基于隔離開關分合容性小電流的gis電子互感器測試系統的制作方法
【專利摘要】一種基于隔離開關分合容性小電流的GIS電子式互感器的測試系統，包括連接一根BSG套管上的高壓試驗變壓器，電容分壓器，在另一根BSG套管上的負載電容，以及在兩根所述套管之間的隔離開關，校準一次暫態測試系統和待測電子式互感器，二次轉換器一端連接待測電子式互感器，另一端連接合并單元，合并單元的另一端連接故障錄波器。測試隔離開關開合時的高壓母線上的電壓值和電流值，從而與待測電子互感器的輸出作比對。通過該測試系統，可以模擬110KV、220KV、500KV電壓等級在送電和斷電過程中的電磁環境，模擬現場隔離開關開合空導線及容性小電流負荷過程，產生類似現場暫態強干擾，考核在該條件下電子式互感器的電磁防護性能。
【專利說明】基于隔離開關分合容性小電流的GIS電子互感器測試系統
【技術領域】
[0001]本實用新型涉及一種GIS電子互感器的測試系統，具體的，涉及一種基于隔離開關分合容性小電流的GIS電子互感器測試系統。
【背景技術】
[0002]隨著智能電網的建設，在智能電網中廣泛地使用了電子互感器。國家電網公司科技發展規劃提出的“建設統一堅強智能電網”的戰略目標，對電子互感器產品的質量和性能，產品運行的可靠性、穩定性和精確度提出了更高的要求。而其中電磁干擾是影響電子互感器可靠性和穩定性的一個重要因素。
[0003]國內外目前對于電子互感器電磁兼容的檢測認識還停留在現有標準的基礎上，其試驗項目和技術要求不能完全滿足在高電壓等級中運行的電子設備的實際需要。國內電子互感器的應用推廣時間不長，其電磁兼容的問題暴露的還不十分顯著，但由于電子互感器在電力系統的重要作用，重視電磁兼容問題就十分必要。
[0004]從變電站常見的電磁干擾的類型、特性和其對電子互感器的干擾耦合路徑可以看出，在變電站環境中，電子互感器容易受干擾的原因主要是由于其設備更接近一次回路，在開關操作、系統短路的條件下，通過直接傳導和電磁場耦合更容易受到干擾，而其布置、合并單元及其供電模塊也非常容易通過電磁輻射或地電位抬升的原因產生干擾。而這些干擾的強度遠遠超過目前電磁兼容標準規定的干擾水平，這也是目前電子互感器已通過了電磁兼容試驗，在現場出現電磁防護故障的主要原因。為了徹底驗證在現場條件下，電子互感器抗強干擾的能力，就必須采用與實際情況最接近的試驗方法來驗證。為此需研究并提出一種滿足現場電磁防護要求的電磁兼容試驗方法，以提高電子互感器的防護性能，降低電磁防護的故障率。
實用新型內容
[0005]本實用新型的目的在于提出基于隔離開關分合容性小電流的GIS電子互感器測試系統，使得能夠模擬系統受到的各種電磁輻射，一遍滿足現場電磁防護要求的電磁兼容試驗，以提高電子互感器的防護性能，降低電磁防護的故障率。
[0006]為達此目的，本實用新型采用以下技術方案:
[0007]—種基于隔離開關分合容性小電流的GIS電子互感器測試系統，包括:
[0008]包括兩根套管，在兩根套管之間具有GIS管道，其中一根所述套管為電源套管，所述電源套管連接著彼此并聯的高壓試驗變壓器和用于保護電源的電容分壓器，所述電容分壓器用以降低因較高電源阻抗引起的諧振效應，另一根所述套管為負載套管，所述負載套管連接著負載電容，在靠近所述電源套管的GIS管道中具有第一隔離開關；
[0009]其特征在于:
[0010]在所述第一隔離開關和所述負載套管之間具有第一校準一次暫態測試系統、第一待測電子互感器、第二待測電子式電壓互感器和第二校準一次暫態電壓測試系統；[0011]其中，所述第一待測電子互感器靠近所述第一隔離開關，所述第二待測電子式電壓互感器靠近所述負載套管，第一待測電子互感器為電子式電流互感器，或者電子式電流電壓組合互感器，
[0012]所述第一校準一次暫態測試系統在第一待測電子互感器的鄰近設置，為對應于所述第一待測電子互感器的一次暫態電流測試系統、或者一次暫態電壓和電流測試系統的組合，所述第二校準一次暫態電壓測試系統在第二待測電子式電壓互感器的鄰近設置；
[0013]二次轉換器一端連接待測的所述互感器，另一端連接合并單元，所述合并單元的另一端連接故障錄波器，所述故障錄波器用于連接合并單元的輸出。
[0014]優選的:
[0015]在所述第一待測電子互感器和所述第二待測電子式電壓互感器之間還具有第二隔離開關。
[0016]優選的:
[0017]所述GIS管道長短可調，所述電源套管的底部具有伸縮所述GIS管道用的滑軌，所述滑軌能夠左右滑動。
[0018]優選的:
[0019]所述第一和第二隔離開關的分合的容性小電流數值為0.1?0.8A。
[0020]優選的:
[0021]所述高壓試驗變壓器的輸出電流為2A ;所述第一和第二隔離開關配電動操動機構、交流220V操作電源。
[0022]優選的:
[0023]所述GIS管道附近安裝有匯空柜，所述二次轉換器和所述合并單元都置于所述匯空柜內。
[0024]優選的:
[0025]所述一次暫態電流測試系統包括一次暫態電流傳感器，所述一次暫態電壓測試系統包括一次暫態電壓傳感器，高速采集卡和測量上位機，所述高速采集卡3分別采集所述一次暫態電流傳感器和所述一次暫態電壓傳感器的輸出，并通過數據傳輸方式傳輸給測量上位機。
[0026]優選的:
[0027]所述一次暫態電壓傳感器為手孔式電壓傳感器，所述手孔式電壓傳感器包括安裝于GIS手孔內部的感應電極，手孔蓋板和位于所述感應電極和所述手孔蓋板之間絕緣薄膜，所述感應電極和所述手孔蓋板之間夾有一層所述絕緣薄膜構成分壓器的低壓臂電容，所述感應電極和高壓母線之間構成高壓臂電容，組成電容分壓器，測量所述高壓母線和GIS外殼之間的暫態過電壓；
[0028]所述一次暫態電流傳感器使用空心線圈，把所述空心線圈套在所述高壓母線電流測量處測量；
[0029]在GIS的拔口安裝有屏蔽箱，所述測試系統的所述高速采集卡、觸發系統、光纖控制系統及其電源置于所述屏蔽箱內。
[0030]因此，根據本實用新型的基于隔離開關分合容性小電流的GIS電子互感器測試系統，測試隔離開關開合時GIS管道中高壓母線的電壓值和電流值，從而與待測試品的輸出作比對。這樣，可以在試驗室搭建110KV、220KV、500KV隔離開關分合容性小電流試驗回路，同時將電子互感器串聯接入試驗回路，模擬現場隔離開關開合空導線及容性小電流負荷過程，產生類似現場暫態強干擾，考核在該條件下電子互感器的電磁防護性能。該試驗平臺可用于110KV、220KV、500KV電壓等級在送電和斷電過程中的電磁環境。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0031]圖1是基于本實用新型實施例的220KV的GIS管道安裝尺寸圖；
[0032]圖2是基于本實用新型實施例的220KV測試電路圖；
[0033]圖3是基于本實用新型實施例的220KV測試布置圖；
[0034]圖4是基于本實用新型實施例的手孔式電壓傳感器結構圖；
[0035]圖5是基于本實用新型實施例的GIS管道一次暫態電壓傳感器安裝結構圖；
[0036]圖6是基于本實用新型實施例的GIS管道一次暫態電流傳感器安裝結構圖；
[0037]圖中的附圖標記所分別指代的為:
[0038]101、第一校準一次暫態測試系統；102、第一待測電子互感器；103、第二待測電子式電壓互感器；104、第二校準一次暫態電壓測試系統；105、電源套管；106、負載套管；110、二次轉換器；111、合并單元；112、故障錄播儀；113、高速采集卡；114、測量上位機；201、高壓母線;202、感應電極;203、絕緣薄膜;204、手孔蓋板;205、手孔;206、GIS殼體;301、屏蔽箱；302、蓄電池；303、逆變電源；1，為位置I ;2，為位置2 ；3,為位置3 ；4,為位置4。
【具體實施方式】
[0039]下面結合附圖和實施例對本實用新型作進一步的詳細說明。可以理解的是，此處所描述的具體實施例僅僅用于解釋本實用新型，而非對本實用新型的限定。另外還需要說明的是，為了便于描述，附圖中僅示出了與本實用新型相關的部分而非全部結構。
[0040]變電站電磁環境主要包括隔離開關和斷路器操作、雷電和系統短路等幾種情況下，在變電站內引起的強電磁干擾現象。
[0041 ] 對于在試驗室內進行的雷電沖擊試驗作為考核電子互感器抗電磁干擾能力的試驗方法，但是考慮到人工雷電沖擊試驗的能量及整個試驗布置情況，在試驗室內進行的雷電沖擊試驗與真實的雷電沿變電站內避雷針放電的條件差比比較大，首先是人工條件下模擬的雷電流幅值、能量都明顯弱于實際；其次是人工試驗中，參試設備的布置與實際明顯不符。因此人工雷電試驗不能完全模擬現場實際，其試驗效果不會太好。
[0042]在試驗室進行的人工接地試驗也存在類似問題，其最大缺陷在于人工模擬的短路電流的條件與實際情況差別大，其幅值、持續時間等明顯弱于實際情況，因此在人工接地試驗條件下，對電子互感器抗干擾能力的考核也不充分。若在變電站進行1:1的真型人工接地試驗則能提供比較好的試驗條件，以提供對電子互感器的考核，但是此種試驗的危險性大，對站內多數弱電設備都有強烈的干擾。試驗可能會造成其它不必要的損失或留下隱患，從而對變電站日后正常運行有一定危害，因此在電力系統內極少進行類似的試驗。
[0043]因此，人工雷電沖擊和人工接地試驗都存在比較明顯的缺陷。通過理論分析和實踐經驗，現場隔離開關的操作可以產生較強的電磁干擾，隔離開關干擾源的特點如下:
[0044]I)在一次回路產生過電壓，幅值范圍1.0p.u.?1.8p.u.；[0045]2)在一次回路產生高頻脈沖電流，幅值范圍在幾千安；
[0046]3) 一次電壓電流頻率范圍寬，50Hz?IOOMHz ；
[0047]4)騷擾持續時間長，200ms?數秒；
[0048]5)電弧擊穿-熄滅放電次數多，幾百到上千次；
[0049]6)產生電磁福射；
[0050]7)產生外殼電位升，幅值范圍，幾千伏到幾十千伏。
[0051]因此可知，隔離開關干擾源是一種高強度的干擾源，如果用于檢驗電子互感器的電磁兼容性試驗，可最大限度考核電子互感器的電磁防護性能。隔離開關在分合電容器過程中，在一次試驗回路將產生多次電弧擊穿和熄滅暫態過程，此暫態過程將產生多次脈沖電流、暫態過電壓及脈沖磁場，利用一次回路中的標準電壓和標準電流傳感器測量一次電壓電流的數值并記錄，同時記錄被試電子互感器在經過合并單元后輸出值，依據測量到的一次電壓、電流波形數值與被試電子互感器的輸出特性比對并觀測電子互感器在整個試驗過程中的工作狀態，就可以來判別被試電子互感器的電磁抗干擾性能。
[0052]實施例1:
[0053]在本實施例中，以220KV的GIS管道為例，介紹GIS電子互感器測試系統。參見附圖1-3，分別公開了根據本實用新型的220KV的GIS管道安裝尺寸圖，測試電路圖和測試布置圖。
[0054]GIS電子互感器測試系統包括兩根BSG套管，在兩根BSG套管之間具有GIS管道，其中一根所述套管為電源套管105，所述電源套管連接著彼此并聯的高壓試驗變壓器Ul和用于保護電源的電容分壓器Cl，所述電容分壓器Cl用以降低因較高電源阻抗引起的諧振效應，另一根所述套管為負載套管106，所述負載套管連接著負載電容C2，由于GIS式電子互感器全部屬于電容量較小的電容分壓原理的產品，因此需要增加負載電容C2以更好地模擬實際情況。具體的來說，負載電容C2有助于穩定母線充電電流，偏差在±10%。在靠近所述電源套管的GIS管道中具有第一隔離開關DS1，在第一隔離開關DSl和所述負載套管之間具有第一校準一次暫態測試系統101、第一待測電子互感器102、第二待測電子式電壓互感器103和第二校準一次暫態電壓測試系統104。第一待測電子互感器102靠近所述第一隔離開關DS1，第二待測電子式電壓互感器103靠近所述負載套管，其中，第一待測電子互感器102為電子式電流互感器ECT，或者電子式電流電壓組合互感器ECVT，設立第二待測電子式電壓互感器EVT是由于暫態電壓受到距離隔離開關的距離的影響較大，因此在第一待測電子互感器與負載套管之間增設第二待測電子式電壓互感器。二次轉換器110 —端連接待測電子互感器102.103，另一端連接合并單元111，合并單元111的另一端連接故障錄波器112，故障錄波器112用于連接合并單元111的輸出。
[0055]所述第一校準一次暫態測試系統101在第一待測電子互感器102的鄰近設置，為對應于第一待測電子互感器的一次暫態電流測試系統、或者一次暫態電壓和電流測試系統的組合。所述第二校準一次暫態電壓測試系統104在第二待測電子式電壓互感器103的鄰近設置，為對應于第二待測電子式電壓互感器的一次暫態電壓測試系統。
[0056]應當知道，所述待測電子互感器在GIS管道中的位置中的具體位置并不固定，能夠位于管道中的不同位置處，由此可以模擬在距離第一隔離開關DSl不同位置處的暫態電壓或者電流。[0057]在此方案中，待測電子互感器102、103均位于負載側，即位于第一隔離開關DSl和負載套管之間，只有離隔離開關距離的不同，因此，可以研究管道的長短對負載側暫態電壓和暫態電流的影響。
[0058]因此，優選地，GIS管道長短可調，所述電源套管105的底部具有伸縮所述GIS管道用的滑軌，可左右滑動，因此可以模擬不同的GIS管道，進而進一步有利于研究不同的GIS管道的長短對負載側暫態電壓和暫態電流的影響。
[0059]同時，GIS管道長短可調和伸縮用滑軌可以兼容不同制造單位的電子互感器的樣品O
[0060]優選地，為了研究負載側和電源側暫態電流和暫態電壓的不同，在所述第一待測電子互感器和所述第二待測電子式電壓互感器之間還具有輔助用的第二隔離開關DS2，這樣擴充了該電流的試驗能力，因此，該試驗電路可以完成以以下兩種方式進行暫態參數的研究:
[0061 ] 方式1:電源置于右側，負載置于左側，DS2常閉，開合DSl，兩套暫態測試系統測試的數據都是負載側(隔離開關與負載之間)的暫態電壓波形，只有離隔離開關距離不同的區別，因此可以研究管道長短對負載側暫態電壓的影響。
[0062]方式2:電源置于右側，負載置于左側，DSl常閉，開合DS2，兩套暫態測試系統測試的數據分別是負載側(隔離開關與負載之間)和電源側(隔離開關與電源之間)的暫態電壓波形，因此可以研究負載側和電源側暫態電壓的不同。
[0063]其中，第一校準一次暫態測試系統和第二校準一次暫態電壓測試系統，可以為常用的一次暫態電流電壓測量系統，但優選地，可以為例如實施例2的一次暫態電流電壓測
量系統。
[0064]如上所述，所述待測電子互感器在GIS管道中的位置并不固定，能夠位于管道中的不同位置處，由此可以模擬在距離第一隔離開關DSl不同位置處的暫態電壓或者電流。
[0065]例如，在220KV中可以設置具體的待測電子互感器的和一次暫態測試系統的位置。參見附圖1-3,在圖中，ES表不接地開關，DS表不隔尚開關，EVT表不電子式電壓互感器試品,ECT表不電子式電流互感器試品,ECVT表不電子式電流電壓組合互感器試品。該試驗平臺可同時在位置2處接入一臺EVT、在位置3處安裝ECT或者ECVT。在位置1，位置4處分別放置一個一次暫態電壓傳感器，在位置4處放置一次暫態電流傳感器。
[0066]S卩，在所述第一隔離開關DSl和負載套管之間依次安裝第一校準一次暫態電流、電壓測試系統、第一待測電子式電流電壓組合互感器、第二隔離開關、第二待測電子式電壓互感器、第二校準一次暫態電壓測試系統。
[0067]對于本領域技術人員而言，在不同的電壓等級中，在管道的不同位置設置待測電子互感器的和一次暫態測試系統，只要在靠近電源套管處設置待測電子式電流互感器，或者待測電子式電流電壓組合互感器，在靠近負載套管增置待測電子式電壓互感器，同時分別設置對應的校準一次暫態測試系統即可。
[0068]優選地，高壓試驗變壓器101的輸出電流2A ;GIS式第一隔離開關DSl和第二隔離開關DS2配電動操動機構、交流220V操作電源。在實際測量中，GIS管道就近安裝了一個匯空柜，待測電子互感器的二次轉換器110和合并單元110都置于匯空柜內，匯空柜電源為直流220V，采用直流屏供電。[0069]根據隔離開關相關標準內容，在試驗中，所述第一和第二隔離開關的分合的容性小電流數值為0.1-0.8Α(穩態)，具體數值見表1。實際負載電容不需要與計算結果精確一致，可以按照實際條件存在±10%的偏差。
[0070]表1試驗電容電流
[0071]
【權利要求】
1.一種基于隔離開關分合容性小電流的Gis電子互感器測試系統，包括: 包括兩根套管，在兩根套管之間具有GIS管道，其中一根所述套管為電源套管，所述電源套管連接著彼此并聯的高壓試驗變壓器和用于保護電源的電容分壓器，所述電容分壓器用以降低因較高電源阻抗引起的諧振效應，另一根所述套管為負載套管，所述負載套管連接著負載電容，在靠近所述電源套管的GIS管道中具有第一隔離開關； 其特征在于: 在所述第一隔離開關和所述負載套管之間具有第一校準一次暫態測試系統、第一待測電子互感器、第二待測電子式電壓互感器和第二校準一次暫態電壓測試系統； 其中，所述第一待測電子互感器靠近所述第一隔離開關，所述第二待測電子式電壓互感器靠近所述負載套管，第一待測電子互感器為電子式電流互感器，或者電子式電流電壓組合互感器， 所述第一校準一次暫態測試系統在第一待測電子互感器的鄰近設置，為對應于所述第一待測電子互感器的一次暫態電流測試系統、或者一次暫態電壓和電流測試系統的組合，所述第二校準一次暫態電壓測試系統在第二待測電子式電壓互感器的鄰近設置； 二次轉換器一端連接待測的所述互感器，另一端連接合并單元，所述合并單元的另一端連接故障錄波器，所述故障錄波器用于連接合并單元的輸出。
2.根據權利要求1所述的基于隔離開關分合容性小電流的GIS電子互感器測試系統，其特征在于: 在所述第一待測電子互感器和所述第二待測電子式電壓互感器之間還具有第二隔離開關。
3.根據權利要求2所述的基于隔離開關分合容性小電流的GIS電子互感器測試系統，其特征在于:` 所述GIS管道長短可調，所述電源套管的底部具有伸縮所述GIS管道用的滑軌，所述滑軌能夠左右滑動。
4.根據權利要求2所述的基于隔離開關分合容性小電流的GIS電子互感器測試系統，其特征在于: 所述第一和第二隔離開關的分合的容性小電流數值為0.1~0.8A。
5.根據權利要求2所述的基于隔離開關分合容性小電流的GIS電子互感器測試系統，其特征在于: 所述高壓試驗變壓器的輸出電流為2A ;所述第一和第二隔離開關配電動操動機構、交流220V操作電源。
6.根據權利要求3-5中任意一項所述的基于隔離開關分合容性小電流的GIS電子互感器測試系統，其特征在于: 所述GIS管道附近安裝有匯空柜，所述二次轉換器和所述合并單元都置于所述匯空柜內。
7.根據權利要求6所述的基于隔離開關分合容性小電流的GIS電子互感器測試系統，其特征在于: 所述一次暫態電流測試系統包括一次暫態電流傳感器，所述一次暫態電壓測試系統包括一次暫態電壓傳感器，高速采集卡和測量上位機，所述高速采集卡分別采集所述一次暫態電流傳感器和所述一次暫態電壓傳感器的輸出，并通過數據傳輸方式傳輸給測量上位機。
8.根據權利要求7所述的基于隔離開關分合容性小電流的GIS電子互感器測試系統，其特征在于: 所述一次暫態電壓傳感器為手孔式電壓傳感器，所述手孔式電壓傳感器包括安裝于GIS手孔內部的感應電極，手孔蓋板和位于所述感應電極和所述手孔蓋板之間絕緣薄膜，所述感應電極和所述手孔蓋板之間夾有一層所述絕緣薄膜構成分壓器的低壓臂電容，所述感應電極和高壓母線之間構成高壓臂電容，組成電容分壓器，測量所述高壓母線和GIS外殼之間的暫態過電壓； 所述一次暫態電流傳感器使用空心線圈，把所述空心線圈套在所述高壓母線電流測量處測量； 在GIS的拔口安裝有屏蔽箱，所述測試系統的所述高速采集卡、觸發系統、光纖控制系統及其電源置于所 述屏蔽箱內。
【文檔編號】G01R35/02GK203502582SQ201320558515
【公開日】2014年3月26日 申請日期:2013年9月9日 優先權日:2013年9月9日
【發明者】張勤, 葉國雄, 郭克勤, 劉彬, 黃華, 童悅, 劉翔, 胡蓓, 萬罡, 馮翔翔, 鄔文亮, 陳鵬, 楊帆, 鄧小聘, 王焱, 王曉周, 代靜, 汪英英, 熊俊軍, 劉勇 申請人:國家電網公司, 中國電力科學研究院, 天津市電力公司
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
