基于隔离开关分合容性小电流的gis电子互感器测试系统的制作方法
【专利摘要】一种基于隔离开关分合容性小电流的GIS电子式互感器的测试系统，包括连接一根BSG套管上的高压试验变压器，电容分压器，在另一根BSG套管上的负载电容，以及在两根所述套管之间的隔离开关，校准一次暂态测试系统和待测电子式互感器，二次转换器一端连接待测电子式互感器，另一端连接合并单元，合并单元的另一端连接故障录波器。测试隔离开关开合时的高压母线上的电压值和电流值，从而与待测电子互感器的输出作比对。通过该测试系统，可以模拟110KV、220KV、500KV电压等级在送电和断电过程中的电磁环境，模拟现场隔离开关开合空导线及容性小电流负荷过程，产生类似现场暂态强干扰，考核在该条件下电子式互感器的电磁防护性能。
【专利说明】基于隔离开关分合容性小电流的GIS电子互感器测试系统
【技术领域】
[0001]本实用新型涉及一种GIS电子互感器的测试系统，具体的，涉及一种基于隔离开关分合容性小电流的GIS电子互感器测试系统。
【背景技术】
[0002]随着智能电网的建设，在智能电网中广泛地使用了电子互感器。国家电网公司科技发展规划提出的“建设统一坚强智能电网”的战略目标，对电子互感器产品的质量和性能，产品运行的可靠性、稳定性和精确度提出了更高的要求。而其中电磁干扰是影响电子互感器可靠性和稳定性的一个重要因素。
[0003]国内外目前对于电子互感器电磁兼容的检测认识还停留在现有标准的基础上，其试验项目和技术要求不能完全满足在高电压等级中运行的电子设备的实际需要。国内电子互感器的应用推广时间不长，其电磁兼容的问题暴露的还不十分显著，但由于电子互感器在电力系统的重要作用，重视电磁兼容问题就十分必要。
[0004]从变电站常见的电磁干扰的类型、特性和其对电子互感器的干扰耦合路径可以看出，在变电站环境中，电子互感器容易受干扰的原因主要是由于其设备更接近一次回路，在开关操作、系统短路的条件下，通过直接传导和电磁场耦合更容易受到干扰，而其布置、合并单元及其供电�？橐卜浅Ｈ菀淄ü绱欧浠虻氐缥惶脑虿扇�。而这些干扰的强度远远超过目前电磁兼容标准规定的干扰水平，这也是目前电子互感器已通过了电磁兼容试验，在现场出现电磁防护故障的主要原因。为了彻底验证在现场条件下，电子互感器抗强干扰的能力，就必须采用与实际情况最接近的试验方法来验证。为此需研究并提出一种满足现场电磁防护要求的电磁兼容试验方法，以提高电子互感器的防护性能，降低电磁防护的故障率。
实用新型内容
[0005]本实用新型的目的在于提出基于隔离开关分合容性小电流的GIS电子互感器测试系统，使得能够模拟系统受到的各种电磁辐射，一遍满足现场电磁防护要求的电磁兼容试验，以提高电子互感器的防护性能，降低电磁防护的故障率。
[0006]为达此目的，本实用新型采用以下技术方案:
[0007]—种基于隔离开关分合容性小电流的GIS电子互感器测试系统，包括:
[0008]包括两根套管，在两根套管之间具有GIS管道，其中一根所述套管为电源套管，所述电源套管连接着彼此并联的高压试验变压器和用于保护电源的电容分压器，所述电容分压器用以降低因较高电源阻抗引起的谐振效应，另一根所述套管为负载套管，所述负载套管连接着负载电容，在靠近所述电源套管的GIS管道中具有第一隔离开关；
[0009]其特征在于:
[0010]在所述第一隔离开关和所述负载套管之间具有第一校准一次暂态测试系统、第一待测电子互感器、第二待测电子式电压互感器和第二校准一次暂态电压测试系统；[0011]其中，所述第一待测电子互感器靠近所述第一隔离开关，所述第二待测电子式电压互感器靠近所述负载套管，第一待测电子互感器为电子式电流互感器，或者电子式电流电压组合互感器，
[0012]所述第一校准一次暂态测试系统在第一待测电子互感器的邻近设置，为对应于所述第一待测电子互感器的一次暂态电流测试系统、或者一次暂态电压和电流测试系统的组合，所述第二校准一次暂态电压测试系统在第二待测电子式电压互感器的邻近设置；
[0013]二次转换器一端连接待测的所述互感器，另一端连接合并单元，所述合并单元的另一端连接故障录波器，所述故障录波器用于连接合并单元的输出。
[0014]优选的:
[0015]在所述第一待测电子互感器和所述第二待测电子式电压互感器之间还具有第二隔离开关。
[0016]优选的:
[0017]所述GIS管道长短可调，所述电源套管的底部具有伸缩所述GIS管道用的滑轨，所述滑轨能够左右滑动。
[0018]优选的:
[0019]所述第一和第二隔离开关的分合的容性小电流数值为0.1?0.8A。
[0020]优选的:
[0021]所述高压试验变压器的输出电流为2A ;所述第一和第二隔离开关配电动操动机构、交流220V操作电源。
[0022]优选的:
[0023]所述GIS管道附近安装有汇空柜，所述二次转换器和所述合并单元都置于所述汇空柜内。
[0024]优选的:
[0025]所述一次暂态电流测试系统包括一次暂态电流传感器，所述一次暂态电压测试系统包括一次暂态电压传感器，高速采集卡和测量上位机，所述高速采集卡3分别采集所述一次暂态电流传感器和所述一次暂态电压传感器的输出，并通过数据传输方式传输给测量上位机。
[0026]优选的:
[0027]所述一次暂态电压传感器为手孔式电压传感器，所述手孔式电压传感器包括安装于GIS手孔内部的感应电极，手孔盖板和位于所述感应电极和所述手孔盖板之间绝缘薄膜，所述感应电极和所述手孔盖板之间夹有一层所述绝缘薄膜构成分压器的低压臂电容，所述感应电极和高压母线之间构成高压臂电容，组成电容分压器，测量所述高压母线和GIS外壳之间的暂态过电压；
[0028]所述一次暂态电流传感器使用空心线圈，把所述空心线圈套在所述高压母线电流测量处测量；
[0029]在GIS的拔口安装有屏蔽箱，所述测试系统的所述高速采集卡、触发系统、光纤控制系统及其电源置于所述屏蔽箱内。
[0030]因此，根据本实用新型的基于隔离开关分合容性小电流的GIS电子互感器测试系统，测试隔离开关开合时GIS管道中高压母线的电压值和电流值，从而与待测试品的输出作比对。这样，可以在试验室搭建110KV、220KV、500KV隔离开关分合容性小电流试验回路，同时将电子互感器串联接入试验回路，模拟现场隔离开关开合空导线及容性小电流负荷过程，产生类似现场暂态强干扰，考核在该条件下电子互感器的电磁防护性能。该试验平台可用于110KV、220KV、500KV电压等级在送电和断电过程中的电磁环境。
【专利附图】
【附图说明】
[0031]图1是基于本实用新型实施例的220KV的GIS管道安装尺寸图；
[0032]图2是基于本实用新型实施例的220KV测试电路图；
[0033]图3是基于本实用新型实施例的220KV测试布置图；
[0034]图4是基于本实用新型实施例的手孔式电压传感器结构图；
[0035]图5是基于本实用新型实施例的GIS管道一次暂态电压传感器安装结构图；
[0036]图6是基于本实用新型实施例的GIS管道一次暂态电流传感器安装结构图；
[0037]图中的附图标记所分别指代的为:
[0038]101、第一校准一次暂态测试系统；102、第一待测电子互感器；103、第二待测电子式电压互感器；104、第二校准一次暂态电压测试系统；105、电源套管；106、负载套管；110、二次转换器；111、合并单元；112、故障录播仪；113、高速采集卡；114、测量上位机；201、高压母线;202、感应电极;203、绝缘薄膜;204、手孔盖板;205、手孔;206、GIS壳体;301、屏蔽箱；302、蓄电池；303、逆变电源；1，为位置I ;2，为位置2 ；3,为位置3 ；4,为位置4。
【具体实施方式】
[0039]下面结合附图和实施例对本实用新型作进一步的详细说明。可以理解的是，此处所描述的具体实施例仅仅用于解释本实用新型，而非对本实用新型的限定。另外还需要说明的是，为了便于描述，附图中仅示出了与本实用新型相关的部分而非全部结构。
[0040]变电站电磁环境主要包括隔离开关和断路器操作、雷电和系统短路等几种情况下，在变电站内引起的强电磁干扰现象。
[0041 ] 对于在试验室内进行的雷电冲击试验作为考核电子互感器抗电磁干扰能力的试验方法，但是考虑到人工雷电冲击试验的能量及整个试验布置情况，在试验室内进行的雷电冲击试验与真实的雷电沿变电站内避雷针放电的条件差比比较大，首先是人工条件下模拟的雷电流幅值、能量都明显弱于实际；其次是人工试验中，参试设备的布置与实际明显不符。因此人工雷电试验不能完全模拟现场实际，其试验效果不会太好。
[0042]在试验室进行的人工接地试验也存在类似问题，其最大缺陷在于人工模拟的短路电流的条件与实际情况差别大，其幅值、持续时间等明显弱于实际情况，因此在人工接地试验条件下，对电子互感器抗干扰能力的考核也不充分。若在变电站进行1:1的真型人工接地试验则能提供比较好的试验条件，以提供对电子互感器的考核，但是此种试验的危险性大，对站内多数弱电设备都有强烈的干扰。试验可能会造成其它不必要的损失或留下隐患，从而对变电站日后正常运行有一定�：Γ虼嗽诘缌ο低衬诩俳欣嗨频氖匝�。
[0043]因此，人工雷电冲击和人工接地试验都存在比较明显的缺陷。通过理论分析和实践经验，现场隔离开关的操作可以产生较强的电磁干扰，隔离开关干扰源的特点如下:
[0044]I)在一次回路产生过电压，幅值范围1.0p.u.?1.8p.u.；[0045]2)在一次回路产生高频脉冲电流，幅值范围在几千安；
[0046]3) 一次电压电流频率范围宽，50Hz?IOOMHz ；
[0047]4)骚扰持续时间长，200ms?数秒；
[0048]5)电弧击穿-熄灭放电次数多，几百到上千次；
[0049]6)产生电磁福射；
[0050]7)产生外壳电位升，幅值范围，几千伏到几十千伏。
[0051]因此可知，隔离开关干扰源是一种高强度的干扰源，如果用于检验电子互感器的电磁兼容性试验，可最大限度考核电子互感器的电磁防护性能。隔离开关在分合电容器过程中，在一次试验回路将产生多次电弧击穿和熄灭暂态过程，此暂态过程将产生多次脉冲电流、暂态过电压及脉冲磁�。靡淮位芈分械谋曜嫉缪购捅曜嫉缌鞔衅鞑饬恳淮蔚缪沟缌鞯氖挡⒓锹迹奔锹急皇缘缱踊ジ衅髟诰喜⒌ピ笫涑鲋担谰莶饬康降囊淮蔚缪�、电流波形数值与被试电子互感器的输出特性比对并观测电子互感器在整个试验过程中的工作状态，就可以来判别被试电子互感器的电磁抗干扰性能。
[0052]实施例1:
[0053]在本实施例中，以220KV的GIS管道为例，介绍GIS电子互感器测试系统。参见附图1-3，分别公开了根据本实用新型的220KV的GIS管道安装尺寸图，测试电路图和测试布置图。
[0054]GIS电子互感器测试系统包括两根BSG套管，在两根BSG套管之间具有GIS管道，其中一根所述套管为电源套管105，所述电源套管连接着彼此并联的高压试验变压器Ul和用于保护电源的电容分压器Cl，所述电容分压器Cl用以降低因较高电源阻抗引起的谐振效应，另一根所述套管为负载套管106，所述负载套管连接着负载电容C2，由于GIS式电子互感器全部属于电容量较小的电容分压原理的产品，因此需要增加负载电容C2以更好地模拟实际情况。具体的来说，负载电容C2有助于稳定母线充电电流，偏差在±10%。在靠近所述电源套管的GIS管道中具有第一隔离开关DS1，在第一隔离开关DSl和所述负载套管之间具有第一校准一次暂态测试系统101、第一待测电子互感器102、第二待测电子式电压互感器103和第二校准一次暂态电压测试系统104。第一待测电子互感器102靠近所述第一隔离开关DS1，第二待测电子式电压互感器103靠近所述负载套管，其中，第一待测电子互感器102为电子式电流互感器ECT，或者电子式电流电压组合互感器ECVT，设立第二待测电子式电压互感器EVT是由于暂态电压受到距离隔离开关的距离的影响较大，因此在第一待测电子互感器与负载套管之间增设第二待测电子式电压互感器。二次转换器110 —端连接待测电子互感器102.103，另一端连接合并单元111，合并单元111的另一端连接故障录波器112，故障录波器112用于连接合并单元111的输出。
[0055]所述第一校准一次暂态测试系统101在第一待测电子互感器102的邻近设置，为对应于第一待测电子互感器的一次暂态电流测试系统、或者一次暂态电压和电流测试系统的组合。所述第二校准一次暂态电压测试系统104在第二待测电子式电压互感器103的邻近设置，为对应于第二待测电子式电压互感器的一次暂态电压测试系统。
[0056]应当知道，所述待测电子互感器在GIS管道中的位置中的具体位置并不固定，能够位于管道中的不同位置处，由此可以模拟在距离第一隔离开关DSl不同位置处的暂态电压或者电流。[0057]在此方案中，待测电子互感器102、103均位于负载侧，即位于第一隔离开关DSl和负载套管之间，只有离隔离开关距离的不同，因此，可以研究管道的长短对负载侧暂态电压和暂态电流的影响。
[0058]因此，优选地，GIS管道长短可调，所述电源套管105的底部具有伸缩所述GIS管道用的滑轨，可左右滑动，因此可以模拟不同的GIS管道，进而进一步有利于研究不同的GIS管道的长短对负载侧暂态电压和暂态电流的影响。
[0059]同时，GIS管道长短可调和伸缩用滑轨可以兼容不同制造单位的电子互感器的样品O
[0060]优选地，为了研究负载侧和电源侧暂态电流和暂态电压的不同，在所述第一待测电子互感器和所述第二待测电子式电压互感器之间还具有辅助用的第二隔离开关DS2，这样扩充了该电流的试验能力，因此，该试验电路可以完成以以下两种方式进行暂态参数的研究:
[0061 ] 方式1:电源置于右侧，负载置于左侧，DS2常闭，开合DSl，两套暂态测试系统测试的数据都是负载侧(隔离开关与负载之间)的暂态电压波形，只有离隔离开关距离不同的区别，因此可以研究管道长短对负载侧暂态电压的影响。
[0062]方式2:电源置于右侧，负载置于左侧，DSl常闭，开合DS2，两套暂态测试系统测试的数据分别是负载侧(隔离开关与负载之间)和电源侧(隔离开关与电源之间)的暂态电压波形，因此可以研究负载侧和电源侧暂态电压的不同。
[0063]其中，第一校准一次暂态测试系统和第二校准一次暂态电压测试系统，可以为常用的一次暂态电流电压测量系统，但优选地，可以为例如实施例2的一次暂态电流电压测
量系统。
[0064]如上所述，所述待测电子互感器在GIS管道中的位置并不固定，能够位于管道中的不同位置处，由此可以模拟在距离第一隔离开关DSl不同位置处的暂态电压或者电流。
[0065]例如，在220KV中可以设置具体的待测电子互感器的和一次暂态测试系统的位置。参见附图1-3,在图中，ES表不接地开关，DS表不隔尚开关，EVT表不电子式电压互感器试品,ECT表不电子式电流互感器试品,ECVT表不电子式电流电压组合互感器试品。该试验平台可同时在位置2处接入一台EVT、在位置3处安装ECT或者ECVT。在位置1，位置4处分别放置一个一次暂态电压传感器，在位置4处放置一次暂态电流传感器。
[0066]S卩，在所述第一隔离开关DSl和负载套管之间依次安装第一校准一次暂态电流、电压测试系统、第一待测电子式电流电压组合互感器、第二隔离开关、第二待测电子式电压互感器、第二校准一次暂态电压测试系统。
[0067]对于本领域技术人员而言，在不同的电压等级中，在管道的不同位置设置待测电子互感器的和一次暂态测试系统，只要在靠近电源套管处设置待测电子式电流互感器，或者待测电子式电流电压组合互感器，在靠近负载套管增置待测电子式电压互感器，同时分别设置对应的校准一次暂态测试系统即可。
[0068]优选地，高压试验变压器101的输出电流2A ;GIS式第一隔离开关DSl和第二隔离开关DS2配电动操动机构、交流220V操作电源。在实际测量中，GIS管道就近安装了一个汇空柜，待测电子互感器的二次转换器110和合并单元110都置于汇空柜内，汇空柜电源为直流220V，采用直流屏供电。[0069]根据隔离开关相关标准内容，在试验中，所述第一和第二隔离开关的分合的容性小电流数值为0.1-0.8Α(稳态)，具体数值见表1。实际负载电容不需要与计算结果精确一致，可以按照实际条件存在±10%的偏差。
[0070]表1试验电容电流
[0071]
【权利要求】
1.一种基于隔离开关分合容性小电流的Gis电子互感器测试系统，包括: 包括两根套管，在两根套管之间具有GIS管道，其中一根所述套管为电源套管，所述电源套管连接着彼此并联的高压试验变压器和用于保护电源的电容分压器，所述电容分压器用以降低因较高电源阻抗引起的谐振效应，另一根所述套管为负载套管，所述负载套管连接着负载电容，在靠近所述电源套管的GIS管道中具有第一隔离开关； 其特征在于: 在所述第一隔离开关和所述负载套管之间具有第一校准一次暂态测试系统、第一待测电子互感器、第二待测电子式电压互感器和第二校准一次暂态电压测试系统； 其中，所述第一待测电子互感器靠近所述第一隔离开关，所述第二待测电子式电压互感器靠近所述负载套管，第一待测电子互感器为电子式电流互感器，或者电子式电流电压组合互感器， 所述第一校准一次暂态测试系统在第一待测电子互感器的邻近设置，为对应于所述第一待测电子互感器的一次暂态电流测试系统、或者一次暂态电压和电流测试系统的组合，所述第二校准一次暂态电压测试系统在第二待测电子式电压互感器的邻近设置； 二次转换器一端连接待测的所述互感器，另一端连接合并单元，所述合并单元的另一端连接故障录波器，所述故障录波器用于连接合并单元的输出。
2.根据权利要求1所述的基于隔离开关分合容性小电流的GIS电子互感器测试系统，其特征在于: 在所述第一待测电子互感器和所述第二待测电子式电压互感器之间还具有第二隔离开关。
3.根据权利要求2所述的基于隔离开关分合容性小电流的GIS电子互感器测试系统，其特征在于:` 所述GIS管道长短可调，所述电源套管的底部具有伸缩所述GIS管道用的滑轨，所述滑轨能够左右滑动。
4.根据权利要求2所述的基于隔离开关分合容性小电流的GIS电子互感器测试系统，其特征在于: 所述第一和第二隔离开关的分合的容性小电流数值为0.1~0.8A。
5.根据权利要求2所述的基于隔离开关分合容性小电流的GIS电子互感器测试系统，其特征在于: 所述高压试验变压器的输出电流为2A ;所述第一和第二隔离开关配电动操动机构、交流220V操作电源。
6.根据权利要求3-5中任意一项所述的基于隔离开关分合容性小电流的GIS电子互感器测试系统，其特征在于: 所述GIS管道附近安装有汇空柜，所述二次转换器和所述合并单元都置于所述汇空柜内。
7.根据权利要求6所述的基于隔离开关分合容性小电流的GIS电子互感器测试系统，其特征在于: 所述一次暂态电流测试系统包括一次暂态电流传感器，所述一次暂态电压测试系统包括一次暂态电压传感器，高速采集卡和测量上位机，所述高速采集卡分别采集所述一次暂态电流传感器和所述一次暂态电压传感器的输出，并通过数据传输方式传输给测量上位机。
8.根据权利要求7所述的基于隔离开关分合容性小电流的GIS电子互感器测试系统，其特征在于: 所述一次暂态电压传感器为手孔式电压传感器，所述手孔式电压传感器包括安装于GIS手孔内部的感应电极，手孔盖板和位于所述感应电极和所述手孔盖板之间绝缘薄膜，所述感应电极和所述手孔盖板之间夹有一层所述绝缘薄膜构成分压器的低压臂电容，所述感应电极和高压母线之间构成高压臂电容，组成电容分压器，测量所述高压母线和GIS外壳之间的暂态过电压； 所述一次暂态电流传感器使用空心线圈，把所述空心线圈套在所述高压母线电流测量处测量； 在GIS的拔口安装有屏蔽箱，所述测试系统的所述高速采集卡、触发系统、光纤控制系统及其电源置于所 述屏蔽箱内。
【文档编号】G01R35/02GK203502582SQ201320558515
【公开日】2014年3月26日 申请日期:2013年9月9日 优先权日:2013年9月9日
【发明者】张勤, 叶国雄, 郭克勤, 刘彬, 黄华, 童悦, 刘翔, 胡蓓, 万罡, 冯翔翔, 邬文亮, 陈鹏, 杨帆, 邓小聘, 王焱, 王晓周, 代静, 汪英英, 熊俊军, 刘勇 申请人:国家电网公司, 中国电力科学研究院, 天津市电力公司
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