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基于避雷器尾端电流监测的过电压反演可行性研究

来源：电工电气发布时间：2022-11-25 12:25 浏览次数：303

基于避雷器尾端电流监测的过电压反演可行性研究

胡思宇¹，郭海霞²，蒯丽娟²，张春辉³，单麒罡²，刘守豹¹，董云龙²

(1 大唐水电科学技术研究院有限公司，广西南宁 530007；

2 大唐观音岩水电开发有限公司，云南昆明 650011；

3 中国长江电力股份有限公司技术研究中心，湖北宜昌 443000)

摘要：目前已有许多在线监测装置能够成功获取到避雷器过电压的电流、电压信号，也可对过电压作用时刻进行记录，但尚未开展对避雷器冲击电流幅值及波形的记录研究，错过了通过避雷器冲击电流这一信息量丰富的状态量开展数据挖掘的尝试。采用现场试验的方式，对雷电过电压作用下避雷器尾端电流进行了实测，通过建立避雷器有限元场分析模型提取分布参数，使用电磁暂态仿真软件 ATP-EMTP 建立过电压分析模型，仿真得到避雷器尾端冲击电流结果，将实测数据和仿真数据进行对比，验证了基于避雷器尾端电流监测反演避雷器首端过电压幅值和波形的可行性，并提出利用快速傅里叶变换方法，通过尾端电流反演出首端电压，为开展过电压幅值及类别的智能识别提供了技术支撑。

关键词： 避雷器；过电压；尾端电流；首端电压；快速傅里叶变换

中图分类号：TM862 文献标识码：A 文章编号：1007-3175(2022)11-0051-05

Research on the Feasibility of Overvoltage Inversion by Monitoring

Lightning Arrester Tail-End Current

HU Si-yu¹, GUO Hai-xia², KUAI Li-juan², ZHANG Chun-hui³, SHAN Qi-gang², LIU Shou-bao¹, DONG Yun-long²

（1 Datang Hydropower Science & Technology Research Institute Co., Ltd, Nanning 530007, China;

2 Datang Guanyinyan Hydropower Development Co., Ltd, Kunming 650011, China;

3 Technical Research Center of China Changjiang Electric Power Co., Ltd, Yichang 443000, China）

Abstract: Many online monitoring devices could obtain the signals of current and voltage when the overvoltage of lightning arrester occurs.In addition, those devices could record the moment when the overvoltage operates. However, there is barely any research on recording the amplitude and waveform of the inrush current of the arrester, which means researchers might miss the opportunities of data mining of the inrush current.This paper monitored the current of the arrester tail-end under the action of the lightning overvoltage in the field test. Moreover, it collected the distributed parameter by establishing the analytic model of the arrester and used the ATP-EMTP software to construct the analytic model of overvoltage. This study got the results of the inrush current of the arrester tail-end from the simulation. It compared the testing data with the simulation data, and it verifyed the feasibility of overvoltage inversion by monitoring lightning arrester tail-end current. Moreover, it proposed the fast Fourier transform method and employed tail-end current to invert the head-end voltage. Providing technical support for the intelligent identification of overvoltage amplitude and overvoltage type.

Key words: lightning arrester; overvoltage; tail-end current; head-end voltage; fast Fourier transform

参考文献

[1] 李洁，祁少泽. 避雷器在线监测技术概述[J] . 科技创新与应用，2017(5)：181.

[2] 何贵先. 金属氧化物避雷器泄漏电流分析与监测方法研究[D]. 南京：南京信息工程大学，2018.

[3] 谷山强，陈家宏，冯万兴，等. 中国电网近年来防雷技术发展及应用效果[J] . 高电压技术，2013，39(10)：2329-2343.

[4] 刘小卫. 避雷器在线监测与故障诊断系统的研究[D]. 西安：西安工程大学，2019.

[5] HOSSEINI S A, MIRZAIE M, BARFOROSHI T.Impact of surge arrester number and placement on reliability and lightning overvoltage level in high voltage substations[J].Electrical Power and Energy Systems，2015，65：146-158.

[6] ARAUJO M A, FLAUZINO R A, ALTAFIM R, et al.Practical methodology for modeling and simulation of a lightning protection system using metal-oxide surge arresters for distribution lines[J].Electric Power Systems Research，2015，118：47-54.

[7] 崔兴，毛兴，唐志宇，等. 氧化锌避雷器在线监测方法的研究[J] . 通信电源技术，2019，36(6)：27-28.

[8] 毛震侃. 氧化锌避雷器三次谐波电流 I_r3 及其在线检测[J]. 湖南电力，2002，22(5)：25-27.

[9] LEE B H, KANG S M.A new on-line leakage current monitoring system of ZnO surge arresters [J] . Materials Science and Engineering B，2005，119(1)：13-18.

[10] NAFAR M, GHAREHPETIAN G B, NIKNAM T.A New Parameter Estimation Algorithm for Metal Oxide Surge Arrester[J].Electric Power Components and Systems，2011，39(7)：696-712.

[11] 蔡岳丰，范啸平，邰能灵. 船舶水中电场分析方法研究综述[J]. 上海交通大学学报，2018，52(10)：1410-1416.

[12] 钱鑫，李琥，施围. 电力系统仿真计算软件介绍[J].继电器，2002，30(1)：43-46.

[13] 徐政. 免费使用的电磁暂态分析程序——ATP-EMTP程序介绍[J]. 电网技术，1999，23(7)：64-65.

[14] 许亿志. 双指数函数拟合标准雷电波的改进方法[J]. 安全与电磁兼容，2013(4)：69-72.

[15] 李苑青，蒋宇飞，肖涵，等. 信号与系统实验中傅里叶变换的研究与实践[J] . 科技风，2021(32)：68-71.

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