消除外部環(huán)境因素干擾的避雷器在線監(jiān)測(cè)參數(shù)修正方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及金屬氧化物避雷器監(jiān)測(cè)領(lǐng)域，更具體的說(shuō)是涉及消除外部環(huán)境因素干 擾的避雷器在線監(jiān)測(cè)參數(shù)修正方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 通過(guò)研究發(fā)現(xiàn)，避雷器的運(yùn)行狀態(tài)的改變體現(xiàn)在流過(guò)避雷器的全電流和阻性電流 這兩個(gè)內(nèi)部參數(shù)的改變，即可以用避雷器的全電流和阻性電流來(lái)表征實(shí)際避雷器的運(yùn)行狀 態(tài)，實(shí)現(xiàn)避雷器運(yùn)行時(shí)的監(jiān)測(cè)和預(yù)警。然而避雷器的全電流和阻性電流同時(shí)還受到外部環(huán) 境因素（主要是溫度和濕度）的影響，必須消除外部環(huán)境因素對(duì)避雷器內(nèi)部參數(shù)的影響，從 而實(shí)現(xiàn)避雷器參數(shù)的精確測(cè)量和避雷器在線運(yùn)行狀態(tài)的準(zhǔn)確監(jiān)測(cè)。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003] 本發(fā)明克服了現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供消除外部環(huán)境因素干擾的避雷器在線監(jiān)測(cè)參 數(shù)修正方法，根據(jù)避雷器的內(nèi)部運(yùn)行原理和電場(chǎng)、電磁場(chǎng)和溫度場(chǎng)等變化情況，避雷器的運(yùn) 行狀態(tài)通過(guò)狀態(tài)量全電流參數(shù)I x、電流電壓相位差供《·變化來(lái)表征，建立了運(yùn)行場(chǎng)相位誤差 指標(biāo)e、運(yùn)行場(chǎng)阻性電流指標(biāo)Ir來(lái)定量衡量避雷器運(yùn)行狀態(tài)的改變情況，實(shí)現(xiàn)了將抽象的問(wèn) 題形象化和指標(biāo)化，解決避雷器異常運(yùn)行狀態(tài)下的預(yù)警和監(jiān)測(cè)問(wèn)題，給用戶提供了直觀科 學(xué)的衡量和參考指標(biāo)。
[0004] 為解決上述的技術(shù)問(wèn)題，考慮到實(shí)際避雷器內(nèi)部參數(shù)同時(shí)受到溫度和濕度的制約 影響，因此必須首先研究溫度和濕度對(duì)避雷器內(nèi)部參數(shù)的影響大小，再建立合適的空間三 維模型和相關(guān)的指標(biāo)來(lái)定量衡量避雷器運(yùn)行狀態(tài)的變化情況，實(shí)現(xiàn)避雷器運(yùn)行時(shí)的監(jiān)測(cè)和 預(yù)警。
[0005] 本發(fā)明采用以下技術(shù)方案：
[0006] 消除外部環(huán)境因素干擾的避雷器在線監(jiān)測(cè)參數(shù)修正方法，以運(yùn)行場(chǎng)相位偏差指 標(biāo)：
和基于同一標(biāo)準(zhǔn)溫度tnor和標(biāo)準(zhǔn)濕度hnor下的 阻性電流運(yùn)行場(chǎng)阻性電流指標(biāo)Ir:
^ 1對(duì)避雷器實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)進(jìn) 行修正，式中t表示溫度、h表示濕度，為標(biāo)準(zhǔn)相位，Ιχ-_為標(biāo)準(zhǔn)全電流，同一標(biāo)準(zhǔn)溫度 tmr和標(biāo)準(zhǔn)濕度hmr下均對(duì)應(yīng)唯一的標(biāo)準(zhǔn)相位_φη〇.?！ず蜆?biāo)準(zhǔn)全電流Inc)r。
[0007] 避雷器內(nèi)部參數(shù)全電流Ix和阻性電流Ir的建模:從能量角度建模，將避雷器在運(yùn)行 時(shí)的狀態(tài)模型表征為避雷器運(yùn)行場(chǎng)Fa，以通過(guò)避雷器內(nèi)部溫度^、濕度h、電流電壓相位差 Φ*、全電流I X四個(gè)參數(shù)的變化映射表征避雷器運(yùn)行場(chǎng)F a的狀態(tài)，即：
再對(duì)避雷器內(nèi)部參數(shù)中的全電流Ix和相位差(Piu分別進(jìn)行關(guān)于 )
! 外界變量溫度h、濕度h的三維最小二乘曲面擬合模型如下 '將實(shí)際空 間采樣點(diǎn)全電流ιχ和相位差φ#以曲面為參照進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)溫度和標(biāo)準(zhǔn)濕度下的歸算，得到參 照標(biāo)準(zhǔn)下的全電流rx和相位差τ
。
[0008] 運(yùn)行場(chǎng)相位偏差指標(biāo)的計(jì)算方法為:用避雷器參數(shù)的曲面擬合數(shù)學(xué)模型表達(dá)式：
[0009] Fa(h,t) =p〇o+piot+p〇ih+p2〇t2+piit · h;式中t表示溫度、h表示濕度，ρ00~pll為待 擬合參數(shù)，擬合得到的相位差曲面、全電流曲面的擬合殘差分別為：
[0010]
?中i = l、2、…、N，N為數(shù)據(jù)樣本長(zhǎng)度，再得 到同一標(biāo)準(zhǔn)溫度tncir和標(biāo)準(zhǔn)濕度hncir下均對(duì)應(yīng)唯一的標(biāo)準(zhǔn)相位屯胃和標(biāo)準(zhǔn)全電流I ncir:
甲上述公式擬合出來(lái)的標(biāo)準(zhǔn)相位即為消除溫 度、濕度干擾后的相位值，其分布存在最大值和最小值，運(yùn)行場(chǎng)相位偏差指標(biāo)為：
[0011] 與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的有益效果是：
[0012] 本發(fā)明根據(jù)避雷器的內(nèi)部運(yùn)行原理和電場(chǎng)、電磁場(chǎng)和溫度場(chǎng)等變化情況，避雷器 的運(yùn)行狀態(tài)通過(guò)狀態(tài)量全電流參數(shù)I x、電流電壓相位差變化來(lái)表征，建立了運(yùn)行場(chǎng)相位 誤差指標(biāo)e、運(yùn)行場(chǎng)阻性電流指標(biāo)Ir來(lái)定量衡量避雷器運(yùn)行狀態(tài)的改變情況，實(shí)現(xiàn)了將抽象 的問(wèn)題形象化和指標(biāo)化，解決避雷器異常運(yùn)行狀態(tài)下的預(yù)警和監(jiān)測(cè)問(wèn)題，給用戶提供了直 觀科學(xué)的衡量和參考指標(biāo)。
【附圖說(shuō)明】
[0013] 下面結(jié)合附圖和【具體實(shí)施方式】對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)說(shuō)明。
[0014] 圖1相位差中/?和溫度to的分布曲線圖；
[0015] 圖2生成的新相位差ιφΛ.和溫度to的分布曲線圖；
[0016] 圖3補(bǔ)償后的溫度以示意圖；
[0017]圖4全電流、相位差與溫度、濕度的關(guān)系圖；
[0018] 圖5實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)修正對(duì)比圖。
【具體實(shí)施方式】
[0019] 下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步的說(shuō)明。本發(fā)明的實(shí)施方式包括但不限于下列實(shí) 施例。
[0020] 實(shí)施例1
[0021] 從能量的角度對(duì)避雷器進(jìn)行模型分析，設(shè)想避雷器在運(yùn)行時(shí)的狀態(tài)模型表征 為一一避雷器運(yùn)行場(chǎng)Fa，是由一系列的電場(chǎng)F e、磁場(chǎng)Fg、溫度場(chǎng)Ft、濕度場(chǎng)Fh等按某種數(shù)學(xué)關(guān) 系8犯％力3)的表征，即：
[0022] Fa = s(Fe,Fg,Ft,Fh) (3-21)
[0023] 通過(guò)研究發(fā)現(xiàn)，電場(chǎng)Fe、溫度場(chǎng)Ft、濕度場(chǎng)Fh是表征運(yùn)行場(chǎng)F a*態(tài)的重要元素，而全 電流Ιχ、電流電壓相位差^是表征電場(chǎng)Fe的重要因子，溫度t是表征溫度場(chǎng)Ft的重要因子，濕 度h是表征濕度場(chǎng)Fh的重要因子。故可以通過(guò)避雷器內(nèi)部溫度。、濕度h、電流電壓相位差 全電流Ix四個(gè)參數(shù)的變化來(lái)映射表征避雷器運(yùn)行場(chǎng)Fa的狀態(tài)，即：
[0024]
(3-2E)
[0025] 避雷器內(nèi)部溫度以的空間場(chǎng)分布規(guī)律為，距離避雷器中心越近，其溫度值越大，其 出現(xiàn)的概率越大，對(duì)應(yīng)的散點(diǎn)越多；隨著距離中心點(diǎn)的間隔增大，溫度呈現(xiàn)衰減趨勢(shì)，對(duì)應(yīng) 的散點(diǎn)值越少。
[0026] 式（3-22)中避雷器的內(nèi)部參數(shù)Ιχ、φ#均受到外部因素溫度t、濕度h的影響。研究 發(fā)現(xiàn)實(shí)際中難以準(zhǔn)確測(cè)量避雷器內(nèi)部運(yùn)行溫度 tl，但可以測(cè)量出避雷器表面的溫度tQ，其變 化趨勢(shì)和七相同，但二者之前存在一定的延時(shí)。因此，對(duì)避雷器內(nèi)部參數(shù)中的全電流I x和相 位差(Pi?分別進(jìn)行關(guān)于外界變量溫度。、濕度h的三維最小二乘曲面擬合模型如下：
[0027] (3-23)
[0028] 對(duì)于擬合產(chǎn)生的數(shù)學(xué)模型& JIx，其物理意義表示在不同溫度和濕度構(gòu)成的空間 場(chǎng)下，存在唯一的相位曲面&和全電流FIx使得各離散的空間相位點(diǎn)和全電流點(diǎn)到各自曲 面的距離平方和最小，即生成的曲面最接近真實(shí)值。
[0029] 對(duì)于同一標(biāo)準(zhǔn)溫度tnOT和標(biāo)準(zhǔn)濕度下hn〇r均對(duì)應(yīng)唯一的標(biāo)準(zhǔn)相位中_和標(biāo)準(zhǔn)全電流 Inor，將實(shí)際空間采樣點(diǎn)全電流Ιχ和相位差《以曲面為參照進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)溫度和標(biāo)準(zhǔn)濕度下的 歸算，得到參照標(biāo)準(zhǔn)下的全電流I 'X和相位差φ 進(jìn)一步得到阻性電流分量參數(shù)Ir的計(jì) 算模型如下：
[0030]
[0031] 買施例2
[0032] 運(yùn)行場(chǎng)相位偏差指標(biāo)和運(yùn)行場(chǎng)阻性電流
[0033] 根據(jù)上述分析，目的是求取式(3-23)中的相位差參數(shù)少&、全電流Ix和避雷器內(nèi)部 運(yùn)行溫度以與濕度h的關(guān)系模型，而溫度以只能由表面溫度to來(lái)表征，最終得到運(yùn)行濕度場(chǎng) 相位偏差指標(biāo)(3。
[0034] 1)由外部溫度to模擬生成內(nèi)部溫度t
[0035] 由避雷器溫度場(chǎng)影響因子。的空間分布規(guī)律可知，tjPto應(yīng)都能反應(yīng)出實(shí)際避雷 器運(yùn)行場(chǎng)狀態(tài)，to可以看作是溫度場(chǎng)影響因子"在空間不同位置的狀態(tài)，根據(jù)濕度場(chǎng)能 量傳遞規(guī)律對(duì)模型進(jìn)行簡(jiǎn)化，將to視為七延時(shí)后的狀態(tài)量，即實(shí)際由已知溫度to模擬生成的 溫度七需要具有to相同的變化趨勢(shì)，同時(shí)相對(duì)于to具有一定的超前特性。
[0036] 另一方面，避雷器的狀態(tài)變化趨勢(shì)為：內(nèi)部溫度^升高，電路中電流、電壓相位差 值變??；內(nèi)部溫度^降低，電路中電流、電壓相位差φ Μ直變大，且兩者具有對(duì)等的變化 趨勢(shì)。設(shè)相位差參數(shù)和溫度均同時(shí)取得極值點(diǎn)，to延后t的溫度差為At，延遲因子為， 則對(duì)應(yīng)于采樣的離散數(shù)據(jù)，其表達(dá)式為：
[0037] Δ t( i) =ti(i )-to(i) ,? = 0,1,···,Ν-1 (3-25)
[0038] ti(i) = t〇(i-0) (3-26)
[0039] 式中N表示總的采樣點(diǎn)數(shù)。則溫度差Δ t應(yīng)保持ti(或to)相同的變化趨勢(shì)。
[0040] 以實(shí)際工程采樣