CN107271945B - 一种系统级电子式互感器电磁兼容试验系统及方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开一种系统级电子式互感器电磁兼容试验系统及方法，高压电源电容分压器P1一端、电源侧模拟电容C1一端和试验变压器T的副边一端均连接真空断路器开关S一端；真空断路器开关S另一端连接远控可移动放电球隙D一端，远控可移动放电球隙D另一端连接负载电流测量互感器CT1一端，负载电流测量互感器CT1另一端连接被试电子式电流互感器CT2一端，CT2另一端连接高压负载侧电容分压器P2一端、负载侧模拟电容C2一端和被试电子式电压互感器PT一端，C2另一端和PT另一端连接可调接地电感L一端；P1另一端、C1另一端、试验变压器T的副边另一端、P2另一端、L另一端均接地。本发明解实现现场真实模拟的动态的球隙不断燃弧、熄弧循环的过程。
Description
技术领域
本发明属于电力系统电磁兼容试验测量技术领域，特别涉及一种电子式互感器电磁兼容试验系统及方法。
背景技术
目前电子式互感器产品的电磁兼容性是按照国标《GB/T 17626电磁兼容》进行相关试验，产品在完成规定的各项电磁兼容试验项目且试验结果合格的条件下，在电力系统实际运行过程中仍多次出现电磁防护性能失败故障。经试验研究和理论分析主要原因有：国标规定是同一时间进行单一试验项目；国标规定的个别试验参数与实际现场的测量参数差别较大。另外电磁骚扰源的特性参数与电压等级有密切关系，而且电压等级越高其电磁干扰越强烈。因此，实际使用中电子式互感器出现电磁兼容性不能满足电力系统电磁环境要求，也缺少相关电子式互感器产品系统级的电磁兼容试验项目。
通过隔离开关模拟骚扰源可以对电子式互感器整体进行系统级的电磁兼容试验，其原理图如图1所示。
隔离开关模拟骚扰源一次设备包括试验变压器T、电容分压器P1、可调接地电感L、电源侧模拟电容C1、真空断路器开关S、放电球隙D和负载侧模拟电容C2。试验变压器用于模拟实际变电站现场中的工频高压电源；电容分压器实时检测试验变压器的电压；电源侧模拟电容用于模拟实际现场中隔离开关带电刀口侧电容总和；真空断路器开关用于控制模拟骚扰源的通断；放电球隙用于模拟实际隔离开关的通断电弧过程；负载侧模拟电容用于模拟实际现场中隔离开关负载刀口侧电容总和；可调接地电感用于模拟隔离开关接地引线在高频电流作用下所产生的高频电感。
隔离开关模拟骚扰源二次设备包括变压器操作控制台、断路器操作控制仪、断路器控制保护装置、球隙控制器、电压电流采集系统及其记录装置、被试电子式互感器及其合并单元和录波装置。变压器操作控制台用于控制试验变压器的电压升、电压降，及试验电压的通断等；断路器操作控制仪用于控制断路器的通断时间，用于模拟实际隔离开关的拉弧通断总时间；断路器控制保护装置用于控制断路器的通断，并对断路器中的二次装置进行保护；球隙控制器用于远程控制球隙的间距；电压电流采集系统及其记录装置用于对隔离开关模拟骚扰源系统拉弧过程中的高频电磁脉冲电压和电流信号进行采集；被试电子式互感器及其合并单元和录波装置，包括需要测试的试品，以及用于电子式互感器试品受到电磁骚扰的检测装置。
目前隔离开关模拟骚扰源对电子式互感器进行抗扰度试验时，每次试验都是固定球隙间距，设置放电总时间，对电子式互感器进行相对平均强度的电磁骚扰试验，与现场开关触头运动过程的拉弧电磁骚扰不同；另外每次试验的操作程序、操作次数，被试电子式互感器的故障判别依据没有具体方法。
发明内容
本发明的目的在于提供一种系统级电子式互感器电磁兼容试验系统及方法，以克服上述现有试验方法的缺点。本发明采用隔离开关模拟骚扰源对电子式互感器进行系统级的电磁兼容性试验，通过此试验，提高电子式互感器的现场运行可靠性，降低因电磁防护性能不足出现的设备故障。这种方法可以解决原试验系统球隙固定不动，和现场隔离开关分合过程的动态电弧过程不一致的问题，实现现场真实模拟的动态的球隙不断燃弧、熄弧循环的过程。
为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：
一种系统级电子式互感器电磁兼容试验系统，包括一次设备；
一次包括试验变压器T、电容分压器、可调接地电感L、电源侧模拟电容C1、真空断路器开关S、远控可移动放电球隙D和负载侧模拟电容C2；
电容分压器包括高压电源电容分压器P1和高压负载侧电容分压器P2；高压电源电容分压器P1一端、电源侧模拟电容C1一端和试验变压器T的副边一端均连接真空断路器开关S一端；真空断路器开关S另一端连接远控可移动放电球隙D一端，远控可移动放电球隙D另一端连接负载电流测量互感器CT1一端，负载电流测量互感器CT1另一端连接被试电子式电流互感器CT2一端，CT2另一端连接高压负载侧电容分压器P2一端、负载侧模拟电容C2一端和被试电子式电压互感器PT一端，C2另一端和PT另一端连接可调接地电感L一端；P1另一端、C1另一端、试验变压器T的副边另一端、P2另一端、L另一端均接地。
进一步的，还包括二次设备；二次设备包括变压器操作控制台、球隙控制器、记录仪、合并单元、断路器操作控制仪、断路器控制和保护装置；
变压器操作控制台连接高压试验变压器T和高压电源电容分压器C1；
球隙控制器通过光纤连接可移动放电球隙D控制端；
记录仪通过光纤连接负载电流测量互感器CT1；
合并单元通过光纤连接被试电子式电流互感器CT2和被试电子式电压互感器PT，合并单元连接录播装置；
断路器操作控制仪、断路器控制和保护装置连接真空断路器S。
进一步的，远控可移动放电球隙D的间隙介质为空气间隙或者SF6气体间隙。
进一步的，变压器操作控制台用于控制试验变压器的电压升、电压降，及试验电压的通断；
断路器操作控制仪用于控制断路器开关的通断时间，用于模拟实际隔离开关的拉弧通断总时间；
断路器控制保护装置用于控制断路器开关的的通断，并对断路器中的二次装置进行保护；
球隙控制器用于远程控制球隙的间距；
电压电流采集系统及其记录装置用于对隔离开关模拟骚扰源系统拉弧过程中的高频电磁脉冲电压和电流信号进行采集；
被试电子式互感器及其合并单元和录波装置，包括测试的试品，以及用于电子式互感器试品受到电磁骚扰的检测装置。
一种系统级电子式互感器电磁兼容试验系统方法，包括以下步骤：
1)通过断路器操作控制仪，设定放电模式和放电延迟时间，控制真空断路器单分、单合，或采用合-t-分模式；t为延迟时间；
2)在真空断路器开关S分闸状态，将试验变压器高压输出电压升至电子式互感器额定工作电压；
3)合真空断路器开关S并使远控可移动放电球隙D联动，模拟隔离开关的合/分过程电磁骚扰，记录一次电压和电流波形数据和电子式互感器输出二次数据；
4)重复步骤2)至3)9次，共10次合分操作；
5)高压试验变压器降压归零，停电；
6)试验结束。
进一步的，步骤3)中，模拟实现隔离开关合过程电磁骚扰时，合真空断路器开关S时联动控制远控可移动放电球隙D由远距离逐渐减小，直至为0，模拟隔离开关合过程电磁骚扰；模拟实现隔离开关分过程电磁骚扰时，合真空断路器开关S时联动控制远控可移动放电球隙D由近距离逐渐增大，直至为电弧熄灭不再重燃，模拟隔离开关分过程电磁骚扰。
进一步的，对于电子式电流互感器CT2，试验判据：
1)试品不损坏；
2)不出现合并单元通信中断、丢包、品质改变情况；
3)合并单元输出无异常；
输出无异常指输出异常单点输出超过额定二次输出的100％或连续两点输出超过额定二次输出的40％。
进一步的，对于电子式电流互感器PT，试验判据：
1)试品不损坏；
2)不出现合并单元通信中断、丢包、品质改变。
与现有技术相比，本发明具有以下有益的技术效果：
采用远控可移动放电球隙与断路器开关联动，更加真实的模拟了隔离开关合/分过程的电磁骚扰过程；采用球隙击穿、熄灭产生的电磁骚扰源，真实模拟了电力系统隔离开关操作所产生的暂态工况。这种骚扰源具有暂态脉冲电压、脉冲电流、脉冲磁场、脉冲电场、电磁波等多参数同时施加且参数可控和重复性好的特点。此外，通过调整分压器抬升被试电子式互感器地电位，达到更好模拟实际工况的目的，实际试验效果良好。采用此方法对电子式互感器进行系统级抗干扰性能试验，可显著提高电子式互感器的抗干扰性能，降低电子式互感器在使用过程的故障率。
附图说明
图1为现有电子式互感器电磁兼容试验系统的结构示意图；
图2为本发明电子式互感器电磁兼容试验系统的结构示意图；
图中：
T 高压试验变压器；
P1 高压电源电容分压器(标准电压传感器)；
P2 高压负载侧电容分压器；
C1 电源侧电容器；
C2 负载侧电容器；
CT1 负载电流测量互感器(标准电流传感器)；
CT2 被试电子式电流互感器；
PT 被试电子式电压互感器；
S 真空断路器；
L 为可调接地电感；
D 远控可移动放电球隙，根据电子式互感器配套使用方式，选用空气绝缘放电球隙或SF6气体密封放电球隙两种方式，用来模拟AIS和GIS两种隔离开关骚扰源。在试验过程中，根据现场AIS或GIS隔离开关的分合闸速度，设定球隙的运动速度，配合真空断路器的分合过程，程序控制球隙的运动，即：断路器合，如果是实现断路器分过程电磁骚扰，则球隙由远距离逐渐减小，直至为0，断路器分；如果是实现断路器合过程电磁骚扰，则球隙由远距离逐渐增大，直至为电弧熄灭不再重燃，断路器分。
具体实施方式
请参阅图1所示，本发明一种系统级电子式互感器电磁兼容试验系统，包括一次设备和二次设备。
一次设备包括试验变压器T、电容分压器、可调接地电感L、电源侧模拟电容C1、真空断路器开关S、远控可移动放电球隙D和负载侧模拟电容C2。电容分压器包括高压电源电容分压器P1和高压负载侧电容分压器P2；高压电源电容分压器P1一端、电源侧模拟电容C1一端和试验变压器T的副边一端均连接真空断路器开关S一端；真空断路器开关S另一端连接远控可移动放电球隙D一端，远控可移动放电球隙D另一端连接负载电流测量互感器CT1一端，负载电流测量互感器CT1另一端连接被试电子式电流互感器CT2一端，CT2另一端连接高压负载侧电容分压器P2一端、负载侧模拟电容C2一端和被试电子式电压互感器PT一端，C2另一端和PT另一端连接可调接地电感L一端；P1另一端、C1另一端、试验变压器T的副边另一端、P2另一端、L另一端均接地。
试验变压器T用于模拟实际变电站现场中的工频高压电源；高压电源电容分压器P1实时检测试验变压器T的电压；电源侧模拟电容C1用于模拟实际现场中隔离开关带电刀口侧电容总和；真空断路器开关S用于控制模拟骚扰源的通断；远控可移动放电球隙D用于模拟实际隔离开关的通断电弧过程；负载侧模拟电容C2用于模拟实际现场中隔离开关负载刀口侧电容总和；可调接地电感L用于模拟隔离开关接地引线在高频电流作用下所产生的高频电感。
试验中由于高压试验变压器内阻的原因，在合闸和分闸两种状态下，其稳态电压有变化，按GB1985-2004《高压交流隔离开关和接地开关》的要求其电源变化应≤±10％。
试验中，高压试验变压器输出试验电压幅值与被试电子式互感器额定工作电压相同；被试电子式互感器一次部分、二次连接及电子合并单元按实际使用条件进行完整装配连接，在试验过程电子式互感器带电并按正常工况运行。
优选的，远控可移动放电球隙D根据电子式互感器配套使用，其间隙介质为空气间隙或者SF6气体间隙。
一种系统级电子式互感器电磁兼容试验系统方法，包括以下步骤：
1)按照图1准备被试电子式互感器、配套合并单元及附件，一次和二次控制、测量记录设备准备就绪；其中，变压器操作控制台连接高压试验变压器T和高压电源电容分压器C1；球隙控制器通过光纤连接球隙控制端；记录仪通过光纤连接负载电流测量互感器CT1；合并单元通过光纤连接被试电子式电流互感器CT2和被试电子式电压互感器PT，合并单元连接录播装置；断路器操作控制仪、断路器控制和保护装置连接真空断路器S。
变压器操作控制台用于控制试验变压器的电压升、电压降，及试验电压的通断；断路器操作控制仪用于控制断路器的通断时间，用于模拟实际隔离开关的拉弧通断总时间；断路器控制保护装置用于控制断路器的通断，并对断路器中的二次装置进行保护；球隙控制器用于远程控制球隙的间距；电压电流采集系统及其记录装置用于对隔离开关模拟骚扰源系统拉弧过程中的高频电磁脉冲电压和电流信号进行采集；被试电子式互感器及其合并单元和录波装置，包括需要测试的试品，以及用于电子式互感器试品受到电磁骚扰的检测装置。
2)通过断路器操作控制仪，设定放电模式和放电延迟时间，控制真空断路器“单分”或“单合”，也可将延时t设置为2分钟，采用“合-t-分”模式；
3)在真空断路器分闸状态，将试验变压器高压输出电压升至电子式互感器额定工作电压；
4)合真空断路器开关S并使远控可移动放电球隙D联动，记录一次电压和电流波形数据和电子式互感器输出二次数据；如果是模拟实现隔离开关合过程电磁骚扰，则球隙由远距离逐渐减小，直至为0，模拟隔离开关合；如果是模拟实现隔离开关分过程电磁骚扰，则球隙由近距离逐渐增大，直至为电弧熄灭不再重燃，模拟隔离开关分。
5)等待2分钟后重复步骤3)至4)9次，共10次合分操作；
6)高压试验变压器降压归零，停电；
7)试验结束。
试验判据：
电子式电流互感器试验要求：
1)试品不损坏。
2)不出现合并单元通信中断、丢包、品质改变。
3)不允许合并单元输出异常(输出异常单点输出超过额定二次输出的100％或连续两点输出超过额定二次输出的40％)。
电子式电压互感器试验要求：
1)试品不损坏。
2)不出现合并单元通信中断、丢包、品质改变。
优选的，调整电容分压器抬升电子式互感器的地电位，然后重复步骤1)至8)进行试验。
本发明为试验过程中的联动操作，首先通过断路器操作控制仪设置电磁骚扰试验的总作用时间，断路器操作控制仪根据总作用时间、试验电压等级、球隙初始间距(渐近)或球隙介质击穿间距(渐远)，计算出球隙的运动速度，并将球隙运动速度传送给球隙运动控制机构，然后断路器操作控制仪控制断路器进行合操作，同一时刻启动球隙运动控制机构，使球隙进行渐近操作或渐远操作，“渐近操作”用于模拟隔离开关的合操作，直至球隙间隙为0，电弧熄灭，总作用时间到，此时断路器操作控制仪控制断路器进行分操作；“渐远操作”用于模拟隔离开关的分操作，总作用时间到，此时断路器操作控制仪控制断路器进行分操作。
上述实施方式仅为本发明的优选实施方式，不能以此来限定本发明保护的范围，本领域的技术人员在本发明的基础上所做的任何非实质性的变化及替换均属于本发明所要求保护的范围。
Claims (6)
1.一种系统级电子式互感器电磁兼容试验系统，其特征在于，包括一次设备；
一次包括试验变压器T、电容分压器、可调接地电感L、电源侧模拟电容C1、真空断路器开关S、远控可移动放电球隙D和负载侧模拟电容C2；
电容分压器包括高压电源电容分压器P1和高压负载侧电容分压器P2；高压电源电容分压器P1一端、电源侧模拟电容C1一端和试验变压器T的副边一端均连接真空断路器开关S一端；真空断路器开关S另一端连接远控可移动放电球隙D一端，远控可移动放电球隙D另一端连接负载电流测量互感器CT1一端，负载电流测量互感器CT1另一端连接被试电子式电流互感器CT2一端，CT2另一端连接高压负载侧电容分压器P2一端、负载侧模拟电容C2一端和被试电子式电压互感器PT一端，C2另一端和PT另一端连接可调接地电感L一端；P1另一端、C1另一端、试验变压器T的副边另一端、P2另一端、L另一端均接地；
还包括二次设备；二次设备包括变压器操作控制台、球隙控制器、记录仪、合并单元、断路器操作控制仪、断路器控制和保护装置；
变压器操作控制台连接高压试验变压器T和高压电源电容分压器C1；
球隙控制器通过光纤连接可移动放电球隙D控制端；
记录仪通过光纤连接负载电流测量互感器CT1；
合并单元通过光纤连接被试电子式电流互感器CT2和被试电子式电压互感器PT，合并单元连接录播装置；
断路器操作控制仪、断路器控制和保护装置连接真空断路器S；
变压器操作控制台用于控制试验变压器的电压升、电压降，及试验电压的通断；
断路器操作控制仪用于控制断路器开关的通断时间，用于模拟实际隔离开关的拉弧通断总时间；
断路器控制保护装置用于控制断路器开关的的通断，并对断路器中的二次装置进行保护；
球隙控制器用于远程控制球隙的间距；
电压电流采集系统及其记录装置用于对隔离开关模拟骚扰源系统拉弧过程中的高频电磁脉冲电压和电流信号进行采集；
被试电子式互感器及其合并单元和录波装置，包括测试的试品，以及用于电子式互感器试品受到电磁骚扰的检测装置。
2.根据权利要求1所述的一种系统级电子式互感器电磁兼容试验系统，其特征在于，远控可移动放电球隙D的间隙介质为空气间隙或者SF6气体间隙。
3.一种系统级电子式互感器电磁兼容试验系统方法，其特征在于，基于权利要求1所述的一种系统级电子式互感器电磁兼容试验系统，包括以下步骤：
1)通过断路器操作控制仪，设定放电模式和放电延迟时间，控制真空断路器单分、单合，或采用合-t-分模式；t为延迟时间；
2)在真空断路器开关S分闸状态，将试验变压器高压输出电压升至电子式互感器额定工作电压；
3)合真空断路器开关S并使远控可移动放电球隙D联动，模拟隔离开关的合/分过程电磁骚扰，记录一次电压和电流波形数据和电子式互感器输出二次数据；
4)重复步骤2)至3)9次，共10次合分操作；
5)高压试验变压器降压归零，停电；
6)试验结束。
4.根据权利要求3所述的一种系统级电子式互感器电磁兼容试验系统方法，其特征在于，步骤3)中，模拟实现隔离开关合过程电磁骚扰时，合真空断路器开关S时联动控制远控可移动放电球隙D由远距离逐渐减小，直至为0，模拟隔离开关合过程电磁骚扰；模拟实现隔离开关分过程电磁骚扰时，合真空断路器开关S时联动控制远控可移动放电球隙D由近距离逐渐增大，直至为电弧熄灭不再重燃，模拟隔离开关分过程电磁骚扰。
5.根据权利要求3所述的一种系统级电子式互感器电磁兼容试验系统方法，其特征在于，对于电子式电流互感器CT2，试验判据：
1)试品不损坏；
2)不出现合并单元通信中断、丢包、品质改变情况；
3)合并单元输出无异常；
输出无异常指输出异常单点输出超过额定二次输出的100％或连续两点输出超过额定二次输出的40％。
6.根据权利要求3所述的一种系统级电子式互感器电磁兼容试验系统方法，其特征在于，对于电子式电流互感器PT，试验判据：
1)试品不损坏；
2)不出现合并单元通信中断、丢包、品质改变。
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