CN105425193A - 特高压电流互感器校验系统 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种特高压电流互感器校验系统，包括智能工频电源、多组合无功补偿装置、多组合升流系统、标准电流互感器、电流互感器负荷箱；本发明采用了三相变单相的功率电力电子电源与电工电源串联的现代电力电子变流技术、自适应无功补偿技术和智能化检定技术，智能高效的分析特高压GIS管道一次试验回路的负载参数并根据负载参数自动进行无功补偿，大大减小现场电源及升流设备的容量和体积，实现了分散的检定设备集成化、小型化，提高现场校验能力和工作效率，降低人力物力成本，解决现场不能对特高压电流互感器按照检定规程进行检定的难题。
Description
技术领域
本发明属于特高压测试技术领域，特别涉及一种特高压电流互感器校验系统。
背景技术
特高压GIS电流互感器具有变比大、管道回路长、集成度高、全封闭性等特点，现场检定时不能把电流互感器独立出来，需要带上很长的管道母线和一些电气元件，试验回路阻抗大，如兰州东特高压变电站中GIS电流互感器试验回路长达390米，这样对于大变比、一次回路长的特高压GIS电流互感器现场检定时需要的试验电源和升流设备容量巨大，如对200米GIS回路中的一个4000A/1A的特高压电流互感器，在120%额定电流下需要电源容量为800kVA左右，其中有功分量约为200kVA左右，无功分量约为750kVA左右。如果采用传统升流器的方案，需要800kVA左右的电源容量和升流器容量，依靠传统升流器和现场试验电源的容量增加也难以满足检定要求，而且大容量的升流器体积大、重量重，现场操作难度极大。
目前国内外在特高压变电站电流互感器现场检定中一般都采用间接试验方法：一是小电流外推法，即在小电流的情况下，通过增大电流互感器负载的方法来仿真电流互感器大电流下的工作磁通，再用负荷外推的方式对误差进行仿真推算；二是小电压法测量计算法，即在电流互感器二次施加小电压，测量其参数，根据电流互感器的数学模型和误差表达式，计算电流互感器的误差。这两种间接试验方法规避了对升流器、调压器和现场电源容量要求过大的问题，使现场试验所携带的设备体积大大缩小，重量减轻，但是间接试验方法均不能满足《JJG1021-2007电力互感器》检定规程的规定，不能得到大电流情况下的电流互感器真实误差，降低了试验数据的可靠性和真实性。根据特高压电流互感器现场检定统计结果，电流互感器在上限误差超差的情况较多，特别是在额定电流范围附近，随着试验电流的增加，误差增大，造成这种现象的原因可能是电流互感器线圈材料在安装、运输过程中受到震动，导致铁芯相对磁导率下降，在额定电流附近磁路饱和引起误差急剧变化，所以小电流外推法，不能发现这种现象，导致检定数据并非真实可靠；采用小电压测量计算法也存在诸多问题，其一，虽然电流互感器的原理大同小异，但是对于待检定的同类型电流互感器，其理想的数学模型与实际的电流互感器之间的等效程度较难确定，虽然可以通过模拟仿真与大量的试验来做比对验证，但是工作量无疑是巨大的；其二，即使获得了一种类型的电流互感器的数学模型，但是对于各电流互感器生产厂家在产品设计、生产过程中所采用的铁芯材料、绕线方式、安装方式、补偿方式都各不相同，想建立统一的数学模型难以实现，以此数学模型得到的测量结果往往难以反映真实的误差数据，特别是对于有补偿的电流互感器，没有办法对其误差进行测量；其三，要获得精确的数学模型，就必须精确测量电流互感器的电气参数，对于小电压法，其测量的电压及电流极其微小，精确测得电气参数比较困难，而且进行电流互感器现场检定时，现场往往存在较强的干扰，在这种工况下测量，就更难以测得精确的电气参数，也因此难以得到精确的数学模型，所以采用小电压法测量计算法得到的误差数据难以反映电流互感器真实的误差数据。上述两种间接方法不仅不能有效的对互感器进行检定，而且还可能误判，所以按照《JJG1021-2007电力互感器》检定规程的要求在各测量点现场检定特高压电流互感器的误差尤为重要。
鉴于特高压GIS中电流互感器现场检定条件的局限性、操作的复杂性，上述传统升流器方法以及间接试验方法均不能满足现场检定要求。
发明内容
发明目的：本发明提供了一种特高压电流互感器校验系统，以解决现有技术中的问题。
技术方案：为了实现上述目的，本发明采用以下技术方案：
一种特高压电流互感器校验系统，包括智能工频电源、多组合无功补偿装置、多组合升流系统、标准电流互感器、电流互感器负荷箱；其中，多组合无功补偿装置原边部分的一边与智能工频电源的输出端连接，多组合无功补偿装置原边部分的另一边与多组合升流系统输入端连接；多组合无功补偿装置副边部分的一边与多组合升流系统输出端连接，多组合无功补偿装置副边部分的另一边依次连接被校特高压电流互感器和标准电流互感器，被试特高压电流互感器还与电流互感器负荷箱相连，被试特高压电流互感器和标准电流互感器分别与智能工频电源相连接。
进一步的，所述智能工频电源由功率电子电源与电工式电源串联组成，其中：功率电子电源容量为200kVA，通过AC-DC-AC转换，将三相不平衡0～380V交流电源转换成0～400V的单相交流平衡电源；所述电工式电源容量为20kVA，电工式电源由主调压器与隔离变压器组成，隔离变压器起隔离电压与辅助调压的作用，电工式电源通过主调压器主调，隔离变压器微调实现电压为0～40V，调节细度为0.1V波形良好的电源输出。
进一步的，所述电工式电源在小电源下波形稳定，故在需求的输出功率为0～20kVA时，智能工频电源将功率电力电子电源输出调为零，输出方式为程控电工式电源输出；输出功率要求大于20kVA时，输出方式为功率电力电子电源与电工式电源串联输入，该智能工频电源实现了容量为0～220kVA、电压为0～440V、调节细度为0.1V的宽范围小细度的电源输出。
进一步的，所述智能工频电源能自动分析当前回路升至额定电流下所需的补偿方式和补偿量；智能工频电源在无补偿状态下输出5～10%额定电流，通过测量出一次回路的电压、电流幅值及相位的参量，计算当前校验回路的等效阻抗和等效感抗及功率因素，判断当前校验系统升至120%额定电流时所需的补偿量，并投切多组合补偿装置直至校验系统功率因素达到0.98以上，停止投切多组合补偿装置。
进一步的，所述智能工频电源自动控制投切无功补偿装置的补偿方式和补偿量。
进一步的，所述智能工频电源带校验仪功能，标准电流互感器与被试电流互感器的差流信号与二次电流信号通过信号线输入智能工频电源中，得到校验系统误差。
进一步的，所述智能工频电源上设有显示屏，在显示屏的同一界面上显示出谐振状态、电压电流的输入输出、功率因数情况，试验人员可在一个界面上监视试验系统的所有参数，还能依据谐振状态手动调节输入大小，可防止电流陡升的危险情况发生。
进一步的，所述智能工频电源通过控制线连接电流互感器负荷箱，智能工频电源控制电流互感器负荷箱投切二次负荷。
进一步的，所述多组合无功补偿装置由两组电容器组组成，其中一组电容器组由4只电容量不同的电容器组成，并联在多组合升流系统原边，另一组电容器组由5只电容量不同的电容器组成，并联在多组合升流系统副边。
进一步的，所述多组合升流系统由4台容量为1800Ａ/40V的大电流升流器组成，具备多种组合方式，能构成1800Ａ/40V、1800Ａ/80V、1800Ａ/120V、1800Ａ/160V、3600Ａ/40V、3600Ａ/80V、3600Ａ/120V、4800Ａ/40V、4800Ａ/80V、7200Ａ/40V十种输出方式。
有益效果：本发明采用了三相变单相的功率电力电子电源与电工电源串联的现代电力电子变流技术、自适应无功补偿技术和智能化检定技术，智能高效的分析特高压GIS管道一次试验回路的负载参数并根据负载参数自动进行无功补偿，大大减小现场电源及升流设备的容量和体积，实现了分散的检定设备集成化、小型化，提高现场校验能力和工作效率,降低人力物力成本，解决现场不能对特高压电流互感器按照检定规程进行检定的难题。
附图说明
图1是本发明的原理图；
图2是本发明智能工频电源工作框图；
图3是本发明的一次回路等效图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明作更进一步的说明。
如图所示，一种特高压电流互感器校验系统，包括智能工频电源、多组合无功补偿装置、多组合升流系统、标准电流互感器、电流互感器负荷箱；其中，多组合无功补偿装置原边部分的一边与智能工频电源的输出端连接，多组合无功补偿装置原边部分的另一边与多组合升流系统输入端连接；多组合无功补偿装置副边部分的一边与多组合升流系统输出端连接，多组合无功补偿装置副边部分的另一边依次连接被校特高压电流互感器和标准电流互感器，被试特高压电流互感器还与电流互感器负荷箱相连，被试特高压电流互感器与标准电流互感器的差压信号与二次电流信号通过信号线传输到智能工频电源中。
所述智能工频电源由功率电子电源与电工式电源串联组成，其中：功率电子电源容量为200kVA，通过AC-DC-AC转换，将三相不平衡0～380V交流电源转换成0～400V的单相交流平衡电源；所述电工式电源容量为20kVA，电工式电源由主调压器与隔离变压器组成，隔离变压器起隔离电压与辅助调压的作用，电工式电源通过主调压器主调，隔离变压器微调实现电压为0～40V，调节细度为0.1V波形良好的电源输出。
所述电工式电源在小电源下波形稳定，故在需求的输出功率为0～20kVA时，智能工频电源将功率电力电子电源输出调为零，输出方式为程控电工式电源输出；输出功率要求大于20kVA时，输出方式为功率电力电子电源与电工式电源串联输入，该智能工频电源实现了容量为0～220kVA、电压为0～440V、调节细度为0.1V的宽范围小细度的电源输出。
所述智能工频电源能自动分析当前回路升至额定电流下所需的补偿方式和补偿量；智能工频电源在无补偿状态下输出5～10%额定电流，通过测量出一次回路的电压、电流幅值及相位的参量，计算当前校验回路的等效阻抗和等效感抗及功率因素，判断当前校验系统升至120%额定电流时所需的补偿量，并投切多组合补偿装置直至校验系统功率因素达到0.98以上，停止投切多组合补偿装置，即认为多组合无功补偿装置达到最佳补偿状态。
所述智能工频电源自动控制投切无功补偿装置的补偿方式和补偿量。
所述智能工频电源带校验仪功能，所述标准电流互感器与被试电流互感器的差流信号与二次电流信号通过信号线输入智能工频电源中，得到校验系统误差。
所述智能工频电源上设有显示屏，在显示屏的同一界面上显示出谐振状态、电压电流的输入输出、功率因数情况，试验人员可在一个界面上监视试验系统的所有参数，还能依据谐振状态手动调节输入大小，可防止电流陡升的危险情况发生。
所述智能工频电源通过控制线连接电流互感器负荷箱，智能工频电源控制电流互感器负荷箱投切二次负荷。
所述多组合无功补偿装置由两组电容器组组成，其中一组电容器组由4只电容量不同的电容器组成，并联在多组合升流系统原边，另一组电容器组由5只电容量不同的电容器组成，并联在多组合升流系统副边。
所述多组合升流系统由4台容量为1800Ａ/40V的大电流升流器组成，具备多种组合方式，能构成1800Ａ/40V、1800Ａ/80V、1800Ａ/120V、1800Ａ/160V、3600Ａ/40V、3600Ａ/80V、3600Ａ/120V、4800Ａ/40V、4800Ａ/80V、7200Ａ/40V十种输出方式。
本发明公开的特高压电流互感器校验系统由智能工频电源、多组合无功补偿装置、多组合升流系统、标准电流互感器、电流互感器负荷箱组成。所述的多组合无功补偿装置（原边部分）一边与智能工频电源的输出端连接，另一边与多组合升流系统输入端连接，多组合无功补偿装置（副边部分）一边与多组合升流系统输出端连接，另一边与被校特高压电流互感器以及标准电流互感器一次侧连接，被校特高压电流互感器与电流互感器负荷箱相连。电流互感器负荷箱符合配置信号、多组合无功补偿装置控制信号、测差信号、电流百分表信号连接至智能工频电源。
先根据被试特高压电流互感器参数选择多组合升流系统的组合方式，再根据图1要求接线，系统接线完毕后，先将智能工频电源至于运行状态，再调为手动模式，调节智能工频电源将无功补偿装置投入到无补偿状态，然后输出5～10%额定电流，通过测量一次回路的电压、电流的幅值、相位的参量，在智能工频电源内得到一次回路的等效阻抗和等效感抗并自动分析当前回路升至额定电流下所需的补偿方式和补偿量。所述的智能工频电源具有两根与多组合无功补偿装置原副边连接的信号线，可控制投切无功补偿电容补偿方式和补偿量，依据最佳补偿方式和补偿量投切补偿电容，达到最佳补偿效果。该动作完成后将智能工频电源调为自动模式，所述智能工频电源具有一根与电流互感器负荷箱连接的控制信号，可控制自动投切负荷，此时智能工频电源就会控制特高压电流互感器校验系统按规程实现1%IN、5%IN、20%IN、100%IN、120%IN情况下在空载和满载情况下的误差校验，并将试验数据保存于智能工频电源。
一次回路包含：被试电流互感器、标准电流互感器、多组合升流系统、断路器、连接端子、连接导线、GIS管道。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出：对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。
Claims (10)
1.一种特高压电流互感器校验系统，其特征在于：包括智能工频电源、多组合无功补偿装置、多组合升流系统、标准电流互感器、电流互感器负荷箱；其中，多组合无功补偿装置原边部分的一边与智能工频电源的输出端连接，多组合无功补偿装置原边部分的另一边与多组合升流系统输入端连接；多组合无功补偿装置副边部分的一边与多组合升流系统输出端连接，多组合无功补偿装置副边部分的另一边依次连接被校特高压电流互感器和标准电流互感器，被试特高压电流互感器还与电流互感器负荷箱相连，被试特高压电流互感器和标准电流互感器分别与智能工频电源相连接。
2.根据权利要求1所述的特高压电流互感器校验系统，其特征在于：所述智能工频电源由功率电子电源与电工式电源串联组成，其中：功率电子电源容量为200kVA，通过AC-DC-AC转换，将三相不平衡0～380V交流电源转换成0～400V的单相交流平衡电源；所述电工式电源容量为20kVA，电工式电源由主调压器与隔离变压器组成，隔离变压器起隔离电压与辅助调压的作用，电工式电源通过主调压器主调，隔离变压器微调实现电压为0～40V，调节细度为0.1V波形良好的电源输出。
3.根据权利要求2所述的特高压电流互感器校验系统，其特征在于：所述电工式电源在小电源下波形稳定，故在需求的输出功率为0～20kVA时，智能工频电源将功率电力电子电源输出调为零，输出方式为程控电工式电源输出；输出功率要求大于20kVA时，输出方式为功率电力电子电源与电工式电源串联输入，该智能工频电源实现了容量为0～220kVA、电压为0～440V、调节细度为0.1V的宽范围小细度的电源输出。
4.根据权利要求1所述的特高压电流互感器校验系统，其特征在于：所述智能工频电源能自动分析当前回路升至额定电流下所需的补偿方式和补偿量；智能工频电源在无补偿状态下输出5～10%额定电流，通过测量出一次回路的电压、电流幅值及相位的参量，计算当前校验回路的等效阻抗和等效感抗及功率因素，判断当前校验系统升至120%额定电流时所需的补偿量，并投切多组合补偿装置直至校验系统功率因素达到0.98以上，停止投切多组合补偿装置。
5.根据权利要求1所述的特高压电流互感器校验系统，其特征在于：所述智能工频电源自动控制投切无功补偿装置的补偿方式和补偿量。
6.根据权利要求1所述的特高压电流互感器校验系统，其特征在于：所述智能工频电源带校验仪功能，标准电流互感器与被试电流互感器的差流信号与二次电流信号通过信号线输入智能工频电源中，得到校验系统误差。
7.根据权利要求1所述的特高压电流互感器校验系统，其特征在于：所述智能工频电源上设有显示屏，在显示屏的同一界面上显示出谐振状态、电压电流的输入输出、功率因数情况，试验人员可在一个界面上监视试验系统的所有参数，还能依据谐振状态手动调节输入大小，可防止电流陡升的危险情况发生。
8.根据权利要求1所述的特高压电流互感器校验系统，其特征在于：所述智能工频电源通过控制线连接电流互感器负荷箱，智能工频电源控制电流互感器负荷箱投切二次负荷。
9.根据权利要求1所述的特高压电流互感器校验系统，其特征在于：所述多组合无功补偿装置由两组电容器组组成，其中一组电容器组由4只电容量不同的电容器组成，并联在多组合升流系统原边，另一组电容器组由5只电容量不同的电容器组成，并联在多组合升流系统副边。
10.根据权利要求1所述的特高压电流互感器校验系统，其特征在于：所述多组合升流系统由4台容量为1800Ａ/40V的大电流升流器组成，具备多种组合方式，能构成1800Ａ/40V、1800Ａ/80V、1800Ａ/120V、1800Ａ/160V、3600Ａ/40V、3600Ａ/80V、3600Ａ/120V、4800Ａ/40V、4800Ａ/80V、7200Ａ/40V十种输出方式。
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| RJ01 | Rejection of invention patent application after publication |
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