CN102364355A - 一种架空线型故障指示器性能的试验装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了属于故障指示器测试技术领域的一种架空线型故障指示器性能的试验装置。它的结构如下：测试仪分别连接升流线圈和升压器，录波器分别连接电压互感器和电流互感器，升压器通过绝缘电缆与电压互感器连接，电流互感器与升流线圈装配在一起，测试仪、升流线圈、升压器和绝缘电缆构成了架空线路模拟设备，故障指示器安装在升流线圈上，升压器和电压互感器接地。通过架空线路模拟设备来模拟架空线路的各种状态，根据录波器记录的相关数据来检测故障指示器的功能和电气性能。本发明的有益效果为：提高了测试精度和试验效率、可以为开发新型故障指示器提供有力支持。

Description

一种架空线型故障指示器性能的试验装置

技术领域

本发明属于故障指示器测试技术领域，特别涉及一种架空线型故障指示器性能的试验装置。

背景技术

故障指示器一般安装在电力系统配电线路，用于指示故障电流流通的路径，从而实现故障定位。

故障指示器具有价格低廉、安装方便、运行维护简单等特点，在我国配电网已得到推广应用。

目前，对于架空线型故障指示器功能及电气性能试验，还没有完善的检测设备和科学的检测方法。

发明内容

本发明针对上述缺陷公开了一种架空线型故障指示器性能的试验装置，它的结构如下：测试仪分别连接升流线圈和升压器，录波器分别连接电压互感器和电流互感器，升压器通过绝缘电缆与电压互感器连接，电流互感器与升流线圈装配在一起，测试仪、升流线圈、升压器和绝缘电缆构成了架空线路模拟设备，故障指示器安装在升流线圈上，升压器和电压互感器接地。

所述测试仪的结构如下：微机系统通过PCI总线连接数-模转换电路，功率放大电路连接数-模转换电路，大功率直流电源分别连接数-模转换电路和功率放大电路。

测试仪的主要功能是按照既定的测试实验条件(如国家电网公司于2010年颁布“配电线路故障指示器技术规范”——Q/GDW436-2010)，产生一定的测试电压、电流信号来检测故障指示器，从而达到检测故障指示器的逻辑功能和动作特性的目的，并根据相应标准对测试结果进行标定和评价。

所述升压器的变比为1∶100，容量为30VA。

所述升流线圈由直径为2.5mm的漆包线绕成，其匝数为50，电路时间常数小于100微秒。

所述电压互感器的变比为10000∶100，标准准确度级为0.5级。

所述电流互感器的变比为1000∶5，精度为0.2级。

所述录波器的输入电压的范围为0～100V，输入电流的范围为0～5A，测量精度为±0.1％，延迟时间在10μs以内。

本发明的有益效果为：

1)可以设置试验电路各种运行状态：正常运行、短路故障、接地故障等，并且可以精确设置每个状态的持续时间，从而可以完成功能及电气性能试验，测试精度更高。

2)故障模拟及数据记录自动完成，提高了试验效率。

3)故障量可以设置为工频50Hz、各次谐波含量以及每个量衰减时间常数，从而可以更加真实模拟配电线路运行状态，进而可以完成技术规范——Q/GDW 436-2010所规定以外的试验项目，为开发新型故障指示器提供有力支持。

附图说明

图1为试验电路原理图；

图2为测试仪硬件构成图；

图3a为短路故障指示试验电流波形；

图3b为短路故障指示试验电压波形；

图4a为单相接地故障指示试验电流波形；

图4b为单相接地故障指示试验电压波形。

具体实施方式

下面结合附图对本发明进一步详细说明：

如图1所示，本发明的结构如下：测试仪分别连接升流线圈和升压器，录波器分别连接电压互感器和电流互感器，升压器通过绝缘电缆与电压互感器连接，电流互感器与升流线圈装配在一起，测试仪、升流线圈、升压器和绝缘电缆构成了架空线路模拟设备，故障指示器安装在升流线圈上，升压器和电压互感器接地。

在试验装置中，升压器的变比为1∶100，容量为30VA。升流线圈由直径为2.5mm的漆包线绕成，其匝数为50，电路时间常数小于100微秒。电压互感器的变比为10000∶100，标准准确度级为0.5级。电流互感器的变比为1000∶5，精度为0.2级。录波器的输入电压的范围为0～100V，输入电流的范围为0～5A，测量精度为±0.1％，延迟时间在10μs以内。微机系统装有Window操作系统和专用的测控软件。

如图2所示，测试仪的结构如下：微机系统通过PCI总线连接数-模转换电路，功率放大电路连接数-模转换电路，大功率直流电源分别连接数-模转换电路和功率放大电路。

测试仪用于模拟配电线路的各种运行状态，能够输出三相电压(0～100V)、三相电流(0～30A)，为了保证较高的测量精度，要求输出电压和输出电流的精度达±0.1％，失真度THD≤0.5％。

测试仪的主要功能是按照既定的测试实验条件(如国家电网公司于2010年颁布“配电线路故障指示器技术规范”——Q/GDW436-2010)，产生一定的测试电压、电流信号来检测故障指示器，从而达到检测故障指示器的逻辑功能和动作特性的目的，并根据相应标准对测试结果进行标定和评价。

本发明的工作流程如下：微机系统通过其专用的测控软件设置输出电压与输出电流的参数，数-模转换电路将微机系统输出的二进制数字信号转换为模拟信号，功率放大电路对此模拟信号进行功率放大，经放大后电流可达30A，电压可达100V。

由于测试仪输出电压最大为100V，还不能真正模拟配电线路电压等级，所以采用升压器将测试仪输出电压信号进一步升高，其输出电压可达10KV。

由于测试仪输出电流最大为30A，还不能真正模拟配电线路负荷电流和故障电流，所以采用升流线圈将测试仪输出电流进一步提高(可提高至600A)。

架空线路模拟设备用来模拟架空线路的正常运行状态、短路故障状态、跳闸状态、重合闸状态和单相接地故障状态，绝缘电缆用来模拟架空线，故障指示器测量升流线圈的电流和绝缘电缆的电压，如果架空线路出现短路故障状态或单相接地故障状态，故障指示器发出报警指示，电压互感器将升压器输出电压按比例(电压互感器的变比)变换为低电压，电流互感器将升流线圈输出电流按比例(电流互感器的变比)变换为小电流，录波器用于记录输入电流波形和输入电压波形，用于读取输入电压和输入电流的有效值、峰值、频率以及正常运行状态、短路故障状态、跳闸状态、重合闸状态或接地故障状态持续时间；通过读取录波器各种数据，再参考故障指示器测试规范(国家电网公司于2010年颁布配电线路故障指示器技术规范——Q/GDW436-2010)，即可检测故障指示器的性能。

大功率直流电源是为数-模转换电路与功率放大电路提供工作电源。

实施例一：短路故障指示试验

故障指示器参数说明：额定电压U_n＝6700V(相电压)，负荷电流I₁＝50A，工作频率f＝50Hz，短路电流定值I_x＝400A，可识别短路故障报警电流最短持续时间T_x＝40毫秒，重合闸最小识别时间(跳闸状态持续时间)T_ch＝200毫秒。(其余具体指标参阅国家电网公司于2010年颁布配电线路故障指示器技术规范——Q/GDW 436-2010)

测试仪输出以下四种状态：

1)正常运行状态：

输出电压

初始角θ_u＝0；频率f＝50Hz；

输出电流

初始角θ_i＝-30°，频率f＝50Hz；

持续时间T₁＝10分钟。

2)短路故障状态：

输出电压

初始角θ_u＝0°，频率f＝50Hz；

输出电流

初始角θ_i＝-70°，频率f＝50Hz；

持续时间T₂＝T_x。

在短路故障状态中，假定故障相电压降为额定电压20％。

3)跳闸状态：

输出电流i_out＝0；

输出电压u_out＝0；

持续时间T₃＝T_ch。

4)重合闸状态：

输出电压初始角θ_u＝0，频率f＝50Hz；

输出电流

初始角θ_i＝-30°频率f＝50Hz；

持续时间T₄＞T_x

如图3a、图3b所示为录波器记录的输入电流和输入电压波形。(以正常运行状态的最后150ms作为计时起点)

如果故障指示器发出报警指示，就说明故障指示器具有短路故障指示和自动判定功能(参考配电线路故障指示器技术规范”——Q/GDW 436-2010要求)

参照录波器记录的数据即可判定故障指示器是否满足如下电气性能(参考配电线路故障指示器技术规范-Q/GDW 436-2010要求)：1)重合闸最小识别时间200毫秒；2)故障指示器应能根据线路负荷变化自动确定故障电流报警动作值，且动作误差不大于±20％；3)可识别短路故障报警电流最短持续时间在20毫秒～40毫秒。

实施例二：单相接地故障指示试验

故障指示器参数说明：线路电压U_n＝6700V(相电压)，负荷电流I₁＝30A，工作频率f＝50Hz，接地故障电流定值ΔI_d＝50A，可识别接地故障电流持续时间ΔT_d1＝40毫秒，相电压下降比例ΔU_d％＝30％，相电压下降持续时间ΔT_d2＝60秒。(其余具体指标参阅国家电网公司于2010年颁布配电线路故障指示器技术规范——Q/GDW 436-2010)

测试仪输出以下三种状态：

1)正常运行状态：

输出电压

f＝50Hz，θ_u＝0；

输出电流

f＝50Hz，θ_i＝-30°；

持续时间T₁＝10分钟。

2)接地故障状态1：

输出电流 $i_{\mathrm{out}}=\sqrt{2}{I}_l\sin (2\mathrm{\πf}+{\mathrm{\θ}}_i)+1.2\sqrt{2}\×\mathrm{\Δ}{I}_d\sin (2\mathrm{\π}\×5f+{\mathrm{\θ}}_{5i}),$ f＝50Hz，θ_i＝-30°，θ_5i＝0°；

输出电压

t＝0～ΔT_d1，

θ_u＝0°，f＝50Hz；

持续时间T₂＝ΔT_d1。

3)接地故障状态2：

输出电流 $i_{\mathrm{out}}=\sqrt{2}{I}_l\sin (2\mathrm{\πf}+{\mathrm{\θ}}_i),$

θ_i＝-30°，f＝50Hz；

输出电压 $u_{\mathrm{out}}=(1-\mathrm{\Δ}{U}_d\%)\×\sqrt{2}{U}_n\sin (2\mathrm{\πf}+{\mathrm{\θ}}_u),$

θ_u＝0°，f＝50Hz；

持续时间T₃≥ΔT_d2。

如图4a、图4b所示为录波器记录的输入电流和输入电压波形。(以正常运行状态的最后125ms作为计时起点)

如果故障指示器发出报警指示，就说明故障指示器具有单相接地故障指示功能(参考配电线路故障指示器技术规范”——Q/GDW436-2010要求)

参照录波器记录的数据即可判定故障指示器是否满足如下电气性能(参考配电线路故障指示器技术规范-Q/GDW 436-2010要求)：1)单相接地故障报警有定量设置的特征值，其动作误差不大于±20％；2)可识别接地故障电流持续时间由厂家提供，其误差不大于±10％。

以上所述，仅为本发明两个的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。

Claims (7)

1.一种架空线型故障指示器性能的试验装置，其特征在于，它的结构如下：测试仪分别连接升流线圈和升压器，录波器分别连接电压互感器和电流互感器，升压器通过绝缘电缆与电压互感器连接，电流互感器与升流线圈装配在一起，测试仪、升流线圈、升压器和绝缘电缆构成了架空线路模拟设备，故障指示器安装在升流线圈上，升压器和电压互感器接地。

2.根据权利要求1所述的一种架空线型故障指示器性能的试验装置，其特征在于，所述测试仪的结构如下：微机系统通过PCI总线连接数-模转换电路，功率放大电路连接数-模转换电路，大功率直流电源分别连接数-模转换电路和功率放大电路。

3.根据权利要求1所述的一种架空线型故障指示器性能的试验装置，其特征在于，所述升压器的变比为1∶100，容量为30VA。

4.根据权利要求1所述的一种架空线型故障指示器性能的试验装置，其特征在于，所述升流线圈由直径为2.5mm的漆包线绕成，其匝数为50，电路时间常数小于100微秒。

5.根据权利要求1所述的一种架空线型故障指示器性能的试验装置，其特征在于，所述电压互感器的变比为10000∶100，标准准确度级为0.5级。

6.根据权利要求1所述的一种架空线型故障指示器性能的试验装置，其特征在于，所述电流互感器的变比为1000∶5，精度为0.2级。

7.根据权利要求1所述的一种架空线型故障指示器性能的试验装置，其特征在于，所述录波器的输入电压的范围为0～100V，输入电流的范围为0～5A，测量精度为±0.1％，延迟时间在10μs以内。

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