CN102830287A

CN102830287A - 可消除工频干扰的线路工频参数测量装置

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Publication number: CN102830287A
Application number: CN2012103387731A
Authority: CN
Inventors: 乔冬升; 江和顺; 杨文龙; 王亚东; 宋延猛; 杨洪斌; 牛义; 刘厚康
Original assignee: Huainan Power Supply Co of State Grid Anhui Electric Power Co Ltd
Current assignee: Huainan Power Supply Co of State Grid Anhui Electric Power Co Ltd
Priority date: 2012-09-13
Filing date: 2012-09-13
Publication date: 2012-12-19
Anticipated expiration: 2032-09-13
Also published as: CN102830287B

Abstract

本发明公开了一种可消除工频干扰的线路工频参数测量装置，其特征是：设置用于消除线路工频感应电压的工频谐振装置，工频谐振装置是由高压电容器C和高压电抗器L串联构成，以高压电容器的高压端接被测线路；以高压电抗器的低压端接地，谐振频率为50Hz；测量电源采用可测量三相电压、三相电流、有功损耗、功率因数和频率的用于提供0~520V、400Hz的测量电源的电源装置，测量电源以三相输出对应连接被测线路中三相线。本发明在被测线路有较高的工频感应电压（通常不小于1000V）时，无需将造成被测线路产生感应电压的其它相关线路同时停电，避免造成大面积停电。

Description

可消除工频干扰的线路工频参数测量装置

技术领域

本发明涉及高压线路工频参数测量装置，特别是针对被试高压线路工频感应电压高，与之相关线路又不能停电的情况。

背景技术

目前国内常用线路工频参数测量仪大致有两类：

1、常规法线路工频参数测量装置，其技术含量低、成本低、操作简便，但不具有抗干扰能力，如有小的工频感应电压，将影响测量精度，如遇大的工频感应电压将不能进行测量。

2、移频法抗干扰线路参数测量装置，其工作原理是由仪器产生45/55Hz（或40/60Hz）的移频测量信号，通过两次不同频率下的测量所得数据，经仪器自带的计算机处理得到工频参数。其测量误差为±3%，抗工频干扰能力≤1000V。较常规法具有一定的科技含量，有一定的抗干扰能力，但抗干扰能力很难再有提高，而且价格也比较高。

发明内容

本发明是为避免上述现有技术所存在的不足之处，提供一种可消除工频干扰的线路工频参数测量装置，以便在被测线路有较高的工频感应电压（通常不小于1000V）时，无需将造成被测线路产生感应电压的其它相关线路同时停电，以免造成大面积停电。

本发明为解决技术问题采用如下技术方案：

本发明可消除工频干扰的线路工频参数测量装置的结构特点是：设置用于消除线路工频感应电压的工频谐振装置，所述工频谐振装置是由高压电容器C和高压电抗器L串联构成，以高压电容器的高压端接被测线路；以高压电抗器的低压端接地，谐振频率为50Hz；测量电源采用可测量三相电压、三相电流、有功损耗、功率因数和频率的用于提供0~520V、400Hz的测量电源的电源装置，所述测量电源以三相输出对应连接被测线路中三相线。

本发明可消除工频干扰的线路工频参数测量装置的结构特点也在于：被测线路按以下方式连接：

（1）测量线路正序阻抗：

将被测线路末端三相用短路线短接；所述工频谐振装置中高压电容器的三相高压端A1、B1、C1分别与被测线路的首端三相A、B、C用三相测量接线对应相连，工频谐振装置中高压电抗器的三相低压端接地；

所述电源装置的三相输入端接380V、50Hz交流电源，电源装置的400Hz三相输出端子a、b、c分别与三相测量接线对应连接；

（2）测量线路零序阻抗

将线路末端三相用短路线短接并接地，线路首端三相短接并与工频谐振装置中高压电容器的A相A₁端子连接；工频谐振装置中高压电抗器的A相低压端和高压电容器C相低压端均接地；

电源装置的三相输入端接380V、50Hz交流电源，电源装置的400Hz输出端子a和输出端子c分别与工频谐振装置中高压电容器的A相A1端子和C相C₁端子对应连接；

（3）测量线路正序电容：

线路末端开路，所述工频谐振装置中高压电容器的三相高压端A1、B1、C1分别与被测线路的首端三相线A、B、C用三相试验线对应相连，工频谐振装置中高压电抗器的三相低压端接地；

所述电源装置的三相输入端接380V、50Hz交流电源，电源装置的400Hz三相输出端与三相测量接线对应连接；

（4）测量线路零序电容：

线路末端开路，线路首端三相短接并与工频谐振装置中高压电容器的A相A1端子连接；工频谐振装置中高压电抗器的A相低压端和高压电容器C相低压端均接地；

电源装置的三相输入端接380V、50Hz交流电源，电源装置的400Hz输出端子a和输出端子c分别与工频谐振装置中高压电容器的A相A1端子和C相C1端子对应连接。

与已有技术相比，本发明有益效果体现在：

1、本发明首先利用工频谐振装置消除被测线路中的工频感应电压，然后采用中频测量电源测量线路参数。对于中频电源，工频谐振装置呈现高阻抗，其分流可以忽略，即使不能忽略，其分流的影响也可通过计算进行消除；再将测量的线路参数通过计算换算成工频参数，可有效消除工频干扰，测试过程简单、成本低。

2、利用发明进行测量，无需将造成被测线路产生感应电压的其它相关线路同时停电，避免了大面积停电；相关线路包括：与被测线路同杆（或同塔）架设的线路；与被测线路有平行或部分平行的线路。

3、本发明适用线路电压等级为110kV、220kV、500kV。

附图说明

图1是本发明用于测量正序阻抗的接线图；

图2是本发明用于测量零序阻抗的接线图；

图3是本发明用于测量正序电容的接线图；

图4是本发明用于测量零序电容的接线图。

具体实施方式

本实施例可消除工频干扰的线路工频参数测量装置是设置用于消除线路工频感应电压的工频谐振装置，工频谐振装置是由高压电容器C和高压电抗器L串联构成，以高压电容器的高压端接被测线路；以高压电抗器的低压端接地，谐振频率为50Hz；测量电源采用可测量三相电压、三相电流、有功损耗、功率因数和频率的用于提供0~520V、400Hz的中频测量电源的电源装置。

具体实施中，可以将高压电抗器的线圈设置为多个中间抽头，使得其在一定范围内可调节。这是由于在制造时，器件的电容量和电感量与设计值通常会存在偏差，致使谐振频率偏离50Hz，设置中间抽头调节电感量，以使谐振频率在50Hz。

考虑到投入或拉开工频谐振装置时可能产生操作过电压，进而损坏工频谐振装置，可以在工频谐振装置的高压电容器和高压电抗器两端分别并联设置过电压保护器，具体可以采用氧化锌避雷器。

由于线路工频感应电对地形成短路通道，线路中的工频感应电压降至工频感应电流流过工频谐振装置回路电阻所产生的压降。当工频谐振装置回路电阻很小时，这个压降将很小，具体实施中，考虑流过谐振装置20A工频电流时，工频压降不超过15V。

本实施例中，采用深圳华源锐克电子有限公司HY93系列的400Hz中频电源作为测量电源，该测量电源自身带有测量仪表，可用于测量输出三相电压、三相电流、有功损耗、功率因数和频率，具体按以下技术要求选用，

电路方式：IGB/PWM脉冲宽度调制方式；交流输入：三相、380V、50Hz/60Hz；

操作方式：旋钮式快速调节电压、频率；额定容量：6kVA；

输出频率：50～400Hz；波形失真：<2%；频率稳定率：<0.1%；

输出相电压：低档0～150V、高档0～260V；负载稳定率：±5%；

最大相电流：低档0～16.8A、高档0～8.4A；

电压分辨率：0.1V；频率分辨率：0.1Hz；

电流分辨率：4A以下0.001A；4A以上0.01A；

功率分辨率：200W以下0.01W；200W以上1W；

COSФ分辨率：0.001。

测量方式：

一、按图1接线进行工频正序阻抗Z₁的测量

1、将被测线路末端三相用短路线短接，在线路首端A、B、C分别引出三相测量接线；三相测量接线分别接工频谐振装置中高压电容器的三相高压端A1、B1、C1，工频谐振装置中高压电抗器的三相低压端接地；在进行接线操作时，合上线路首端和线路末端的接地刀闸；

2、在400Hz中频电源装置的三相输入端接380V、50Hz工频交流电源，先打开接地刀闸再将电源装置的400Hz三相输出端子a、b、c分别与三相测量接线对应连接。

3、将电源装置升压至设定的电压，通过电源装置中自带的测量装置读取：

三相电压，并由此获得400Hz试验用电压三相平均值U；

三相电流，并由此获得试验用电压三相平均值为U时的三相平均总电流I₁；

有功损耗值P；

4、合上接地刀闸，准备下一项目测试接线；

5、在所有项目测试完成时，将工频谐振装置接入到400Hz中频电源装置的三相输出端，按测量时的输出电压值进行加压，读取工频谐振装置分流电流的三相平均值I₂，并按以下过程进行计算获得工频正序阻抗Z₁：

I＝I₁-I₂cos30°

Z_{1} = \frac{P}{3 I^{2}} \times \frac{1}{K} + j \frac{1}{8} \times \sqrt{{(\frac{U}{I})}^{2} - {(\frac{P}{3 I^{2}})}^{2}}

U：为400Hz试验相电压（三相平均值），单位：V。

I₁：为电压U时的总电流（三相平均值），单位：A。

I₂：为电压U时的工频谐振装置分流（三相平均值），单位：A。

P：为电压U时的总有功功率，单位：W。

K：为400Hz电阻与50Hz电阻关系系数。

Z₁：为工频正序阻抗，单位：Ω。

二、按图2接线进行工频零序阻抗Z₀的测量

1、将线路末端三相用短路线短接并接地，线路首端三相A、B、C短接并与工频谐振装置中高压电容器的A相A1端子连接；工频谐振装置中高压电抗器的A相低压端和高压电容器C相低压端均接地。接线时，线路两端接地刀闸应合上；测量时再将接地刀闸拉开；

2、电源装置的三相输入端接380V、50Hz交流电源，线路接地刀闸拉开后，将电源装置的400Hz输出端子a和输出端子c与工频谐振装置中高压电容器的A相A₁端子和C相C₁端子对应连接。

3、升压至所需电压，读取A相(或C相)电压、电流和有功损耗值。

4、合上接地刀闸，准备下一项目测试接线。

5、在所有项目测试完，将工频谐振装置A相接入到400Hz中频电源装置输出端A相，C相接至400Hz中频电源装置输出端C相,C相电容与电抗器连接处接地。加测量时的电压值读取I₂值。

零序阻抗计算：

I=I₁-I₂cos30°

Z_{0} = \frac{3 P}{I^{2}} \times \frac{1}{K} + j [\frac{1}{8} \times \sqrt{{(\frac{3 \sqrt{3} U}{I})}^{2} - {(\frac{3 P}{I^{2}})}^{2}} + \frac{1}{100 πC}]

U：为400Hz试验相电压，单位：V。

I₁：为电压

时的总电流，单位：A。

I₂：为电压

时的工频谐振装置分流，单位：A。

P：为电压

时的总有功功率，单位：W。

K：为400Hz电阻与50Hz电阻关系系数。

C:为串联电容，单位：F。

Z₀：为工频零序阻抗，单位：Ω。

三、按图3接线进行正序电容C₁的测量：

1、线路末端三相开路；在线路首端A、B、C分别引出三相测量接线；三相测量接线分别接工频谐振装置中高压电容器的三相高压端A1、B1、C1，工频谐振装置中高压电抗器的三相低压端接地；在进行接线操作时，合上线路首端和线路末端的接地刀闸；

2、在400Hz中频电源装置的三相输入端接380V、50Hz工频交流电源，先打开接地刀闸再将电源装置的400Hz三相输出端与三相测量接线对应连接。

3、升压至所需电压，读取三相电压、三相电流和有功损耗值。

4、合上接地刀闸，准备下一项目测试接线。

5、在所有项目测试完，将工频谐振装置接入到400Hz中频电源装置输出端（三相），加测量时的电压值读取I₂值。

正序电容计算：

I=I₁+I₂

正序导纳y₁(S)

y_{1} = \frac{I}{U}

正序电导g₁(S)

g_{1} = \frac{P}{{3 U}^{2}}

正序电纳b₁(S)

b_{1} = \sqrt{y_{1}^{2} - g_{1}^{2}}

正序电容C₁(μF)

C_{1} = \frac{b_{1}}{800 π} \times 10^{6}

U：为400Hz试验相电压（三相平均值），单位：V。

I₁：为电压U时的总电流（三相平均值），单位：A。

I₂：为电压U时的工频谐振装置无功补偿电流（三相平均值），单位：A。

P：为电压U时的总有功功率，单位：W。

四、按图4接线测量零序电容C₀：

1．线路末端三相开路；线路首端三相短接并与工频谐振装置中高压电容器的A相A₁端子连接；工频谐振装置中高压电抗器的A相低压端和高压电容器C相低压端均接地。接线时，线路两端接地刀闸应合上；测量时再将接地刀闸拉开；

2、电源装置的三相输入端接380V、50Hz交流电源，线路接地刀闸拉开后，将电源装置的400Hz输出端子a、c与工频谐振装置中高压电容器的A相A₁端子和C相C₁端子对应连接。

4、合上接地刀闸，准备下一项目测试接线。

零序电容计算：

I＝I₁+I₂

零序导纳y₀(S)

y_{0} = \frac{I}{3 \sqrt{3} U}

零序电导g₀(S)

g_{0} = \frac{P}{{9 U}^{2}}

零序电纳b₀(S)

b_{0} = \sqrt{y_{0}^{2} - g_{0}^{2}}

零序电容C₀(μF)

C_{0} = \frac{b_{0}}{800 π} \times 10^{6}

U：为400Hz试验相电压，单位：V。

I₁：为电压

时的总电流，单位：A。

I₂：为电压

时的工频谐振装置无功补偿电流，单位：A。

P：为电压

时的总有功功率，单位：W。

Claims

1.可消除工频干扰的线路工频参数测量装置，其特征是：设置用于消除线路工频感应电压的工频谐振装置，所述工频谐振装置是由高压电容器C和高压电抗器L串联构成，以高压电容器的高压端接被测线路；以高压电抗器的低压端接地，谐振频率为50Hz；测量电源采用可测量三相电压、三相电流、有功损耗、功率因数和频率的用于提供0~520V、400Hz的测量电源的电源装置，所述测量电源以三相输出对应连接被测线路中三相线。

2.根据权利要求1所述的可消除工频干扰的线路工频参数测量装置，其特征是被测线路按以下方式连接：

（1）测量线路正序阻抗：

（2）测量线路零序阻抗

（3）测量线路正序电容：

（4）测量线路零序电容：