CN106872866A - 并联避雷器均流特性测试系统 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了并联避雷器均流特性测试系统，包括冲击电压源模块、高精度电流传感器组、多通道信号同步高速采样处理单元和数据分析监控终端，其中，冲击电压源模块的电压输出端和电压测量端分别电性连接被试避雷器组的电压输入端和多通道信号同步高速采样处理单元的电压输入端，被试避雷器组的电流输出端通过高精度电流传感器组与多通道信号同步高速采样处理单元的电流输入端电性连接，多通道信号同步高速采样处理单元的信号输出端与数据分析监控终端信号输入端电性连接。本发明能对并联避雷器开展均流特性测试的测试，可方便、准确的实现并联避雷器均流特性现场测试，以及时发现并联避雷器中个别元件均流特性异常或异常裂化等隐患。
Description
技术领域
本发明涉及避雷器试验技术领域，特别是涉及一种并联避雷器均流特性的测试系统。
背景技术
氧化锌避雷器是目前电力系统中用于保护电气设备免遭大气过电压、操作过电压损坏最有效最经济的电气设备。随着电力系统的发展，电力系统中的暂态过程需释放的剩余能量越来越大，有时要求避雷器需具备吸收高达几十MJ、甚至上百MJ能量的能力。受避雷器生产技术限制，高能量耐受能力的避雷器一般由多柱(或多电阻片)避雷器并联组成,以均分系统遭受冲击时所产生的能量。这就要求避雷器均流特性必须良好，否则个别伏安特性曲线较低的避雷器动作后吸收能量可能较大，甚至超过能量耐受极限，导致避雷器发生热崩溃致使该避雷器元件发生击穿故障。因此并联避雷器均流特性这一参数对于并联结构避雷器至关重要，必须在设备出厂时及运行中进行严格考核。
由于缺乏成套测试系统的原因，目前并联避雷器均流特性测试工作一般在避雷器出厂试验时，利用电流互感器及故障录波仪进行测量并依靠人工分析，其测量精度及智能化程度较低，试验成功率较低、工作量极大、试验成本巨大，很难满足并联避雷器均流特性测试需求。
另外，由于尚无成熟可靠的并联避雷器均流特性现场测试方法及系统，且受现场试验仪器的局限，现场一般很难开展多柱并联避雷器电流分布试验，最终导致并联避雷器均流特性这一重要参数的现场考核仍处于真空状态。因此，研制一套测量精度高、智能化程度高、可灵活应用于各种条件的并联避雷器均流特性测试系统意义重大。
发明内容
针对现有技术存在的并联避雷器均流特性测试工作复杂、无法开展现场测试等问题，本发明提供一种并联避雷器均流特性测试系统，能对并联避雷器开展均流特性测试的测试，可方便、准确的实现并联避雷器均流特性现场测试，以及时发现并联避雷器中个别元件均流特性异常或异常裂化等隐患。
为实现以上目的，本发明采取的技术方案是：
并联避雷器均流特性测试系统，用于对电力系统中被试避雷器组进行均流特性测试，包括冲击电压源模块、高精度电流传感器组、多通道信号同步高速采样处理单元和数据分析监控终端，其中，冲击电压源模块的电压输出端和电压测量端分别电性连接被试避雷器组的电压输入端和多通道信号同步高速采样处理单元的电压输入端，被试避雷器组的电流输出端通过高精度电流传感器组与多通道信号同步高速采样处理单元的电流输入端电性连接，多通道信号同步高速采样处理单元的信号输出端与数据分析监控终端信号输入端电性连接。
所述冲击电压源模块包括冲击电压发生器和高精度电压测量单元，其中，冲击电压发生器的电压输出端与被试避雷器组的电压输入端和高精度电压测量单元的电压输入端均电性连接，高精度电压测量单元的电压输出端与多通道信号同步高速采样处理单元的电压输入端电性连接。
所述冲击电压源模块包括冲击电压源和冲击电压测量单元，其中冲击电压源的冲击电压由电力系统的暂态过程提供，冲击电压测量单元为被测避雷器母线电压互感器，被测避雷器母线电压互感器的电压测量端与多通道信号同步高速采样处理单元的电压输入端连接。所述高精度电压测量单元为高速电容分压器。
所述高速电容分压器的测量精度小于或等于0.5％FSR。
所述高精度电流传感器组包括若干高精度电流传感器，所述高精度电流传感器包括用于测量被试避雷器组电流的Rogowski线圈和采集电路，所述Rogowski线圈的电压输出端经采集电路与多通道信号同步高速采样处理单元的电压输入端连接。
所述多通道信号同步高速采样处理单元包括传递信号线，以及设置在屏蔽盒内的模数转换器、缓存器、存储单元和通讯模块，所述高精度电压测量单元的电压输出端和高精度电流传感器组的电流输出端均通过传递信号线与模数转换器信号输入端连接，模数转换器的信号输出端依次经处理器、缓存器、存储单元和通讯模块后与数据分析监控终端的控制信号输入端连接，所述处理器信号输出端还与存储单元信号输入端连接。
所述传递信号线为双屏蔽线，所述双屏蔽线包括内屏蔽层和外屏蔽层，所述外屏蔽层的接地端与模数转换器接地端连接，所述内屏蔽层的接地端与高精度电压测量单元接地端或高精度电流传感器组的接地端连接
所述传递信号线的长度不大于20米。
所述并联避雷器均流特性测试系统还包括后台主站系统，所述数据分析监控终端的控制信号输出端依次经通讯转换模块、光纤、通讯转换模块后与后台主站系统连接。
与现有技术相比，本发明的有益效果在于：
1.本发明提供一种并联避雷器均流特性测试系统，能对并联避雷器开展均流特性测试的测试，可方便、准确的实现并联避雷器均流特性现场测试，以及时发现并联避雷器中个别元件均流特性异常或异常裂化等隐。
2.本发明通过采用冲击电压发生器，具有冲击能量大、冲击电压波形易于调整的特点，能够满足避雷器均流特性测试需求。
3.本发明高精度电流传感器采用Rogowski线圈实现，结构简单、易于安装、工作性能可靠，适合用于脉冲大电流的准确测量，测量精度等级：≤0.5％.FSR，响应时间：≤2us，线性度：优于0.2％，测量量程：0～2000A。
4.本发明多通道信号同步高速采样处理单元具有高速同步采集多通道信号功能且具有自动启动录波功能，可将所述多路电流传感器、电压测量单元的模拟信号高精度地采集转为数字信号并存储至所述缓存器及存储单元中，采集通道数达单端32路/差分16路，采样频率≥10M，分辨率16位，精度≥0.1％FSR。
附图说明
图1是本发明并联避雷器均流特性测试系统的结构示意图；
图2是本发明并联避雷器均流特性测试系统的实施例1的结构示意图；
图3是本发明并联避雷器均流特性测试系统的实施例2的结构示意图；
图4是本发明并联避雷器均流特性测试系统的实施例3的结构示意图。
其中，10、冲击电压发生器；11、高精度电压测量单元；12、高精度电流传感器组；13、多通道信号同步高速采样处理单元；131、传递信号线；132、模数转换器；133、处理器；134、缓存器；135、存储单元；136、通讯模块；14、数据分析监控终端；137、屏蔽盒；20、后台主站系统；21、通讯转换模块；22、光纤；23、电压互感器二次接线盒；1N、被试避雷器组。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施方式对本发明的内容做进一步详细说明。
如图1所示，一种并联避雷器均流特性测试系统，用于对电力系统中被试避雷器组1N进行均流特性测试，包括冲击电压源模块、高精度电流传感器组12、多通道信号同步高速采样处理单元13和数据分析监控终端14，其中，冲击电压源模块的电压输出端与电压测量端分别电性连接被试避雷器组1N的电压输入端和多通道信号同步高速采样处理单元13的电压输入端，被试避雷器组1N的电流输出端通过高精度电流传感器组12与多通道信号同步高速采样处理单元13的电流输入端电性连接，多通道信号同步高速采样处理单元13的信号输出端与数据分析监控终端14控制信号输入端电性连接。所述数据分析监控终端14能实现并联避雷器暂态数据比较、分析计算及显示功能。
实施例1：
如图2所示，所述冲击电压源模块包括冲击电压发生器10和高精度电压测量单元11，其中，冲击电压发生器10的电压输出端与被试避雷器组1N的电压输入端和高精度电压测量单元11的电压输入端均电性连接，高精度电压测量单元11的电压测量输出端与多通道信号同步高速采样处理单元13的电压输入端电性连接。冲击电压发生器10具有冲击能量大、冲击电压波形易于调整的特点，可提供1MJ以上的能量的冲击试验电压。所述高精度电压测量单元11为高速电容分压器，可通过电磁耦合将冲击电压发生器10产生的宽范围、大幅值、宽频带的暂态冲击电压转换为低电压信号，以便采集单元进行数据采集，测量精度可实现≤0.5％FSR。
所述高精度电流传感器组12包括若干个高精度电流传感器，被试避雷器组1N包括若干个避雷器单元，每个高精度电流传感器对应的负责采集一个避雷器单元的暂态电流；所述高精度电流传感器包括用于测量被试避雷器组1N电流的Rogowski线圈和采集电路，所述Rogowski线圈的电压输出端经采集电路后与多通道信号同步高速采样处理单元13的电压输入端连接。高精度电流传感器采用Rogowski线圈实现，为确保高精度电流传感器安装方便，高精度电流传感器由5V高性能可充电锂电池供电。Rogowski线圈是一种特殊结构的空心线圈,将导线缠绕在一个圆环形骨架上,在线圈两端接上电阻就可以测量高峰值的脉冲电流。测量时将Rogowski线圈环绕在被测电流的导体上,通过磁场耦合测量电流信号并经过计算放大电路转换为低电压信号，以便采集单元进行数据采集。因线圈本身和被测回路没有直接的电气联系,与主放电回路有着良好的电气绝缘。这种线圈结构简单、易于安装、工作性能可靠，适合用于脉冲大电流的准确测量，测量精度等级：≤0.5％.FSR，响应时间：≤2us，线性度：优于0.2％，测量量程：0～2000A。所述多通道信号同步高速采样处理单元13具有高速同步采集多通道信号功能，且具有自动启动录波功能，可将所述高精度电流传感器组12、高精度电压测量单元11的模拟信号高精度地采集转为数字信号并存储，采集通道数达单端32路/差分16路，采样频率≥10M，分辨率16位，精度≥0.1％FSR。
实施例2：
如图3所示，所述多通道信号同步高速采样处理单元13包括传递信号线131，以及模数转换器132、缓存器134、存储单元135和通讯模块136。为减少测试环境带来的强电磁、强电场干扰及谐波干扰，提高测试系统测量准确性，多通道信号同步高速采样处理单元13中的模数转换器132、处理器133、缓存器134、存储单元135、通讯模块136均设置在屏蔽盒137内。所述高精度电压测量单元11的电压输出端通过传递信号线131与模数转换器132信号输入端连接，模数转换器132的信号输出端依次经处理器133、缓存器134、存储单元135和通讯模块136后与数据分析监控终端14的控制信号输入端连接，所述处理器133信号输出端还与存储单元135信号输入端连接。所述多通道信号同步高速采样处理单元13具有高速同步采集、转换并存储多路模拟信号的功能，以满足同步测量并记录电压和电流信号。采集通道数：单端32路/差分16路，采样频率:≥10M，分辨率:16位，精度：0.1％FSR。多通道信号同步高速采样处理单元13还具备预设条件自动启动录波和手动启动录波功能，如电压突变量越限自动启动、电压幅值越限自动启动等，同时录波文件还具有时标功能。而且，所述数据分析监控终端14的信号输入端与所述多通道信号同步高速采样处理单元13的存储单元135的信号输出端通过通讯模块136连接，可调取所述多通道信号同步高速采样处理单元13采集存储的实时或录波信息，且具备自动分析或人工查阅，依据所采集的各避雷器动态泄露电流及耐受电压，自动分析多柱并联避雷器的电压及能量耐受情况、动态均流特性，并依据判据对被试避雷器组1N均流性能做出评估。
所述传递信号线131为双屏蔽线，所述双屏蔽线包括内屏蔽层和外屏蔽层，所述外屏蔽层的接地端与模数转换器132接地端连接，形成一端接地，所述内屏蔽层的接地端与高精度电压测量单元11接地端或高精度电流传感器组12的接地端连接，形成一端接地，为控制测量信号在传输线路衰减而产生的误差，传递信号线131的长度不大于20米。
实施例3：
如图4所示，所述并联避雷器均流特性测试系统还包括后台主站系统20，所述数据分析监控终端14的控制信号输出端依次通过通讯转换模块21、光纤22、通讯转换模块21后与后台主站系统20连接。所述冲击电压源模块包括冲击电压源和冲击电压测量单元，其中冲击电压源的冲击电压由电力系统的暂态过程提供，冲击电压测量单元为被测避雷器母线电压互感器23，被测避雷器母线电压互感器23的电压测量端与多通道信号同步高速采样处理单元13的电压输入端连接。所述冲击电压源除由冲击电压发生器产生外，还可由电力系统的暂态过程提供，这样，测试系统所需冲击电压由运行电力系统提供，即系统中每发生一次暂态过程就相当于开展了一次冲击测试；测试系统所需电压信号通过传递信号线131从所被试避雷器1N最近端的母线电压互感器二次接线盒23取得。利用此系统可用于远距离在线监测分析多柱并联避雷器运行过程中遭受暂态冲击时的能量耐受情况及均流特性。
以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。
Claims (10)
1.并联避雷器均流特性测试系统，用于对电力系统中被试避雷器组(1N)进行均流特性测试，其特征在于，包括冲击电压源模块、高精度电流传感器组(12)、多通道信号同步高速采样处理单元(13)和数据分析监控终端(14)，其中，冲击电压源模块的电压输出端和电压测量端分别电性连接被试避雷器组(1N)的电压输入端和多通道信号同步高速采样处理单元(13)的电压输入端，被试避雷器组(1N)的电流输出端通过高精度电流传感器组(12)与多通道信号同步高速采样处理单元(13)的电流输入端电性连接，多通道信号同步高速采样处理单元(13)的信号输出端与数据分析监控终端(14)信号输入端电性连接。
2.根据权利要求1所述的并联避雷器均流特性测试系统，其特征在于，所述冲击电压源模块包括冲击电压发生器(10)和高精度电压测量单元(11)，其中，冲击电压发生器(10)的电压输出端与被试避雷器组(1N)的电压输入端和高精度电压测量单元(11)的电压输入端均电性连接，高精度电压测量单元(11)的电压输出端与多通道信号同步高速采样处理单元(13)的电压输入端电性连接。
3.根据权利要求1所述的并联避雷器均流特性测试系统，其特征在于，所述冲击电压源模块包括冲击电压源和冲击电压测量单元，其中冲击电压源的冲击电压由电力系统的暂态过程提供，冲击电压测量单元为被测避雷器母线电压互感器(23)，被测避雷器母线电压互感器(23)的电压测量端与多通道信号同步高速采样处理单元(13)的电压输入端连接。
4.根据权利要求2所述的并联避雷器均流特性测试系统，其特征在于，所述高精度电压测量单元(11)为高速电容分压器。
5.根据权利要求2所述的并联避雷器均流特性测试系统，其特征在于，所述高速电容分压器的测量精度小于或等于0.5％FSR。
6.根据权利要求2所述的并联避雷器均流特性测试系统，其特征在于，所述高精度电流传感器组(12)包括若干高精度电流传感器，所述高精度电流传感器包括用于测量被试避雷器组(1N)电流的Rogowski线圈和采集电路，所述Rogowski线圈的电压输出端经采集电路与多通道信号同步高速采样处理单元(13)的电压输入端连接。
7.根据权利要求2所述的并联避雷器均流特性测试系统，其特征在于，所述多通道信号同步高速采样处理单元(13)包括传递信号线(131)，以及设置在屏蔽盒(137)内的模数转换器(132)、缓存器(134)、存储单元(135)和通讯模块(136)，所述高精度电压测量单元(11)的电压输出端和高精度电流传感器组(12)的电流输出端均通过传递信号线(131)与模数转换器(132)信号输入端连接，模数转换器(132)的信号输出端依次经处理器(133)、缓存器(134)、存储单元(135)和通讯模块(136)后与数据分析监控终端(14)的控制信号输入端连接，所述处理器(133)信号输出端还与存储单元(135)信号输入端连接。
8.根据权利要求7所述的并联避雷器均流特性测试系统，其特征在于，所述传递信号线(131)为双屏蔽线，所述双屏蔽线包括内屏蔽层和外屏蔽层，所述外屏蔽层的接地端与模数转换器(132)接地端连接，所述内屏蔽层的接地端与高精度电压测量单元(11)接地端或高精度电流传感器组(12)的接地端连接。
9.根据权利要求7所述的并联避雷器均流特性测试系统，其特征在于，所述传递信号线(131)的长度不大于20米。
10.根据权利要求1-9任一项所述的并联避雷器均流特性测试系统，其特征在于，所述并联避雷器均流特性测试系统还包括后台主站系统(20)，所述数据分析监控终端(14)的控制信号输出端依次经通讯转换模块(21)、光纤(22)、通讯转换模块(21)后与后台主站系统(20)连接。
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