CN109884568A - 一种智能变电站主变采样同步性校验装置及测试方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种智能变电站主变采样同步性校验装置，包括有将单相市电转换为三相电的电力装换装置、变压器、若干电压互感器、若干电流互感器、主变保护装置、高压侧合并单元以及低压侧合并单元，所述的电力转换装置的输入端与市电电源连接，所述的电力转换装置的输出端与变压器的高压侧各相电路电连接，所述高压侧合并单元通过若干电流互感器和若干电压互感器与变压器高压侧各相电路电连接，所述低压侧合并单元通过若干电流互感器和若干电压互感器与变压器低压侧各相电路电连接。本发明装置可以广泛应用于智能化变电所技术改造和检修工程中，可以大大提高现场工作效率和校验精度，优化智能变电站主变保护采样同步性校验方法。

Description

一种智能变电站主变采样同步性校验装置及测试方法

技术领域

本发明属于智能电网故障检测领域，特别地，涉及一种智能变电站主变采样同步性校验装置及测试方法。

背景技术

对于常规变电站，继电保护装置模拟量采样是通过二次电缆将电压、电流互感器的二次量引入，并由装置自身的A/D转换单元完成模拟量到数字量的转换。这种方式输出为连续的模拟量，采样传输延时小，通过保护装置的集中式采样，不同间隔间的数据具有天然同步性。

现状一：采样延时测试法；智能变电站中，模拟量采样由安装在就地汇控柜内的合并单元完成，并通过光纤送到继电保护装置，如图1，这种分布式采样使各间隔采样数据之间失去了天然同步性；所以，跨间隔数据的同步是由保护装置根据合并单元的数据延时通过重采样方式实现；由于各合并单元对数据转换的延时不同，需要精确测量该延时，并根据测量结果设置时延参数，否则延时测量误差及参数整定错误将造成电压、电流量间相位误差增大。另外，由于保护回路由导线连接变成了虚端子配置，传统的回路查线失去作用。目前现场工程人员通过合并单元测试仪，可以对合并单元本身的固有延时进行测试，根据测试结果检查装置采样延时定值是否正确。合并单元通过光纤传输数据至保护装置，该传输延时相比于合并单元装置的固有延时可以忽略不计，因此只要保证每个合并单元的传输延时定值设置正确，就可以保证各间隔合并单元的同步性；该方法简单，但是只能默认忽略传输延时，同时该试验方法不满足继电保护整组试验要求。

现状二：电缆直连测试法是保护整组试验的传统试验，电缆直连测试法是保护整组试验的传统试验方法，是将继电保护测试仪电压电流通道用导线直接引人保护装置进行保护试验；在智能变电站中，保护装置的电压、电流量来自各自合并单元，试验时，继电保护测试仪必须放置于某个电流合并单元就地， 用导线将继电保护测试仪的电压、电流加到其他合并单元上；以母差保护为例，其结构示意如图2 所示，继电保护测试仪通过导线与母线、线路、主变的各合并单元、智能终端相连。电缆直连测试方法原理简单，易于掌握。但因合并单元分散布置于一次设备场地，各合并单元之间空间距离较远，尤其像主变三侧和母线各间隔距离可达上百米，而且需要4 -12根试验线。考虑到试验导线一般长度有限，因次，采用此方法进行试验，一般需要一根百米长的二次电缆，现场使用极为不便；同时，二次长电缆阻抗较大，而继电保护测试仪输出容量有限，无法输入大电流。因此，这种方法仅适用于站内各间隔空间距离较近的保护装置的整组试验，对于规模比较大的变电站以同步整组试验不适用。

现状三：ＧＰＳ同步触发整组试验法；解决长电缆带来的接线繁琐和输入容量不足问题，可采用2台或多台保护测试仪ＧＰＳ同步触发的方式进行站内保护整组试验，如图3所示，ＧＰＳ同步触发整组试验方法的具体步骤是：（1）将继电保护测试仪配置的ＧＰＳ接收器（含天线）接到测试仪上；（2）确定ＧＰＳ接收器接收卫星信号正常；（3）将继电保护测试仪的状态序列试验程序的触发方式设置为ＧＰＳ同步触发；（4）在ＧＰＳ接收装置上设定同步试验的触发时刻；（5）在设定的同步试验时刻开始同步试验；ＧＰＳ同步触发的试验方法需要继电保护测试仪具备ＧＰＳ接收功能，且要有很高的同步触发精度。但事实上，不同的继电保护测试仪和ＧＰＳ接收天线因为芯片型号及算法的差别，存在自身误差，尤其是不同厂家的测试仪，相对偏差比较大；另外，合并单元可能分布于室内，GPS接收装置接收信号不稳定．需引较长的ＧＰＳ接收天线到室外，接线繁琐，适应性不强。

发明内容

本发明的目是解决变电站继电保护同步整组测试要求，提出了一种智能变电站主变采样同步性校验装置及测试方法，通过该装置和方法，以变压器的短路阻抗为负载，通过在高压侧提供一个电源，实现一次负荷潮流，经电流互感器变换，通过二次回路至合并单元装置，从而完成相关同步性试验，可以广泛应用于智能化变电所技术改造和检修工程中，可以大大提高现场工作效率和校验精度，优化智能变电站主变保护采样同步性校验方法。

一种智能变电站主变采样同步性校验装置，包括有将单相市电转换为三相电的电力装换装置、变压器、若干电压互感器、若干电流互感器、主变保护装置、高压侧合并单元以及低压侧合并单元，所述的电力转换装置的输入端与市电电源连接，所述的电力转换装置的输出端与变压器的高压侧各相电路电连接，所述高压侧合并单元通过若干电流互感器和若干电压互感器与变压器高压侧各相电路电连接，所述低压侧合并单元通过若干电流互感器和若干电压互感器与变压器低压侧各相电路电连接。本方案中，通过电力转换装置将220V电源转换成三相可调节的正弦交流电，将三相交流电加至110kV线路CT线路侧三相引线，同时模拟主变低压侧CT母线侧三相铜牌短路，利用主变本身短路阻抗产生一次穿越性电流，此时主变差流应为0。

所述的电力转换装置包括有整流电路、滤波电路、逆变电路，储能单元以及调压电路，所述整流电路的输入端与单相市电电源电连接，所述整流电路的输出端与所述逆变电路的输入端电连接，所述逆变电路的输出端与储能单元输入端电连接，所述储能单元的输出端与调压电路的输入端电连接，所述调压电路的输出端与变压器的高压侧各相电路电连接，所述的滤波电路并联在所述整流电路输出端的两端。

所述的整流电路是由晶体管D1、D2、D3以及D4组成的全桥整流电路。

所述的滤波电路有电容C1和电容C2并联组成的滤波电路。

所述的逆变电路包括有六组控制单元组成，所述六组控制单元有均由绝缘栅双极晶体管和晶体二极管并联组成。

所述的调压电路包括由6只/3组反并联晶闸管组成。

所述的绝缘栅双极晶体管的控制端和晶闸管的控制端均与控制芯片的对应控制引脚电连接。

一种适用于一种智能变电站主变采样同步性校验装置的测试方法包括以下五个步骤：

步骤1：用站内220V市电通过电力转换装置中的逆变电路产生380V三相正弦交流电；

步骤2：通过调压器实现三相正弦交流电在0-600V之间调节；

步骤3：模拟主变10kV侧三相短路，以110kV主变短路阻抗为负载；

步骤4：产生一次负荷潮流，经电压互感器，电流互感器变换；

步骤5：通过合并单元将采样数据送至主变保护装置，实现两侧合并单元同步性检查。

本发明的有益效果：1、电力转换装置输出三相电压可以根据用户需求，调节电压的幅值；2、该装置体积和重量适中，占用场地小，便于试验人员根据试验需要进行搬运和移动；3、该装置操作应方便简洁，便于试验人员快速熟悉设备操作功能。

附图说明

图1为现有技术采样延时测试法的结构示意图。

图2为现有技术电缆直连测试法的结构示意图。

图3为现有技术ＧＰＳ同步触发整组试验法的结构示意图。

图4为本发明一种智能变电站主变采样同步性校验装置及测试方法的结构示意图。

图5为本发明电力转换装置电路图。

图中标记说明：1-市电电源，2-电力转换装置，3-变压器，4-电压互感装置，5-电流互感器，6低压侧合并单元，7-高压侧合并单元，8-主变保护装置，21-整流电路，22-滤波电路，23-逆变电路，24-储能单元，25-调压电路。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案以及优点更加清楚明白，下面结合附图和实施例对本发明作进一步详细说明，应当理解的是，此处所描述的具体实施方式仅是本发明的一种最佳实施例，仅用以解释本发明，并不限定本发明的保护范围，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

实施例：如图4所示，一种智能变电站主变采样同步性校验装置，包括有将单相市电转换为三相电的电力转换装置2、变压器3、若干电压互感器4、若干电流互感器5、主变保护装置8、高压侧合并单元7以及低压侧合并单元6，所述的电力转换装置2的输入端与市电电源1连接，所述的电力转换装置2的输出端与变压器3的高压侧各相电路电连接，所述高压侧合并单元7通过若干电流互感器5和若干电压互感器4与变压器3高压侧各相电路电连接，所述低压侧合并单元6通过若干电流互感器5和若干电压互感器4与变压器3低压侧各相电路电连接。本实施例中，通过电力转换装置2将220V电源转换成三相可调节的正弦交流电，将三相交流电加至110kV线路CT线路侧三相引线，同时模拟主变低压侧CT母线侧三相铜牌短路，利用主变本身短路阻抗产生一次穿越性电流，此时主变差流应为0。

如图5所示，所述的电力转换装置2包括有整流电路21、滤波电路22、逆变电路23，储能单元24以及调压电路25，所述整流电路21的输入端与单相市电电源1电连接，所述整流电路21的输出端与所述逆变电路23的输入端电连接，所述逆变电路23的输出端与储能单元24输入端电连接，所述储能单元24的输出端与调压电路25的输入端电连接，所述调压电路25的输出端与变压器3的高压侧各相电路电连接，所述的滤波电路22并联在所述整流电路21输出端的两端。本实施例中，单相市电通过接入整流电路21被转换成三相380V交流电，然后经过滤波得到稳定的交流电被短暂储存在电池单元，电池单元输出稳定三相交流电经过调压电路25调节电压幅值控制在从0~600V内变化。

所述的整流电路21是由晶体管D1、D2、D3以及D4组成的全桥整流电路21。

所述的滤波电路22有电容C1和电容C2并联组成的滤波电路22。

所述的逆变电路23包括有六组控制单元组成，所述六组控制单元有均由绝缘栅双极晶体管和晶体二极管并联组成。

所述的调压电路25包括由6只/3组反并联晶闸管组成。

所述的绝缘栅双极晶体管的控制端和晶闸管的控制端均与控制芯片（未示出）的对应控制引脚电连接。本实施例中，控制芯片控制绝缘栅双极晶体管和晶闸管的关断，实现整个电路的逆变和调压。

一种适用于一种智能变电站主变采样同步性校验装置的测试方法包括以下五个步骤：

步骤1：用站内220V市电通过电力转换装置2中的逆变电路23产生380V三相正弦交流电；

步骤2：通过调压器实现三相正弦交流电在0-600V之间调节；

步骤3：模拟主变10kV侧三相短路，以110kV主变短路阻抗为负载；

步骤4：产生一次负荷潮流，经电压互感器4，电流互感器5变换；

步骤5：通过合并单元将采样数据送至主变保护装置8，实现两侧合并单元同步性检查。

以上所述之具体实施方式为本发明，一种智能变电站主变采样同步性校验装置及测试方法的较佳实施方式，并非以此限定本发明的具体实施范围，本发明的范围包括并不限于本具体实施方式，凡依照本发明之形状、结构所作的等效变化均在本发明的保护范围内。

Claims (8)

1.一种智能变电站主变采样同步性校验装置：其特征在于：包括有将单相市电转换为三相电的电力转换装置（2）、变压器（3）、若干电压互感器（4）、若干电流互感器（5）、主变保护装置（8）、高压侧合并单元（7）以及低压侧合并单元（6），所述的电力转换装置（2）的输入端与市电电源（1）连接，所述的电力转换装置（2）的输出端与变压器（3）的高压侧各相电路电连接，所述高压侧合并单元（7）通过若干电流互感器（5）和若干电压互感器（4）与变压器（3）高压侧各相电路电连接，所述低压侧合并单元（6）通过若干电流互感器（5）和若干电压互感器（4）与变压器（3）低压侧各相电路电连接。

2.根据权利要求1所述的一种智能变电站主变采样同步性校验装置，其特征在于：所述的电力转换装置（2）包括有整流电路（21）、滤波电路（22）、逆变电路（23），储能单元（24）以及调压电路（25），所述整流电路（21）的输入端与单相市电电源（1）电连接，所述整流电路（21）的输出端与所述逆变电路（23）的输入端电连接，所述逆变电路（23）的输出端与储能单元（24）输入端电连接，所述储能单元（24）的输出端与调压电路（25）的输入端电连接，所述调压电路（25）的输出端与变压器（3）的高压侧各相电路电连接，所述的滤波电路（22）并联在所述整流电路（21）输出端的两端。

3.根据权利要求2所述的一种智能变电站主变采样同步性校验装置，其特征在于，所述的整流电路（21）是由晶体管D1、D2、D3以及D4组成的全桥整流电路（21）。

4.根据权利要求2所述的一种智能变电站主变采样同步性校验装置，其特征在于，所述的滤波电路（22）有电容C1和电容C2并联组成的滤波电路（22）。

5.根据权利要求2所述的一种智能变电站主变采样同步性校验装置，其特征在于，所述的逆变电路（23）包括有六组控制单元组成，所述六组控制单元有均由绝缘栅双极晶体管和晶体二极管并联组成。

6.根据权利要求2所述的一种智能变电站主变采样同步性校验装置，其特征在于，所述的调压电路（25）包括由6只/3组反并联晶闸管组成。

7.根据权利要求5或6所述的一种智能变电站主变采样同步性校验装置，其特征在于，所述的绝缘栅双极晶体管的控制端和晶闸管的控制端均与控制芯片的对应控制引脚电连接。

8.根据权利要求1所述的一种智能变电站主变采样同步性校验装置，其特征在于，一种应用于所述一种智能变电站主变采样同步性校验装置的测试方法包括以下五个步骤：

步骤1：用站内220V市电通过电力转换装置（2）中的逆变电路（23）产生380V三相正弦交流电；

步骤2：通过调压器实现三相正弦交流电在0-600V之间调节；

步骤3：模拟主变10kV侧三相短路，以110kV主变短路阻抗为负载；

步骤4：产生一次负荷潮流，经电压互感器（4），电流互感器（5）变换；

步骤5：通过合并单元将采样数据送至主变保护装置（8），实现两侧合并单元同步性检查。