CN103389425B - 一种多柱避雷器分流特性的试验系统 - Google Patents
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Abstract
多柱避雷器或多组避雷器阀片分流特性的试验系统，包括充电回路、放电回路和测控与数据分析管理系统；充电回路包括试验电源和储能单元，多级储能单元依次级联在试验电源的输出端，储能单元包括储能电容C和分别对应连接在其两端的充电保护电阻Rn；放电回路包括放电开关G、储能电容C、调波电感L、调波电阻R和S；测控与数据分析管理系统包括与多柱避雷器的柱数或多组避雷器阀片的组数相对应的多个检测单元、多路数据采集器DAQ或多通道示波器、计算机数据处理单元和可编程序控制器；本发明能够实现高等级电压的输出，调节范围大，利用充电保护电阻Rn的保护，以及除第一级以外其他级的放电隔离，使储能电容C具有充电电压低，放电电压高的特性。
Description
技术领域
本发明涉及高电压大电流脉冲电流系统，特别涉及一种多柱避雷器分流特性的试验系统。
背景技术
在交直流输电工程飞速发展的情况下，金属氧化物避雷器作为输电系统过电压防护的关键电力设备，用以限制线路中出现的雷电过电压及因各种操作和故障引起的在暂态过电压，对整个输电线路的安全运行起着至关重要的作用。
避雷器一般采用多柱并联的结构，在雷电和操作过电压冲击下，如果避雷器各柱间的电流分配不均匀，会导致某一柱的老化或击穿，尤其是在吸收能量较大的操作过电压能量时，避雷器的分流不均匀将会使避雷器某柱吸能过大而导致避雷器的过热损坏。为此，研究和开发多柱避雷器的冲击电流测试技术和试验系统，对避雷器特性的深入研究、保障电网的安全稳定运行，具有非常重要的理论与现实意义。
但是现有试验系统的电压较为固定，不可调节或是调节范围很小，不能满足实际要求；同时一次试验测试数据较少，常需要分开采集，操作繁琐，影响试验的精度和得出结论的准确性。
发明内容
本发明针对现有技术中存在的问题，提供一种电压调节范围大，操控性强，多数据同时采集的多柱避雷器或多组避雷器阀片分流特性的试验系统。
为了达到上述目的，本发明采用的技术方案是：包括充电回路、放电回路和测控与数据分析管理系统；
所述的充电回路包括试验电源和储能单元，多级储能单元依次级联在试验电源的输出端，储能单元包括储能电容C和分别对应连接在储能电容C两端的充电保护电阻Rn；
所述的放电回路包括放电开关G、储能电容C、调波电感L、调波电阻R和避雷器S，多级放电开关G和多级储能电容C相对应连接且交替顺次串联，第一级放电开关G1的自由端接地，最后一级储能电容Cn的自由端依次串联调波电感L、调波电阻R和多柱避雷器S，多柱避雷器S的低压端接地；在放电时，充电保护电阻Rn除第一级以外的其余各级，用于对储能电容C之间实现放电隔离；
所述的测控与数据分析管理系统包括与多柱避雷器的柱数或多组避雷器阀片的组数相对应的检测单元、多路数据采集器DAQ或者多通道示波器、计算机数据处理单元和可编程序控制器；多路数据采集器DAQ或者多通道示波器用于接收经检测单元检测的多柱避雷器或多组避雷器阀片S上的脉冲电压信号和各柱上的电流信号，并将其输出到计算机数据处理单元；计算机数据处理单元用于对脉冲电压信号和电流信号进行分析处理；可编程序控制器用于通过计算机数据处理单元执行多柱避雷器或多组避雷器阀片分流特性试验的流程。
优选的，所述的试验电源包括调压器T1、高压试验变压器T2和高压硅堆D，调压器T1的输出端和高压试验变压器T2的输入端相连接，高压硅堆D连接到高压试验变压器T2的输出端。
优选的，所述的检测单元包括输出端与多路数据采集器DAQ连接的电流传感器CT和脉冲分压器FYQ；电流传感器CT1，CT2，CT3，CT4……一一对应的套避雷器S的各柱上，并用于对应的检测各柱的电流；脉冲分压器FYQ与多柱避雷器S并联，并用于检测多柱避雷器或多组避雷器阀片S的冲击残压。
优选的，所述的计算机数据处理单元包括分析管理软件和运行分析管理软件的计算机，所述的分析管理软件用于分析计算脉冲电压信号和电流信号得到多柱避雷器或多组避雷器阀片S各柱分流的不均匀系数。
优选的，所述的分析管理软件还用于对电流和电压信号和波形的在线显示、存储、查询和输出。
优选的，所述的计算机为工业控制计算机或嵌入式计算机。
优选的，所述的储能单元中的额定充放电压为100KV-200KV。
优选的，所述的储能单元级数至少为4级。
优选的，所述的第一级放电开关G1为三电极可控开关。
优选的，所述的多柱避雷器S为4柱或6柱避雷器。
对比现有技术，本发明的有益效果如下所述。
1）通过以储能单元为基础，逐级进行级联实现高等级电压的输出，同时确保了极大的调节范围和输出精度，利用充电保护电阻Rn的设置使储能电容C能够适应较低的充电电压；通过交替串联设置的放电开关G和储能电容C，以及除第一级充电保护电阻R1以外其他充电保护电阻Rn放电隔离作用，使放电回路能够有效提供高等级的放电电压。
2）将多柱避雷器或多组避雷器阀片S上表征冲击残压的脉冲电压信号和各柱上表征通过电流的电流信号，通过检测单元同时输出到多路高速数据采集器或多通道示波器中进行同时测量，并由计算机数据处理单元分析和管理，统计全面，结果准确可靠。
3）利用可编程序控制器和计算机数据处理单元完成试验过程的控制，由计算机数据处理单元完成数据分析，操作简单，试验数据准确，能够实现试验进程的自动进行。
附图说明
图1为本发明实例中所述的电路原理图；图中：T1为调压器，T2为高压试验变压器，D为整流硅堆，R11、R12为第一级充电保护电阻，R21、R22……Rn1、Rn2为2到n级充电保护电阻，C1、C2……Cn为1到n级储能电容，G1、G2……Gn为1到n级放电开关，L为调波电感，R为调波电阻，S为多柱避雷器，VR1、VR2、VR3、VR4为避雷器的4柱，CT1、CT2、CT3、CT4为电流传感器，FYQ为脉冲分压器。
图2为本发明的测控与数据分析管理系统的结构框图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明的结构原理和工作原理作进一步详细说明。
参加图1，本发明一种多柱避雷器分流特性的试验系统，包括充电回路、放电回路和测控与数据分析管理系统；充电回路包括试验电源和储能单元，多级储能单元依次级联在试验电源的输出端，储能单元包括储能电容C和分别对应连接在储能电容C两端的充电保护电阻Rn；具体的，C1、C2……Cn为1到n级储能电容，对应的两端设置的充电保护电阻，R11、R12为第一级，R21、R22……Rn1、Rn2为2到n级。
放电回路包括放电开关G、储能电容C、调波电感L、调波电阻R和避雷器S，多级放电开关G和多级储能电容C相对应连接且交替顺次串联，第一级放电开关G1的自由端接地，最后一级储能电容Cn的自由端依次串联调波电感L、调波电阻R和多柱避雷器S，多柱避雷器S的低压端接地；具体的，G1、G2……Gn为对应储能电容C的1到n级放电开关，优选的第一级可控开关G1为三电极可控开关。
参见图2，测控与数据分析管理系统包括与多柱避雷器的柱数或多组避雷器阀片的组数相对应的检测单元、多路数据采集器DAQ或多通道示波器、计算机数据处理单元和可编程序控制器；多路数据采集器DAQ用于接收经检测单元检测的多柱避雷器或多组避雷器阀片的S上的脉冲电压信号和各柱上的电流信号，并将其输出到计算机数据处理单元；计算机数据处理单元用于对脉冲电压信号和电流信号进行分析处理；可编程序控制器用于通过计算机数据处理单元执行多柱避雷器或多组避雷器阀片的分流特性试验的流程。
其中，如图1所示，试验电源包括调压器T1、高压试验变压器T2和高压硅堆D，调压器T1的输出端和高压试验变压器T2的输入端相连接，高压硅堆D连接到高压试验变压器T2的输出端。检测单元包括输出端与多路数据采集器DAQ连接的电流传感器CT和脉冲分压器FYQ；电流传感器CT1，CT2，CT3，CT4……一一对应的套在多柱避雷器S的各柱上，并用于对应的检测各柱的电流；脉冲分压器FYQ与多柱避雷器S并联，并用于检测多柱避雷器S的冲击残压。所述的充电保护电阻Rn除第一级以外的其余各级，用于在放电时对储能电容C之间实现放电隔离。具体的，R21、R22……Rn1、Rn2为2到n级的充电保护电阻，在放电时，又作为电容器的放电隔离电阻。
其中，优选的，储能单元的级数至少为4级，其额定充放电压为100KV-200KV。储能单元。多柱避雷器S为4柱或6柱避雷器或者更多柱。具体的，如图1所示，以4柱避雷器为例，其包含的4柱分别为VR1、VR2、VR3和VR4，相对应的各柱上的电流传感器为CT1、CT2、CT3和CT4。
其中，如图2所示，计算机数据处理单元包括分析管理软件和运行分析管理软件的计算机，所述的分析管理软件用于分析计算脉冲电压信号和电流信号得到多柱避雷器S各柱分流的不均匀系数。分析管理软件还用于对电流和电压信号和波形的在线显示、存储、查询和输出，波形包括电流波形和电压波形。计算机为工业控制计算机或嵌入式计算机。
在以上优选的具体实例当中，储能电容C的选择根据实际的需求能够选择几个微法到十几或几十微法，相应的储能单元中的电压为几十千伏到几百千伏，用于适应不同电压的电网系统，储能单元的级数也能够根据不同级别的电网等级要求选择为4级到10级乃至更多级。
进行多柱避雷器分流特性的试验时，可编程序控制器通过计算机数据处理单元执行多柱避雷器分流特性试验的流程；当充电回路接通后，通过调整调压器T1的输出电压来改变高压试验变压器T2的输出电压，整流硅堆D将高压交流电变换为高压直流电，并通过充电保护电阻R11、R12、，R21、R22……Rn1、Rn2对储能电容C1、C2……Cn进行充电。
当充电电压到达一定数值时，充电回路断开，第一级放电开关G1自动点火，随后第2级至第n级放电开关G2到Gn导通。此时，由于各级储能电容之间充电保护电阻R21、R22……Rn1、Rn2的放电隔离作用，使得所有的储能电容C1、C2……Cn串联起来，并通过调波电阻R、调波电感L对多柱避雷器S负载放电。
多柱避雷器S各柱中通过的电流和多柱避雷器S两端的残余电压分别通过电流传感器CT1、CT2、CT3、CT4和脉冲分压器FYQ传递到测控与数据分析管理系统中的多路数据采集器DAQ或者多通道示波器中，并输出到计算机数据处理单元，通过计算机中分析管理软件的处理，能够分析计算试验中的电流信号、电压信号以及多柱避雷器的分流特性，并能够实现测试数据和波形的在线显示、存储、查询和输出；输出时能够以试验报表的形式输出。
Claims (7)
1.一种多柱避雷器或多组避雷器阀片分流特性的试验系统，其特征在于，包括充电回路、放电回路和测控与数据分析管理系统；
所述的充电回路包括试验电源和储能单元，多级储能单元依次级联在试验电源的输出端，储能单元包括储能电容C和分别对应连接在储能电容C两端的充电保护电阻Rn；
所述的放电回路包括放电开关G、储能电容C、调波电感L、调波电阻R和避雷器S，多级放电开关G和多级储能电容C相对应连接且交替顺次串联，第一级放电开关G1的自由端接地，最后一级储能电容Cn的自由端依次串联调波电感L、调波电阻R和多柱避雷器或多组避雷器阀片S，多柱避雷器S的低压端接地；在放电时，充电保护电阻Rn除第一级以外的其余各级，用于对储能电容C之间实现放电隔离；
所述的测控与数据分析管理系统包括与多柱避雷器的柱数或多组避雷器阀片的组数相对应的检测单元、多路数据采集器DAQ或多通道示波器、计算机或嵌入式计算机数据处理单元和可编程序控制器；多路数据采集器DAQ用于接受经检测单元检测的多柱避雷器或多组避雷器阀片S上的脉冲电压信号和各柱上的电流信号，并将其输出到计算机数据处理单元；计算机数据处理单元用于对脉冲电压信号和电流信号进行分析处理；可编程序控制器用于通过计算机数据处理单元执行多柱避雷器或多组避雷器阀片分流特性试验的流程；
所述的试验电源包括调压器T1、高压试验变压器T2和高压硅堆D，调压器T1的输出端和高压试验变压器T2的输入端相连接，高压硅堆D连接到高压试验变压器T2的输出端；
所述的检测单元包括输出端与多路数据采集器DAQ连接的N个电流传感器CT1，CT2，CT3，CT4……CTN和脉冲分压器FYQ；N个电流传感器CT1，CT2，CT3，CT4……CTN一一对应的套在多柱避雷器或多组避雷器阀片S的各柱上，并用于对应的检测各柱的电流，N为多柱避雷器的柱数或多组避雷器阀片的组数，且N大于等于4；脉冲分压器FYQ与多柱避雷器S或多组避雷器阀片并联，并用于检测多柱避雷器或多组避雷器阀片S的冲击残压。
2.根据权利要求1所述的多柱避雷器或多组避雷器阀片分流特性的试验系统，其特征在于，所述的计算机数据处理单元包括分析管理软件和运行分析管理软件的计算机，所述的分析管理软件用于分析计算脉冲电压信号和电流信号得到多柱避雷器或多组避雷器阀片S各柱分流的不均匀系数。
3.根据权利要求2所述的多柱避雷器或多组避雷器阀片分流特性的试验系统，其特征在于，所述的分析管理软件还用于对电流和电压信号和波形的在线显示、存储、查询和输出。
4.根据权利要求2所述的多柱避雷器或多组避雷器阀片分流特性的试验系统，其特征在于，所述的计算机为工业控制计算机或嵌入式计算机。
5.根据权利要求1所述的多柱避雷器或多组避雷器阀片分流特性的试验系统，其特征在于，所述的储能单元中的额定充放电压为100KV-200KV。
6.根据权利要求1所述的多柱避雷器或多组避雷器阀片分流特性的试验系统，其特征在于，所述的储能单元级数至少为4级。
7.根据权利要求1所述的多柱避雷器或多组避雷器阀片分流特性的试验系统，其特征在于，所述的第一级放电开关G1为三电极可控开关。
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| GR01 | Patent grant |