CN108088637A - 一种电子式互感器的振动测试系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种电子式互感器的振动测试系统，它包括电子式互感器、合并单元和工控机、断路器、触点监测电路、数据采集卡和光电转换电路；电子式互感器与合并单元连接；合并单元与工控机连接；断路器、触点监测电路、数据采集卡、光电转换电路；触点监测电路与断路器连接；触点监测电路还与数据采集卡连接；数据采集卡还与工控机连接；光电转换电路一端连接合并单元，另一端连接工控机，工控机通过测试软件对数据采集卡信号、电子式互感器和合并单元输出的信号进行测试。本发明取得的有益效果是：能模拟电子式互感器在运行现场最恶劣的开关操作引起的振动运行情况和所能承受的振动水平，可有效考核电子式互感器在振动条件下的性能。

Description

一种电子式互感器的振动测试系统

技术领域

本发明涉及电子互感器测试技术领域，特别是一种电子式互感器的振动测试系统。

背景技术

随着科学技术的发展，以光学互感器为代表的电子式互感器取代传统互感器已成为必然。智能变电站是智能电网的重要组成部分，而电子式互感器的应用是智能变电站一次设备智能化的重要标志之一。智能变电站的快速发展，推动了电子式互感器的实用化和产品化工作进程。随着智能电网建设的推进，越来越多的电子式互感器应用于智能变电站中。电子式互感器性能的优劣直接关系到智能变电站的运行效果，甚至影响智能电网的安全运行。因此，有必要对电子式互感器进行全面、系统的性能检测。

现行电子式互感器的标准GB/T 20840.7和GB/T 20840.8很大程度上延续了传统互感器的标准，无法对电子式互感器的性能进行全面、准确和客观的评价。特别是在电磁干扰、准确度稳定性、可靠性和振动干扰等电子式互感器的关键性能方面，现行电子式互感器标准在试验方法和评价标准都存在不完善的地方，需要开展研究工作，逐步完善现行电子式互感器的标准。

与传统互感器相比，电子式互感器组成元件多，包含有电子或光学器件，对振动的敏感程度大。振动可能会导致传感单元内部出现形变，产生相对位移，从而引起输出的变化。严重时，受振动干扰影响的电子式互感器的异常输出可能会引起保护的误动和计量准确度超差，威胁电网安全。

振动对电子式互感器的影响体现在两个方面：

(1)直接影响：振动期间及振动过后电子式互感器产生错误输出(或输出置无效)，进而引起继电保护误动作或计量超差。

(2)积累影响：长期振动的积累导致电子式互感器疲劳，引起计量和保护输出超差。

因此，为了保证电网安全可靠运行，电子式互感器必须具有抗振动干扰的能力，必须对电子式互感器进行振动测试。

发明内容

有鉴于现有技术的上述缺陷，本发明的目的就是提供一种电子式互感器的振动测试系统，能模拟电子式互感器在运行现场最恶劣的开关操作引起的振动运行情况，相当于电子式互感器在使用时所能承受的振动水平，可有效考核电子式互感器在振动条件下的性能。

本发明的目的是通过这样的技术方案实现的，一种电子式互感器的振动测试系统，它包括有：电子式互感器、合并单元和工控机；

所述电子式互感器与所述合并单元连接；所述合并单元与所述工控机连接；将合并单元与所述电子式互感器的信号传输至工控机进行测试；

所述系统还包括有：断路器、触点监测电路、数据采集卡和光电转换电路；

所述触点监测电路与所述断路器连接，用于监测断路器的开合状态；

所述触点监测电路还与所述数据采集卡连接，将断路器的状态信号传输至所述数据采集卡中；

所述数据采集卡还与所述工控机连接，将数据采集卡信号同步至所述工控机；

所述光电转换电路一端连接合并单元，另一端连接所述工控机，所述工控机通过测试软件对数据采集卡信号、电子式互感器和合并单元输出的信号进行测试。

进一步，所述系统还包括有同步脉冲，所述同步脉冲与所述合并单元和数据采集卡连接，用于在振机械耦联动期间提供外部触发信号。

进一步，所述数据采集卡信号为断路器的开合状态信号；所述合并单元数据信号为电子式互感器二次输出信号。

进一步，所述系统中测试软件的工作方式如下：

a)采集断路器的状态信号，并进行降采样处理；

b)获取电子式互感器二次输出信号，并对电子式互感器的数据包进行解析，得到各通道电流值；

c)对a)和b)中的两路信号进行同步，并形成两个通道波形；

d)根据c)中同步后显示的两个通道波形，判断断开点；

e)计算上述两个通道中每个通道的方均根值；

f)结束显示，同时对数据进行保存。

进一步，所述断路器为SF6户外瓷柱式弹簧机构的断路器。

进一步，所述数据采集卡采用NI公司的采集卡PCI5922作为断路器状态信号的采集端口，所述工控机中还包括有NI公司的采集卡PCI5922。

进一步，所述测试软件为Labview软件。

进一步，所述电子式互感器为电子式电流互感器。

进一步，所述触点监测电路由5V直流电源和电压分压器组成。

由于采用了上述技术方案，本发明具有如下的优点：本发明能模拟电子式互感器在运行现场最恶劣的开关操作引起的振动运行情况，相当于电子式互感器在使用时所能承受的振动水平，可有效考核电子式互感器在振动条件下的性能。

本发明的其他优点、目标和特征在某种程度上将在随后的说明书中进行阐述，并且在某种程度上，基于对下文的考察研究对本领域技术人员而言将是显而易见的，或者可以从本发明的实践中得到教导。本发明的目标和其他优点可以通过下面的说明书和权利要求书来实现和获得。

附图说明

本发明的附图说明如下：

图1为电子式互感器的振动测试系统的振动测试原理框图。

图2为电子式互感器的振动测试系统的测试软件工作流程图。

图3为电子式互感器的振动测试系统的某电子式电流互感器的重合闸二次输出波形图。

图4为图3中峰值段的放大波形图。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明作进一步说明。

实施例：如图1至图4所示；一种电子式互感器的振动测试系统，它包括有：

电子式互感器、合并单元、工控机、断路器、触点监测电路、数据采集卡和光电转换电路；

电子式互感器与合并单元连接；合并单元与工控机连接；将合并单元与电子式互感器的信号传输至工控机进行测试；

触点监测电路与断路器连接，所述触点监测电路由5V直流电源和电压分压器组成，直接加在断路器两端，以此实时判断断路器开合状态。

断路器通过导体与电子式互感器连接，在一次机械耦联振动期间，由同步脉冲PPS提供外部触发信号。

触点监测电路还与数据采集卡连接，将断路器的状态信号传输至数据采集卡中；数据采集卡还与工控机连接，将数据采集卡信号同步至工控机；光电转换电路一端连接合并单元，另一端连接工控机，工控机通过测试软件对数据采集卡信号、电子式互感器和合并单元输出的信号进行测试。

系统还包括有同步脉冲，同步脉冲与合并单元和数据采集卡连接，用于在振机械耦联动期间提供外部触发信号。数据采集卡信号为断路器的开合状态信号；合并单元数据信号为电子式互感器二次输出信号。数据采集卡采用NI公司的采集卡PCI5922作为断路器状态信号的采集端口，工控机中还包括有NI公司的采集卡PCI5922。

电子式互感器(ECT)与合并单元为待试试品。工控机通过测试软件完成对断路器开合状态与电子式电流互感器合并单元输出的同步采集，显示两个通道波形，判断断开点，计算5ms后每一个周波的均方根值。测试软件为Labview软件。

上述电子式互感器为电子式电流互感器ECT。

为满足标准较强的振动水平要求，采用的断路器为SF6户外瓷柱式弹簧机构的断路器，断路器与被试电子式互感器的连接导线采用长2m、宽10cm，厚1cm的铝质母线排。

振源和连接方式的选择：标准GB/T 20840.8的条款8.13.2认为弹簧机构的断路器通常产生较强的振动水平，电子式互感器在这种断路器上进行的试验可以认为对其他类型断路器也有效。因此，电子式互感器的振源可以选择弹簧机构的断路器分合闸操作产生。

标准强调在断路器与互感器连接应体现最恶劣情况。标准GB/T 20840.8的条款8.13.3规定短时

电流试验或复合误差试验时，电子式电流互感器应与断路器作刚性连接；而条款8.13.4.2规定断路器操作试验时，电子式互感器应与断路器通过软导体连接。

系统的具体的试验程序如下：

步骤1：将被试电子式互感器接入振动试验系统，即将被试电子式互感器的一次接线端子的一端与断路器的一次接线端子的一端用导线连接，将被试电子式互感器的二次输出接入振动试验测试装置；

步骤2：若断路器处于分闸位，则先将断路器进行一次合闸操作。若断路器处于合闸位，则测试装置向控制开关发出操作指令控制断路器对被试电子式互感器进行分闸操作，同时测试装置记录操作过程中被试电子式互感器的输出波形；间隔1min后，测试装置向控制开关发出操作指令控制断路器对被试电子式互感器进行合闸操作，同时测试装置记录操作过程中被试电子式互感器的输出波形，重复此操作3次；

步骤3：测试装置向控制开关发出操作指令控制断路器对被试电子式互感器进行分-合-分(分-300ms-合-60ms-分)的操作试验，模拟故障重合闸操作，同时测试装置记录操作过程中被试电子式互感器的输出波形，重复此操作3次；

步骤4：测试装置对上述结果进行统计分析，依据下文给出的振动评价标准判断被试电子式互感器的振动试验是否合格。

测试系统分析软件需要同步数据采集卡电压信号与合并单元数据，并进行关联和计算。采集卡信号即为断路器状态信息量，合并单元数据即为电子式互感器二次输出信号。测试软件工作流程如图2所示。

因此，考虑到波形显示的直观性及界面的可操作性，本测试系统采用图形化编程语言Labview开发软件，采用NI公司的采集卡PCI 5922作为断路器状态信息量的采集端口。对两路信号进行同步分析并显示波形，计算方均根值和峰值。

系统中测试软件的工作方式如下：

a)采集断路器的状态信号，并进行降采样处理；

b)获取电子式互感器二次输出信号，并对电子式互感器的数据包进行解析，得到各通道电流值；

c)对a)和b)中的两路信号进行同步，并形成两个通道波形；

d)根据c)中同步后显示的两个通道波形，判断断开点；

e)计算上述两个通道中每个通道的方均根值；

f)结束显示，同时对数据进行保存。

评价标准：在标准要求方均根值的基础上，增加了峰值限值要求，应同时满足以下两个条件，被试电子式互感器才能被判定为振动试验合格：

1)在断路器最后一次操作结束5ms后，每一周期的被试电子式互感器二次输出信号方均根值均不超过额定二次输出的3％；

2)在断路器最后一次操作结束5ms后，被试电子式互感器二次输出信号最大峰值不超过额定二次输出的10％。

如图3和图4所示，图中，横坐标为时间，单位为ms；纵坐标为幅值。随机选取3台光学电流互感器(Optical Current Transformer，简称OCT)作为被试电子式互感器分别接入振动试验系统，按照本文设计的振动试验方案进行试验。

测试装置对在断路器最后一次操作结束5ms后记录的3台被试的OCT的输出波形进行统计分析，其中一台OCT二次输出波形如图3所示，测试结果见表1。

表1振动试验数据分析结果

分析结果表明：随机抽样的3台OCT均会明显的受到断路器机械耦联振动的影响，但输出数据均满足标准要求，即在断路器最后一次操作结束5ms后，二次输出信号每一周期的方均根值均最大为额定输出的0.48％，峰值最大为0.72％，所以可判定被试三台OCT的振动试验合格。

通过对随机选取的三台OCT的测试，结果表明OCT在断路器机械耦联振动下，二次输出信号每一周期的方均根值最大为额定输出的0.48％，峰值最大为0.72％，可以满足变电站一次操作振动条件下计量准确度的要求。

最后说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制，尽管参照较佳实施例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本技术方案的宗旨和范围，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。

Claims (9)

1.一种电子式互感器的振动测试系统，所述系统包括有：电子式互感器、合并单元和工控机；其特征在于：

所述电子式互感器与所述合并单元连接；所述合并单元与所述工控机连接；将合并单元与所述电子式互感器的信号传输至工控机进行测试；

所述系统还包括有：断路器、触点监测电路、数据采集卡和光电转换电路；

所述触点监测电路与所述断路器连接，用于监测断路器的开合状态；

所述触点监测电路还与所述数据采集卡连接，将断路器的状态信号传输至所述数据采集卡中；

所述数据采集卡还与所述工控机连接，将数据采集卡信号同步至所述工控机；

所述光电转换电路一端连接合并单元，另一端连接所述工控机，所述工控机通过测试软件对数据采集卡信号、电子式互感器和合并单元输出的信号进行测试。

2.如权利要求1所述的电子式互感器的振动测试系统，其特征在于，所述系统还包括有同步脉冲，所述同步脉冲与所述合并单元和数据采集卡连接，用于在振机械耦联动期间提供外部触发信号。

3.如权利要求1所述的电子式互感器的振动测试系统，其特征在于，所述数据采集卡信号为断路器的开合状态信号；所述合并单元数据信号为电子式互感器二次输出信号。

4.如权利要求3所述的电子式互感器的振动测试系统，其特征在于，所述系统中测试软件的工作方式如下：

a)采集断路器的状态信号，并进行降采样处理；

b)获取电子式互感器二次输出信号，并对电子式互感器的数据包进行解析，得到各通道电流值；

c)对a)和b)中的两路信号进行同步，并形成两个通道波形；

d)根据c)中同步后显示的两个通道波形，判断断开点；

e)计算上述两个通道中每个通道的方均根值；

f)结束显示，同时对数据进行保存。

5.如权利要求1所述的电子式互感器的振动测试系统，其特征在于，所述断路器为SF6户外瓷柱式弹簧机构的断路器。

6.如权利要求1所述的电子式互感器的振动测试系统，其特征在于，所述数据采集卡采用NI公司的采集卡PCI5922作为断路器状态信号的采集端口，所述工控机中还包括有NI公司的采集卡PCI5922。

7.如权利要求1所述的电子式互感器的振动测试系统，其特征在于，所述测试软件为Labview软件。

8.如权利要求1所述的电子式互感器的振动测试系统，其特征在于，所述电子式互感器为电子式电流互感器。

9.如权利要求1所述的电子式互感器的振动测试系统，其特征在于，所述触点监测电路由5V直流电源和电压分压器组成。