效电感修正公式根据所述氧化锌避雷器阀片的电感效应推导得出。
[0030]
在其中一个实施例中，还包括连接所述控制模块的显示模块、通信模块、存储模块中的至少一种。
[0031]
在其中一个实施例中，还包括电源模块，所述电源模块连接所述控制模块、所述采样模块和所述脉冲电流注入模块。
[0032]
上述氧化锌避雷器阀片伏安特性测试方法，充分考虑氧化锌避雷器阀片自身的电感效应，根据反馈电流信号和预设的等效电感修正公式，对反馈电压信号进行修正处理，得到伏安特性测试结果，有利于提高氧化锌避雷器阀片伏安特性测试结果的准确性。
附图说明
[0033]
图1为一实施例中氧化锌避雷器阀片伏安特性测试方法的流程示意图；
[0034]
图2为另一实施例中氧化锌避雷器阀片伏安特性测试方法的流程示意图；
[0035]
图3为一实施例中根据样本数据建立等效电感修正公式的流程示意图；
[0036]
图4为一实施例中等效电感数据和电流数据的散点图；
[0037]
图5为一实施例中三种不同的脉冲电流信号的伏安特性示意图；
[0038]
图6为一实施例中修正前和修正后的伏安特性曲线示意图；
[0039]
图7为一实施例中氧化锌避雷器阀片伏安特性测试装置的组成框图；
[0040]
图8为另一实施例中氧化锌避雷器阀片伏安特性测试装置的组成框图。
具体实施方式
[0041]
为了使本技术的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本技术进行进一步详细说明。应当理解，此处描述的具体实施例仅仅用以解释本技术，并不用于限定本技术。
[0042]
除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本技术的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本技术的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是旨在于限制本技术。
[0043]
可以理解，以下实施例中的“连接”，如果被连接的电路、模块、单元等相互之间具有电信号或数据的传递，则应理解为“电连接”、“通信连接”等。
[0044]
在此使用时，单数形式的“一”、“一个”和“所述/该”也可以包括复数形式，除非上下文清楚指出另外的方式。还应当理解的是，术语“包括/包含”或“具有”等指定所陈述的特征、整体、步骤、操作、组件、部分或它们的组合的存在，但是不排除存在或添加一个或更多个其他特征、整体、步骤、操作、组件、部分或它们的组合的可能性。同时，在本说明书中使用的术语“和/或”包括相关所列项目的任何及所有组合。
[0045]
在一个实施例中，如图1所示，提供了一种氧化锌避雷器阀片伏安特性测试方法，包括步骤s200至步骤s600。
[0046]
步骤s200：向脉冲电流注入模块发送启动信号，该启动信号用于指示脉冲电流注入模块向氧化锌避雷器阀片注入脉冲电流。
[0047]
其中，脉冲电流注入模块可以是接触式脉冲电流注入模块，或非接触式的脉冲电流注入模块。进一步的，非接触式的脉冲电流注入模块与氧化锌避雷器阀片没有直接的电气物理接触，通过磁场耦合原理进行脉冲电流注入。氧化锌避雷器是由氧化锌压敏电阻构成的避雷器，氧化锌避雷器阀片即为氧化锌压敏电阻。当过电压侵入时，流过阀片的电流迅速增大，同时限制了过电压的幅值，释放了过电压的能量，此后氧化锌阀片又恢复高阻状态，使电力系统正常工作。
[0048]
具体的，控制模块向脉冲电流注入模块发送启动信号，指示脉冲电流注入模块向氧化锌避雷器阀片注入脉冲电流。如前文所述，脉冲电流注入模块向氧化锌避雷器阀片注入脉冲电流的方式并不唯一，可以是采用接触的方式直接注入，也可以通过磁场耦合原理进行非接触式注入。此外，脉冲电流注入模块所注入的脉冲电流的来源，可以是外部电源，也可以是内部的储能电源模块。
[0049]
步骤s400：获取采样模块采集得到的氧化锌避雷器阀片的反馈电流信号和反馈电压信号。
[0050]
其中，采样模块可以是包含分压或分流器件，基于分压或分流原理进行电信号采集的装置。反馈电流信号和反馈电压信号是指在脉冲电流注入模块向氧化锌避雷器阀片注入脉冲电流后，采样模块采集到的氧化锌避雷器阀片的电压信号和电流信号。
[0051]
具体的，控制模块可以通过控制脉冲电流注入模块和采样模块的工作时序，使采样模块在注入脉冲电流后采集氧化锌避雷器阀片的电压信号和电流信号，得到反馈电流信号和反馈电压信号。控制模块还可以获取采样模块采集得到的电流信号和电压信号，并通过监控电流信号和电压信号的变化情况，当电流信号和电压信号的变化幅度超过预设阈值时，说明已注入脉冲电流，此时的电流信号和电压信号即为所需的反馈电流信号和反馈电压信号。此外，控制模块获取采样模块采集得到的氧化锌避雷器阀片的反馈电流信号和反馈电压信号的方式，可以是主动获取，也可以是被动接收。
[0052]
步骤s600：根据反馈电流信号和预设的等效电感修正公式，对反馈电压信号进行修正处理，得到伏安特性测试结果。
[0053]
其中，等效电感修正公式根据氧化锌避雷器阀片的电感效应推导得出。具体的，根据反馈电流信号和预设的等效电感修正公式，对反馈电压信号进行修正处理，得到修正后的反馈电压信号，再结合反馈电流信号，就可以得到氧化锌避雷器阀片的伏安特性测试结果。
[0054]
进一步的，伏安特性测试结果的具体内容并不唯一，可以是根据反馈电流信号和修正后的反馈电压信号绘制的伏安特性曲线图；也可以是将反馈电流信号和修正后的反馈电压信号，与预设的标准伏安特性数据进行比较后得出的比较结果。此外，在得到比较结果后，当二者差异超出预设差异范围时，还可以生成报警信息。
[0055]
上述氧化锌避雷器阀片伏安特性测试方法，充分考虑氧化锌避雷器阀片自身的电感效应，根据反馈电流信号和预设的等效电感修正公式，对反馈电压信号进行修正处理，得到伏安特性测试结果，有利于提高氧化锌避雷器阀片伏安特性测试结果的准确性。
[0056]
在一个实施例中，如图2所示，步骤s600之后，还包括步骤s700：输出伏安特性测试结果。
[0057]
其中，控制模块输出伏安特性测试结果的对象，可以是显示模块、通信模块、存储模块中的至少一种。对应的，控制模块输出伏安特性测试结果的方式，可以是通过显示模块输出至显示装置、通过通信模块输出至终端、以及输出至存储模块进行存储中的至少一种。
[0058]
上述实施例中，在得到伏安特性测试结果之后，输出伏安特性测试结果，可以便于工作人员及时获取测试结果，提高工作的便利性。
[0059]
在一个实施例中，请继续参考图2，步骤s600之前，还包括步骤s500：根据样本数据建立等效电感修正公式。
[0060]
其中，样本数据是指为建立等效电感修正公式进行测试时，所采集的数据信息。该样本数据，可以是氧化锌避雷器阀片在脉冲电流下的电流数据、电压数据或电感数据。可以理解，样本数据不同，建立等效电感修正公式的过程也必然不同。具体的，控制模块根据样本数据，并结合氧化锌避雷器阀片的电感效应，建立等效电感修正公式。
[0061]
上述实施例中，在进行反馈电压信号修正处理之前，先建立等效电感修正公式，这
样，在进行伏安特性测试时，就可以直接获取更准确的伏安特性数据，有利于提高工作效率。
[0062]
在一个实施例中，样本数据包括脉冲电流下标准氧化锌避雷器阀片的电流数据和电压数据，如图3所示，步骤s500包括步骤s520至步骤s580。
[0063]
步骤s520：获取脉冲电流下标准氧化锌避雷器阀片的电流数据和电压数据。
[0064]
其中，脉冲电流的幅值和周期分别满足预设幅值和预设周期的要求。在一个实施例中，脉冲电流为标准雷电电流，以尽可能得模拟氧化锌避雷器阀片在雷电情况下的状态。标准氧化锌避雷器阀片是指出厂检验合格的氧化锌避雷器阀片。具体的，控制模块获取脉冲电流下标准氧化锌避雷器阀片的电流数据和电压数据的方式，可以是主动获取，也可以是被动接收。
[0065]
步骤s540：根据电流数据和电压数据，得到标准氧化锌避雷器阀片的等效电感数据。
[0066]
具体的，当氧化锌避雷器阀片上流经大电流时，会产生对应的等效电感。根据电感效应，并结合电流数据和电压数据，就可以计算并得到氧化锌避雷器阀片的等效电感数据。
[0067]
在一个实施例中，根据电流数据和电压数据，得到标准氧化锌避雷器阀片的等效电感数据的具体过程是：根据电流数据，计算电流对时间的一阶导数，得到一阶导数数据，再根据一阶导数数据和电压数据，得到等效电感数据。
[0068]
具体的，任选两个时刻的电流数据和电压数据，分别记为u1、u2和i1、i2，则可以得到电流对时间的一阶导数为：
[0069][0070]
等效电感l为：
[0071][0072]
对相邻时刻的电流数据和电压数据执行上述运算过程，便可以得到多个等效电感，构成等效电感数据。
[0073]
步骤s560：根据电流数据和等效电感数据，分析电流和等效电感的关系，得到等效电感表达式。
[0074]
具体的，根据等效电感数据及其对应的电流数据，在同一个二维坐标中绘制等效电感与电流的散点图，并进行拟合，就可以分析得出电流和等效电感的关系，进而确定等效电感表达式。需要说明的是，与某一等效电感数据对应的电流数据，可以是该等效电感数据所对应时间区间内的平均电流值，或对应时间区间起始点或终止点的电流值。
[0075]
在其中一个实施例中，如图4所示，等效电感数据和电流数据成线性关系，等效电感表达式为：
[0076]
l＝a+bi
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
(3)
[0077]
式中，l为等效电感，i为电流幅值，a、b为常数。
[0078]
步骤s580：根据等效电感表达式，建立等效电感修正公式。
[0079]
具体的，根据等效电感表达式，再结合氧化锌避雷器阀片的电感效应，就可以建立
等效电感修正公式。
[0080]
在其中一个实施例中，等效电感修正公式为：
[0081][0082]
式中，u为修正后的反馈电压，u0为修正前的反馈电压，l为等效电感，为电流对时间的一阶导数。
[0083]
上述实施例中，即是给出了根据样本数据建立等效电感修正公式的具体过程，由于修正公式的建立过程充分结合了氧化锌避雷器阀片的电感效应，有利于提高氧化锌避雷器阀片伏安特性测试结果的准确性。如图5所示，分别向氧化锌避雷器阀片注入三种脉宽相同但幅值不同的脉冲电流信号，并进行伏安特性测试。采用上述实施例中的等效电感修正公式修正前和修正后，得到的伏安特性曲线如图6所示。由图6不难看出，测试时注入脉冲电流的参数，对最终得到的修正后的伏安特性曲线影响不大，进一步证明了伏安特性测试结果的准确性。
[0084]
应该理解的是，虽然上述实施例中涉及的各流程图中的各个步骤按照箭头的指示依次显示，但是这些步骤并不是必然按照箭头指示的顺序依次执行。除非本文中有明确的说明，这些步骤的执行并没有严格的顺序限制，这些步骤可以以其它的顺序执行。而且，上述实施例中涉及的各流程图中的至少一部分步骤可以包括多个子步骤或者多个阶段，这些子步骤或者阶段并不必然是在同一时刻执行完成，而是可以在不同的时刻执行，这些子步骤或者阶段的执行顺序也不必然是依次进行，而是可以与其它步骤或者其它步骤的子步骤或者阶段的至少一部分轮流或者交替地执行。
[0085]
在一个实施例中，如图7所示，提供了一种氧化锌避雷器阀片伏安特性测试装置，包括脉冲电流注入模块10、采样模块20和控制模块30。控制模块30连接脉冲电流注入模块10和采样模块20，脉冲电流注入模块10和采样模块20均用于连接氧化锌避雷器阀片。控制模块30用于向脉冲电流注入模块10发送启动信号，启动信号用于指示脉冲电流注入模块10向氧化锌避雷器阀片注入脉冲电流；获取采样模块20采集得到的氧化锌避雷器阀片的反馈电流信号和反馈电压信号；根据反馈电流信号和预设的等效电感修正公式，对反馈电压信号进行修正处理，得到伏安特性测试结果。等效电感修正公式根据氧化锌避雷器阀片的电感效应推导得出。
[0086]
其中，氧化锌避雷器是由氧化锌压敏电阻构成的避雷器，氧化锌避雷器阀片即为氧化锌压敏电阻。脉冲电流注入模块10可以是接触式脉冲电流注入模块，或非接触式的脉冲电流注入模块。进一步的，非接触式的脉冲电流注入模块与氧化锌避雷器阀片没有直接的电气物理接触，通过磁场耦合原理进行脉冲电流注入。采样模块20可以是包含分压或分流器件，基于分压或分流原理进行电信号采集的装置。反馈电流信号和反馈电压信号是指在脉冲电流注入模块10向氧化锌避雷器阀片注入脉冲电流后，采样模块20采集到的氧化锌避雷器阀片的电压信号和电流信号。控制模块30可以是包含各类控制器或控制芯片及其外围电路的电路模块。
[0087]
具体的，控制模块30向脉冲电流注入模块10发送启动信号，指示脉冲电流注入模块10向氧化锌避雷器阀片注入脉冲电流。如前文所述，脉冲电流注入模块10向氧化锌避雷
器阀片注入脉冲电流的方式并不唯一，可以是采用接触的方式直接注入，也可以通过磁场耦合原理进行非接触式注入。此外，脉冲电流注入模块10所注入的脉冲电流的来源，可以是外部电源，也可以是内部的储能电源模块。
[0088]
进一步的，控制模块30可以通过控制脉冲电流注入模块10和采样模块20的工作时序，使采样模块20在注入脉冲电流后采集氧化锌避雷器阀片的电压信号和电流信号，得到反馈电流信号和反馈电压信号。控制模块30还可以获取采样模块20采集得到的电流信号和电压信号，并通过监控电流信号和电压信号的变化情况，当电流信号和电压信号的变化幅度超过预设阈值时，说明已注入脉冲电流，此时的电流信号和电压信号即为所需的反馈电流信号和反馈电压信号。此外，控制模块30获取采样模块10采集得到的氧化锌避雷器阀片的反馈电流信号和反馈电压信号的方式，可以是主动获取，也可以是被动接收。控制模块30根据反馈电流信号和预设的等效电感修正公式，对反馈电压信号进行修正处理，得到修正后的反馈电压信号，再结合反馈电流信号，就可以得到氧化锌避雷器阀片的伏安特性测试结果。
[0089]
上述氧化锌避雷器阀片伏安特性测试装置，充分考虑氧化锌避雷器阀片自身的电感效应，根据反馈电流信号和预设的等效电感修正公式，对反馈电压信号进行修正处理，得到伏安特性测试结果，有利于提高氧化锌避雷器阀片伏安特性测试结果的准确性。
[0090]
在一个实施例中，该氧化锌避雷器阀片伏安特性测试装置，还包括连接控制模块的显示模块、通信模块、存储模块中的至少一种。
[0091]
其中，显示模块是包含显示装置及其外围电路的电路结构，该显示装置可以是指示灯或显示屏。通信模块可以是无线通信模块、蓝牙通信模块或蜂窝通信模块。存储模块是包含存储器及其外围电路的电路结构，该存储器可以是随机存储器或只读存储器。具体的，控制模块30输出伏安特性测试结果的方式和对象并不唯一，例如，控制模块30可以通过通信模块将伏安特性测试结果输出至终端，还可以通过显示模块将伏安特性测试结果输出至显示装置，以及将伏安特性测试结果输出至存储模块。其中，终端包括不限于是各种个人计算机、笔记本电脑、智能手机、平板电脑和便携式可穿戴设备。
[0092]
上述实施例中，即是提供了多种伏安特性测试结果的输出途径，可以根据实际使用需求匹配不同的硬件结构，便于工作人员及时获取伏安特性测试结果，有利于扩展氧化锌避雷器阀片伏安特性测试装置的应用场景。
[0093]
在一个实施例中，如图8所示，该氧化锌避雷器阀片伏安特性测试装置还包括电源模块40，电源模块40连接控制模块30、采样模块20和脉冲电流注入模块10。
[0094]
其中，电源模块40可以是接口电源模块，用于连接外部电源，也可以是储能电源模块，用于向控制模块30、采样模块20和脉冲电流注入模块10提供工作所需的电能。该储能电源模块，可以是储能电池组或超级电容。在一个实施例中，电源模块40还包括电源转换模块，用于同时实现多种电压的输出，匹配不同负载的使用需求。
[0095]
上述实施例中，配置电源模块40向控制模块30、采样模块20和脉冲电流注入模块10供电，有利于提高氧化锌避雷器阀片伏安特性测试装置的供电可靠性，进而提高氧化锌避雷器阀片伏安特性测试过程的稳定性。
[0096]
以上实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛
盾，都应当认为是本说明书记载的范围。
[0097]
以上该实施例仅表达了本技术的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本技术构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本技术的保护范围。因此，本技术专利的保护范围应以所附权利要求为准。