CN1087835C - 电网对地电容及其电容电流的测量方法 - Google Patents

Abstract

一种电网对地电容其及电容电流的测量方法，用于带消弧线圈的补偿电网，在弧线圈的铁芯柱上线制互感器线圈，联接至频率可调的电源E，利用在电网对地电容C与消弧线圈电感L组成的并联电路中产生电流谐振，通过测一系列电压U阻抗Z及I与U的相位角ψ与谐振角频率ω或频率f的关系，可测出C及其电容电流Ic，本发明的优点在于能在电网带负载正常运行时测量，且不改变电网一次直线，不需添置其他附加设备、仪表，测量方法快速、简单、方便，测量确度高且有利于提高电网自动化控制水平，实现遥控遥测，对消弧线圈进行在线自动调节。

Description

电网对地电容及其电容电流的测量方法

本发明涉及一种电网对地电容及其电容电流的测定方法，特别是带有消弧线圈的补偿电网对地电容及其电容电流的测定方法。

现有电网带负载运行情况下，目前还没有测量对地电容C的好方法，而接有消弧线圈的补偿电网，其对地电容电流Ic的现有测量方法有单相接地法和中性点外加电压法，两种方法均有不足之处，后者在测量时，电网必须退出运行，前者虽可在电网正常运行时在线测量，但在电网绝缘薄弱处易引发事故，因此，必须审慎排除电网绝缘薄弱环节和采取各种安全保护措施，因而测量工作十分烦杂费时，需耗时10余天乃至一个月左右，才能完成。

本发明的目的在于设计一种在电网正常运行情况下，可以方便准确地测量电网对地电容及其电容电流的方法。

本发明的技术解决方案是一种电网对地电容及其电容电流的测量方法，用于带有消弧线圈的补偿电网，消弧线圈B的铁芯柱上绕制有互感器线圈PT1、PT2，分别联接至频率f可调的电源E和测量装置，利用在电网对地电容C与消弧线圈电感L组成的并联电路中产生电流谐振，测知谐振时消弧线圈中的电感电流Ic和谐振频率fo，即可据此测定电网对地电容C和电容电流Ic。本发明的方法基于以下原理，调节电源E的频率f，当电网对地电容C与消弧线圈B的电感L并联电路中产生电流IL与Ic的谐振时，谐振频率为f_o。谐振角频率为ωo＝2πfo，根据谐振规律：

则： $\frac{1}{\mathrm{\ωL}}=3{\mathrm{\ω}}_{o}c.............\left(1\right)$ $\mathrm{\υ}=\frac{\mathrm{Ic}-I_L}{\mathrm{Ic}}=\frac{3{\mathrm{\ω}}_{n}c-1\frac{1}{{\mathrm{\ω}}_{n}L}}{3{\mathrm{\ω}}_{n}C}$

定义脱谐度： $=1-\frac{1}{3{\mathrm{\ω}}_n^2\mathrm{CL}}................\left(2\right)$

将(1)式代入(2)式得： $\mathrm{\υ}=1-\frac{{\mathrm{\ω}}_o^2}{{\mathrm{\ω}}_n^2}=1-\frac{{\mathrm{fo}}^2}{f_n^2}..............\left(3\right)$ $\mathrm{fo}=\mathrm{fn}\sqrt{1-\mathrm{\υ}}...................\left(4\right)$

fN为电网额定频率，fn＝50H2，ωn为电网额定角频率，ωn＝2πf又由(2)式可得： $C=\frac{1}{3{\mathrm{\ω}}_n^{2}L(1-\mathrm{\υ})}...................\left(5\right)$ $\mathrm{Ic}=\frac{I_L}{1-\mathrm{\υ}}....................\left(6\right)$

由此可知，若测出谐振频率fo，便可求得脱谐度υ，求出C和Ic。

附图说明如下：

图1    是测量L、C并联谐振电路电压U与电流I之间的相

       位角ψ，求谐振频率fo的方法原理接线图。

图2    是测量L、C并联谐振电路电压U，求谐振频率fo的

       方法原理接线图。

图3    是测量L、C并联谐振电路阻抗Z，求谐振频率fo的

       方法原理接线图。

图4    是电压U与角频率或频率f关系曲线。

图5    是阻抗Z与频率或频率f关系曲线。

本发明结合具体实施例参见附图进一步说明如下：

实施例1  是一种电网对地电容C及其电容电流的测量方法，用于带消弧线圈的补偿电网，参见附图1，消弧线圈B一端接在Y联接三相电网中点N，另一端接地，其电感为L，在消弧线圈B的铁芯柱上线制两个相同的互感器绕组PT1及PT2，PT1及PT2各有一端接地，PT1另一端接至频率f可调的电源E及电流相位检测器[2]，PT2另一端接电压相位检测器[3]，电流相位检测器[2]与电压相位检测器[3]分别联接至相位比较器[4]，测频器[1]与电源E联接，由测频器测得角频率ω或频率f，由相位比较器[4]测得消弧线圈B的电感L与电网对地电容C的并联谐振电路的电压U相位与电流I相位差值，即U与I之间的相位夹角ψ值，消弧线圈B本身带有测量其电感电流I_L的仪器可测量I_L值。

本实施例的具体测量方法是改变电源E的频率f，测量出一系列的角频率ω或频率f值，以及L、C并联谐振电路电压U与电流I之间的相角ψ值和消弧线圈B的电感电流I_L值，找出ψ值超于零的最小值的方法来测定谐振角频率ω_o或谐振频率fo，据此测得电网对地电容C及其电容电流Ic。

实施例2  是一种电网对地电容C及电容电流Ic的测量方法，用于带消弧线圈的补偿电网，参见附图2，消弧线圈B一端接在Y联接三相电网的中点N，其另一端接地，其电感为L，在消弧线圈B的铁芯柱上线制两个相同的互感器线圈PT1与PT2，PT1与PT2各有一端接地，PT1另一端接至频率f可调的电源E，测频器[1]与电源E联接，PT2另一端接至电压检测器[5]；由测频器[1]测得角频率ω或频率f值，由电压检测器[5]测得L、C并联谐振电路的电压U值。消弧线圈B自身带有测量其电感电流I_L的仪器可测量I_L值。

本实施例的具体测量方法是改变电源E的频率f，测量出一系列的角频率ω或频率f值。以及消弧线圈B的电感以电流I_L值，及L、C并联谐振电路电压U值，找出U最大值的方法来测定频振角频率ω_o或谐振频率fo，据此测得电网对地电容C及其电容电流Ic。电压U与角频率ω或频率f的关系参见附图4。

实施例3  与实施例2基本相同，但测量电路中增加一个电流检测器[6]和一个阻抗检测电路[7]，参见附图3，消弧线圈B一端接在Y联接三相电网的中点N，另一端接地，其电感为L，在消弧线圈B的铁芯柱上绕制有2个相同的互感器绕组PT1及PT2，PT1及PT2各有一端接地，PT1另一端分别接至频率f可调的电源E及电流检测器[6]，测频器[1]与电源E联接，PT2另一端接至电压检测器[5]，电压检测器[5]与电流检测器[6]分别接到阻抗检测器[7]，测频器[1]测得角频率ω或频率f值，阻抗检测器[7]测得L、C并联谐振电路阻抗Z值，消弧线圈B自身带有测量仪器可测得其电感电流I_L值。

本实施例的具体测量方法是改变电源E的频率f，测量出一系列的角频率ω频率f值，消弧线圈B的电感电流I_L值，以及L、C并联谐振电路阻抗Z值，找出Z最大值的方法来测定谐振角ω_o或谐振频率f_o，据此测得电网对地电容C及其电容电流I_c。阻抗Z与角频率ω或频率f的关系参见附图5。

上述实施例所采用的频率f可调的电源E，测频器[1]、电流相位检测器[2]、电压相位检测器[3]，相位比较器[4]、电压检测器[5]、电流检测器[6]，阻抗检测器[7]都可利用现有技术电子线路和微机技术构成的装置。

本实用新型的优点在于：

(1)可在电网带负载正常运行时，实现在线测量，极其方便。

(2)测量时不改变电网一次接线，不另增加附加设备、仪表，测量快速、简单，节省工时和费用。

(3)利用本方法藉助电子技术和微机技术构成测量装置，可以准确测定谐振频率，据此测得电网对电容C及其电容电流I_c，测量准确性高。

(4)有利于提高补偿电网的自动化水平，实现遥控遥测，在电网带负载正常运行情况下，可实现消弧线圈自动调节。

Claims (6)

1、一种电网对地电容及其电容电流测量装置，用于带消弧线圈的补偿电网，其特征在于消弧线圈B的铁芯柱上绕制两个相同的互感器绕组PT1及PT2，PT1及PT2各有一端接地，PT1另一端接至频率f可调的电源E及电流相位检测器，PT2另一端接电压相位检测器，电流相位检测器与电压相位检测器分别联接至相位比较器，测频器与电源E联接

2、一种电网对地电容及其电容电流测量装置，用于带消弧线圈的补偿电网，其特征在于消弧线圈B的铁芯柱上绕制两个相同的互感器线圈PT1与PT2，PT1与PT2各有一端接地，PT1另一端接至频率f可调的电源E，测频器与电源E联接，PT2另一端接至电压检测器。

3、一种电网对地电容及其电容电流测量装置，用于带消弧线圈的补偿电网，其特征在于消弧线圈B的铁芯柱上绕制两个相同的互感器线圈PT1与PT2，PT1与PT2各有一端接地，PT1另一端分别接至频率f可调的电源E及电流检测器，测频器与电源E联接，PT2另一端接至电压检测器，电压检测器与电流检测器分别接到阻抗检测器。

4、一种电网对地电容及其电容电流的测量方法，其特征在于改变其电源E的频率f，测量出一系列的角频率ω或频率f值，以及L、C并联谐振电路电压U与电流I之间的相角ψ值，找出ψ值趋于零的最小值的方法来测定谐振角频率ωo及谐振频率fo，据此测得电网对地电容C及其电容电流Ic。

5、一种电网对地电容及其电容电流的测量方法，其特征在于改变其电源E的频率f，测量出一系列的角频率ω值或频率f值，以及消弧线圈B的电感电流I_L值及L、C并联谐振电路电压U值，找出U最大值的方法来测定谐振角频率ω_o或谐振频率fo，据此测得电网对地电容C及其电容电流Ic。

6、一种电网对地电容及其电容电流的测量方法，其特征在于改变其电源E的频率f，测量出一系列的角频率ω值或频率f值，以及消弧线圈B的电感电流I_L值及L、C并联谐振电路的阻抗Z值，找出Z最大值的方法来测定谐振角频率ωo及谐振频率fo，据此测得电网对地电容C及其电容电流Ic。

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