专利名称：对变电站内短路电流分布进行同步测量的装置和方法
技术领域：
本发明涉及高电压变电站测量领域，具体是指一种对变电站内短路电流分布进行同步测量的装置和方法。
背景技术：
变电站内发生短路接地故障时，总故障电流可分为入地电流部分、地线分流部分以及变压器中性点回流部分。总故障电流、入地电流、地线分流以及变压器中性点回流，这4个电流量的大小称为短路电流的分布情况，简称短路电流分布，而且只要获得了其中3个量的大�。憧赏ü舴蚨汕蟮玫�4个量的大小。入地电流的大�。苯佑跋熳耪灸谏璞讣叭松戆踩�。该部分电流会在变电站内产生地电位升、跨步电位差以及接触电位差，引发一些安全问题。然而，入地电流并不是通过单一路径入地，而是通过地网散流入地。这导致了这部分电流不能直接测量得到，而需通过测量总故障电流、地线分流电流以及变压器中性点回流电流来间接计算得到。所以，获得站内故障电流的分布情况，是获得入地电流的前提条件，是考察站内安全特性的基础。当前，对于变电站内故障电流分布的获得方法，主要有基于现场人工接地试验要获取变电站内故障电流分布情况，可以进行人工短路接地试验，现场实测短路故障总电流、地线电流以及变压器中性点电流，然后计算得到入地电流。该方法基本思路是使用人工接地装置在站内产生短路接地故障。使用电流表或电流互感器测量短路故障电流、变压器中性点电流以及地线电流，并用示波器记录。根据各电流测量结果，使用短路故障电流减去变压器中性点电流以及地线电流，得到入地电流。上述方法的优点在于全部数据均由现场实测得到，直接而且真实。但是存在以下缺点各测量量之间没有统一的时间标准，示波器触发时刻不统一，各波形的起始记录时间不一致，这样测量得到的测量结果一般只能进行幅值或有效值对比，无法在同一条时间轴上进行波形对比；用这样测得的电流量去计算入地电流值时，只能用各电流量的有效值或者幅值进行加减，结果误差较大。基于地线分流阻抗和变电站接地电阻的测量以及等效电路，要获取变电站内故障电流分布情况，可以建立短路电流的分流电路模型，测量得到各部分分流阻抗的大�。敕至鞯缏纺Ｐ停蟮枚搪返缌鞣植记榭�。采用国家标准GB/T 17949. 1_2000《接地系统的土壤电阻率、接地阻抗和地面电位测量导则第I部分常规测量》中推荐的电位降法测量变电站接地阻抗Zg。断开地线与变电站地网的连接，使用电流电压法测量地线分流阻抗Zw。设短路故障电流为10，变电器中性点电流为IN，地线电流为Iw，入地电流为IgjJ有电流分布等效电路图如下，若已知短路故障电流为IO和变电器中性点电流为IN，则可由等效电路图计算得到地线电流和入地电流。上述方法的优点在于减少了现场需要实测的电流数量，降低了试验的复杂度。而且对于同一个变电站，其等效电路是通用的，若给出总短路电流值和中性点回流值，只需利用等效电路即可求得电流分布，甚至免去了现场试验的麻烦。但上述方法存在以下缺点各接地点并不在同一点接入地网，而是分布在地网各处，所以对于电流分布而言，接地网并不只是一个集中阻抗，该方法的模型等效存在误差；线路相线电流产生的磁场会在地线上产生感应电压，影响地线分流能力，将地线等效为一个集中分流阻抗的方法忽略了相线的影响，会产生误差；这些模型等效会引入不少误差，进而会影响结果的精度，与现场实测相比，其劣势比较明显。综上可见，现有的变电站内故障电流分布获取方法中，现场实测方法相对于使用等效模型的方法，在结果准确度上要略胜一筹。但是现有的现场实测方法基本上都忽略了同步测量的重要性，而对电流分布进行同步测量是测量结果准确性的重要保证。特别是在需要进一步获得入地电流波形的场合，各电流波形的同步性显得尤为重要，因为只有对使用同一时间起点的波形进行加减后的结果才是有意义的。为了测量结果的准确性，并满足进一步计算入地电流的要求，需要一种新的能保证测量同步性的电流分布测量方法。因此，当下需要迫切解决的一个技术问题就是如何能够提出一种有效措施，以解决现有技术存在的问题。
发明内容
本发明的目的之一是提供一种对变电站内短路电流分布进行同步测量的装置，该装置用于对变电站内发生短路接地故障时的短路电流分布进行同步测量，且结构简单，操作方便、结果可靠。本发明的上述目的通过如下的技术方案来实现的对变电站内短路电流分布进行同步测量的装置，其特征在于该装置包括多台示波器，其中一台示波器的外触发信号作为其它各台示波器的触发源，其它各台示波器通过同轴电缆以并联方式分别与该一台示波器相连，实现所有多台示波器的同步触发，所述的一台示波器与电流互感器相连，通过电流互感器来测量发生短路接地故障时的总故障电流，所述的其它各台示波器均对应连接有电流互感器，通过相应的电流互感器来测量发生短路接地故障时的地线电流和变压器中性点电流。本发明中，所述的其它各台示波器包括用于测量发生短路接地故障时的地线电流的至少一台示波器和用于测量发生短路接地故障时的变压器中性点电流的至少一台示波器。本发明的目的之二是提供一种对变电站内短路电流分布进行同步测量的方法，该方法用于对变电站内发生短路接地故障时的短路电流分布进行同步测量，操作方便、结果可靠。本发明的上述目的通过如下的技术方案来实现的对变电站内短路电流分布进行同步测量的方法，该方法包括如下步骤步骤SlOl :利用一台示波器的外触发信号作为其它各台示波器的触发源，实现所有多台示波器的同步触发，所述的一台示波器通过电流互感器来测量发生短路接地故障时的总故障电流，所述的其它各台示波器通过相应的电流互感器来测量发生短路接地故障时的地线电流和变压器中性点电流，从而对变电站内短路电流分布进行同步测量。本发明中，该方法还包括步骤S102 :利用同步测量到的电流波形，基于基尔霍夫定律进行波形加减得到发生短路接地故障时的入地电流。与现有技术相比，本发明所述的对变电站内短路电流分布进行同步测量的装置和方法，能够通过利用示波器的外触发信号，使测量不同电流量的示波器可以同时触发并开始记录波形，从而准确、便捷和可靠获取故障电流分布的同步测量结果。
下面结合附图和具体实施方式
对本发明作进一步详细说明。图1是本发明对变电站内短路电流分布进行同步测量的装置的连接示意图； 图2是本发明对变电站内短路电流分布进行同步测量的方法的流程图。附图标记说明1、1#示波器；2、2#示波器；3、3#示波器；N、N#示波器；
具体实施例方式如图1所示，一种对变电站内短路电流分布进行同步测量的装置，该装置包括多台示波器1#示波器1、2#示波器2、3#示波器3、……、爾示波器N，其中一台示波器1#示波器I的外触发信号作为其它各台示波器的触发源，其它各台示波器2#示波器2、3#示波器3、……、爾示波器N通过同轴电缆以并联方式分别与该一台示波器相连，实现所有多台示波器的同步触发，所述的一台示波器1#示波器I与电流互感器(图中未示出)相连，通过电流互感器来测量发生短路接地故障时的总故障电流，所述的其它各台示波器2#示波器2、3#示波器3、……、爾示波器N均对应连接有电流互感器(图中未示出)，通过相应的电流互感器来测量发生短路接地故障时的地线电流和变压器中性点电流。所述的其它各台示波器2#示波器2、3#示波器3、……、爾示波器N包括用于测量发生短路接地故障时的地线电流的至少一台示波器和用于测量发生短路接地故障时的变压器中性点电流的至少一台示波器，用于测量发生短路接地故障时的地线电流的示波器的数量根据实际测量需要来定，用于测量发生短路接地故障时的变压器中性点电流的示波器的数量也是根据实际测量需要来定。本发明中的一台示波器1#示波器I用来测量发生短路接地故障时的总故障电流，并使用一通道作为短路电流测量通道，其它示波器则均将一通道空出，从二通道开始接入测量信号。2#示波器2、3#示波器3、……、N#示波器N分别用来测量发生短路接地故障时的地线电流和变压器中性点电流，其中，用来测量发生短路接地故障时的地线电流的示波器可以为一台或多台，用来测量发生短路接地故障时的变压器中性点电流的示波器也可以为一台或多台。将1#示波器I的触发方式设置为边沿触发，触发源为一通道，单次触发。使用同轴电缆将1#示波器I的外触发信号连接至其它2#示波器2、3#示波器3、……、爾示波器N的一通道，其它2#示波器2、3#示波器3、……、爾示波器N的触发方式设置均为边沿触发，触发源为一通道，单次触发。短路故障发生后，1#示波器I被触发并开始记录波形，同时发出外触发信号到其它示波器2#示波器2、3#示波器3、……、N#示波器N的一通道，使其它示波器触发，并开始记录波形。考虑到电信号的传播速度接近光速，而短路故障电流主频为工频，所以外触发信号在连接电缆上的传播时间相对于各电流波形的是可以忽略的。这样各示波器可认为是同时触发的，获得的电流波形相位相同，可在同一时间轴上进行对比分析，并可通过波形加减获得入地电流的波形。如图2所示，一种对变电站内短路电流分布进行同步测量的方法，该方法包括如下步骤步骤SlOl :利用一台示波器的外触发信号作为其它各台示波器的触发源，实现所有多台示波器的同步触发，所述的一台示波器通过电流互感器来测量发生短路接地故障时 的总故障电流，所述的其它各台示波器通过相应的电流互感器来测量发生短路接地故障时的地线电流和变压器中性点电流，从而对变电站内短路电流分布进行同步测量；步骤S102 :利用同步测量到的电流波形，基于基尔霍夫定律进行波形加减得到发生短路接地故障时的入地电流。该方法利用一台示波器的外触发端口，实现测量各电流量的其它各台示波器的同步触发，从而使获得的电流波形具有相同的相位关系。本发明所述的装置和方法，适用于测量各类电压等级的变电站内发生短路接地故障后的短路电流分布，能够实现各电流量的同步测量，这是一般的测量装置和方法所达不到的。而且，通过同步测量得到的各电流波形，其起始记录点一致，可在同一时间轴上进行对比，还可通过波形加减获得入地电流的波形，这也是别的测量方法所做不到的。同时，现场实测保证了结果的准确性，试验接线简单。测量方法准确、便捷、可靠。本发明的上述实施例并不是对本发明保护范围的限定，本发明的实施方式不限于此，凡此种种根据本发明的上述内容，按照本领域的普通技术知识和惯用手段，在不脱离本发明上述基本技术思想前提下，对本发明上述结构做出的其它多种形式的修改、替换或变更，均应落在本发明的保护范围之内。
权利要求
1.对变电站内短路电流分布进行同步测量的装置，其特征在于该装置包括多台示波器，其中一台示波器的外触发信号作为其它各台示波器的触发源，其它各台示波器通过同轴电缆以并联方式分别与该一台示波器相连，实现所有多台示波器的同步触发，所述的一台示波器与电流互感器相连，通过电流互感器来测量发生短路接地故障时的总故障电流，所述的其它各台示波器均对应连接有电流互感器，通过相应的电流互感器来测量发生短路接地故障时的地线电流和变压器中性点电流。
2.根据权利要求1所述的对变电站内短路电流分布进行同步测量的装置，其特征在于所述的其它各台示波器包括用于测量发生短路接地故障时的地线电流的至少一台示波器和用于测量发生短路接地故障时的变压器中性点电流的至少一台示波器。
3.对变电站内短路电流分布进行同步测量的方法，该方法包括如下步骤 步骤SlOl :利用一台示波器的外触发信号作为其它各台示波器的触发源，实现所有多台示波器的同步触发，所述的一台示波器通过电流互感器来测量发生短路接地故障时的总故障电流，所述的其它各台示波器通过相应的电流互感器来测量发生短路接地故障时的地线电流和变压器中性点电流，从而对变电站内短路电流分布进行同步测量。
4.根据权利要求3所述的对变电站内短路电流分布进行同步测量的方法，其特征在于该方法还包括步骤S102 :利用同步测量到的电流波形，基于基尔霍夫定律进行波形加减得到发生短路接地故障时的入地电流。
全文摘要
本发明公开了对变电站内短路电流分布进行同步测量的装置和方法，该装置包括多台示波器，其中一台示波器的外触发信号作为其它各台示波器的触发源，其它各台示波器通过同轴电缆以并联方式分别与该一台示波器相连，实现所有多台示波器的同步触发，所述的一台示波器与电流互感器相连，通过电流互感器来测量发生短路接地故障时的总故障电流，所述的其它各台示波器均对应连接有电流互感器，通过相应的电流互感器来测量发生短路接地故障时的地线电流和变压器中性点电流。该装置用于对变电站内发生短路接地故障时的短路电流分布进行同步测量。本发明同时公开了对变电站内短路电流分布进行同步测量的方法。
文档编号G01R19/00GK103018525SQ20121051030
公开日2013年4月3日 申请日期2012年11月29日 优先权日2012年11月29日
发明者李谦, 张波, 肖磊石, 蒋愉宽, 彭向阳, 饶章权, 曾嵘, 何金良 申请人:广东电网公司电力科学研究院, 清华大学
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