CN102169144A - 一种直流干扰测试装置及系统 - Google Patents
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Abstract
本发明实施例提供了一种直流干扰测试装置及系统，该装置包括：直流正极接口，直流负极接口，被测设备正极接口，和被测设备负极接口；直流正极接口与被测设备正极接口之间通过具有选通插孔的测试线串连有电缆模拟电阻、快速接点、等效电容接入点和干扰信号接入点；直流负极接口与被测设备负极接口之间通过具有选通插孔的测试线串连有电缆模拟电阻、等效电容接入点和干扰信号接入点；等效电容接入点与地之间通过具有选通插孔的测试线串联有等效电容；干扰信号接入点与干扰源之间通过具有选通插孔的测试线串联有接地电阻和快速接点；连接片使测试线导通。用以开展继电保护直流干扰试验检测，提高被测二次设备抗直流接地和串入交流的能力。
Description
技术领域
本发明关于电力系统的直流干扰测试技术，特别关于继电保护直流干扰试验检测技术，具体的讲是一种直流干扰测试装置及系统。
背景技术
近年来继电保护专业造成的事故表明，最有可能造成电网重大事故的是继电保护的二次回路出现问题，尤其是继电保护直流系统出现问题。如果直流二次回路受到的干扰轻，则会因继电保护装置得到错误信息而导致不正确动作；如果直流二次回路受到的干扰重，则会使多个开关同时无故障跳闸，从而导致变电站或电厂全停事故，进而造成电网重大事故。
在现有技术中，对于继电保护直流系统抗干扰的研究基本是理论上的分析和推导，还没有开展实验室的专项试验研究，也没有建立试验的模拟环境。
发明内容
本发明实施例提供了一种直流干扰测试装置及系统，用以开展继电保护直流干扰试验检测，提高被测继电保护装置、继电器、操作箱及二次回路抗直流系统接地和串入交流的能力。
根据本发明的目的之一是，提供一种直流干扰测试装置，该装置包括：直流正极接口，用于连接外部直流电源的正极；直流负极接口，用于连接外部直流电源的负极；被测设备正极接口，用于连接外部被测设备的正极；被测设备负极接口，用于连接外部被测设备的负极；直流正极接口与被测设备正极接口之间通过具有选通插孔的测试线串连有电缆模拟电阻、快速接点、等效电容接入点和干扰信号接入点；直流负极接口与被测设备负极接口之间通过具有选通插孔的测试线串连有电缆模拟电阻、等效电容接入点和干扰信号接入点；等效电容接入点与地之间通过具有选通插孔的测试线串联有等效电容；干扰信号接入点与干扰源之间通过具有选通插孔的测试线串联有接地电阻和快速接点；连接片，用于插入选通孔，使测试线导通。
根据本发明的目的之一是，提供一种直流干扰测试系统，该系统包括：蓄电池组、充电设备、直流干扰测试装置以及控制装置；其中，充电设备用于对蓄电池组充电；直流干扰测试装置包括：直流正极接口，用于连接蓄电池组的正极；直流负极接口，用于连接蓄电池组的负极；被测设备正极接口，用于连接外部被测设备的正极；被测设备负极接口，用于连接外部被测设备的负极；直流正极接口与被测设备正极接口之间通过具有选通插孔的测试线串连有电缆模拟电阻、快速接点、等效电容接入点和干扰信号接入点；直流负极接口与被测设备负极接口之间通过具有选通插孔的测试线串连有电缆模拟电阻、等效电容接入点和干扰信号接入点；等效电容接入点与地之间通过具有选通插孔的测试线串联有等效电容；干扰信号接入点与干扰源之间通过具有选通插孔的测试线串联有接地电阻和快速接点；连接片，用于插入选通孔，使所述的测试线导通；控制装置分别与电缆模拟电阻、等效电容、接地电阻和快速接点相连接，用于控制电缆模拟电阻和接地电阻的阻值、等效电容的电容值和快速接点的通/断。
本发明实施例的直流干扰测试装置及系统中，各元器件的参数按直流系统参数设计，参数大小可灵活配置。
本发明实施例增加了变电站直流系统故障及干扰的仿真模拟功能，可进行实验室环境下的电网继电保护及安全自动装置抗直流系统二次回路干扰的试验。并可对变电站直流系统干扰引起的事故进行复现，有针对性的制定继电保护装置抗直流系统干扰的措施。
变电站或电厂的直流系统严重异常，将有可能造成变电站或发电厂全停事故，极大威胁电网安全稳定运行，本发明实施例可有效提高二次设备抗直流干扰能力，保证电网安全运行，其经济效益和社会效益非常巨大。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明实施例直流干扰测试装置的示意图；
图2为本发明实施例快速接点电路图；
图3为本发明实施例直流干扰测试系统的结构框图；
图4为本发明实施例具有多个直流干扰测试装置的直流干扰测试系统结构框图；
图5为本发明实施例的多支路直流干扰测试装置的示意图；
图6为本发明实施例的电阻和电容量值控制方式。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
实施例1
本实施例提供了一种直流干扰测试装置，该装置包括：直流正极接口，用于连接外部直流电源的正极；直流负极接口，用于连接外部直流电源的负极；被测设备正极接口，用于连接外部被测设备的正极；被测设备负极接口，用于连接外部被测设备的负极；直流正极接口与被测设备正极接口之间通过具有选通插孔的测试线串连有电缆模拟电阻、快速接点、等效电容接入点和干扰信号接入点；直流负极接口与被测设备负极接口之间通过具有选通插孔的测试线串连有电缆模拟电阻、等效电容接入点和干扰信号接入点；等效电容接入点与地之间通过具有选通插孔的测试线串联有等效电容；干扰信号接入点与干扰源之间通过具有选通插孔的测试线串联有接地电阻和快速接点；连接片，用于插入选通孔，使测试线导通。
如图1所示：
1)是屏上的两个插孔和一个连接片，插孔按测试线的线头标准制作，连接片分两类，一类为梁上无孔，一类为梁上有一个孔，还能插测试线。再制作两类跨越“A点”和“B点”及“E点”和“F点”的连接片。
2)在图1上凡是标着“直流正极”、“直流负极”、“接地”、“交流火线”的孔，都连接有测试线。
3)“绝缘监测电阻R1”、“绝缘监测电阻R2”、“直流电源”、“直流电源等效内阻”为示意图，在本实施例的直流干扰测试装置中无实物对应。
4)“J11”、“J12”、“J13”等为快速接点，可用计算机设置分别控制这些接点的通断，时间可控，用于短接交直流或直流接地或装置接点动作等，接点是干接点，需要一定容量。如图2所示，为快速接点的电路图。
5)“接地电阻R+”、“接地电阻R-”、“R11”、“R12”、“R13”、“R14”、“接地电阻R15”、“接地电阻R16”等为可用计算机控制电阻值的电阻。
6)“直流系统正极等效电容”、“直流系统负极等效电容”、“正负电缆等效电容”、“C11”、“C12”、“C13”、“C14”、“C15”、“C16”、“C17”、“C18”等为可用计算机控制电容值的电容。
7)快速接点采用快速继电器的接点，要求接通和断开时间控制在几毫秒之内，容量具备交流混入直流时的断弧能力，并有一定的裕度。
8)本实施例的直流干扰测试装置与外部计算机之间，采用网线连接，可在计算机上修改电容值和电阻值，如图6所示，控制快速接点的合分状态和合分动作行为，精确到毫秒级，接点的动作行为可编程。
9)被测装置为电力系统中的二次设备，如：继电保护装置、继电器、操作箱等。
本发明实施例的直流干扰测试装置中，各元器件的参数按直流系统参数设计，参数大小可灵活配置。本发明实施例增加了变电站直流系统故障及干扰的仿真模拟功能，可进行实验室环境下的电网继电保护及安全自动装置抗直流系统二次回路干扰的试验。并可对变电站直流系统干扰引起的事故进行复现，有针对性的制定继电保护装置抗直流系统干扰的措施。
实施例2
如图3所示，本实施例的直流干扰测试系统包括：蓄电池组102、充电设备101、直流干扰测试装置103以及控制装置104；其中，充电设备101用于对蓄电池组102充电；直流干扰测试装置103包括：直流正极接口，用于连接蓄电池组102的正极；直流负极接口，用于连接蓄电池组102的负极；被测设备正极接口，用于连接外部被测设备300的正极；被测设备负极接口，用于连接外部被测设备300的负极；直流正极接口与被测设备正极接口之间通过具有选通插孔的测试线串连有电缆模拟电阻、快速接点、等效电容接入点和干扰信号接入点；直流负极接口与被测设备负极接口之间通过具有选通插孔的测试线串连有电缆模拟电阻、等效电容接入点和干扰信号接入点；等效电容接入点与地之间通过具有选通插孔的测试线串联有等效电容；干扰信号接入点与干扰源之间通过具有选通插孔的测试线串联有接地电阻和快速接点；连接片，用于插入选通孔，使所述的测试线导通；控制装置104分别与电缆模拟电阻、等效电容、接地电阻和快速接点相连接，用于控制电缆模拟电阻和接地电阻的阻值、等效电容的电容值和快速接点的通/断。控制装置104与外部计算机200经以太网相连接。
如图4所示，本实施例的直流干扰测试系统可以包括多个直流干扰测试装置(103a、103b和103c)和集线器105，多个直流干扰测试装置(103a、103b和103c)分别与集线器105相连接，集线器105与控制装置104相连接；控制装置104分别对多个直流干扰测试装置(103a、103b和103c)中的电缆模拟电阻、接地电阻、等效电容和快速接点进行控制。
如图5所示：
(1)
是屏上的两个插孔和一个连接片，插孔按测试线的线头标准制作，连接片分两类，一类为梁上无孔，一类为梁上有一个孔，还能插测试线。再制作两类跨越“A点”和“B点”及“E点”和“F点”的连接片。
(2)图上凡是标着“直流正极”、“直流负极”、“接地”、“交流火线”的孔，都在屏背面按要求连接导线。
(3)“绝缘监测电阻R1”、“绝缘监测电阻R2”、“直流电源”、“直流电源等效内阻”为系统的蓄电池组。
(4)在图5上面了三条支路(即：三个直流干扰测试装置)，实际按屏面大小可设计多条支路，如五条支路等。
(5)“J+”、“J-”、“J11”、“J12”、“J13”等为快速接点，可用计算机设置分别控制这17付接点的通断，时间可控，用于短接交直流或直流接地或装置接点动作等，接点是干接点，需要一定容量。
(6)“接地电阻R+”、“接地电阻R-”、“R11”、“R12”、“R13”、“R14”、“接地电阻R15”、“接地电阻R16”等为可用计算机控制电阻值的电阻。
(7)“直流系统正极等效电容”、“直流系统负极等效电容”、“正负电缆等效电容”、“C11”、“C12”、“C13”、“C14”、“C15”、“C16”、“C17”、“C18”等为可用计算机控制电容值的电容。
(8)本实施例系统把许多电缆等效为π模型。
(9)各元件参数：
(9.1)可控电阻、电容及接点耐压为直流600V；
(9.2)支路可控电阻的调整级差为1Ω，最大经受电流为3A；
(9.3)支路可控电容的调整级差为0.05μF；
(9.4)直流系统正、负极可调等值电容的级差为1μF。
(10)快速接点采用快速继电器的接点，要求接通和断开时间控制在几毫秒之内，容量具备交流混入直流时的断弧能力，并有一定的裕度。
(11)检测平台的背面采用机箱挂接，两侧安装两排凤凰端子，把正负直流、交流火线、接地引至端子排。
(12)检测平台和电脑之间，采用网线连接，电脑控制可调电阻和可调电容的方式见图6，可在计算机上修改电容值和电阻值，控制接点的合分状态和合分动作行为，精确到毫秒级，接点的动作行为可编程。
本实施例系统的控制方式包括：电阻、电容值的设定和快速节点通断由外部计算机控制，计算机和直流干扰测试装置间通过以太网通讯。每台直流干扰测试装置具有一个IP地址，各支路的直流干扰测试装置和计算机的通讯可通过交换机通信，也可接局域网。
本实施例系统可采用220VAC装置电源，实现和上位机的通讯、快速节点控制和阻容切换等功能。快速节点可以带电开合，但短路节点有硬件保护，以保证节点的短路时间控制在秒级。
在图2所示的快速接点电路中，采用MOS管电路，交直流切换，响应时间小于1mS，回路增加保险管，增加过压保护。
在本实施例系统中，带电部分给出指示灯，包括实验用直流和交流。控制电路部分给出电源灯和运行灯。接线端子采用安全型的，因为电源是220VDC和220VAC，需要保护操作者的安全。直流干扰测试具有便于更换的3A保险装置。接地点串接的10A保险装置装在电路板上，但需要考虑便于更换。
在本实施例的直流干扰测试系统中：额定直流由与蓄电池组连接的母线引至直流干扰测试柜，输出为固定230V直流；可调直流由直流远程监控柜引至直流干扰测试柜，输出可设为60％～110％Un，通过直流远程监控系统接受开入命令或者软件命令来实现。直流干扰测试柜中至少包括直流干扰测试装置和控制装置。直流远程监控柜用于对充电设备、蓄电池组等直流设备进行远程监控。
本实施例系统实现了变电站直流系统故障及干扰的仿真模拟功能，可进行电网继电保护及安全自动装置抗直流系统二次回路干扰的试验。并可对变电站直流系统干扰引起的事故进行复现，有针对性的制定继电保护装置抗直流系统干扰的措施。
变电站或电厂的直流系统严重异常，将有可能造成变电站或发电厂全停事故，极大威胁电网安全稳定运行，本实施例系统可有效提高二次设备抗直流干扰能力，保证电网安全运行，其经济效益和社会效益非常巨大。例如：当直流系统受干扰，引起发电厂全厂停电时的损失，按中等容量电厂(1000MW)停电一天计，损失电量24000MW·h，折合人民币近千万元。
本发明中应用了具体实施例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本发明的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处，综上所述，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。
Claims (14)
1.一种直流干扰测试装置，其特征是，所述的装置包括：
直流正极接口，用于连接外部直流电源的正极；
直流负极接口，用于连接外部直流电源的负极；
被测设备正极接口，用于连接外部被测设备的正极；
被测设备负极接口，用于连接外部被测设备的负极；
所述的直流正极接口与被测设备正极接口之间通过具有选通插孔的测试线串连有电缆模拟电阻、快速接点、等效电容接入点和干扰信号接入点；
所述的直流负极接口与被测设备负极接口之间通过具有选通插孔的测试线串连有电缆模拟电阻、等效电容接入点和干扰信号接入点；
所述的等效电容接入点与地之间通过具有选通插孔的测试线串联有等效电容；
所述的干扰信号接入点与干扰源之间通过具有选通插孔的测试线串联有接地电阻和快速接点；
连接片，用于插入所述的选通孔，使所述的测试线导通。
2.根据权利要求1所述的装置，其特征是，所述的装置还包括：控制器，所述的控制器分别与所述的电缆模拟电阻、等效电容、接地电阻和快速接点相连接，用于控制所述电缆模拟电阻和接地电阻的阻值、等效电容的电容值和快速接点的通/断。
3.根据权利要求2所述的装置，其特征是，所述的控制器包括：以太网口，用于与外部计算机相连接，向所述的计算机发送测试数据，并接收所述计算机发来的控制信号。
4.根据权利要求1所述的装置，其特征是，所述的直流正极接口和直流负极接口之间通过具有选通插孔的测试线串联有等效电容；并且，
所述的直流正极接口与干扰源之间通过具有选通插孔的测试线串联有接地电阻和快速接点；并且，
所述的直流负极接口与干扰源之间通过具有选通插孔的测试线串联有接地电阻和快速接点。
5.根据权利要求1或4所述的装置，其特征是，所述的干扰源包括：交流源和/或地。
6.根据权利要求1所述的装置，其特征是，所述的选通孔设置在所述电缆模拟电阻两端的测试线上；并且，
所述的选通孔设置在所述等效电容两端的测试线上；并且，
所述的选通孔设置在所述快速接点两端的测试线上。
7.根据权利要求1所述的装置，其特征是，所述的直流正极接口和直流负极接口之间通过具有选通插孔的测试线串联有等效电容；并且，
所述的直流正极接口与干扰源之间通过具有选通插孔的测试线串联有接地电阻和快速接点；并且，
所述的直流负极接口与干扰源之间通过具有选通插孔的测试线串联有接地电阻和快速接点。
8.一种直流干扰测试系统，其特征是，所述的系统包括：蓄电池组、充电设备、直流干扰测试装置以及控制装置；其中，
所述的充电设备用于对所述的蓄电池组充电；
所述的直流干扰测试装置包括：
直流上正极接口，用于连接所述蓄电池组的正极；
直流负极接口，用于连接所述蓄电池组的负极；
被测设备正极接口，用于连接外部被测设备的正极；
被测设备负极接口，用于连接外部被测设备的负极；
所述的直流正极接口与被测设备正极接口之间通过具有选通插孔的测试线串连有电缆模拟电阻、快速接点、等效电容接入点和干扰信号接入点；
所述的直流负极接口与被测设备负极接口之间通过具有选通插孔的测试线串连有电缆模拟电阻、等效电容接入点和干扰信号接入点；
所述的等效电容接入点与地之间通过具有选通插孔的测试线串联有等效电容；
所述的干扰信号接入点与干扰源之间通过具有选通插孔的测试线串联有接地电阻和快速接点；
连接片，用于插入所述的选通孔，使所述的测试线导通；
所述的控制装置分别与所述的电缆模拟电阻、等效电容、接地电阻和快速接点相连接，用于控制所述电缆模拟电阻和接地电阻的阻值、等效电容的电容值和快速接点的通/断。
9.根据权利要求8所述的系统，其特征是，所述的控制装置包括：以太网口，用于与外部计算机相连接，向所述的计算机发送测试数据，并接收所述计算机发来的控制信号。
10.根据权利要求8所述的系统，其特征是，所述的直流正极接口和直流负极接口之间通过具有选通插孔的测试线串联有等效电容；并且，
所述的直流正极接口与干扰源之间通过具有选通插孔的测试线串联有接地电阻和快速接点；并且，
所述的直流负极接口与干扰源之间通过具有选通插孔的测试线串联有接地电阻和快速接点。
11.根据权利要求8或10所述的系统，其特征是，所述的干扰源包括：交流源和/或地。
12.根据权利要求8所述的系统，其特征是，所述的选通孔设置在所述电缆模拟电阻两端的测试线上；并且，
所述的选通孔设置在所述等效电容两端的测试线上；并且，
所述的选通孔设置在所述快速接点两端的测试线上。
13.根据权利要求8所述的系统，其特征是，所述的直流正极接口和直流负极接口之间通过具有选通插孔的测试线串联有等效电容；并且，
所述的直流正极接口与干扰源之间通过具有选通插孔的测试线串联有接地电阻和快速接点；并且，
所述的直流负极接口与干扰源之间通过具有选通插孔的测试线串联有接地电阻和快速接点。
14.根据权利要求8所述的系统，其特征是，所述的系统包括：多个直流干扰测试装置和集线器，所述的多个直流干扰测试装置分别与所述的集线器相连接，所述的集线器与所述的控制装置相连接；
所述的控制装置分别对多个直流干扰测试装置中的电缆模拟电阻、接地电阻、等效电容和快速接点进行控制。
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