一种电容器组不平衡电流测试装置及其测试方法
技术领域:
本发明涉及一种测试装置和测试方法,具体讲涉及一种电容器组不平衡电流测试装置及其测试方法。
背景技术:
已有的串补电容器组接线方式有H桥接线方式和双支路接线方式。随着串补的大规模应用,现场调试串补工程可靠性要求的提高和投运后维护检修量的日益增加,迫切需要多种技术手段或一些测试装置来提高工程现场的调试可靠性和投运后的维护检修速度。
无论现场的调试过程中,还是投运后的维护检修过程电容器组容值配平环节极为重要,一旦电容器单元容值发生变化,就将在电容器支路之间产生不平衡电流,而测量电容器组不平衡电流值及方向是电容器组容值配平的依据。
实际工程配平中,不可能使不平衡电流为零,因此用不平衡电流值计算的电容器不平衡比率就成为了电容器组容值配平结果的评判标准。
由于串补电容器组容值较大,配平串补电容器组容值局限于书面计算,无法进行投运前的实际测量,因为试验室不具备这么大的安装场地,电容器组的反复拆装也十分困难且易损,不具备可操作性;而项目现场则不具备对大容量电容器组进行通流的能力。
因此只有当电容器组投入系统运行时,才能完整判断配平情况的优劣,这不利于维护检修,而在新设备投运前,甚至存在一定风险。因此随着串补工程数量的增加,提供一种对电容器组不平衡电流进行精确测试的装置。
发明内容:
为了克服现有技术中所存在的上述不足,本发明提供了一种电容器组不平衡电流测试装置及其测试方法。
本发明所采用的技术方案是:一种电容器组不平衡电流测试装置,包括不平衡电流互感器模块(1)、总电流互感器模块(2)和信号处理模块(3);其改进之处在于:所述信号处理模块(3)分别与所述不平衡电流互感器模块(1)和所述总电流互感器模块(2)连接。
优选的,所述不平衡电流互感器模块(1)包括双支路不平衡电流互感器CT1和H桥不平衡电流互感器CT2;所述双支路不平衡电流互感器CT1和所述H桥不平衡电流互感器CT2分别采集双支路接线方式和H桥接线方式下的不平衡电流,并将采集到的不平衡电流分别通过各自的信号通道传递给所述信号处理模块(3)。
优选的,所述总电流互感器模块(2)包括总电流互感器CT3,所述总电流互感器CT3采集双支路接线方式或H桥接线方式下的线路总电流,并将采集到的总电流通过另一信号通道传递给所述信号处理模块(3)。
优选的,所述信号处理模块(3)包括依次连接的调理保护模块(5),采样模块(6),数据处理及控制模块(7),显示与控制模块(8);所述调理保护模块(5)、所述采样模块(6)、所述数据处理及控制模块(7)、所述显示与控制模块(8)分别与电源模块(9)连接。
进一步,所述信号处理模块(3)还包括外部IO功能模块(4),所述外部IO功能模块(4)分别与所述电源模块(9)和所述数据处理及逻辑控制模块(7)连接。
进一步,所述调理保护模块(5)分别与所述不平衡电流互感器模块(1)和所述总电流互感器模块(2)连接,所述调理保护模块(5)将接受到的电流信号调理后传输给所述采样模块(6),并在所述数据处理及逻辑控制模块(7)的控制下保护信号通道。
进一步,所述采样模块(6)将接受到的模拟信号转化为数字信号,并将转换后的数字信号传输给所述数据处理及逻辑控制模块(7)。
进一步,所述数据处理及逻辑控制模块(7)对接收的数据进行解码、计算和存储后传输给显示与控制模块(8),所述数据处理及逻辑控制模块(7)还负责对调理保护模块(5)的逻辑控制、对采样模块(6)的逻辑控制、对外部IO功能模块(4)的逻辑控制、对显示与控制模块(8)的逻辑控制以及对电源模块(9)的逻辑控制。
进一步,所述显示与控制模块(8)显示测量值、计算值及相关信息,并处理人机对话。
进一步,所述电源模块(9)为电池或电池组。
进一步,外部IO功能模块(4)兼顾外部节点的接入和对外的开出,起联合跳闸和主动跳闸作用。
优选的,所述不平衡电流互感器模块(1)包括双支路不平衡电流互感器CT1,双支路不平衡电流采用所述双支路不平衡电流互感器CT1隔离变送,经所述双支路不平衡电流的信号通道传输给所述信号处理模块(3);H桥不平衡电流经所述H桥不平衡电流的信号通道直接传输给所述信号处理模块(3)。
优选的,所述不平衡电流互感器模块(1)包括设置的不平衡电流互感器CT1’,所述双支路不平衡电流采用所述不平衡电流互感器CT1’隔离变送,经信号通道传输给所述信号处理模块(3);H桥不平衡电流也采用CT1’隔离变送,经所述信号通道传输给所述信号处理模块(3)。
一种电容器组不平衡电流测试方法,所述方法包括如下步骤:
步骤1,判断电容器组接线方式是H桥接线方式或双支路接线方式;
步骤2,根据所述步骤1判断,确定进行步骤3或步骤4;
步骤3,若为H桥接线方式,则在电容器组主线上安放总电流互感器CT3,在电容器组桥心上安放H桥不平衡电流互感器CT2;
步骤4,若为双支路接线方式,则在电容器组主线上安放总电流互感器CT3,在两条支路上安放双支路不平衡电流互感器CT1;
步骤5,启动电容器组不平衡电流测试装置;
步骤6,根据所述不平衡电流测试装置的显示结果调节电容器组容值,直到显示结果合格。
优选的,所述步骤3中H桥接线方式的电容器组包括电容器组C10、C11、C12、C13;所述电容器组C10的一端与所述电容器组C12的一端连接,所述电容器组C11的一端与所述电容器组C13的一端连接;
所述电容器组C10的另一端和所述电容器组C11的另一端与供电电源的一端连接;所述电容器组C12的另一端与所述电容器组C13的另一端连接后,从连接端引出一条接线穿过所述总电流互感器CT3的中心与所述供电电源的另一端连接;
所述电容器组C10和所述电容器组C12的公共端引出一条接线穿过所述H桥不平衡电流互感器CT2的中心与所述电容器组C11和所述电容器组C13的公共端连接;或所述电容器组C10和所述电容器组C12的公共端引出一条接线直接与所述信号处理模块(3)连接,所述电容器组C11和所述电容器组C13的公共端引出另一条接线直接与所述信号处理模块(3)连接。
优选的,所述步骤4中双支路接线方式的电容器组包括电容器组C20、C21;所述电容器组C20的一端与所述电容器组C21的一端连接;一端与所述供电电源一端连接的导线穿过所述总电流互感器CT3的中心后另一端与所述电容器组C20和所述电容器组C21的连接端相连;
一端与所述电容器组C21的另一端连接的接线以反向穿心方式穿过所述不平衡电流互感器CT1的中心后另一端与所述供电电源的另一端连接;
一端与所述电容器组C20的另一端连接的接线以正向穿心方式穿过所述不平衡电流互感器CT1的中心后另一端与所述供电电源和所述反向穿心的接线的公共端相连。
优选的,所述步骤5包括:给主回路上电,所述不平衡电流测试装置的屏幕显示电容器组总电流、不平衡电流、不平衡比率和电流相位关系;所述不平衡比率指的是不平衡电流有效值与电容器组总电流有效值的比值;所述电流相位关系指的是同一时间段或同一时间点所测得的不平衡电流与电容器组总电流相对于过零点的正负关系判断,若同为正或同为负,则为同相,若一个为正,另一个为负,则为反相。
进一步,步骤S6包括:根据不平衡电流方向,进行电容器组配平,直到不平衡比率小于设定值,测试结束。
本发明具有如下有益效果:
1、本专利提供的电容器组不平衡电流测试装置体积小,便于携带,操作简单。
2、本专利提供的电容器组不平衡电流测试装置可自动判断电容器组不平衡电流方向,可兼容双支路和H桥两种接线方式下的串补电容器组不平衡电流测试。
3、本专利提供的电容器组不平衡电流测试装置可测量mA级电流,精度较高。
4、本专利提供的电容器组不平衡电流测试装置可自动计算电容器不平衡比率。
5、本专利提供的电容器组不平衡电流测试装置所用元器件成本低,兼顾经济性与实用性,具有较好的应用前景。
附图说明:
图1为信号处理模块配备外部IO功能模块的三通道全隔离方案原理框图;
图2为信号处理模块配备外部IO功能模块的三通道H桥不隔离方案原理框图;
图3为信号处理模块配备外部IO功能模块的两通道全隔离方案原理框图;
图4为信号处理模块不配备外部IO功能模块的三通道全隔离方案原理框图;
图5为信号处理模块不配备外部IO功能模块的三通道H桥不隔离方案原理框图;
图6为信号处理模块不配备外部IO功能模块4的两通道全隔离方案原理框图;
图7为H桥接线方式的测量原理图;
图8为双支路接线方式的的测量原理图。
具体实施方式:
为了更好地理解本发明,下面结合说明书附图及实例对本发明的内容做进一步说明:
电容器组不平衡电流测试装置主要包括三个模块:不平衡电流检测模块1,总电流检测模块2、信号处理模块3;信号处理模块3分别与不平衡电流检测模块1和总电流检测模块2相连。测试装置的具体实现方案主要有六种:
第一种方案的整体连接图如图1所示:第一种方案的模块1采用三通道全隔离方案,该方案的特点是将电容器组总电流、H桥不平衡电流和双支路不平衡电流采用不同的电流互感器CT隔离变送,隔离变送后的量再进入装置信号处理部分(3);
模块1包括负责检测H桥不平衡电流的电流互感器CT2和负责检测双支路不平衡电流的电流互感器CT1。
模块2包括负责检测H桥总电流或双支路总电流的总电流互感器CT3。
模块3包括外部IO功能模块4、调理保护模块5、采样模块6、数据处理及逻辑控制模块7、显示与控制模块8、电源模块9;
调理保护模块5、采样模块6、数据处理及逻辑控制模块7和显示与控制模块8依次连接;其中数据处理及逻辑控制模块7分别与调理保护模块5、外部IO功能模块4、显示与控制模块8双向连接。
外部IO功能模块4兼顾外部节点的接入和对外的开出,可以起到联合跳闸和主动跳闸的作用,也可以作为系统的一种节点信号。IO实现时可以采用有源电节点和光节点,也可以采用无源节点,必要时可以采用通讯方式,当采用通讯方式时可视为将相应功能转移或分布至显示与控制模块8中。
调理保护模块5对信号进行调理以达到后端处理的要求,并对通道进行保护;该模块的功能适用于全套装置,该功能可以转移或分布于其他模块中。
采样模块6对调理完的数据进行模数转换,然后将对应各通道的数字量送往数据处理及逻辑控制模块7;采样模块6的功能适用于全套装置,该功能可以转移或分布于其他模块中。
数据处理及逻辑控制模块7对接收到的数据进行解码、计算、存储,然后将处理完成的数据发送至显示与控制模块8;
此外,数据处理及逻辑控制模块7还具有通讯和逻辑控制功能,其中通讯功能是针对装置对外的通讯,起信息交互的作用。根据不用的实现方法,该模块功能变化很大,因此该模块的功能均为选择采用。
逻辑控制功能主要体现在以下几个方面:
数据处理及逻辑控制模块7与外部IO功能模块4双向连接,实现联合跳闸、主动跳闸、系统节点信号功能中的逻辑控制;
数据处理及逻辑控制模块7与调理保护模块5双向连接,负责装置整体保护功能中的逻辑控制,(装置整体保护可采用无需数据处理及逻辑控制模块7进行逻辑控制的方式,可由调理保护模块5单独完成,这时数据处理及逻辑控制模块7不与调理保护模块5进行互连);
数据处理及逻辑控制模块7与采样模块6双向连接,实现采样模块6同步、启动转换和通讯中的逻辑控制;
数据处理及逻辑控制模块7与显示与控制模块8双向连接,实现显示以及人机对话功能中的逻辑控制装置人机对话功能中若没有反馈和对装置控制,则数据处理及逻辑控制模块7仅单向对显示与控制模块8进行连接);
数据处理及逻辑控制模块7与电源模块9双向连接,实现电源管理功能中的逻辑控制(装置也可不配备电源管理功能,这时电源模块9仅单向对数据处理及逻辑控制模块7进行连接)。
显示与控制模块8显示测量值、计算值及相关信息,以及人机对话处理。该模块受应用影响较大,因此该模块的功能均为选择采用。
电源模块9负责对其他模块进行供电,因此装置各模块均与其连接;电源模块9可采用电池、电池组,若电池或电池组可充电,则需配备充电器,外接市电;也可采用开关电源或线性电源外接市电。
电流互感器CT1、CT2、CT3可直接将二次模拟量传送进信号处理器,也可将变换后的模拟量传送进信号处理器,也可将变换后的数字量传送进信号处理器。如果是数字量传送进信号处理器,那么可视为附图1的模块5和6的对应功能分布于模块1中。三个电流互感器CT可采用罗氏线圈、铁磁性电流互感器、带有气隙的铁磁性电流互感器、光电式电流互感器、电子式电流互感器、电流钳、变送器、霍尔元件中的任意一种或几种。
装置整体散热方式可采用风冷散热方式,也可采用自然散热方式。
第二种方案的整体连接图如图2所示:第二种方案采用三通道H桥不隔离方案,该方案的特点是将电容器组总电流和双支路不平衡电流采用CT隔离变送,隔离变送后的量再进入装置信号处理部分,但H桥不平衡电流不经过CT隔离变送,不平衡电流直接引入装置信号处理部分。
第三种方案的整体连接图如图3所示:第三种方案采用两通道全隔离方案,该方案的特点是将电容器组总电流、H桥不平衡电流和双支路不平衡电流采用CT隔离变送,隔离变送后的量再进入装置信号处理部分,但H桥不平衡电流和双支路不平衡电流采用同一个CT隔离变送。
第四种方案的整体连接图如图4所示:第四种方案为信号处理模块不配备外部IO功能模块4的三通道全隔离方案;
第五种方案的整体连接图如图5所示:第五种方案为信号处理模块不配备外部IO功能模块4的三通道H桥不隔离方案;
第六种方案的整体连接图如图6所示:第六种方案为信号处理模块不配备外部IO功能模块4的两通道全隔离方案。
本申请还提供一种电容器组不平衡电流的测试方法;以附图1中的装置为例,测试方法主要包括以下几个步骤:
步骤1,在实际测量时,串补电容器组只存在一种接线方式:H桥接线方式或双支路接线方式,因此进行测试之前需要判断串补电容器组的接线方式为哪种。
步骤2,参见附图7,若为H桥接线方式,则在电容器组主线上安放总电流互感器CT3,在电容器组桥心上安放H桥不平衡电流互感器CT2;
参见附图8,若为双支路接线方式,则在电容器组主线上安放总电流互感器CT3,然后将两条支路以正反向穿心方式接入双支路不平衡电流互感器CT1。
步骤3,完成接线后,启动电容器组不平衡电流测试装置,主回路上电,屏幕将显示电容器组总电流、不平衡电流、不平衡比率和电流相位关系,其中电容器组总电流和不平衡电流也可不显示。在这里电容器组不平衡比率是通过不平衡电流有效值与电容器组总电流有效值的比值得到的;电流相位关系是通过同一时间段或同一时间点所测得的不平衡电流与电容器组总电流相对于过零点的正负关系判断得到的,若同为正或同为负,则为同相,若一个为正,另一个为负,则为反相。
步骤4,若不平衡比率小于定值,测试可结束,电容器组配平结束;若不平衡比率大于定值,则需要判断不平衡电流方向,然后根据现有的常规电容器组配平方法,计算并调节电容器组容值,重复以上测试步骤,直到不平衡比率小于定值,测试方可结束;定值根据电容器组配平的实际需求设定,一般可设定为千分位数。
步骤4中的判断不平衡电流方向的基本原理为:对比总电流与不平衡电流的相位关系及回路接线,判断电流方向。
具体判断方法为:
1)若电容器组为H桥接线方式,参见附图7,首先确定总电流互感器CT3与不平衡电流CT2的极性,令附图7中电流由电容器组C10流向电容器组C12为正极性方向,电流由电容器组C10流向电流由电容器组C11为正极性方向,总电流互感器CT3与不平衡电流互感器CT2采用同极性接线时,装置显示“同相”则表示不平衡电流由不平衡电流互感器CT2的正极流向负极方向,装置显示“反相”则表示不平衡电流由不平衡电流互感器CT2的负极流向正极方向;总电流CT与不平衡电流CT或接线端采用反极性接线时,装置显示“同相”则表示不平衡电流由不平衡电流互感器CT2的负极流向正极方向,装置显示“反相”则表示不平衡电流由不平衡电流互感器CT2的正极流向负极方向。
2)若电容器组为双支路接线方式,参见附图8,首先确定总电流互感器CT3与不平衡电流CT1的极性,由于双支路的两条支路与主接线连接,因此无需设点参考方向;图8中总电流互感器CT3的穿线方向为:总回路导线从上往下穿过CT3;不平衡电流互感器CT1右侧的支路导线从下往上穿过CT1,不平衡电流互感器CT1左侧的支路导线从上往下穿过CT1后与CT1右侧的导线接于一点后,经导线与供电电源连接。
装置显示“同相”则表示与总回路导线同极性接线的支路电流(同极性接线的支路电流指的是与总电流互感器CT3穿线方式相同的CT1左侧的支路电流)大于与总回路导线反极性接线的支路电流(反极性接线的支路电流指的是与总电流互感器CT3穿线方式相反的CT1右侧的支路电流),不平衡电流方向与CT1左侧的支路电流方向相同;装置显示“反相”则表示与总回路导线同极性接线的支路电流小于与总回路导线反极性接线的支路电流,不平衡电流方向与CT1右侧的支路电流方向一致。
以上仅为本发明的实施例而已,并不用于限制本发明,凡在本发明的精神和原则之内,所做的任何修改、等同替换、改进等,均应包含在申请待批的本发明的权利要求范围之内。