CN107340490A - Gis中电压互感器校验平台及升压补偿方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种GIS中电压互感器校验平台及升压补偿方法，GIS中电压互感器校验平台包括智能电源、试验变压器、多组合步进式可调谐振电抗器、标准电压互感器、电压互感器负荷箱、电流采样器和远程控制箱，智能电源设置有误差测量单元。本发明能够通过准确测量一次回路参数，计算出需要补偿的电感量，并准确补偿，无需多次采取不同规格电抗器串联或并联的方式来实现不同的补偿电感量，校验效率高；平台设有吊耳，吊装运输方便，将用于补偿电感量的多组合步进式可调谐振电抗器固定安装在平台上，无需在校验时搭建，能够消除摔落的安全隐患。
Description
技术领域
本发明涉及超高压电压互感器误差校验技术领域，尤其涉及一种GIS中电压互感器校验平台及升压补偿方法。
背景技术
气体绝缘金属封闭开关设备(GIS，gas insulated switchgear)是一种高压配电设备，GIS整合了一座变电站中除变压器以外的一次设备，包括断路器、隔离开关、接地开关、电流/电压互感器、避雷器、母线和电缆终端等元件，并将各个元件密封在金属容器中。金属容器中充满绝缘气体，使其内部元件不易受外界环境影响，有利于元件的稳定运行。GIS因具有安全性好、可靠性高和环境适应性强的特点，在各类变电站中得以广泛应用。
处于高山深谷中的大型变电站多为500kV变电站，其关口电能计量装置大多建设在山体内，并且这些关口电能计量装置大多采用超大规模的长管道GIS设备。按照JJG1021-2010《电力互感器》检定规程，对这种长管道GIS内的电压互感器进行误差校验时，需采用供电电源通过变压器将电压升压至电压互感器额定电压的110％进行校验，线路的对地电容量较大，校验电压较高，容性电流较大，供电电源需要提供较大的无功功率才能保持该校验电压，这样，就需要容量较大的供电电源。针对所需供电电源容量较大的问题，目前一般依据长管道GIS的管道总长度以及单位长度的对地电容量来估算一次回路中的对地电容量，从而推算出所需补偿的电感量，根据所需补偿的电感量计算出所需的感性电流，然后采用在变压器输出端并联高压耦合电抗器的方式来产生感性电流，通过感性电流与容性电流中合以降低供电电源所需要提供的无功功率，进而降低所需供电电源的容量。
但是，由于上述估算对地电容量的方式十分粗略，因此无法真实反映一次回路中的对地电容量，导致经推算得出的电感量的准确度较低，需要多次调整高压耦合电抗器的规格和连接方式，才能获取与容性电流相匹配的感性电流。
发明内容
本发明提供了一种GIS中电压互感器校验平台及升压补偿方法，以解决现有技术中，估算对地电容量的方式粗略，无法真实反映一次回路中的对地电容量，导致经推算得出的电感量的准确度较低，需要多次调整高压耦合电抗器的规格和连接方式，才能获取与容性电流相匹配的感性电流的问题。
本发明提供的一种GIS中电压互感器校验平台，包括：
智能电源、试验变压器、多组合步进式可调谐振电抗器、标准电压互感器、电压互感器负荷箱、电流采样器和远程控制箱，其中，
所述智能电源设置有误差测量单元，所述智能电源的输出端与所述试验变压器的输入端电连接，所述智能电源与所述远程控制箱电连接；
所述试验变压器的输出端与所述多组合步进式可调谐振电抗器并联，所述试验变压器的低压输出端与所述电流采样器串联，所述试验变压器的高压输出端与所述标准电压互感器的一次绕组电连接；
所述标准电压互感器的一次绕组还与所述GIS中电压互感器的一次绕组电连接，所述GIS中电压互感器的二次绕组和所述标准电压互感器的二次绕组分别与所述误差测量单元电连接；
所述GIS中电压互感器的二次绕组与所述电压互感器负荷箱并联；
所述多组合步进式可调谐振电抗器包括至少一组步进式谐振电抗器和至少一组可调谐振电抗器，每组所述步进式谐振电抗器和所述可调谐振电抗器并联连接。
根据本发明的一个实施例，所述的多组合步进式可调谐振电抗器包括三组所述步进式谐振电抗器和一组所述可调谐振电抗器，三组所述步进式谐振电抗器对应补偿量分别为C、2C和4C，一组所述可调谐振电抗器对应补偿量为C-2C，三组所述步进式谐振电抗器和一组所述可调谐振电抗器均采用闭合铁芯结构以及双气隙调节方式。
根据本发明的一个实施例，三组所述步进式谐振电抗器和一组所述可调谐振电抗器的气隙调节方向与叠放的方向相互垂直。
根据本发明的一个实施例，所述试验变压器和标准电压互感器设置于同一气室内，且共用一根套管。
根据本发明的一个实施例，所述智能电源、多组合步进式可调谐振电抗器、试验变压器、标准电压互感器和电流采样器固定设置于平台上，所述平台设置有吊耳。
本发明提供的一种GIS中电压互感器校验平台的升压补偿方法，包括：
控制智能电源为试验变压器施加电压；
监测标准电压互感器的二次电压，并将所述二次电压折算出一次电压；
获取校验系统的一次电流；
根据一次电压和一次电流的相位及幅值，计算当前系统功率因数及一次对地电容量C；
依据一次对地电容量C，通过谐振公式计算出所需补偿的电感量L；
控制智能电源将校验系统电压降为零；
控制多组合步进式可调谐振电抗器补偿电感量。
根据本发明的一个实施例，所述根据一次电压和一次电流的相位及幅值关系，采用快速傅立叶变换算法和卡尔曼滤波算法计算当前系统功率因数及一次对地电容量C。
根据本发明的一个实施例，所述控制多组合步进式可调谐振电抗器补偿的电感量小于或等于所需补偿的电感量L。
本发明提供的一种GIS中电压互感器校验平台及升压补偿方法可以包括以下有益效果：本发明提供的GIS中电压互感器校验平台的升压补偿方法通过准确测量一次回路参数，计算出需要补偿的电感量，并准确补偿，无需多次采取不同规格电抗器串联或并联的方式来实现不同的补偿电感量，校验效率高。本发明提供的GIS中电压互感器校验平台设有吊耳，吊装运输方便，将用于补偿电感量的多组合步进式可调谐振电抗器固定安装在平台上，无需在校验时搭建，能够消除摔落的安全隐患。
附图说明
为了更清楚地说明本发明的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，对于本领域普通技术人员而言，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明实施例提供的一种GIS中电压互感器校验平台的校验原理图；
图2a为本发明实施例提供的可调谐振电抗器的主视图；
图2b为本发明实施例提供的可调谐振电抗器的侧视图；
图3为本发明实施例提供的一种GIS中电压互感器校验平台的升压补偿方法流程图。
图1至图2中，符号表示：
1-远程控制箱，2-智能电源，201-误差测量单元，3-多组合步进式可调谐振电抗器，301-绝缘支撑板，302-圆头螺母，304-丝杆，305-挡板，306-拉杆，307-铁芯，308-衬筒，309-调节螺母，3010-端盖，3011-绝缘筒，3012-接线端子，4-试验变压器，5-标准电压互感器，6-电压互感器负荷箱，7-GIS中电压互感器，8-电流采样器。
具体实施方式
参见图1，为本发明实施例提供的一种GIS中电压互感器校验平台的校验原理图，本发明实施例提供的一种GIS中电压互感器校验平台包括：智能电源2、试验变压器4、多组合步进式可调谐振电抗器3、标准电压互感器5、电压互感器负荷箱6、电流采样器8和远程控制箱1，其中，
智能电源2的输入端与变电站电源电连接，智能电源2设置有误差测量装置201，智能电源2的输出端与试验变压器3的输入端电连接，为试验变压器3升压，智能电源2通过双回路信号线与远程控制箱1电连接，便于远程控制智能电源2。
试验变压器4的输出端K1和K2与多组合步进式可调谐振电抗器3并联，试验变压器4的低压输出端K4与电流采样器8串联，试验变压器4的高压输出端K3与标准电压互感器5的一次绕组高压端电连接。
标准电压互感器5的一次绕组高压端还与GIS中电压互感器7的一次绕组电连接，GIS中电压互感器7的二次绕组和标准电压互感器5的二次绕组分别与误差测量单元201电连接，GIS中电压互感器7的二次绕组与电压互感器负荷箱6并联，试验变压器3和标准电压互感器5设置于同一气室内，且共用一根套管，能够有效减小设备体积。
多组合步进式可调谐振电抗器3包括至少一组步进式谐振电抗器和至少一组可调谐振电抗器，每组步进式谐振电抗器和可调谐振电抗器并联连接，且步进式谐振电抗器和可调谐振电抗器的结构相同，如图2a、2b所示，分别为本发明实施例提供的可调谐振电抗器的主视图和侧视图，该可调谐振电抗器包括绝缘支撑板301、圆头螺母302、丝杆304、挡板305、拉杆306、铁芯307、衬筒308、调节螺母309、端盖3010、绝缘筒3011和接线端子3012，此外还设置有调节刻度尺，便于调节电感量。
本发明实施例提供的多组合步进式可调谐振电抗器3包括三组步进式谐振电抗器L2、L3和L4以及一组可调谐振电抗器L1，且三组步进式谐振电抗器L2、L3和L4和一组可调谐振电抗器L1堆叠设置，并联连接，三组所述步进式谐振电抗器L2、L3和L4对应补偿量分别为C、2C和4C，一组所述可调谐振电抗器L1对应补偿量为C-2C，使得多组合步进式可调谐振电抗器3可实现C-9C范围内的电容值的连续补偿。
三组步进式谐振电抗器L2、L3和L4和一组可调谐振电抗器L1均采用闭合铁芯结构以及双气隙调节方式，在调节至所需补偿的电感量时，具有补偿准确的特点。
三组步进式谐振电抗器L2、L3和L4和一组可调谐振电抗器L1的气隙调节方向与叠放的方向相互垂直，在调节气隙改变所需补偿的电感量时，不影响设备的总高度。
此外，智能电源2、多组合步进式可调谐振电抗器3、试验变压器4、标准电压互感器5和电流采样器8固定设置于平台上，所述平台设置有吊耳，便于整体调运。
与本发明实施例提供的一种GIS中电压互感器校验平台相对应，本发明实施例还提供了一种GIS中电压互感器校验平台的升压补偿方法。
参见图3，为本发明实施例提供的一种GIS中电压互感器校验平台的升压补偿方法流程图。
步骤S1，控制智能电源2为试验变压器4施加电压。通过远程控制箱1控制智能电源2为试验变压器4施加一定的电压。
步骤S2，监测标准电压互感器5的二次电压，并将二次电压折算出一次电压。标准电压互感器5的二次绕组与误差测量单元201电连接，误差测量单元201监测标准电压互感器5的二次电压，然后根据标准电压互感器5的变比折算出一次电压值。
步骤S3，获取校验系统的一次电流。电流采样器8串联在校验系统中，用于获取校验系统的一次电流。
步骤S4，根据一次电压和一次电流的相位及幅值，计算当前系统功率因数及一次对地电容量C。在误差测量单元201处根据一次电压和一次电流的相位及幅值，通过快速傅里叶变换算法和卡尔曼滤波算法，计算出当前系统的功率因数以及一次对地电容量C。
步骤S5，根据一次对地电容量C，通过谐振公式计算出所需补偿的电感量L。工频下即f＝50Hz，而ω＝2πf，ω＝100π，将步骤S4计算出的一次对地电容量C和ω带入谐振公式计算出所需补偿的电感量L，并将该电感量L的值显示在远程控制箱1上。
步骤S6，控制智能电源2将校验系统电压降为零。通过远程控制箱1控制智能电源2将校验系统电压将为零，便于在低压的条件下，小投切补偿所需的电感量，更加安全。
步骤S7，控制多组合步进式可调谐振电抗器3补偿电感量。为了防止发生谐振陡升现象，损坏设备，控制多组合步进式可调谐振电抗器3补偿的电感量略小于或等于所需补偿的电感量L。
调节完步进式可调谐振电抗器3后，即可通过远程控制箱1控制智能电源1开始按照JJG1021-2010《电力互感器》检定规程规定的校验点升压校验。
综上所述，本发明提供的GIS中电压互感器校验平台的升压补偿方法通过准确测量一次回路参数，计算出需要补偿的电感量，并准确补偿，无需多次采取不同规格电抗器串联或并联的方式来实现不同的补偿电感量，校验效率高。本发明提供的GIS中电压互感器校验平台设有吊耳，吊装运输方便，将用于补偿电感量的多组合步进式可调谐振电抗器固定安装在平台上，无需在校验时搭建，能够消除摔落的安全隐患。
以上所述的本发明实施方式并不构成对本发明保护范围的限定。
Claims (8)
1.一种GIS中电压互感器校验平台，其特征在于，包括：
智能电源(2)、试验变压器(4)、多组合步进式可调谐振电抗器(3)、标准电压互感器(5)、电压互感器负荷箱(6)、电流采样器(8)和远程控制箱(1)，其中，
所述智能电源(2)设置有误差测量单元(201)，所述智能电源(2)的输出端与所述试验变压器(4)的输入端电连接，所述智能电源(2)与所述远程控制箱(1)电连接；
所述试验变压器(4)的输出端(K1，K2)与所述多组合步进式可调谐振电抗器(3)并联，所述试验变压器(4)的低压输出端(K4)与所述电流采样器(8)串联，所述试验变压器(4)的高压输出端(K3)与所述标准电压互感器(5)的一次绕组电连接；
所述标准电压互感器(5)的一次绕组还与所述GIS中电压互感器(7)的一次绕组电连接，所述GIS中电压互感器(7)的二次绕组和所述标准电压互感器(5)的二次绕组分别与所述误差测量单元(201)电连接；
所述GIS中电压互感器(7)的二次绕组与所述电压互感器负荷箱(6)并联；
所述多组合步进式可调谐振电抗器(3)包括至少一组步进式谐振电抗器和至少一组可调谐振电抗器，每组所述步进式谐振电抗器和所述可调谐振电抗器并联连接。
2.根据权利要求1所述的校验平台，其特征在于，所述的多组合步进式可调谐振电抗器(3)包括三组所述步进式谐振电抗器和一组所述可调谐振电抗器，三组所述步进式谐振电抗器对应补偿量分别为C、2C和4C，一组所述可调谐振电抗器对应补偿量为C-2C，三组所述步进式谐振电抗器和一组所述可调谐振电抗器均采用闭合铁芯结构以及双气隙调节方式。
3.根据权利要求2所述的校验平台，其特征在于，三组所述步进式谐振电抗器和一组所述可调谐振电抗器的气隙调节方向与叠放的方向相互垂直。
4.根据权利要求1所述的校验平台，其特征在于，所述试验变压器(4)和标准电压互感器(5)设置于同一气室内，且共用一根套管。
5.根据权利要求1所述的校验平台，其特征在于，所述智能电源(2)、多组合步进式可调谐振电抗器(3)、试验变压器(4)、标准电压互感器(5)和电流采样器(8)固定设置于平台上，所述平台设置有吊耳。
6.一种GIS中电压互感器校验平台的升压补偿方法，其特征在于，包括：
控制智能电源为试验变压器施加电压；
监测标准电压互感器的二次电压，并将所述二次电压折算出一次电压；
获取校验系统的一次电流；
根据一次电压和一次电流的相位及幅值，计算当前系统功率因数及一次对地电容量C；
依据一次对地电容量C，通过谐振公式计算出所需补偿的电感量L；
控制智能电源将校验系统电压降为零；
控制多组合步进式可调谐振电抗器补偿电感量。
7.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，所述根据一次电压和一次电流的相位及幅值关系，采用快速傅立叶变换算法和卡尔曼滤波算法计算当前系统功率因数及一次对地电容量C。
8.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，所述控制多组合步进式可调谐振电抗器补偿的电感量小于或等于所需补偿的电感量L。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| RJ01 | Rejection of invention patent application after publication | ||
| RJ01 | Rejection of invention patent application after publication |
Application publication date: 20171110 |