專利名稱：Mov溫度保護裝置的試驗方法和mov溫度保護裝置試驗儀的制作方法
技術領域：
本發明與輸電線路串聯電容補償裝置的MOV溫度保護裝置的試驗有關。
背景技術：
-在500kV輸電線路上加裝固定式串聯電容補償裝置(簡稱串補)可 以有效縮短輸電線電氣距離，減小送電端與受電端之間的聯絡阻抗，有 效提高輸電通道的輸電能力。為使串聯電容在輸電線路發生故障時不被 損壞，在串聯電容器組兩端并聯具有非線性伏安特性的MOV(Metal Oxide Varistors)元件。輸電線路正常運行情況下，串補電容器兩端電壓較 小，僅有極小的電流流過MOV， MOV處于熱平衡狀態，不會出現MOV溫 度的持續增高。當裝有串補裝置的線路發生故障時，MOV可以避免串聯 補償電容器承受過高電壓，從而避免電容器組損壞，但是在輸電線故障 期間可能有很大電流流過MOV。MOV由多片氧化鋅閥片疊裝在密封瓷套內，密封瓷套導致MOV散熱 極慢。當線路故障使MOV流過大電流時，在T0 T1時間段內MOV吸收 能量E可按式1表示(焦耳) (1)式中*. i(t)是TO Tl時間段內流過MOV的電流，u(i)是由MOV伏 安特性確定的與i(t)對應的MOV兩端電壓。由于線路故障電流可能達到數十千安培，MOV在很短時間內即可積 聚很大能量，弓I起MOV溫度急劇升高，嚴重時可能造成MOV爆炸。為防 止MOV因溫度急劇升高而損壞，串補裝置配置了 MOV保護和放電間隙。 流過MOV的電流由電流互感器送到MOV保護裝置，MOV溫度保護根據測 量電流計算MOV溫度。放電間隙并接在MOV兩端。當MOV保護檢測到MOV 溫度升高到危險狀態時，MOV溫度保護動作，使放電間隙處于導通狀態， 旁路流過MOV的大電流。為保證放電間隙能可靠動作，必須保證MOV溫度保護能正確反應MOV 的溫升。但目前國內還沒有能檢測MOV溫度保護動作正確性的試驗設備。
發明內容
本發明的目的是提供一種快速、準確地在現場試驗MOV溫度保護裝 置的方法和試驗儀。MOV閥片封裝在密閉的絕緣隔熱瓷套內，使MOV的散熱時間常數極 大，而輸電線路故障導致MOV溫度快速升高的過程極短，因此可以忽略 散熱對MOV短時溫升值的影響。本發明的目的是這樣來實現的本發明MOV溫度保護裝置的試驗方法，包括如下步驟(1)每一組 MOV有唯一確定的伏安特性曲線，該曲線確定了 MOV能量吸收特性。處 于絕熱狀態的MOV吸收的能量Exs用公式(1)表示<formula>formula see original document page 5</formula> (焦耳) (a)其中i(t)是t時刻流過MOV的方波試驗電流；U(i)是由MOV伏安特性曲線確定的與i(t)對應的MOV兩端電壓；t0、 t2是流過MOy電流魏的一個周期的方波函數的起始時刻和終止時刻；U為一個周期方波電流 幅值終止時刻，Esx是MOV在試驗驗期間吸收的能量，n為試驗電流的 周期數，(2) 忽略散熱影響，將處于快速能量積累過程MOV的溫升視為絕 熱過程，用公式(b)表示處于絕熱狀態MOV的溫升值Tws二Kws'Exs (b) 其中Kws是由MOV結構、材料確定的單位能量引起的MOV溫度升 高值，對確定的MOV是一個常數；Tws是MOV溫度保護整定值，(3) 方波試驗電流i (t)滿足式(c)關系 i(t)= I tO《t<tl<formula>formula see original document page 5</formula>(c〕式中Kzk是方波試驗電流的占空比，I是tO—tl時刻的方波試驗 電流的幅值， tl一t2時刻，方波試驗電流的幅值為0，按照從小到大的順序選擇方波試驗電流/的幅值z',， /2，.A，由MOV 伏安特性曲線確定與電流f對應的電壓序列^， 找到滿足公式(d) 關系的一組電流電壓值^， " ， Z +1， " +1:<formula>formula see original document page 6</formula> (d)其中Ttest是檢驗MOV溫度保護裝置的試驗溫度；Tset是MOV溫度保護裝置整定時間，Tset二n (t2—t0) (e) 利用公式(f)計算使MOV產生Ttest的方波電流幅值I，<formula>formula see original document page 6</formula>(4) 當Ttest=0.95*Tws時，利用公式(f)和公式(d)計算方波 電流幅值n，據此確定方波試驗電流函數il(t)，當Ttest=1.05*Tws時，利用公式(f)和公式(d)計算方波電流 幅值12，據此確定方波試驗電流函數i2(t)，(5) 向MOV溫度保護裝置輸出持續時間為Tse1:的方波試驗電流函 數il(t)代表的方波試驗電流，MOV溫度保護裝置不動作；向M0V溫度 保護裝置輸出持續時間為Tset的方波試驗電流i2(t)代表的方波試驗電 流，MOV溫度保護裝置動作，則MOV溫度保護裝置的動作值正確。MOV溫度保護裝置試驗儀，包括；人機接口單元將MOV溫度保護試驗參數輸入到數據存儲單元； 數據存儲單元存儲MOV溫度保護定值Tws、溫度保護時間定值 Tset、單位能量溫升系數Kws、試驗周期數n、方波占空比Kzk及MOV 伏安特性曲線確定的多組電流電壓值I。、 U。、 L、仏、12 、 U2、….Ik、 Uk ;計算及處理單元利用Tws、 Tset、 Kws、 Kzk和M0V伏安特性曲線確定的多組電流電壓對應值，計算并輸出以數字信號表示的方波試驗電流i (t)到D/A轉換及電流放大單元；D/A轉換及電流放大單元:將輸入的數字信號i (t)轉換為模擬信號， 經電流放大器放大后輸出至M0V溫度保護裝置；狀態量檢測單元檢測M0V溫度保護裝置動作狀態。
本發明將輸電線路故障期間的MOV溫升視為絕熱過程，將由此計算 出的模擬方波試驗電流輸入MOV溫度保護裝置進行試驗，可快速、準確 測定MOV溫度保護裝置的動作狀態是否一正確，方法操作簡便，可現場 準確測定，裝置精度高，成本低。
圖l為本發明的結構框圖。圖2為本發明的流程圖。
具體實施例方式本發明的M0V保護試驗儀由硬件電路和軟件組成。硬件電路包括的單元及功能人機接口單元將M0V溫度保護試驗參數輸入到數據存儲單元。數據存儲單元存儲M0V溫度保護定值Tws、溫度保護時間定值 Tset、單位能量溫升系數Kws、試驗周期數n、方波占空比Kzk及M0V 伏安特性曲線確定的多組電流電壓值I。、 U。、 I,、 U,、 12 、 U2、….Ik、Uk 。計算及處理單元利用Tws、 Tset、 Kws、 Kzk和M0V伏安特性曲線 確定的多組電流電壓值，計算并輸出以數字信號表示的電流i(t)到D/A 轉換單元。D/A轉換及電流放大單元:將輸入的數字信號i(t)轉換為模擬信號，經電流放大器放大后輸出至M0V保護裝置。狀態量檢測單元檢測MOV溫度保護動作狀態。 M0V溫度保護試驗儀軟件流程見圖2。 本發明的實施過程為-利用人機接口單元將M0V溫度保護定值Tws、 M0V溫度保護時間定 值Tset、單位能量溫升系數Kws、試驗周期數n、方波信號占空比Kzk 以及M0V的伏安特性(一組由M0V特性確定的電流電壓數值 /,， wl; /2， "2;..4, a)輸入到存儲單元。計算及處理單元根據Tws、 Tset、 Kws、 Kzk及M0V伏安特性計算試 驗用方波電流幅值I，從而確定試驗信號i(t)。計算i(t)的過程如下按照由小到大的順序選擇方波電流/的幅值 /,， /2，...、，由MOV伏安特性曲線確定與電流/對應的電壓序列",，"2，』t， 利用每組i、 u計算MOV溫升，找到滿足公式d關系的一組電流電壓值, ， 《 ， C， 利用公式f計算使MOV產生Tws的方波電流幅值I，確定方波試驗電流i(t)。計算及處理單元將i(t)數字量送到D/A及電流放大單元。D/A及電 流放大單元輸出的模擬信號經電流放大器放大后送入MOV溫度保護裝置 輸入端。M0V溫度保護裝置的動作信號被送到M0V保護試驗儀的狀態量 檢測單元，M0V保護試驗儀根據M0V溫度保護裝置動作結果判斷M0V溫 度保護裝置是否正確。將持續時間為Tset的i(t)電流送入MOV溫度保護輸入端，檢査MOV 溫度保護裝置動作正確性。其試驗方法如下M0V溫度保護裝置的試驗方法，包括如下步驟(l)每一組MOV有 唯一確定的伏安特性曲線，該曲線確定了 MOV能量吸收特性，處于絕熱 狀態的MOV在試驗期間吸收的能量Exs用公式(a)表示= & (焦耳) (a)其中i(t)是t時刻流過M0V的方波試驗電流；U(i)是由MOV.伏安 特性曲線確定的與i(t)對應的M0V兩端電壓；t0是流過MOV電流的一 個周期的方波函數的起始時刻；tl為一個周期方波電流幅值終止時刻， n為試驗電流的周期數，(2) 忽略散熱影響，將處于快速能量積累過程MOV的溫升視為絕 熱過程，用公式(b)表示處于絕熱狀態MOV的溫升值Tws二Kws，Exs (b) 其中Kws是由MOV結構、材料確定的單位能量引起的MOV溫度升 高值，對確定的MOV是一個常數；Tws是MOV溫度保護整定值，，(3) 方波試驗電流i (t)滿足式(c)關系 i(t)= I t0《t<tltl《t<t2i(t)二 0式中Kzk是方波試驗電流的占空比，I是t0—tl時刻的方波試驗電流的幅值，t0、 t2是流過M0V電流的一個周期的方波函數的起始時刻和終止時刻，tl一t2時刻，方波試驗電流的幅值為0，根據M0V伏安特性曲線按照從小到大的順序選擇方波試驗電流i 的幅值i1,i2，...ik，由MOV伏安特性曲線確定與電流i對應的電壓序列 u1,u1，...uk，找到滿足公式(d)關系的一組電流電壓值in，un in+1,un+1:<formula>formula see original document page 9</formula> (d)
其中Ttest是檢驗MOV溫度保護裝置的試驗溫度；Tset是MOV溫度保護裝置整定時間，
Tset=n (t2—t0) (e) 利用公式(f)計算使MOV產生Ttest的方波電流幅值I，<formula>formula see original document page 9</formula>
(4) 當Ttest=0.95打ws時，利用公式(f)和公式(d)計算方波 電流幅值Il，據此確定方波試驗電流函數il(t)，當Ttest=1.05*Tws時，利用公式(f)和公式(d)計算方波電流 幅值12，據此確定方波試驗電流函數i2(t)，(5) 向M0V溫度保護裝置輸出持續時間為Tset的方波試驗電流函 數il(t)代表的方波試驗電流，M0V溫度保護裝置不動作；向M0V溫度 保護裝置輸出持續時間為Tset的方波試驗電流i2(t)代表的方波試驗電 流，MOV溫度保護裝置動作，則MOV溫度保護裝置的動作值正確。
權利要求
1、MOV溫度保護裝置的試驗方法，包括如下步驟(1)每一組MOV有唯一確定的伏安特性曲線，該曲線確定了MOV能量吸收特性，處于絕熱狀態的MOV在試驗期間吸收的能量Exs用公式(a)表示
2、 MOV溫度保護裝置試驗儀，其特征在于包括； 人機接口單元將M0V溫度保護試驗參數輸入到數據存儲單元； 數據存儲單元存儲M0V溫度保護定值Tws、溫度保護時間定值 Tset、單位能量溫升系數Kws、試驗周期數n、方波占空比Kzk及M0V 伏安特性曲線確定的多組電流電壓值I(,、 U 、 I,、 U,、 12 、 1]2、….Ift仏；計算及處理單元利用Tws、 Tset、 Kws、 Kzk和M0V伏安特性曲線確定的多組電流電壓對應值，計算并輸出以數字信號表示的方波試驗電流i (t)到D/A轉換及電流放大單元；D/A轉換及電流放大單元:將輸入的數字信號i(t)轉換為模擬信號， 經電流放大器放大后輸出至M0V溫度保護裝置；狀態量檢測單元檢測M0V溫度保護裝置動作狀態。
全文摘要
本發明涉及輸電線路串聯電容器補償裝置中MOV元件溫度保護裝置的試驗方法和裝置。輸電線路短時故障電流流過MOV并導致MOV溫度升高的過程是一個絕熱過程，期間沒有熱量散失，據此可將故障期間MOV吸收的能量Exs與由此引起的MOV溫度升高Tws表示為比例常數Kws，即Kws=Tws/Exs。本發明的方法。包括如下步驟(1)MOV吸收的能量計算MOV溫升Tws＝Exs*Kws。(2)根據MOV溫度保護參數確定試驗用方波電流幅值I。(3)將試驗儀的電流輸出與MOV溫度保護裝置的電流輸入連接，MOV溫度保護裝置狀態輸出與試驗儀的狀態監測輸入連接。(4)試驗儀輸出方波電流i(t)至MOV溫度保護裝置。(5)監測MOV溫度保護裝置動作情況，判定MOV溫度保護裝置動作值正確性。
文檔編號G01R31/00GK101158703SQ200710050220
公開日2008年4月9日 申請日期2007年10月12日 優先權日2007年10月12日
發明者劉明忠, 李成鑫, 威 甄 申請人:四川電力試驗研究院
專業數控銑床產品供應商
20年生產經驗，實力工廠，精工品質，質量有保障
