CN110927651A - 电容式电压互感器的测试方法及系统 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种电容式电压互感器的测试方法及系统，该方法包括：步骤S1：在对电容式电压互感器和电容分压器输入相同的第一测试电压时，记录电容式电压互感器和电容分压器在同一时间的输出值，第一测试电压为100％含量的基波电压；步骤S2：在对电容式电压互感器和电容分压器输入相同的第二测试电压时，记录电容式电压互感器和电容分压器在同一时间的输出值，第二测试电压为基波电压迭加谐波电压；步骤S3：对于步骤S1和步骤S2记录的电容式电压互感器的每一个输出值，将其与同一时间的电容分压器的输出值进行比对分析，并根据比对分析的结果判断电容式电压互感器是否存在故障。本发明能够对电容式电压互感器进行有效的测试。

Description

电容式电压互感器的测试方法及系统

技术领域

本发明涉及电容式电压互感器技术领域，尤其涉及一种电容式电压互感器的测试方法及系统。

背景技术

电力系统谐波电压等电能质量指标需通过电压互感器测量。电力系统电压互感器的作用是将电网中一次侧高电压按预定的比例关系转变成二次侧低电压(通常为线电压100V)，以供给保护、计量及其他测控等仪表装置使用，电压互感器可以将高低电压隔离，以便电气工程人员进行作业。

目前电力系统中现场应用的电压互感器主要包括电磁式电压互感器(potentialtransformer,PT)和电容式电压互感器(Capacitor Voltage Transformer，CVT)两大类。电磁式电压互感器与一台小容量的变压器类似，具有设计制造工艺成熟、成本低、准确度高等优点，但由于其近乎纯感性的结构，易与线路分布电容、电网断口电容发生谐振，且谐振引起的事故屡见不鲜，随着电力系统电压等级的提高，制造难度、成本会迅速增加，很难满足超高压、特高压电网发展要求，同时PT体积会逐渐增加到不适合现场大量安装的程度。高压PT已不能很好的适用于面积有限、投资固定的现场应用。

CVT的结构创新性在于它由分压装置与一套类似于PT的电磁单元组成，因此CVT具有PT的全部功能外还有以下优点：分压装置的分压作用使得电磁单元即使在较低绝缘水平的条件下也可以对高电压进行转换，提高了设备绝缘性能；内部电容器可以通过耦合作用在长距离通讯、远方测量、线路高频保护等方面发挥载波作用；制造工艺不复杂、体积小、重量轻、易于维护、经济性显著。这些优点使得CVT在超高压、特高压等级计量关口上得到大规模运用，但同时CVT结构相对于PT多出一套分压装置，故障率高于PT，因此，如何对电容式电压互感器进行有效的测试，是目前需要解决的问题。

发明内容

基于上述现状，本发明的主要目的在于提供一种电容式电压互感器的测试方法及系统，可以对电容式电压互感器进行有效的测试。

为实现上述目的，本发明的技术方案提供了一种电容式电压互感器的测试方法，包括：

步骤S1：在对电容式电压互感器和电容分压器输入相同的第一测试电压时，记录所述电容式电压互感器和所述电容分压器在同一时间的输出值，所述第一测试电压为100％含量的基波电压；

步骤S2：在对所述电容式电压互感器和所述电容分压器输入相同的第二测试电压时，记录所述电容式电压互感器和所述电容分压器在同一时间的输出值，所述第二测试电压为基波电压迭加谐波电压；

步骤S3：对于步骤S1和步骤S2记录的所述电容式电压互感器的每一个输出值，将其与同一时间的所述电容分压器的输出值进行比对分析，并根据比对分析的结果判断所述电容式电压互感器是否存在故障。

进一步地，执行步骤S1多次，以及执行步骤S2多次。

进一步地，在执行不同次步骤S2中，所述第二测试电压中的谐波电压不同。

进一步地，步骤S3包括：

步骤S31：对于所述电容式电压互感器的每一个输出值，以同一时间的所述电容分压器的输出值作为标准计算误差，若误差在预设范围内，则确定所述电容式电压互感器的该输出值合格，否则确定所述电容式电压互感器的该输出值不合格；

步骤S32：根据步骤S31确定的合格的输出值的数量以及不合格的输出值的数量判断所述电容式电压互感器是否存在故障。

进一步地，通过扰动设备对所述电容式电压互感器和所述电容分压器输入所述第一测试电压和所述第二测试电压；

所述扰动设备包括电能质量扰动装置以及与所述电能质量扰动装置的输出相连的升压变压器，所述升压变压器用于将所述电能质量扰动装置输出的380V电压升压至110KV。

进一步地，通过波形记录仪记录所述电容式电压互感器和所述电容分压器的输出值。

为实现上述目的，本发明的技术方案还提供了一种电容式电压互感器的测试系统，包括：

第一处理模块，用于在对电容式电压互感器和电容分压器输入相同的第一测试电压时，记录所述电容式电压互感器和所述电容分压器在同一时间的输出值，所述第一测试电压为100％含量的基波电压；

第二处理模块，用于在对所述电容式电压互感器和所述电容分压器输入相同的第二测试电压时，记录所述电容式电压互感器和所述电容分压器在同一时间的输出值，所述第二测试电压为基波电压迭加谐波电压；

比对分析模块，用于对于第一处理模块和第二处理模块记录的所述电容式电压互感器的每一个输出值，将其与同一时间的所述电容分压器的输出值进行比对分析，并根据比对分析的结果判断所述电容式电压互感器是否存在故障。

进一步地，所述比对分析模块包括：

计算单元，用于对于所述电容式电压互感器的每一个输出值，以同一时间的所述电容分压器的输出值作为标准计算误差，若误差在预设范围内，则确定所述电容式电压互感器的该输出值合格，否则确定所述电容式电压互感器的该输出值不合格；

判断单元，用于根据计算单元确定的合格的输出值的数量以及不合格的输出值的数量判断所述电容式电压互感器是否存在故障。

进一步地，通过扰动设备对所述电容式电压互感器和所述电容分压器输入所述第一测试电压和所述第二测试电压；

所述扰动设备包括电能质量扰动装置以及与所述电能质量扰动装置的输出相连的升压变压器，所述升压变压器用于将所述电能质量扰动装置输出的380V电压升压至110KV。

进一步地，通过波形记录仪记录所述电容式电压互感器和所述电容分压器的输出值。

本发明提供的电容式电压互感器的测试方法，分别在100％基波条件下和基波迭加谐波条件下同时记录电容式电压互感器和电容分压器的输出值，并利用电容分压器的输出对电容式电压互感器的输出进行分析，能够对电容式电压互感器进行有效的测试。

附图说明

通过以下参照附图对本发明实施例的描述，本发明的上述以及其它目的、特征和优点将更为清楚，在附图中：

图1是本发明实施例提供的一种电容式电压互感器的测试方法的流程图；

图2是本发明实施例提供的一种将扰动设备连接至电容式电压互感器和电容分压器的示意图；

图3是本发明实施例提供的一种电能质量扰动装置的示意图；

图4是本发明实施例提供的一种电能质量扰动发生器的示意图。

具体实施方式

以下基于实施例对本发明进行描述，但是本发明并不仅仅限于这些实施例。在下文对本发明的细节描述中，详尽描述了一些特定的细节部分，为了避免混淆本发明的实质，公知的方法、过程、流程、元件并没有详细叙述。

此外，本领域普通技术人员应当理解，在此提供的附图都是为了说明的目的，并且附图不一定是按比例绘制的。

除非上下文明确要求，否则整个说明书和权利要求书中的“包括”、“包含”等类似词语应当解释为包含的含义而不是排他或穷举的含义；也就是说，是“包括但不限于”的含义。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“第一”、“第二”等仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。此外，在本发明的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。

参见图1，图1是本发明实施例提供的一种电容式电压互感器的测试方法的流程图，包括：

步骤S1：在对电容式电压互感器和电容分压器输入相同的第一测试电压时，记录所述电容式电压互感器和所述电容分压器在同一时间的输出值，所述第一测试电压为100％含量的基波电压；

需要说明的是，在测试前，需要预先确定采用的电容分压器不存在故障，如可以采用FRC型号的电容分压器；

步骤S2：在对所述电容式电压互感器和所述电容分压器输入相同的第二测试电压时，记录所述电容式电压互感器和所述电容分压器在同一时间的输出值，所述第二测试电压为基波电压迭加谐波电压；

步骤S3：对于步骤S1和步骤S2记录的所述电容式电压互感器的每一个输出值，将其与同一时间的所述电容分压器的输出值进行比对分析，并根据比对分析的结果判断所述电容式电压互感器是否存在故障。

本发明实施例提供的电容式电压互感器的测试方法，分别在100％基波条件下和基波迭加谐波条件下同时记录电容式电压互感器和电容分压器的输出值，并利用电容分压器的输出对电容式电压互感器的输出进行分析，能够对电容式电压互感器进行有效的测试。

优选地，在一实施例中，可以执行步骤S1多次，以及执行步骤S2多次，其中，在执行不同次步骤S2中，所述第二测试电压中的谐波电压可以不同，即在执行不同次的步骤S2中，谐波电压的含量可以不同，谐波次数也可以不同。

例如，在一实施例中，步骤S3包括：

步骤S31：对于所述电容式电压互感器的每一个输出值，以同一时间的所述电容分压器的输出值作为标准计算误差，若误差在预设范围内，则确定所述电容式电压互感器的该输出值合格，否则确定所述电容式电压互感器的该输出值不合格；

步骤S32：根据步骤S31确定的合格的输出值的数量以及不合格的输出值的数量判断所述电容式电压互感器是否存在故障。例如，若合格的输出值的数量占输出值的总数量(合格的输出值的数量与不合格的输出值的数量之和)之比大于90％，则确定不存在故障，否则，确定存在故障。

其中，在一实施例中，可以通过扰动设备对所述电容式电压互感器和所述电容分压器输入所述第一测试电压和所述第二测试电压；

所述扰动设备包括电能质量扰动装置以及与所述电能质量扰动装置的输出相连的升压变压器，所述升压变压器用于将所述电能质量扰动装置输出的380V电压升压至110KV。

优选地，在本实施例中，可以通过波形记录仪记录电容式电压互感器和电容分压器的输出值，例如，可以采用横河DL750型号的录波仪；

本发明实施例中，谐波源负荷为稳定负荷，因此如使用A级电能质量分析仪，则分析仪输出结果中每次的谐波含量均包含了相邻两条谱线的结果，与实际设定发生量将存在差值，因此可以采用录波仪直接录波，使用MATLAB的进行数据的处理，应用MATLAB进行数据的处理时，对时间无限的信号做离散傅里叶变换时，只能选取一段信号进行分析，因此会出现信号截断导致能量泄露问题，可采用的解决方法主要有加窗函数和信号整周期截断(IEC61000-4-7对谐波分析仪的要求)，本发明实施例可以采用后一种方法，取10周期信号进行傅里叶变换和后续计算或采用simulink中powergui模块的FFT Analysis进行10周波的傅里叶分析，力求所得结果在计算上尽可能地减小误差，根据录波仪的采用频率确定快速傅里叶变化的采样点数，保证快速傅里叶变换是基于每个周期相同的采样点数进行，保证了取出数据块的原始周期性，减少泄露现象造成的误差。

例如，在一实施例中，对一电容式电压互感器(CVT)的测试步骤如下：

步骤A：如图2所示将扰动设备连接至电容式电压互感器和电容分压器，扰动设备包括电能质量扰动装置以及升压变压器，电能质量扰动装置的输出连接至升压变压器的一次侧，升压变压器的二次侧同时连接到电容式电压互感器和电容分压器，电容式电压互感器和电容分压器的输出连接到波形记录仪，电能质量扰动装置可以设置基波电压和谐波电压发生量，升压变压器将电能质量扰动装置输出的380V电压升压至110KV，波形记录仪可以同时记录电容式电压互感器和电容分压器的二次侧输出波形；

步骤B：控制扰动设备输出100％含量的基波电压，波形记录仪同时记录电容式电压互感器和电容分压器的二次侧输出波形；

执行步骤B三次，即在100％含量的基波电压输入条件下，对电容式电压互感器检验三次，得到三组数据；

步骤C：控制扰动设备输出基波电压迭加谐波电压，波形记录仪同时记录电容式电压互感器和电容分压器的二次侧输出波形；

执行步骤C四次，即在基波电压迭加谐波电压的输入条件下，对电容式电压互感器检验四次，其中，不同次检验时迭加的谐波次数可以不同，得到四组数据；

例如，在70％基波迭加3、5、7次谐波的输入条件下检验一次，在70％基波迭加9、11、13次谐波的输入条件下检验一次，在70％基波迭加15、17、19次谐波的输入条件下检验两次；

步骤D：对步骤B以及步骤C记录的输出值进行分析，判断电容式电压互感器是否存在故障；

即对于电容式电压互感器的每一个输出值，以同一时间的电容分压器的输出值作为标准计算误差，若误差在预设范围内，则确定电容式电压互感器的该输出值合格，否则确定电容式电压互感器的该输出值不合格，然后根据确定的合格的输出值的数量以及不合格的输出值的数量判断电容式电压互感器是否存在故障，测试结果如表1所示；

表1

需要说明的是，在本实施例中，电容分压器的变比为1000:1，CVT的变比为110k:100，因此电容分压器的测量值(即输出值)应乘以系数α后与CVT的测量值(即输出值)进行对比分析，其中，α＝1/1.1，上述表格中CVT的输出值为经过FFT分析后基波的数值；

由以上测量数据可知，以电容分压器为标准，无论是在100％基波条件下，还是在基波迭加谐波的条件下，CVT的基波测量值均在CVT准确级允许的范围内(即电容式电压互感器的上述7个输出值的误差均在预设范围内)，可确定该CVT不存在故障。

其中，在本发明实施例中，扰动设备中的电能质量扰动装置可以采用如图3所示的结构，该电能质量扰动装置包括输入断路器柜、扰动源输入开关柜、输入变压器与单元柜、输出滤波与开关柜、开关与输出变压器柜和输出测试柜，输入断路器柜、扰动源输入开关柜、输出滤波与开关柜和输出测试柜均连接在10kV母线上；扰动源输入开关柜、输入变压器与单元柜、输出滤波与开关柜、开关与输出变压器柜和输出测试柜顺序连接，输入变压器与单元柜为电能质量扰动发生器；

其中，输入断路器柜包括高压断路器QF1，10kV配电网母线通过真空断路器合闸开关与高压断路器QF1连接，扰动源输入开关柜包括接触器KM1、接触器KM2和限流电阻，接触器KM2和限流电阻串联后并联在接触器KM1的两端，用于减小接触器KM1合入时产生的大电流；高压断路器QF1通过接触器KM1与电能质量扰动发生器的输入端连接；

如图4所示，电能质量扰动发生器可采用三路进线(10kV进线A、10kV进线B以及10kV进线C)，并包含输出模块A、输出模块B以及输出模块C，其中，每一个输出模块包括3个相连的功率单元以及LC滤波单元，每一个功率单元包括整流器与逆变器，经过交流-直流-交流变换，产生频率和幅值连续可调的交变电压，LC滤波单元包含电感和电容，输出模块A、输出模块B、输出模块C能够分别输出2kV电压，输出模块的LC滤波单元可与降压变压器并联，从而产生0.38kV谐波电压电流源；

如图3所示，输出滤波与开关柜包括高压接触器KM3、KM4和KM5；电能质量扰动发生器的输出两侧分别通过高压接触器KM3和KM4与10kV母线连接；

开关与输出变压器柜包括接触器KM6-1和KM6-2以及降压变压器；接触器KM6-1和KM6-2分别与LC滤波单元的两个输出端连接，接触器KM6-1和KM6-2分别连接降压变压器的原边，与降压变压器并联产生0.38kV谐波电压电流源；

输出测试柜包括10kV测试电源母线、0.4kV测试电源母线，0.4kV测试电源母线与降压变压器的副边连接；

上述电能质量扰动装置通过接触器和断路器的组合，实现电能质量扰动发生器串入10KV和0.38kV系统，即通过高压断路器QF1、接触器KM1、KM2、高压接触器KM3、KM4、KM5和接触器KM6-1、KM6-2组合开关，实现10kV和0.38kV两种谐波源输出方式：

本发明实施例还提供了一种电容式电压互感器的测试系统，包括：

第一处理模块，用于在对电容式电压互感器和电容分压器输入相同的第一测试电压时，记录所述电容式电压互感器和所述电容分压器在同一时间的输出值，所述第一测试电压为100％含量的基波电压；

第二处理模块，用于在对所述电容式电压互感器和所述电容分压器输入相同的第二测试电压时，记录所述电容式电压互感器和所述电容分压器在同一时间的输出值，所述第二测试电压为基波电压迭加谐波电压；

比对分析模块，用于对于第一处理模块和第二处理模块记录的所述电容式电压互感器的每一个输出值，将其与同一时间的所述电容分压器的输出值进行比对分析，并根据比对分析的结果判断所述电容式电压互感器是否存在故障。

在一实施例中，所述比对分析模块包括：

计算单元，用于对于所述电容式电压互感器的每一个输出值，以同一时间的所述电容分压器的输出值作为标准计算误差，若误差在预设范围内，则确定所述电容式电压互感器的该输出值合格，否则确定所述电容式电压互感器的该输出值不合格；

判断单元，用于根据计算单元确定的合格的输出值的数量以及不合格的输出值的数量判断所述电容式电压互感器是否存在故障。

在一实施例中，通过扰动设备对所述电容式电压互感器和所述电容分压器输入所述第一测试电压和所述第二测试电压；

所述扰动设备包括电能质量扰动装置以及与所述电能质量扰动装置的输出相连的升压变压器，所述升压变压器用于将所述电能质量扰动装置输出的380V电压升压至110KV。

在一实施例中，可以通过波形记录仪记录所述电容式电压互感器和所述电容分压器的输出值。

本发明实施例提供的电容式电压互感器的测试系统，分别在100％基波条件下和基波迭加谐波条件下同时记录电容式电压互感器和电容分压器的输出值，并利用电容分压器的输出对电容式电压互感器的输出进行分析，能够对电容式电压互感器进行有效的测试。

本领域的技术人员能够理解的是，在不冲突的前提下，上述各优选方案可以自由地组合、叠加。

应当理解，上述的实施方式仅是示例性的，而非限制性的，在不偏离本发明的基本原理的情况下，本领域的技术人员可以针对上述细节做出的各种明显的或等同的修改或替换，都将包含于本发明的权利要求范围内。

Claims (10)

1.一种电容式电压互感器的测试方法，其特征在于，包括：

步骤S1：在对电容式电压互感器和电容分压器输入相同的第一测试电压时，记录所述电容式电压互感器和所述电容分压器在同一时间的输出值，所述第一测试电压为100％含量的基波电压；

步骤S2：在对所述电容式电压互感器和所述电容分压器输入相同的第二测试电压时，记录所述电容式电压互感器和所述电容分压器在同一时间的输出值，所述第二测试电压为基波电压迭加谐波电压；

步骤S3：对于步骤S1和步骤S2记录的所述电容式电压互感器的每一个输出值，将其与同一时间的所述电容分压器的输出值进行比对分析，并根据比对分析的结果判断所述电容式电压互感器是否存在故障。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，执行步骤S1多次，以及执行步骤S2多次。

3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，在执行不同次步骤S2中，所述第二测试电压中的谐波电压不同。

4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤S3包括：

步骤S31：对于所述电容式电压互感器的每一个输出值，以同一时间的所述电容分压器的输出值作为标准计算误差，若误差在预设范围内，则确定所述电容式电压互感器的该输出值合格，否则确定所述电容式电压互感器的该输出值不合格；

步骤S32：根据步骤S31确定的合格的输出值的数量以及不合格的输出值的数量判断所述电容式电压互感器是否存在故障。

5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，通过扰动设备对所述电容式电压互感器和所述电容分压器输入所述第一测试电压和所述第二测试电压；

所述扰动设备包括电能质量扰动装置以及与所述电能质量扰动装置的输出相连的升压变压器，所述升压变压器用于将所述电能质量扰动装置输出的380V电压升压至110KV。

6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，通过波形记录仪记录所述电容式电压互感器和所述电容分压器的输出值。

7.一种电容式电压互感器的测试系统，其特征在于，包括：

第一处理模块，用于在对电容式电压互感器和电容分压器输入相同的第一测试电压时，记录所述电容式电压互感器和所述电容分压器在同一时间的输出值，所述第一测试电压为100％含量的基波电压；

第二处理模块，用于在对所述电容式电压互感器和所述电容分压器输入相同的第二测试电压时，记录所述电容式电压互感器和所述电容分压器在同一时间的输出值，所述第二测试电压为基波电压迭加谐波电压；

比对分析模块，用于对于第一处理模块和第二处理模块记录的所述电容式电压互感器的每一个输出值，将其与同一时间的所述电容分压器的输出值进行比对分析，并根据比对分析的结果判断所述电容式电压互感器是否存在故障。

8.根据权利要求7所述的系统，其特征在于，所述比对分析模块包括：

计算单元，用于对于所述电容式电压互感器的每一个输出值，以同一时间的所述电容分压器的输出值作为标准计算误差，若误差在预设范围内，则确定所述电容式电压互感器的该输出值合格，否则确定所述电容式电压互感器的该输出值不合格；

判断单元，用于根据计算单元确定的合格的输出值的数量以及不合格的输出值的数量判断所述电容式电压互感器是否存在故障。

9.根据权利要求7所述的系统，其特征在于，通过扰动设备对所述电容式电压互感器和所述电容分压器输入所述第一测试电压和所述第二测试电压；

所述扰动设备包括电能质量扰动装置以及与所述电能质量扰动装置的输出相连的升压变压器，所述升压变压器用于将所述电能质量扰动装置输出的380V电压升压至110KV。

10.根据权利要求7所述的系统，其特征在于，通过波形记录仪记录所述电容式电压互感器和所述电容分压器的输出值。

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