一种电网电容电流在线测试装置的制造方法
【专利摘要】本实用新型公开了一种电网电容电流在线测试装置,包括，过压保护单元，与信号激励单元及信号采集单元连接，用于检测开口三角形电压是否过压，并发出相应信号，保护在线测试装置；信号激励单元，与上位机连接，用于给PT开口三角形提供激励信号；信号采集单元，用于采集所述激励信号和PT开口三角形的电压信号，并将所述激励信号和所述电压信号传输到上位机；上位机，与所述信号采集单元连接，用于对信号采集单元采集的信号进行处理运算，输出处理预算结果。使用本实用新型提供的电网电容电流在线测试装置监测配网系统电容电流，不需要停电测试，检测方便，省时省力，且不影响人们正常用电。
【专利说明】
-种电网电容电流在线测试装置
技术领域
[0001] 本实用新型设及电网设备领域，尤其是一种电网电容电流在线测试装置。
【背景技术】
[0002] 随着配网系统的高速发展，配网电容量增大较快，当出现单相接地时，电容电流引 起的燃弧不能自焰，容易引起过电压损坏电力设备的事故。目前监测配网系统电容电流采 用停电短接消谐器后再送电测试的方式进行电容电流测试，此方法需母线下V停送电Ξ次， 一个变电站大约需3人10小时才能完成，费时费力，且影响人们正常用电。 【实用新型内容】
[0003] 为此，本实用新型提出了一种可W解决上述问题的至少一部分的新电网电容电流 在线测试装置。
[0004] 根据本实用新型的一个方面，提供了一种电网电容电流在线测试装置，包括，过压 保护单元，与信号激励单元及信号采集单元连接，用于检测开口 Ξ角形电压是否过压，并发 出相应信号，保护在线测试装置;信号激励单元，与上位机连接，用于给PT(电压互感器)开 口Ξ角形提供激励信号；信号采集单元，用于采集所述激励信号和PT开口Ξ角形的电压信 号，并将所述激励信号和所述电压信号传输到上位机;上位机，与所述信号采集单元连接， 用于对信号采集单元采集的信号进行处理运算，输出处理预算结果。
[0005] 可选地，电网电容电流在线测试装置还包括，无线信号发射单元，与上位机连接， 用于将处理预算结果通过无线的方式发送到远端服务器，便于人们查看。
[0006] 可选地，电网电容电流在线测试装置还包括，程控电源，用于通过上位机控制，给 各单元供电。
[0007] 根据本实用新型的另一个方面，还提供了一种电网电容电流在线测试方法，包括， 步骤1，检测PT开口 Ξ角形的电压是否过压，若PT开口 Ξ角形的电压过压，则发出报警信息； 若PT开口 Ξ角形的电压未过压，则继续进行测试步骤;步骤2,短接消谐器，给PT开口 Ξ角形 发出频率不同的3个恒定电流信号;并采集3个恒定电流信号和3个PT开口 Ξ角形的电压信 号，并将采集的信号传输到上位机;步骤3,根据Ξ频法计算电容电流值，并判断能否计算出 电容电流值，若能计算出电容电流值，则显示电容电流值;若不能计算出电容电流值，则继 续进行测试步骤;步骤4,短接消谐器，给PT开口 Ξ角形发出频率不同的2个恒定电流信号； 并采集2个恒定电流信号和2个PT开口 Ξ角形的电压信号，并将采集的信号传输到上位机； 步骤5，根据向量法计算电容电流值，并显示电容电流值。
[000引可选地，在所述步骤2中，所述给PT开口 Ξ角发出频率不同的3个恒定电流信号之 后还包括将消谐器解除短接。
[0009] 可选地，在所述步骤4中，所述给PT开口 Ξ角发出频率不同的2个恒定电流信号之 后还包括将消谐器解除短接。
[0010] 使用本实用新型提供的电网电容电流在线测试装置监测配网系统电容电流，不需 要停电测试，检测方便，省时省力，且不影响人们正常用电。
【附图说明】
[0011] 通过阅读下文优选实施方式的详细描述，各种其他的优点和益处对于本领域普通 技术人员将变得清楚明了。附图仅用于示出优选实施方式的目的，而并不认为是对本实用 新型的限制。而且在整个附图中，用相同的参考符号表示相同的部件。其中在附图中，参考 数字之后的字母标记指示多个相同的部件，当泛指运些部件时，将省略其最后的字母标记。 在附图中：
[0012] 图1为本实用新型提供的一种电网电容电流在线测试装置的结构示意图；
[0013] 图2为Ξ频法测量原理图；
[0014] 图3为Ξ频法测量的PT的等效电路图；
[0015] 图4为向量法测量原理图；
[0016] 图5为向量法测量的PT的等效电路图；
[0017] 其中，101、电网电容电流在线测试装置；102、过压保护单元；103、信号激励单元； 104、f目号义集单兀;105、上位机。
【具体实施方式】
[0018] 下面结合附图和具体的实施方式对本实用新型作进一步的描述。
[0019] 根据本实用新型的一个方面，如图1所示，提供了一种电网电容电流在线测试装置 101，包括，过压保护单元102,与信号激励单元及信号采集单元连接，用于检测开口Ξ角形 电压是否过压，并发出相应信号，保护在线测试装置;此处所述的过压，指的是电网出现故 障时在开口 Ξ角形处产生的电压，该电压一般设置为28V-32V，此处所述的相应信号指的是 与输入电压是否过压相对应的信号，具体的可W是:若输入电压过压，发出报警信号，最好 使用声光报警信号，W便人们发现，报警信号可W由过压保护单元提供，也可W将保护单元 与上位机连接，通过上位机提供报警信号，此处不做具体限定;若输入电压未过压，发出安 全信号，此处的安全信号一般是3.3V高电平信号，触发其它单元开始工作。信号激励单元 103，与上位机连接，用于给PT开口 Ξ角形提供激励信号；信号采集单元104，用于采集所述 激励信号和PT开口 Ξ角形的电压信号，并将所述激励信号和所述电压信号传输到上位机； 上位机105，与所述信号采集单元连接，用于对信号采集单元采集的信号进行处理运算，输 出处理预算结果。本申请使用的过压保护单元、信号激励单元、信号采集单元和上位机可W 使用现有的成品，也可W根据现有技术的原理自己生产，此处不做具体限制。
[0020] 在实际应用中，为了方便人们查看测试结果，电网电容电流在线测试装置还包括 无线信号发射单元，无线信号发射单元与上位机连接，能够将处理预算结果通过无线的方 式发送到远端服务器，便于人们查看。
[0021] 在实际生产中，为了方便供电，电网电容电流在线测试装置安装有程控电源，程控 电源也称为程控测试电源，能够提供稳压、恒流、可移相、可变频大功率工频正弦信号。采用 微机控制，能够进行电压、电流、相位、频率、功率表的试验和检定，微机控制，程控实现软启 动，软停止，从而避免了对仪表的冲击和损坏，技术先进，全程控、全按键操作，体积小、重量 轻、携带方便，既可用于实验室，也可W现场使用，本申请中通过上位机控制程控电源，给各 单元供电。
[0022] 本实用新型提供的电网电容电流在线测试装置，使用的时候将该装置与PT连接， 监测配网系统电容电流，不需要停电测试，检测方便，省时省力，且不影响人们正常用电。
[0023] 根据本实用新型的另一个方面，还提供了一种电网电容电流在线测试方法，使用 上述的电网电容电流在线测试装置，该方法包括，步骤1，检测开口 Ξ角形的电压是否过压， 若PT-次线圈的电压过压，则发出报警信息;若PT开口 Ξ角形的电压未过压，则继续进行测 试步骤，具体的可W通过发出安全信号触发测试装置继续进行测试步骤;步骤2,短接消谐 器，给PT开口 Ξ角形发出频率不同的3个恒定电流信号;并采集3个恒定电流信号和3个PT开 口Ξ角形的电压信号，并将采集的信号传输到上位机，本申请所述的短接消谐器及下述解 除短接一般是采用自动控制短接或解除，具体的，可将消谐器并联一个固态继电器，将固态 继电器与在线测试装置连接，通过在线测试装置给固态继电器发送触发信号来控制固态继 电器动作完成消谐器的短接和解除短接，当然也可W用按钮开关控制，此处不做具体限定； 步骤3,根据Ξ频法计算电容电流值，并判断能否计算出电容电流值，若能计算出电容电流 值，则显示电容电流值;若不能计算出电容电流值，则继续进行测试步骤;此处所述的Ξ频 法原理如下：
[0024] 立频法测量：
[0025] 从PT开口 Ξ角侧分别注入频率不同的恒定电流，并同时从开口 Ξ角侧测量反馈回 的电压值，根据PT的等值模型及电压和电流的关系，便可计算出系统对地的电容值，
[0026] 进而可W得到系统容性电流值。测量原理图如图2所示，等效电路图如图3所示，
[0027] 其中La, Lb, Lc分别为电压互感器Ξ相的高压绕组，二次绕组La, Lb, Lc组成了开口 Ξ角形若从开口Ξ角形端注入一恒定电流io,则在PT的一次侧绕组A,B,CS相分别会产生 感应电流1142 43，设?1'的高，低压侧绕组应数分别为山瓜3相?1'的励磁感应电流分别为 1曰，比4(3，则有如下关系：
[002引
[0029] 一般励磁阻抗为Zm为几兆欧而线路的漏抗Xl大约为几千欧要比绕组电阻R和 漏抗Xl大很多，线路单相对地电容一般在0.1-30UF之间，对应的阻抗为几百欧到几十兆欧， 因此上述公式中的PT的励磁电流ia，ib，ic几乎为0，故可W忽略不计。因此PT高压侧Ξ相流 出的电流是相等的，即ii，i2，i3相等，它的大小取决于io;
[0030] 由母线PT的开口 Ξ角形侧注入一个恒定电流io,就会在PT的高压侧产生Ξ个幅值 相等、相位相同的电流11、12、13，且它们会在?1'^相绕组的电阻1?、漏抗乂1和导线对地电容中 产生压降。通常，PT的Ξ相参数是对称的，而且Ξ相系统对地电容Ca、饥、Cc也是基本相等 的，因此立相电流il、i2、i3分别在立相?!'与系统对地电容间产生的压降化是基本相等的，此 刻在PT开口Ξ角形侧可W得到一个零序电压Uo,该电压值就等于3倍的化m/m。从上述的 分析中可W得出从PT开口 Ξ角形端注入io测量得到的Uo为：
[0031]
[0032] 上式中，C为单相对地电容。
[0033] 故可W通过上述关系式从PT开口 Ξ角形端注入电流信号，从而计算电容值，进而 计算出整个配网的容性电流值。
[0034] 由式可W看出，式中共有Ξ个未知数，分别为R、Xl、C，要想求出单相对地电容C，就 必须建立有Ξ个方程的方程组，求解方程组可求出C。故当从PT开口 Ξ角形端分别注入Ξ个 频率分别为fi、f 2、f 3的恒定电流时，将在开口 Ξ角形端测得Ξ个零序电压值
[0035] U〇i(i = l，2,3)。由上式可 W 得出：
[0036]
[0037] Ξ个频率点对应Ξ个方程，计算出C的值。
[0038] 步骤4,短接消谐器，给PT开口 Ξ角形发出频率不同的2个恒定电流信号；并采集2 个恒定电流信号和2个PT开口 Ξ角形的电压信号，并将采集的信号传输到上位机;步骤5,根 据向量法计算电容电流值，并显示电容电流值。此处所述的Ξ频法原理如下：
[0039] 向量法测量：
[0040] 此处提出的向量法测试电容电流技术，是通过向PT开口 Ξ角侧分别注入不同频率 的恒定电流，并同时从开口 Ξ角侧测量电压值和一些其他的参数，根据PT的等值模型及变 比的关系，就可计算出线路对地的电容值，也就可W计算出电容电流值。图4是电容电流测 量原理示意图，其中：La、Lb、Lc分别为电压互感器(ΡΤ)Ξ相的高压绕组，二次绕组La、Lb、Lc 组成开口 Ξ角形;Ca、Cb、Cc为导线Ξ相对地电容。
[0041 ] 若在PT开口 Ξ角端注入一个恒定电流i 0，则在PT的一次绕组A、B、CS相分别流出 电流：11、12、13。由于：[1、12、13是零序电流，它们不能在电源和负载之间流通，只能通过线路对 地电容形成回路。运就为从PT二次侧测量电容电流创造必要的条件。图5为PT的等效电路 图，图中R为绕组电阻，Xl为漏抗，C为对地电容，Zm为励磁阻抗，可W忽略不计。
[0042] 由图2可知，测量电容电流的等效电路就是一个串联阻抗电路。通过测量PT开口 Ξ 角二次侧的电压，利用PT变比的关系，可W得到：
[0043]
[0044] U0和io分别为PT二次侧测量到的电压和注入的电流。有了运个关系式，就可W通过 测量PT开口 Ξ角端的电气量来计算线路对地电容值，从而计算出配电网的电容电流值。
[0045] 2、计算方法及频率的选择
[0046] 此处选择的测量方式是通过向PT开口 Ξ角侧注入两个不同频率fi和f2的电流信 号，然后分别测量计算得到整个串联回路的阻抗值Zi和Z2，W及相角θι和02,进而可得到：
[0047]
[004引式中ω =化f，通过联立式可W得到电容C。
[0049] 当线路对地电容C较大时，其容抗Xc将较小，若频率选择较高，则漏抗较大、容抗较 小，而我们是通过测量整个串联回路的阻抗Z值和相角来计算电容值。如果Xc相对于Xl很小， 阻抗Z和相角的微小测量误差将导致很大的电容值计算误差。也就是说，企图通过测量一个 大的量值来提取出一个小的量值是很困难的。频率选取越低，越能增大扣对Xl的比重，越能 增加计算的稳定度。但频率选择也不能过低，频率太低就不能忽略PT励磁回路的影响，因此 必须综合考虑上述两个因素才能选择合适的注入频率。经过现场模拟实验，此处提出的测 量电容电流技术采用分别注入频率为20化和160Hz，大小均为0.4A的电流信号。
[0050] 需要说明的是，Ξ频法和向量法是根据电容的数值大小使用的，Ξ频法适用于电 容的数值较小的测量，向量法适用于电容的数值较大的测量，和万用表中的档位原理相同， 超过了量程范围测量不出数值，此处所述的较小、较大一般可W是：电网电容C^6uF较小， 电网电容C>6uF较大
[0051] 为了防止消谐器短接时间过长造成的安全隐患，在所述步骤2中，所述给PT开口Ξ 角形发出频率不同的3个恒定电流信号之后还包括将消谐器解除短接。
[0052] 为了防止消谐器短接时间过长造成的安全隐患，在所述步骤4中，所述给PT开口Ξ 角形发出频率不同的2个恒定电流信号之后还包括将消谐器解除短接。
[0053] 使用本实用新型提供的电网电容电流在线测试装置监测配网系统电容电流，不需 要停电测试，检测方便，省时省力，且不影响人们正常用电。
[0054] 应该注意的是，上述实施例对本实用新型进行说明而不是对本实用新型进行限 审IJ，并且本领域技术人员在不脱离所附权利要求的范围的情况下可设计出替换实施例。在 权利要求中，不应将位于括号之间的任何参考符号构造成对权利要求的限制。单词"包含" 不排除存在未列在权利要求中的元件或步骤。位于元件之前的单词"一"或"一个"不排除存 在多个运样的元件。本实用新型可W借助于包括有若干不同元件的硬件W及借助于适当编 程的计算机来实现。在列举了若干装置的单元权利要求中，运些装置中的若干个可W是通 过同一个硬件项来具体体现。单词第一、第二、W及第Ξ等的使用不表示任何顺序。可将运 些单词解释为名称。
【主权项】
1. 一种电网电容电流在线测试装置，其特征在于，包括， 过压保护单元，与信号激励单元及信号采集单元连接，用于检测开口三角形电压是否 过压，并发出相应信号，保护在线测试装置； 信号激励单元，与上位机连接，用于给PT开口三角形提供激励信号； 信号采集单元，用于采集所述激励信号和PT开口三角形的电压信号，并将所述激励信 号和所述电压信号传输到上位机； 上位机，与所述信号采集单元连接，用于对信号采集单元采集的信号进行处理运算，输 出处理预算结果。2. 根据权利要求1所述的电网电容电流在线测试装置，其特征在于，还包括， 无线信号发射单元，与上位机连接，用于将处理预算结果通过无线的方式发送到远端 服务器，便于人们查看。3. 根据权利要求1或2所述的电网电容电流在线测试装置，其特征在于，还包括， 程控电源，用于通过上位机控制，给各单元供电。
【文档编号】G01R19/00GK205484508SQ201620170158
【公开日】2016年8月17日
【申请日】2016年3月7日
【发明人】孔凡宁, 李孝, 杨涛, 阮昱川, 施正德
【申请人】云南电网有限责任公司玉溪供电局, 云南玉溪中汇电力设备有限责任公司