CN105319448A - 模拟高压环境下容性设备介损的系统及方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及模拟高压环境下容性设备介损的系统和方法。所述系统包括：容性设备、试验变压器以及电压移相装置；所述试验变压器，用于为所述容性设备提供输入电压；所述电压移相装置，用于对测量到的所述输入电压的参考电压进行移相处理，并输出移相后的参考电压；所述模拟高压环境下容性设备介损的系统，根据所述容性设备的泄露电流、所述移相后的参考电压，输出对应的容性设备介损值。通过本发明，解决了以往高压电阻电容模拟介损时，电阻发热导致阻值改变的难题，可在高压法环境下稳定模拟某一预期介损值。

Description

模拟高压环境下容性设备介损的系统及方法

技术领域

本发明涉及电力系统技术领域，特别是涉及一种模拟高压环境下容性设备介损的系统及方法。

背景技术

电介质损耗(dielectriclosses)，简称介损，是电介质中在交变电场作用下转换成热能的能量。这些热会使电介质升温并可能引起热击穿，因此，在高电场强度或高频的场合，应尽量采用介损因数较低的材料。所述介损因数即损耗角的正切tgδ，在交变电场作用下，电介质内流过的电流相量和电压相量之间的夹角的余角δ称为损耗角。

在变电站高压设备中，容性设备(如套管、CT、CVT、耦合电容器等)的数量占40％～50％，其自身的绝缘性能是关系到设备现场安全运行的重要技术指标。目前对于容性设备在线监测装置及容性设备带电测试仪的校验工作已经广泛开展，校验装置可分为低压法和高压法，两者的不同之处在于信号模拟装置的差异。低压法可通过数字模拟产生所需的任意信号，但不能模拟容性设备实际的运行环境；高压法可通过高压设备搭建出容性设备真实的运行环境，但不能进行全量程的模拟，另一方面，由于容性设备的介损是由泄漏电流及参考电压来决定的，为了达到预期的介损值，如图1所示，现有的高压法模拟容性设备介损时是通过高压电容电阻串联来实现，然而高压电阻随着温度变化其自身阻值会发生变化。因此通过现有的高压法模拟容性设备介损时，模拟出的介损值不稳定。

发明内容

基于此，本发明提供一种模拟高压环境下容性设备介损的系统及方法，能够消除高压环境下，由于电阻发热导致输出的介损不稳定的问题。

本发明采用以下技术方案：

本发明一方面提供一种模拟高压环境下容性设备介损的系统，包括：容性设备、试验变压器以及电压移相装置；

所述试验变压器，用于为所述容性设备提供输入电压；

所述电压移相装置，用于对测量到的所述输入电压的参考电压进行移相处理，并输出移相后的参考电压；

所述模拟高压环境下容性设备介损的系统，根据所述容性设备的泄露电流、所述移相后的参考电压，输出对应的容性设备介损值。

优选的，所述电压移相装置包括一对电压输入端和若干电压输出端；

所述电压移相装置具体用于，将所测量到的所述输入电压的参考电压进行若干不同相角的移相处理，并通过所述若干电压输出端输出若干相角不同的电压。

优选的，所述电压移相装置包括若干RC移相电路，每一电压输出端对应一RC移相电路，每一RC移相电路对电压相角的改变不同。

优选的，所述电压移相装置包括9对电压输出端；

所述模拟高压环境下容性设备介损的系统，根据所述容性设备的泄露电流、所述电压移相装置的9对电压输出端输出的9个相角不同的电压，输出对应的介损值分别为δ₀、δ₀+0.3％、δ₀+0.5％、δ₀+1％、δ₀+2％、δ₀+5％、δ₀+10％、δ₀+20％及δ₀+50％；所述δ₀为所述容性设备的固有介损。

优选的，所述RC移相电路包括精密电容及精密电阻；

所述精密电容的温度系数小于等于-200±100ppm/℃，介质损耗小于等于5×10^-4，所述精密电阻的电阻值为10kΩ以上。

优选的，还包括泄露电流测量装置和电压测量装置；

所述泄露电流测量装置用于测量所述容性设备的泄露电流，

所述电压测量装置用于测量所述电压移相装置输出的移相后的参考电压。

优选的，所述容性设备为电容器。

本发明另一方面提供一种模拟高压环境下容性设备介损的方法，包括：

向容性设备提供输入电压，获取所述输入电压的参考电压；

通过预设的电压移相装置对所述参考电压进行移相处理；

获取所述容性设备的泄露电流，根据所述泄露电流、移相后的参考电压得出对应的容性设备介损值。

优选的，所述通过预设的电压移相装置对所述参考电压进行移相处理包括，

通过预设的电压移相装置，对所述参考电压进行若干相角的移相处理，得到若干相角不同的电压。

优选的，所述容性设备为电容器。

实施本发明的上述技术方案的有益效果包括：基于电压移相技术，通过预设的电压移相装置对输入容性设备的参考电压的相位进行改变，可真实模拟高压容性设备的运行环境，并且通过对参考电压相角的改变来实现模拟系统输出介损的改变，解决了以往高压电阻电容模拟介损时，电阻发热导致阻值改变的难题，可在高压法环境下稳定模拟某一预期介损值。

附图说明

图1为现有的模拟高压环境下容性设备介损的系统结构示意图；

图2为本发明实施例的模拟高压环境下容性设备介损的系统结构示意图；

图3为本发明实施例的电压移相装置的结构示意图；

图4为本发明另一实施例的模拟高压环境下容性设备介损的方法的流程示意性结构图。

具体实施方式

为使得本发明的发明目的、特征、优点能够更加的明显和易懂，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明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发明一部分实施例，而非全部实施例。基于本发明中的实施例，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，都属于本发明保护的范围。

本发明提供的实施例包括模拟高压环境下容性设备介损的系统实施例，还包括相应的模拟高压环境下容性设备介损的方法实施例。以下分别进行详细说明。

图2为本发明实施例的模拟高压环境下容性设备介损的系统结构示意图。如图2中所示，所述系统主要包括：容性设备、试验变压器以及电压移相装置。其中，所述试验变压器用于为所述容性设备提供输入电压；所述电压移相装置，用于对测量到的所述输入电压的参考电压进行移相处理，并输出移相后的参考电压。

由于容性设备的介损是由泄漏电流及参考电压来决定的，为了达到实验预期的介损值，可通过对参考电压进行移相来获得试验所需的介损值。因此，基于上述所述模拟高压环境下容性设备介损的系统，可根据所述容性设备的泄露电流、所述移相后的参考电压得出对应的容性设备介损值。需要说明的是，泄漏电流是指电器在正常工作时，其火线与零线之间产生的极为微小的电流，相当于一般电器的静电一样，可用泄漏电流测试仪测量。

作为一优选实施方式，所述电压移相装置包括一对电压输入端和若干电压输出端；所述电压移相装置可将测量到的所述参考电压进行若干不同相角的移相处理，并通过所述若干电压输出端分别输出若干相角不同的电压。

优选地，所述电压移相装置包括若干不同RC移相电路，每一电压输出端对应一RC移相电路，每一RC移相电路对电压相角的改变不同。每个RC移相电路包括精密电容及精密电阻；所述精密电容的电容量偏差≤±1％、温度系数≤-200±100(ppm/℃)、介质损耗≤5×10^-4(例如，精密电容的优选型号CBB72A/B，额定电压为63V)。精密电阻是指电阻的阻值误差、电阻的的热稳定性、电阻器的分布参数等项指标均达到一定标准的电阻器。本实施例中所述精密电阻的电阻值为10kΩ以上(例如10kΩ/2W的电阻)。由于通常测量到的参考电压仅有57V，而电压移相装置内RC电路中的电阻均在10kΩ以上，产生的功率很小，不会引起电阻发热，因此通过此方法所模拟出的介损值很稳定。

作为一优选实施方式，所述容性设备为电容器。在模拟容性设备介损时，不使用高压电阻而只采用一个标准的电容器，这样所模拟出的介损即是电容器本身的介损，该介损值为固定的δ₀。可改善高压法模拟容性设备介损时由于电阻发热所导致的介损变化。

本实施例的模拟高压环境下容性设备介损的系统还包括，泄露电流测量装置和电压测量装置；所述泄露电流测量装置用于测量所述标准电容的泄露电流，所述电压测量装置用于测量所述电压移相装置输出的移相后的参考电压。

本实施例中，所述电压移相装置包括9对电压输出端，如图3所示，信号输出1L-信号输出N为第一对，信号输出2L-信号输出N为第二对，以此类推，信号输出9L-信号输出N为第九对。试验时，将试验变压器的电压测量端对应地接到所述电压移相装置的电压输入端(即信号输入L端和信号输入N端)，通过电压移相装置不同的电压输出端输出的电压即可得到不同的介损值。

如图3所示，本实施例中，电压移相装置的9对电压输出端分别对应了9组RC移相电路，每一组RC移相电路对应一对电压输出端，每一组RC移相电路对电压相角的改变不同，通过电压移相装置后原有的介损值(即所述容性设备的固有介损)会有特定的增加。优选地，通过设定所述电压移相装置，可使得所述模拟高压环境下容性设备介损的系统根据所述容性设备的泄露电流、所述电压移相装置的9对电压输出端输出的9个相角不同的电压，可输出介损值分别为δ₀、δ₀+0.3％、δ₀+0.5％、δ₀+1％、δ₀+2％、δ₀+5％、δ₀+10％、δ₀+20％及δ₀+50％；所述δ₀为所述容性设备的固有介损。

根据本发明的上述实施例，基于电压移相技术的高压介损模拟系统，应用于对容性设备在线监测系统或带电测试仪的功能及精度进行校验，可真实模拟高压容性设备的运行环境，通过对参考电压相角的改变来实现高压介损模拟系统输出介损值的改变，解决了以往高压电阻电容模拟介损时电阻发热导致阻值改变的难题，可在高压法环境下稳定模拟某一预期介损值。

以下对为一种模拟高压环境下容性设备介损的方法实施例进行描述。图4为本发明实施例的模拟高压环境下容性设备介损的方法的示意性流程图，包括步骤：

S21，向容性设备提供输入电压，获取所述输入电压的参考电压；

优选地，步骤S21中，可通过上述试验变压器向容性设备提供输入电压，通过上述试验变压器的电压测量端获取所述输入电压的参考电压，可参考如2所示。

S22，通过预设的电压移相装置对所述参考电压进行移相处理；

作为一优选实施方式，通过预设的电压移相装置，可对所述参考电压进行若干相角的移相处理，得到若干相角不同的电压。

本实施例中，所述电压移相装置的结构可参考上述实施例所述，不做赘述。

S23，获取所述容性设备的泄露电流，根据所述泄露电流、所述电压移相装置输出的移相后的参考电压，得出对应的容性设备介损值。

优选的，所述容性设备为电容器。

例如，所述电压移相装置包括9对电压输出端，通过电压移相装置后原有的介损值(即所述容性设备的固有介损)会有特定的增加。通过设定所述电压移相装置，根据所述容性设备的泄露电流、所述电压移相装置的9对电压输出端输出的9个相角不同的电压，可得到对应的容性设备介损值为δ₀、δ₀+0.3％、δ₀+0.5％、δ₀+1％、δ₀+2％、δ₀+5％、δ₀+10％、δ₀+20％及δ₀+50％；所述δ₀为所述容性设备的固有介损。

需要说明的是，对于上述方法实施例，为了简便描述，将其都表述为一系列的动作组合，但是本领域技术人员应该知悉，本发明并不受所描述的动作顺序的限制，因为依据本发明，某些步骤可以采用其它顺序或者同时进行。其次，本领域技术人员也应该知悉，说明书中所描述的实施例均属于优选实施例，所涉及的动作和模块并不一定都是本发明所必须的。

在上述实施例中，对各个实施例的描述都各有侧重，某个实施例中没有详述的部分，可以参见其它实施例的相关描述。

以上为对本发明所提供的模拟高压环境下容性设备介损的系统的描述，对于本领域的一般技术人员，依据本发明实施例的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处，综上，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。

Claims (10)

1.模拟高压环境下容性设备介损的系统，其特征在于，包括：容性设备、试验变压器以及电压移相装置；

所述试验变压器，用于为所述容性设备提供输入电压；

所述电压移相装置，用于对测量到的所述输入电压的参考电压进行移相处理，并输出移相后的参考电压；

所述模拟高压环境下容性设备介损的系统，根据所述容性设备的泄露电流、所述移相后的参考电压，输出对应的容性设备介损值。

2.如权利要求1所述模拟高压环境下容性设备介损的系统，其特征在于，所述电压移相装置包括一对电压输入端和若干电压输出端；

所述电压移相装置具体用于，将所测量到的所述输入电压的参考电压进行若干不同相角的移相处理，并通过所述若干电压输出端输出若干相角不同的电压。

3.如权利要求2所述模拟高压环境下容性设备介损的系统，其特征在于，所述电压移相装置包括若干RC移相电路，每一电压输出端对应一RC移相电路，每一RC移相电路对电压相角的改变不同。

4.如权利要求3所述模拟高压环境下容性设备介损的系统，其特征在于，所述电压移相装置包括9对电压输出端；

所述模拟高压环境下容性设备介损的系统，根据所述容性设备的泄露电流、所述电压移相装置的9对电压输出端输出的9个相角不同的电压，输出对应的介损值分别为δ₀、δ₀+0.3％、δ₀+0.5％、δ₀+1％、δ₀+2％、δ₀+5％、δ₀+10％、δ₀+20％及δ₀+50％；所述δ₀为所述容性设备的固有介损。

5.如权利要求3所述模拟高压环境下容性设备介损的系统，其特征在于，所述RC移相电路包括精密电容及精密电阻；

所述精密电容的温度系数小于等于-200±100ppm/℃，介质损耗小于等于5×10^-4，所述精密电阻的电阻值为10kΩ以上。

6.如权利要求1所述模拟高压环境下容性设备介损的系统，其特征在于，还包括泄露电流测量装置和电压测量装置；

所述泄露电流测量装置用于测量所述容性设备的泄露电流，

所述电压测量装置用于测量所述电压移相装置输出的移相后的参考电压。

7.如权利要求1至6任一所述模拟高压环境下容性设备介损的系统，其特征在于，所述容性设备为电容器。

8.模拟高压环境下容性设备介损的方法，其特征在于，包括：

向容性设备提供输入电压，获取所述输入电压的参考电压；

通过预设的电压移相装置对所述参考电压进行移相处理；

获取所述容性设备的泄露电流，根据所述泄露电流、移相后的参考电压得出对应的容性设备介损值。

9.如权利要求8所述模拟高压环境下容性设备介损的方法，其特征在于，所述通过预设的电压移相装置对所述参考电压进行移相处理包括，

通过预设的电压移相装置，对所述参考电压进行若干相角的移相处理，得到若干相角不同的电压。

10.如权利要求8或9所述模拟高压环境下容性设备介损的方法，其特征在于，所述容性设备为电容器。