CN109307815A - 基于变电站电磁干扰和温湿度模拟的电力设备测试方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种基于变电站电磁干扰和温湿度模拟的电力设备测试方法，包括以下步骤：先在温湿度控制箱内设置绝缘测试台，并在绝缘测试台上布置导电板，然后在导电板上放置被测电力设备；在温湿度控制箱的外部设置干扰发生器、监控设备和计算机；通过计算机控制温湿度控制箱调节温湿度控制箱内的温度和湿度，并通过计算机控制干扰发生器对被测电力设备施加单一电磁干扰，以及实时观察和记录监测设备的监测数据；根据监测设备的监测数据判断被测电力设备的抗干扰能力。本发明能够真实有效地对电力设备在变电站受到的电磁干扰和温湿度进行混合模拟，利于更加准确地对电力设备的可靠性进行考核。
Description
技术领域
本发明涉及电力系统实时测量技术领域，具体涉及一种基于变电站电磁干扰和温湿度模拟的电力设备测试方法。
背景技术
在变电站现场，电力系统二次设备会受到电磁干扰。特别是对于智能变电站，智能二次设备相比于传统二次设备来说，智能二次设备功能更多，使用的敏感元器件也更多，且其安装位置更加临近高压设备（电磁干扰源），其更易受到电磁干扰的影响。根据理论分析，不同温湿度环境下，受试设备对于各种电磁干扰的响应会有不同，例如，在不同温度条件下，受试设备的滤波电路参数和滤波效果都会随之改变；温度较高时，受试设备内部元器件在电磁干扰电流作用下的热效应更加显著，这会直接影响温度敏感器件的表现。在不同湿度条件下，受试设备内部绝缘强度不同，放电程度也会发生改变。但是在现有标准中，环境可靠性试验与电磁兼容试验均独立开展，无法对电磁干扰和温湿度进行混合模拟，无法真实模拟变电站中电力系统二次设备所面临的真实环境，不能够对二次设备的可靠性进行有效考核。
发明内容
本发明要解决的技术问题是提供一种基于变电站电磁干扰和温湿度模拟的电力设备测试方法，能够有效地对电力设备在变电站受到的电磁干扰和温湿度进行混合模拟，真实模拟变电站中电力设备所面临的真实环境，利于真实准确地对电力设备的可靠性进行考核。
为了解决上述技术问题，本发明提供的技术方案如下：
一种基于变电站电磁干扰和温湿度模拟的电力设备测试方法，包括以下步骤：
1）在温湿度控制箱内部设置绝缘测试台，并在绝缘测试台上布置导电板，然后在导电板上放置被测电力设备；
2）在温湿度控制箱的外部设置干扰发生器、监控设备和计算机，并将干扰发生器和被测电力设备相连接，将监控设备和被测电力设备相连接，以及将干扰发生器、监控设备均与控制计算机相连接；
3）通过计算机控制温湿度控制箱调节温湿度控制箱内的温度和湿度，并通过计算机控制干扰发生器对被测电力设备施加单一电磁干扰，以及实时观察和记录监测设备的监测数据；
4）根据监测设备的监测数据判断被测电力设备的抗干扰能力。
所述步骤3）包括非极端环境测试模式和极端环境测试模式；
所述非极端环境测试模式的方法包括以下步骤：
S1)通过计算机控制温湿度控制箱调节温湿度控制箱内的温度，使温湿度控制箱内的温度达到正常室温，湿度达到正常湿度，再通过计算机控制干扰发生器对被测电力设备施加单一电磁干扰，并逐步增加电磁干扰的施加强度，且由监测设备实时监测被测电力设备的状态并记录监测数据；
S2)当电磁干扰的施加强度使得被测电力设备达到临界状态时，保持该电磁干扰的施加强度不变，再通过计算机控制温湿度控制箱改变温湿度控制箱内的温度和湿度，并实时观察和记录监测设备的监测数据；
所述极端环境测试模式的方法为：通过计算机控制干扰发生器停止工作，并通过计算机控制温湿度控制箱调节温湿度控制箱内的温度和湿度，使得温湿度控制箱处于凝露或结霜状态，然后通过计算机控制干扰发生器对被测电力设备施加电磁干扰，并实时观察和记录监测设备的监测数据。
所述极端环境测试模式中，当温湿度控制箱处于凝露或结霜状态后，计算机控制干扰发生器对被测电力设备施加电磁干扰时，电磁干扰的施加强度是按照由低到高逐渐施加。
所述非极端环境测试模式中，所述正常室温为20℃，所述正常湿度为50%。
所述步骤2）中，干扰发生器和被测电力设备之间通过耦合去耦网络或耦合钳相连接，监控设备和被测电力设备之间通过去耦网络或去耦钳相连接。
所述步骤1）中，在温湿度控制箱内设置绝缘测试台时，绝缘测试台的高度和温湿度控制箱的进线孔的高度相同。
所述步骤3）中温湿度控制箱内的温度调节范围为-40℃～90℃，湿度调节范围为10%～100%。
所述步骤3）中的电磁干扰包括电快速脉冲群瞬变干扰、浪涌干扰、阻尼振荡波干扰或射频场感应的传导干扰。
所述耦合去耦网络由隔离变压器供电。
本发明具有以下有益效果：本发明的基于变电站电磁干扰和温湿度模拟的电力设备测试方法，能够对电力设备在变电站受到的电磁干扰和温湿度进行混合模拟，真实模拟变电站中电力设备所面临的真实环境，利于更加真实准确地对电力设备的可靠性进行考核，利于考核电力设备在不同温湿度情况下的抗扰能力。
附图说明
图1是本发明的测试结构示意图；
图2是电力设备采用采集卡时的测试结构示意图。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步说明，以使本领域的技术人员可以更好地理解本发明并能予以实施，但所举实施例不作为对本发明的限定。
如图1所示，本实施例公开了一种基于变电站电磁干扰和温湿度模拟的电力设备测试方法，包括以下步骤：
1）在温湿度控制箱内设置绝缘测试台，并在绝缘测试台上布置导电板，导电板接地，然后在导电板上放置被测电力设备(EUT)；导电板和被测电力设备之间还设置有绝缘垫。
其中，导电板采用铜板，绝缘试验台为耐高温绝缘试验台，电力设备为变电站二次设备。
在其中一个实施方式中，在温湿度控制箱内设置绝缘测试台时，绝缘测试台的高度和温湿度控制箱的进线孔的高度相同，以缩短后续干扰发生器和被测电力设备之间连接线缆的长度。
2）在温湿度控制箱的外部设置干扰发生器、监控设备和计算机，并将干扰发生器通过耦合去耦网络（或耦合钳）和被测电力设备相连接，将监控设备通过去耦网络（或去耦钳)和被测电力设备相连接，以确保监控设备本身不受电磁干扰影响而能够正确指示被测电力设备的工作状态；以及将干扰发生器、监控设备均与控制计算机相连接；
监控设备用于监控被测电力设备的状态，干扰发生器用于向被测电力设备施加单一电磁干扰。
其中，耦合去耦网络由隔离变压器供电，以保护供电电源不受干扰。
3）通过计算机控制温湿度控制箱调节温湿度控制箱内的温度和湿度，并通过计算机控制干扰发生器对被测电力设备施加单一电磁干扰，以及实时观察和记录监测设备的监测数据；
其中，温湿度控制箱内的温度调节范围为-40℃～90℃，湿度调节范围为10%～100%。
该湿度采用相对湿度，相对湿度用空气中实际水汽压与当时气温下的饱和水汽压之比的百分数表示。
上述温湿度控制箱内的温度调节范围、湿度调节范围和电磁干扰类型，是根据被测电力设备类型和被测电力设备在变电站中的所在位置来确定。对于变电站继保小室内的电力设备，温度调节范围为：0℃～40℃，湿度调节范围为20%～70%；对于户外电力设备，温度调节范围-40℃～90℃，湿度调节范围为10%～100%。施加的单一电磁干扰为环境敏感类电磁干扰，包括电快速脉冲群瞬变干扰、浪涌干扰、阻尼振荡波干扰或射频场感应的传导干扰。温度调节范围、湿度调节范围和电磁干扰类型的确定可在步骤1）之前确定。
在其中一个实施方式中，上述步骤3）具体包括非极端环境测试模式和极端环境测试模式；
非极端环境测试模式的方法具体包括以下步骤：
S1)通过计算机控制温湿度控制箱调节温湿度控制箱内的温度，使温湿度控制箱内的温度达到正常室温为20℃，湿度达到正常湿度为50%，再通过计算机控制干扰发生器对被测电力设备施加单一电磁干扰，并逐步增加电磁干扰的施加强度，且由监测设备实时监测被测电力设备的状态并记录监测数据；
S2)当电磁干扰的施加强度使得被测电力设备达到临界状态时，保持该电磁干扰的施加强度不变，再通过计算机控制温湿度控制箱改变温湿度控制箱内的温度和湿度，并由监测设备实时监测被测电力设备的状态，且实时观察和记录监测设备的监测数据，以考核温湿度对该项电磁干扰的影响规律。其中，该过程中，湿度控制箱内的温度和湿度可采用单一改变方式，例如，先保持湿度不变，改变温度，以考察温度对该项电磁干扰的影响规律，或者先保持温度不变，改变湿度，以考察温度对该项电磁干扰的影响规律。
其中，电力设备的临界状态是指电力设备的正常工作的临界状态，也即超过该临界状态，电力设备则不能正常工作。
极端环境测试模式的方法为：通过计算机控制干扰发生器停止工作，并通过计算机控制温湿度控制箱同时调节温湿度控制箱内的温度和湿度，使得温湿度控制箱处于凝露或结霜状态，再通过计算机控制干扰发生器对被测电力设备施加电磁干扰，电磁干扰的施加强度是按照由低到高逐渐施加，并实时观察和记录监测设备的监测数据，以考核被测电力设备在极端环境下的可靠性。
可以理解地，非极端环境测试模式和极端环境测试模式分别独立进行，极端环境测试模式可以在非极端环境测试模式之前或之后进行。非极端测试环境模式下温湿度控制箱内不会出现凝露或结霜状态。
4）根据监测设备的监测数据判断被测电力设备的抗干扰能力，也即考核被测电力设备在不同温湿度条件下的抗电磁干扰能力，以判断电力设备的可靠度。
如图2所示，下面以变电站电子式电流互感器采集卡作为被测电力设备，来具体说明上述测试方法：
首先，分析采集卡的实际工作环境：采集卡安装在互感器底座中，属于典型户外安装，工作温度为-40℃～90℃，湿度为10%～100%；采集卡易受到开关操作产生的脉冲群的干扰影响；
再按照上述方法布置好温湿度控制箱、绝缘测试台，采集卡、脉冲群发生器、监控设备和计算机；
先通过计算机控制温湿度控制箱调节温湿度控制箱内的温度，使温湿度控制箱内的温度达到正常室温为20℃，湿度达到正常湿度为50%，再由脉冲群发生器在采集卡的信号端口施加脉冲群，使得脉冲群的施加强度达到5kHz，2000V，此时采集卡处于临界状态，在5kHz，2000V的脉冲群作用下，采集卡的波形出现轻微畸变，相邻峰值电流相差为7.8A；然后将温湿度控制箱内的湿度调节至95%，同样施加5kHz，2000V脉冲群，此时采集卡波形畸变加剧，相邻峰值电流相差17.3A；提高温度，保持湿度为95%，温度调整为80℃，，施加5kHz，2000V脉冲群，此时采集卡波形畸变加剧，相邻峰值电流相差22.3A。由该试验表明，湿度和温度的改变会对采集卡的抗扰能力产生较大影响。
本实施例的测试方法与现有的实验室标准电磁兼容试验相比，能够更真实的考察电力设备的抗扰能力。现有技术中的测试方法为了保证试验结果的可重复性，将试验时的温湿度控制在一个小范围（温度为15℃～30℃，湿度为35%～65%）内，且环境可靠性试验与电磁兼容试验均独立开展，无法真实反映变电站的实际情况，不能准确考核电力设备抗扰能力。
本实施例的基于变电站电磁干扰和温湿度模拟的电力设备测试方法，能够对电力设备在变电站受到的电磁干扰和温湿度进行混合模拟，真实模拟变电站中电力系统二次设备所面临的真实环境，利于更加真实准确地对二次设备的可靠性进行考核，利于考核电力设备在不同温湿度情况下的抗电磁干扰的能力，保证电力设备在变电站的安全稳定运行。
以上所述实施例仅是为充分说明本发明而所举的较佳的实施例，本发明的保护范围不限于此。本技术领域的技术人员在本发明基础上所作的等同替代或变换，均在本发明的保护范围之内。本发明的保护范围以权利要求书为准。
Claims (9)
1.一种基于变电站电磁干扰和温湿度模拟的电力设备测试方法，其特征是，包括以下步骤：
1）在温湿度控制箱内部设置绝缘测试台，并在绝缘测试台上布置导电板，然后在导电板上放置被测电力设备；
2）在温湿度控制箱的外部设置干扰发生器、监控设备和计算机，并将干扰发生器和被测电力设备相连接，将监控设备和被测电力设备相连接，以及将干扰发生器、监控设备均与控制计算机相连接；
3）通过计算机控制温湿度控制箱调节温湿度控制箱内的温度和湿度，并通过计算机控制干扰发生器对被测电力设备施加单一电磁干扰，以及实时观察和记录监测设备的监测数据；
4）根据监测设备的监测数据判断被测电力设备的抗干扰能力。
2.如权利要求1所述的基于变电站电磁干扰和温湿度模拟的电力设备测试方法，其特征是，所述步骤3）包括非极端环境测试模式和极端环境测试模式；
所述非极端环境测试模式的方法包括以下步骤：
S1)通过计算机控制温湿度控制箱调节温湿度控制箱内的温度，使温湿度控制箱内的温度达到正常室温，湿度达到正常湿度，再通过计算机控制干扰发生器对被测电力设备施加单一电磁干扰，并逐步增加电磁干扰的施加强度，且由监测设备实时监测被测电力设备的状态并记录监测数据；
S2)当电磁干扰的施加强度使得被测电力设备达到临界状态时，保持该电磁干扰的施加强度不变，再通过计算机控制温湿度控制箱改变温湿度控制箱内的温度和湿度，并实时观察和记录监测设备的监测数据；
所述极端环境测试模式的方法为：通过计算机控制干扰发生器停止工作，并通过计算机控制温湿度控制箱调节温湿度控制箱内的温度和湿度，使得温湿度控制箱处于凝露或结霜状态，然后通过计算机控制干扰发生器对被测电力设备施加电磁干扰，并实时观察和记录监测设备的监测数据。
3.如权利要求2所述的基于变电站电磁干扰和温湿度模拟的电力设备测试方法，其特征是，所述极端环境测试模式中，当温湿度控制箱处于凝露或结霜状态后，计算机控制干扰发生器对被测电力设备施加电磁干扰时，电磁干扰的施加强度是按照由低到高逐渐施加。
4.如权利要求2所述的基于变电站电磁干扰和温湿度模拟的电力设备测试方法，其特征是，所述非极端环境测试模式中，所述正常室温为20℃，所述正常湿度为50%。
5.如权利要求1所述的基于变电站电磁干扰和温湿度模拟的电力设备测试方法，其特征是，所述步骤2）中，干扰发生器和被测电力设备之间通过耦合去耦网络或耦合钳相连接，监控设备和被测电力设备之间通过去耦网络或去耦钳相连接。
6.如权利要求1所述的基于变电站电磁干扰和温湿度模拟的电力设备测试方法，其特征是，所述步骤1）中，在温湿度控制箱内设置绝缘测试台时，绝缘测试台的高度和温湿度控制箱的进线孔的高度相同。
7.如权利要求1所述的基于变电站电磁干扰和温湿度模拟的电力设备测试方法，其特征是，所述步骤3）中温湿度控制箱内的温度调节范围为-40℃～90℃，湿度调节范围为10%～100%。
8.如权利要求1所述的基于变电站电磁干扰和温湿度模拟的电力设备测试方法，其特征是，所述步骤3）中的电磁干扰包括电快速脉冲群瞬变干扰、浪涌干扰、阻尼振荡波干扰或射频场感应的传导干扰。
9.如权利要求1所述的基于变电站电磁干扰和温湿度模拟的电力设备测试方法，其特征是，所述耦合去耦网络由隔离变压器供电。
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