CN102565647B - Gis耐压测试系统 - Google Patents

Abstract

本申请公开了一种GIS耐压测试系统，该系统包括：同频同相电源、串联谐振装置、分压器和示波器，其中：同频同相电源的参考电压输入端与双母线接线的GIS设备变电站任一母线上的电压互感器的低压绕组相连接，电压输出端与串联谐振装置的输入端相连接，用于产生与参考电压同频同相的输出电压；串联谐振装置的输出端与待测试间隔相连接；分压器的高压端与待测试间隔的出线套管相连接，接地端接地，并且分压器的测试端与同频同相电源的反馈电压输入端相连接；示波器与同频同相电源的同频同相信号输出端。与现有技术相比，该系统可两条母线均运行的情况下对待测试间隔进行耐压测试，避免了对待测试间隔进行测试时需要母线全部停电的问题。

Description

GIS耐压测试系统

技术领域

本申请涉及电力技术领域，特别是涉及一种GIS耐压测试系统。

背景技术

GIS(Gas Insulated Switchgear，气体绝缘金属封闭开关)设备，主要用于将一座变电站中除变压器以外的一切设备，包括断路器、隔离开关、接地开关、电压互感器、电流互感器、避雷器、母线、电缆终端、进出线套管等，经优化设计有机地组合成一个整体。由于GIS设备占地面积小、可靠性高、运行维护工作量少，在电力系统中应用越来越广，特别适合于城市变电站，尤其对用地紧张和可靠性要求高的情况其优点更突出。因此，各大城市电网陆续投运了大量的GIS设备，大大提高了高压开关设备的运行可靠性，显著减少了设备运行维护工作量。

但在推广应用GIS设备的过程中出现了一些问题，特别是采用双母线接线的GIS变电站，在间隔扩建或检修后，为满足现场试验条件，并且避免母线隔离开关断口不发生试验电压叠加母线反向运行相电压击穿而危及运行设备的情况，该电压等级的母线必须全部停电，这将对互带能力不强的电网的可靠供电造成很大影响，停电协调极其困难，尤其有些对供电可靠性要求特别高的用户根本无法停电(如电铁、炼钢厂等)，而根据《气体绝缘金属封闭电器现场耐压试验导则》(DL/T 555-94)要求，GIS新安装部分、扩建部分及解体检修的部分均应做绝缘耐压试验，《气体绝缘金属封闭开关设备现场交接试验规程》(DL/T 618-1997)也对绝缘耐压试验进行了明确要求。

因此如何在双母线接线的GIS变电站对试验间隔进行交流耐压试验时避免变电站母线全部停电，是目前亟待解决的问题。

发明内容

有鉴于此，本申请实施例提供一种GIS耐压测试系统，以解决现有技术在双母线接线的GIS变电站对试验间隔进行交流耐压试验时需要变电站母线全部停电的问题。

为了实现上述目的，本申请实施例提供的技术方案如下：

一种气体绝缘金属封闭开关GIS耐压测试系统，应用于双母线接线的GIS设备变电站，其中：待测间隔与原运行GIS设备之间的隔离开关断开，该系统包括：同频同相电源、串联谐振装置、分压器和示波器，其中：

所述同频同相电源的参考电压输入端与所述双母线接线的GIS设备变电站任意一个母线上的电压互感器的低压绕组相连接，用于获取所述母线上的电压作为参考电压；

所述同频同相电源的反馈电压输入端与分压器的测试端相连接，接收一反馈电压，电压输出端与所述串联谐振装置的输入端相连接，用于根据所述参考电压和反馈电压产生一与所述参考电压同频同相的输出电压并输出到所述串联谐振装置中；

所述串联谐振装置的输出端与所述待测试间隔的出线套管相连接，用于对所述输出电压进行变压，向所述待测试间隔上输出高的试验电压。

所述分压器的高压端与所述待测试间隔的出线套管相连接，接地端接地，用于对所述待测试间隔上的试验电压进行采样，并将采样后的电压作为反馈电压输入到所述同频同相电源中；

所述示波器与所述同频同相电源的同频同相信号输出端，用于显示所述输出电压与所述参考电压的频率和相位关系。

优选地，所述同频同相电源包括：锁相环模块和放大电路，其中：

所述锁相环模块用于比较所述参考电压和所述反馈电压的频率、相位，并根据比较结果生成一与所述参考电压同频同相后的初级输出电压，且将所述初级输出电压输出到放大电路中；

所述放大电路用于对所述初级输出电压进行功率放大，并将放大后的电压作为输出电压输出到串联谐振装置的输入端。

优选地，所述锁相环模块包括：相位比较器、低通滤波器、压控振荡器、计算模块和判断模块，其中：

所述相位比较器用于将所述参考电压和反馈电压相比较，得到一正比于参考电压和反馈电压的相位差的直流电压；

所述低通滤波器串联在所述相位比较器与压控振荡器之间，用于对所述直流电压进行低通滤波；

所述压控振荡器用于将滤波后所述直流电压作为控制电压，生成一与参考电压相位频率一致的电压；

所述计算模块用于计算所述压控振荡器生成的电压与所述参考电压的频率差和相位差；

所述判断模块用于判断所述频率差是否为零，且判断所述相位差是否大于1度，

且当所述频率差为零且所述相位差大于1度，将所述压控振荡器生成的电压作为反馈电压向所述相位比较器发送；

当所述频率差为零且所述相位差小于等于1度，将所述压控振荡器生成的电压作为初级输出电压输出到所述放大电路中。

优选地，所述同频同相电源上还设置有：指示灯，

所述指示灯与所述判断模块相连接，并且当所述频率差为零且所述相位差小于等于1度时所述指示灯通电，用于指示初级输出电压与参考电压的频率相同、相位一致。

优选地，所述串联谐振装置包括：励磁变压器和可调感电抗器，其中：

所述励磁变压器的低压侧与所述同频同相电源的电压输出端相连接；

所述励磁变压器的高压侧一端通过可调感电抗器与所述分压器的高压端相连接，另一端与所述分压器的接地端相连接。

优选地，该系统进一步包括：监控保护装置，

所述监控保护装置与所述同频同相电源相连接，用于当频率差不为零时，将所述放大电路的电源断开，阻止同频同相电源的输出电压输出到待测试间隔上。

优选地，所述同频同相电源还包括：风冷系统，所述风冷系统设置在所述放大电路周围，用于对所述放大电路进行降温。

由以上技术方案可见，本申请实施例提供的该GIS耐压测试系统，同频同相电源通过采集母线上的参考电压，并对待测试间隔上的试验电压进行取样得到反馈电压，然后将参考电压和反馈电压进行比较，生成一与参考电压同频同相的输出电压，并且将该输出电压放大后经过串联谐振回路输出到待测试间隔上。由于参考电压为母线上的电压，反馈电压与试验电压的频率相同，且相位一致，所以将参考电压和反馈电压比较，就可以判断出输出到待测试间隔上的试验电压的频率和相位是否与参考电压一致，根据判断结果将与参考电压同频同相的输出电压输出到待测试间隔上。

因此该系统可以保证在对待测试间隔进行测试时，输出到待测试间隔上的测试电压与母线的电压频率相同、相位一致。与现有技术相比，该系统可以在双母线接线的GIS设备变电站中的两条母线均运行的情况下对待测试间隔进行耐压测试，避免了现有技术中对待测试间隔进行测试时要求变电站母线全部停电的问题。

附图说明

为了更清楚地说明本申请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申请中记载的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本申请实施例提供的双母线接线的GIS设备变电站的电气连接示意图；

图2为本申请实施例提供的一种GIS耐压测试系统的连接示意图结构示意图；

图3为本申请实施例提供的一种同频同相电源的结构示意图；

图4为本申请实施例提供的锁相环模块的结构示意图；

图5为本申请实施例提供的另一种同频同相电源的结构示意图。

具体实施方式

为了使本技术领域的人员更好地理解本申请中的技术方案，下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请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申请一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，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，都应当属于本申请保护的范围。

图1为本申请实施例提供的双母线接线的GIS设备变电站的电气连接示意图。

如图1所示，图中I和II为两条母线，1621、1622为隔离开关，16260、16230、16240为接地开关，CT(Current Transformator)为电流互感器，2918、2028为隔离开关，20180、20280为接地开关，PT(Pressure Transformator)为电压互感器，图中虚线框表示待测试间隔，待测试间隔可以为扩建后的间隔，也可以为检修后的间隔。

实施例一：

图2为本申请实施例提供的一种GIS耐压测试系统的连接示意图结构示意图。

如图2所示，该系统所选择的母线可以为两条母线中的任意一条，PT为设置在母线上的电压互感器，PT的高压绕组一端与母线相连接，另一端接地，并且PT具有至少一个低压绕组，Cx为待测试间隔，并且在测试时，待测试间隔Cx内的接地开关全部断开，并且将除母线侧隔离开关外的其他隔离开关全部闭合。

如图2所示，同频同相电源1、串联谐振装置2、分压器3和示波器4，其中：

同频同相电源1上的参考电压输入端与PT的一个低压绕组相连接，用于获取PT的一个低压绕组上的电压，并将获取的电压作为参考电压；同频同相电源1的反馈电压输入端与分压器3的测试端相连接，接收一反馈电压，并且电压输出端与串联谐振装置2的输入端相连接。

同频同相电源1的作用是根据参考电压和反馈电压，产生一与参考电压同频同相的输出电压并输出到串联谐振装置2中。

串联谐振装置2的输出端与待测试间隔Cx的出线套管相连接，串联谐振装置2与待测间隔Cx的等效电容形成串联谐振的条件，使得该串联谐振装置2可以对输出电压进行变压，向待测试间隔Cx上输出高的试验电压。

分压器3的高压端与待测试间隔Cx的出线套管相连接，接地端接地，并且分压器3的测试端与同频同相电源1的反馈电压输入端相连接，分压器3的作用是对待测试间隔Cx上的试验电压进行采样，并将采样后的电压作为反馈电压输入到同频同相电源1中。

示波器4与同频同相电源1的同频同相信号输出端，用于显示输出电压与参考电压的频率和相位关系。

在本申请实施例中，同频同相电源1的参考电压输入端采集PT低压绕组的电压作为参考电压，并采集待测试间隔上试验电压的反馈电压，同频同相电源1根据参考电压和反馈电压，可以产生一与参考电压同频同相的输出电压，并将该输出电压通过串联谐振装置输出到待测试间隔上，对待测试间隔进行耐压测试。

实施例二：

图3为本申请实施例提供的一种同频同相电源的结构示意图。

在本申请实施例中，如图3所示，同频同相电源包括：依次相连接的锁相环模块11和放大电路12。

锁相环模块11的输出端与放大电路12的输如端相连接，用于产生与参考电压同频同相的一初级输出电压，并将初级输出电压输出到放大电路12中，放大电路12的输出端与串联谐振电路2相连接，用于将初级输出电压放大后作为励磁电源输入电压输出到串联谐振电路2的输入端。如图3所示，在本申请实施例中，同频同相电源1中的放大电路12通过整流滤波电路14与交流380V电源相连接，整流滤波电路14用于对交流380V电源进行整流滤波。

图4为本申请实施例提供的一种锁相环模块的结构示意图。如图4所示，锁相环模块11包括：相位比较器111、低通滤波器112、压控振荡器113、计算模块114和判断模块115，其中：

相位比较器111用于将参考电压和反馈电压相比较，得到一直流脉冲电压；

低通滤波器112串联在相位比较器111与压控振荡器113之间，用于对得到的直流脉冲电压进行低通滤波；

压控振荡器113用于将滤波后的直流电压作为其控制电压，控制压控振荡器113生成一与参考电压频率和相位一致的电压，达到相位频率跟踪和锁定；

计算模块114用于计算压控振荡器113输出电压与参考电压的频率差和相位差；

判断模块115用于判断频率差是否为零，且判断相位差是否大于1度，且当频率差为零且相位差大于1度，将压控振荡器生成电压作为反馈电压向相位比较器111发送，并由相位比较器111再次进行比较；当频率差为零且相位差小于等于1度，将压控振荡器113生成电压作为初级输出电压输出到放大电路12中。

通常情况下，当频率差为零且相位差小于等于1度时，此时测试人员通过示波器4就可以观察到，而为了方便测试人员更加直观地了解试验电压与参考电压是否为同频同相，在同频同相电源1上还可以设置有指示灯(图中未示出)，指示灯与判断模块115相连接，并且当频率差为零且相位差小于等于1度时指示灯通电，用于指示同频同相电源的输出电压与参考电压的频率相同、相位一致。

如图2所示，串联谐振回路2包括：励磁变压器T、电阻R和可调感电抗器L，其中：励磁变压器T的低压侧与同频同相电源1的电压输出端相连接；励磁变压器T的高压侧一端通过电阻R和可调感电抗器L与分压器3的高压端相连接，另一端与分压器3的接地端相连接。

分压器3由电容C1和电容C2组成，电容C1和电容C2串联后在可调感电抗器L与地之间，并且将电容C1和电容C2之间的连接点作为分压器的测试端。

为了避免放大电路产生的热量过大，而导致放大电路损坏，进而导致整个同频同相电源无法工作，在本申请实施例中，如图3所示，该同频同相电源中还可以设置有风冷系统13，风冷系统13设置在放大电路12周围，用于对放大电路12进行降温。

实施例三：

在上述实施例中，当判断模块判断反馈电压的频率与参考电压的频率差不为零时，即此时待测试间隔上的试验电压的频率与母线的电压的频率(即参考电压)将会不相同，那么就会出现待测试间隔上的试验电压最大值与运行母线电压最大值反相180度叠加，造成母线隔离开关断口突然击穿的危险。

为了避免由于试验电压的频率与母线的电压的频率不相同而导致的问题，在本申请实施例中，如图5所示，该系统还可以包括：监控保护装置5，

监控保护装置5与同频同相电源1相连接，用于当频率差不为零时，监控保护装置5将放大电路2的电源断开，阻止同频同相电源输出电压，进而避免将与母线的电压的频率不相同的试验电压输出到待测试间隔上。

以上所述仅是本申请的优选实施方式，使本领域技术人员能够理解或实现本申请。对这些实施例的多种修改对本领域的技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本申请的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本申请将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。

Claims (6)

1.一种气体绝缘金属封闭开关GIS耐压测试系统，应用于双母线接线的GIS设备变电站，其中：待测间隔与原运行GIS设备之间的隔离开关断开，其特征在于，该系统可在双母线接线的GIS设备变电站中的任意一条母线运行或两条母线均运行的情况下对待测试间隔进行耐压测试，该系统包括：同频同相电源、串联谐振装置、分压器和示波器，其中：

所述同频同相电源的参考电压输入端与所述双母线接线的GIS设备变电站任意一个母线上的电压互感器的低压绕组相连接，用于获取所述母线上的电压作为参考电压；

所述同频同相电源的反馈电压输入端与分压器的测试端相连接，接收一反馈电压，电压输出端与所述串联谐振装置的输入端相连接，用于将所述参考电压和反馈电压进行比较，并产生一与所述参考电压同频同相的输出电压并输出到所述串联谐振装置中；

所述串联谐振装置的输出端与所述待测试间隔的出线套管相连接，用于对所述输出电压进行变压，向所述待测试间隔上输出试验电压；

所述分压器的高压端与所述待测试间隔的出线套管相连接，接地端接地，用于对所述待测试间隔上的试验电压进行采样，并将采样后的电压作为反馈电压输入到所述同频同相电源中；

所述同频同相电源包括：锁相环模块和放大电路，其中：所述锁相环模块用于比较所述参考电压和所述反馈电压的频率、相位，并根据比较结果生成一与所述参考电压同频同相后的初级输出电压，且将所述初级输出电压输出到放大电路中；所述放大电路用于对所述初级输出电压进行功率放大，并将放大后的电压作为输出电压输出到串联谐振装置的输入端；

所述示波器与所述同频同相电源的同频同相信号输出端相连，用于显示所述输出电压与所述参考电压的频率和相位关系。

2.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述锁相环模块包括：相位比较器、低通滤波器、压控振荡器、计算模块和判断模块，其中：

所述相位比较器用于将所述参考电压和反馈电压相比较，得到一正比于参考电压和反馈电压的相位差的直流电压；

所述低通滤波器串联在所述相位比较器与压控振荡器之间，用于对所述直流电压进行低通滤波；

所述压控振荡器用于将滤波后所述直流电压作为控制电压，生成一与参考电压相位频率一致的电压；

所述计算模块用于计算所述压控振荡器生成的电压与所述参考电压的频率差和相位差；

所述判断模块用于判断所述频率差是否为零，且判断所述相位差是否大于1度，

且当所述频率差为零且所述相位差大于1度，将所述压控振荡器生成的电压作为反馈电压向所述相位比较器发送；

当所述频率差为零且所述相位差小于等于1度，将所述压控振荡器生成的电压作为初级输出电压输出到所述放大电路中。

3.根据权利要求2所述的系统，其特征在于，所述同频同相电源上还设置有：指示灯，

所述指示灯与所述判断模块相连接，并且当所述频率差为零且所述相位差小于等于1度时所述指示灯通电，用于指示所述初级输出电压与参考电压的频率相同、相位一致。

4.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述串联谐振装置包括：励磁变压器和可调感电抗器，其中：

所述励磁变压器的低压侧与所述同频同相电源的电压输出端相连接；

所述励磁变压器的高压侧一端通过可调感电抗器与所述分压器的高压端相连接，另一端与所述分压器的接地端相连接。

5.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，进一步包括：监控保护装置，

所述监控保护装置与所述同频同相电源相连接，用于当频率差不为零时，将所述放大电路的电源断开，阻止同频同相电源的输出电压输出到待测试间隔上。

6.根据权利要求1-5任一项所述的系统，其特征在于，所述同频同相电源还包括：风冷系统，所述风冷系统设置在所述放大电路周围，用于对所述放大电路进行降温。