新型数字式MOA电位分布测量系统的研制

ByGrith4

1 P$ `" ~1 {, _摘要:为了真实反映MOA的电位分布，笔者介绍了一种新型全数字式金属氧化物避雷器电阻片电位分布的测量系统。该系统
传感器以超低功耗MSP430微处理器为核心,采用ARM7作为信号处理单元。测量时只需将传感器安装到避雷器电阻片中间,
即可在计算机屏幕上得到任意电压下整只避雷器的电位分布曲线与不同高度下流过电阻片中的电流波形以及畸变程度。电流
波形畸变能正确反映出电位分布的不均匀性,该测量系统解决了以往避雷器电位分布测量不准确的问题。通过对实验室与现
场750kV电站用氧化锌避雷器电阻片的电位分布进行测量,证明了该系统的优越性。
关键词: MOA; MSP430 单片机;数字式电流传感器;电位分布
0引言
3 d3 Y, E9 k1 j+ v4 i% ?' ~0 E' M近年来,随着电压等级的提高,金属氧化物避雷
5 ~2 J! E9 Y7 @' ?5 M1 ?器电阻片的电位分布越来越受到电力系统人员的重
视，其性能的优劣直接影响系统的过电压和绝缘配
合,决定着整个系统的运行可靠性。避雷器运行过程
6 ^! L& }4 F1 `+ [$ e中,当电阻片所承担的电压不相等时,会导致承压大
" ^$ i5 ?! S7 P& v9 l. e( X1 m的电阻片老化加快，从而可能导致MOA最终失去
1 C8 A* j$ Z# v# I作用川。
目前，金属氧化物避雷器电位分布的测量方法
主要是光纤电流法,其主要组成部件是探头,分为无
源探头和有源探头[21。无源探头多利用气体放电泡
, o8 `3 z5 @: l在电场作用下气体被击穿而产生光脉冲的原理[3),
这种方法相当于在测量回路中串人了一个很大的非
线性阻抗,改变了电流原有的波形,并不能真实地反
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  B5 B) t3 Y3 r0 x# [# r映流过电阻片的电流波形。有源探头多采用发光二
0 b. X1 u$ @/ A$ E极管作为电光转换器件,有专门的电源供电。其中有
3 ^2 i( @6 q* Q  v+ e源又有两种:一种是利用二极管发光的光强大小来
! j  a4 [$ v$ Q反映电流的大小,这种方式受温度的影响比较大,因
) j0 Y; E% p, N# k' l# z3 h而必须要有温度补偿;另外一种是应用A/D对波形
进行直接采样，这种方式基本不受外界环境的影响。
* {1 n& m. i$ k5 T) M截止到目前，还没有文献报道可以看到避雷器内部
不同高度电阻片中电流的波形。光纤电流法得到的
" C$ P6 ~  ?( q) I电位分布,大都是对电流积分后测量电压有效值,由
于MOA电阻片本身就是一个非线性元件，所以流
过电阻片的电流必然是非线性的，在全电压下是一
3 r: N/ L2 j1 Q' o/ k% ~个尖顶波。显然如果得不到流过不同高度下电阻片
0 G4 B/ G  a% `0 g& I, n中电流的瞬时最大值或电流波形，就不能真实反映
7 }& F( }- ^3 |# JMOA的电位分布|4-61。
为此，笔者研制了基于超低功耗的MSP430单
. m+ V, M/ {+ K  K2 ?片机作为电流传感器的核心,以ARM7作为信号处
7 _" F% k# x( D! t: }0 j
理单元的新型测量系统。传感器的尺寸大小为35mmx
8 x" z7 j4 r. c9 N15 mmx14 mm,可以连续工作7天,测量电流为0~
20 mA,可同时测量40路。该系统对流经不同高度
下避雷器电阻片的电流采样后,通过光纤进行传输,
. q* g) R$ D! g9 _然后在计算机界面显示电位分布的曲线，同时可以
4 O) J8 V9 P& ^# K. a! Y将不同高度下各个点流过的电流波形显示出来。
1测量系统硬件开发
1.1 测量系统的基本原理
3 B5 x6 v  H; N8 b) t% o该测量系统是针对避雷器设计制造部门对避雷
器进行出厂前的检测试验而研制的装置。避雷器的电
$ i) ~+ x1 J: Z. X& q位分布与其内部的结构参数及几何位置关系密切。影
响避雷器电位分布的主要因素是周围导体和电阻片
之间的杂散电容,特别是对地的杂散电容1。
( Q7 K% l4 G! k- S. Q- zMOA电位分布测量的基本思想是:如实地测量
; h# s' w3 f) l% O流过MOA电阻片的电流,且保证其测量系统安全地
运行在高电位下，通过光纤将采集到的数据发送到信
5 X; {5 {( i( ?6 T号处理模块,然后再将多路采集的电流波形通过485
; ^2 d* N- K2 u9 y1 v+ }* X# I& B总线发送到PC机,显示出来。测量原理见图1。

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Balata

有源探头多采用发光二极管作为电光转换器件,有专门的电源供电