CN112505610A - 一种35kV及以下计量用电压互感器绝缘及计量性能一体化试验装置及方法 - Google Patents

Abstract

本发明一种涉及35kV及以下计量用电压互感器绝缘及计量性能一体化试验装置及方法，属于电能计量技术领域。本发明装置包括机柜、线性变频电源、无局放一体化自升压标准装置、局放测量单元、误差测量单元、工频耐压试验单元、主机、人机交互面板、扫描枪。本发明可在一次接线条件下，实现电压互感器的耐压、局放及误差试验，并自动生成原始记录及报告。本发明为电压互感器的性能试验提供了先进的技术手段，大幅提升了试验的效率、准确性及安全性。

Description

一种35kV及以下计量用电压互感器绝缘及计量性能一体化试 验装置及方法

技术领域

本发明涉及一种35kV及以下计量用电压互感器绝缘及计量性能一体化试验装置及方法，属于电能计量技术领域。

背景技术

电压互感器是一种用于向测量仪器、仪表和保护或控制装置或类似电器传送信息信号的变压器。电压互感器能将高电压变成低电压，用于测量或保护系统，同时还可用来隔离高电压系统，以保证人身和设备的安全。计量用电压互感器与电能表组成的计量装置用于电能计量，互感器的准确性关系到发、配、供、用多环节间贸易结算的公平、公正性，其可靠运行关系到电网的用电安全。

由于35kV及以下计量用电压互感器生产企业的技术、资金门槛不高，产品需求量大面广，导致目前行业整体呈现产业集中度不高、厂家数量众多、产品质量良莠不齐等现状，给电力企业带来诸多问题，例如：在采购、运行等环节对产品质量的把控难度较大，运行中35kV及以下计量用电压互感器质量存在较大隐患，导致贸易结算纠纷和电网运行问题的发生，故障率较高，甚至出现设备爆炸或烧毁等现象。

为解决上述问题，不仅要对运行过程中的电力互感器进行严格的检测，还需对电力用电压互感器在招标采购前进行全性能检测。全性能试验中误差、局放和耐压试验为核心试验，目前35kV及以下计量用电压互感器的误差、局放和耐压试验仍采用传统的分项独立测试、手动试验、人为经验判断的方式，存在流程复杂、人工操作环节多、检测效率低、可靠性不高、劳动强度大等弊端，难以满足对其开展多环节、全性能检测的需求，使得配网电能计量的准确性和运行的安全性难以得到保障。

发明内容

本发明针对上述问题，提出了一种35kV及以下计量用电压互感器绝缘及计量性能一体化试验方法，并发明了35kV及以下计量用电压互感器绝缘及计量性能一体化试验装置。该装置可在一次接线条件下，实现电压互感器的耐压、局放及误差试验，并自动生成原始记录及报告。本发明为电压互感器的性能试验提供了先进的技术手段，大幅提升了试验的效率、准确性及安全性。

本发明技术方案是：一种35kV及以下计量用电压互感器绝缘及计量性能一体化试验装置，包括机柜、线性变频电源、无局放一体化自升压标准装置、局放测量单元、误差测量单元、工频耐压试验单元、主机、人机交互面板、扫描枪；

所述线性变频电源、无局放一体化自升压标准装置、局放测量单元、误差测量单元、工频耐压试验单元均可拆卸安装于机柜内部；人机交互面板嵌于机柜前面板；扫描枪悬挂于机柜前面板；工作警示灯安装于机柜顶部。

主机与线性变频电源、局放测量单元、误差测量单元、工频耐压试验单元连接；主机还与人机交互面板通讯连接；操作人员通过人机交互面板输入耐压、局放、极性、误差及重复性试验的操作指令，该指令将传输至主机，主机控制线性变频电源、局放测量单元、误差测量单元、工频耐压试验单元完成试验操作，并将试验结果及报告反馈至人机交互面板。

作为本发明的进一步方案，所述机柜右侧嵌有接线排；所述机柜包括USB口和网口。

作为本发明的进一步方案，所述无局放一体化自升压标准装置由无局放试验变压器与多变比标准电压互感器组成，无局放试验变压器可产生(0～100)kV高压，所述无局放试验变压器包含输入绕组、输出绕组及测量绕组；多变比标准电压互感器包含一次绕组和多个抽头的二次绕组，构成多个变比。

作为本发明的进一步方案，所述线性变频电源由变频控制单元及线性功率放大单元组成，输出电压频率(40～500)Hz可调，幅值(0～300)V可调，线性变频电源输出端与无局放试验变压器输入绕组连接，通过试验变转变为(0～100)kV高压，为电压互感器的耐压试验、局放试验以及误差试验提供试验电压。

作为本发明的进一步方案，所述局放测量单元由局部放电测试仪、耦合电容和测量阻抗构成，耦合电容与测量阻抗串联后并联于无局放试验变压器的输出绕组，局部放电测试仪并联于测量阻抗两端；采样模块与无局放试验变压器的测量绕组并联，监视试验电压；局放测量单元与线性变频电源、无局放试验变压器以及采样模块组成了电压互感器局部放电测量系统，可实现电压互感器的局部放电试验。

作为本发明的进一步方案，所述误差测量单元由电压互感器负荷箱和互感器校验仪组成，电压互感器负荷箱通过继电器并联于被试电压互感器的二次绕组；多变比标准电压互感器的二次绕组以及被试电压互感器二次绕组与互感器校验仪连接，将标准电压信号和差压信号输入互感器校验仪；误差测量单元、线性变频电源以及无局放一体化自升压标准装置组成了电压互感器误差测量系统，可实现电压互感器的误差以及重复性试验。

作为本发明的进一步方案，所述工频耐压试验单元由采样模块和计时单元组成，采样模块与无局放试验变压器的测量绕组并联，监视试验电压；计时单元用于耐压试验的计时；工频试验单元与线性变频电源以及无局放试验变压器组成了电压互感器耐压试验系统，可实现电压互感器的耐压试验。

本发明的一种35kV及以下计量用电压互感器绝缘及计量性能一体化试验方法如下：

将被试电压互感器放置于装置右侧；在试验区域设置安全围栏；

使用扫描枪识别被试电压互感器信息；

将被试电压互感器一次绕组与无局放试验变压器输出绕组高压端连接，被试电压互感器二次绕组与接线排二次端子接线柱连接，试验电源与接线排电源输入端子接线柱连接，地线与接线排接地端子以及机柜接地端子连接，即接线完毕；

操作人员点击人机交互面板，勾选局放试验、耐压试验、极性、误差、重复性试验等项目，点击启动；主机将控制各试验设备自动完成局放试验、耐压试验、极性、误差、重复性等试验；

首先将试验电压升至工频耐压所需的值，并保持Ts，然后降至局部放电试验所需的电压值，记录此电压下的局放量，即完成耐压及局放试验；再控制升压至5%以下小电压，测量互感器极性，极性正常继续试验，升压至80%~120%额定电压校验点，记录各校验点误差；重复n次80%~120%额定电压范围的升降压，并记录误差，依据误差数据计算得到重复性量值，即完成互感器的极性、误差、重复性等试验。

试验结束后，点击人机交互面板生成原始记录及报告，主机将进行数据处理生成并存储原始记录及报告；

使用U盘、USB线、网络即可传输原始记录及报告。

试验结束，拆除试验接线及安全围栏。

本发明提出的一种35kV及以下计量用电压互感器绝缘及计量性能一体化试验方法及试验装置，可在一次接线条件下，实现电压互感器的耐压、局放及误差试验，并自动生成原始记录及报告，具有以下优点和积极效果：

（1）减少试验设备和试验接线数量，简化试验流程：分析工频耐压试验与局部放电试验的试验方法、试验线路和所需试验设备，发现两者所需试验电源相同，且试验所需施加电压的相对位置一样，其差别在于试验电压和测量参数不一样，工频耐压试验要求监测一次高压及试验时间，局部放电试验也需要监测一次高压，所以可以将这两个试验组合，试验线路按局部放电试验的线路接线，试验程序为：先将试验电压升至工频耐压所需的值，并保持60Ts，然后降至局部放电试验所需的电压值，记录此电压下的局放量。分析了绕组极性、重复性、误差试验方法、试验线路和所需试验设备，发现均为基于误差测试线路开展的，试验设备可完全共用，无需改变接线，可以整合一起完成。分析电压互感器工频耐压、局放、极性、参比误差、重复性、试验，其中工频耐压、局放、参比误差、重复性、变差试验的试验电源部分完成相同，一次接线完全相同，二次接线相近接线改动不大。因此本发明提出将上述5个试验一体化设计，仅需一次接线通过继电器切换以及主机控制即可完成试验，大幅减小了试验设备数量、试验接线数量，减小了试验工作量及难度，简化了试验流程，提高了试验效率和试验的容错率；

（2）减小试验不确定度：试验设备采用一体化设计，位置固定，相互之间干扰量固定，减小了设备之间的相对距离以及接线带来的不确定度，提高了试验的准确性；

（3）集成化、可移动设计，使得试验更加便捷高效；

（4）便于互感器的全寿命管理：具备原始记录和报告生成与存储功能，可存储海量的互感器检测数据，便于跟踪互感器各周期的性能状态，促进互感器的全寿命的管理。

附图说明

图1是本发明35kV及以下计量用电压互感器绝缘及计量性能一体化试验装置原理框图。

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。

实施例1：如图1所示，一种35kV及以下计量用电压互感器绝缘及计量性能一体化试验装置，包括机柜、线性变频电源、无局放一体化自升压标准装置、局放测量单元、误差测量单元、工频耐压试验单元、主机、人机交互面板、扫描枪；

所述线性变频电源、无局放一体化自升压标准装置、局放测量单元、误差测量单元、工频耐压试验单元均可拆卸安装于机柜内部；人机交互面板嵌于机柜前面板；扫描枪悬挂于机柜前面板；工作警示灯安装于机柜顶部。

主机与线性变频电源、局放测量单元、误差测量单元、工频耐压试验单元连接；主机还与人机交互面板通讯连接；操作人员通过人机交互面板输入耐压、局放、极性、误差、重复性及重复性试验的操作指令，该指令将传输至主机，主机控制线性变频电源、局放测量单元、误差测量单元、工频耐压试验单元完成试验操作，并将试验结果及报告反馈至人机交互面板。

作为本发明的进一步方案，所述机柜右侧嵌有接线排；所述机柜包括USB口和网口。

作为本发明的进一步方案，所述无局放一体化自升压标准装置由无局放试验变压器与多变比标准电压互感器组成，无局放试验变压器可产生(0～100)kV高压，所述无局放试验变压器包含输入绕组、输出绕组及测量绕组；多变比标准电压互感器包含一次绕组和多个抽头的二次绕组，构成多个变比。

作为本发明的进一步方案，所述线性变频电源由变频控制单元及线性功率放大单元组成，输出电压频率(40～500)Hz可调，幅值(0～300)V可调，线性变频电源输出端与无局放试验变压器输入绕组连接，通过试验变转变为(0～100)kV高压，为电压互感器的耐压试验、局放试验以及误差试验提供试验电压。

作为本发明的进一步方案，所述局放测量单元由局部放电测试仪、耦合电容和测量阻抗构成，耦合电容与测量阻抗串联后并联于无局放试验变压器的输出绕组，局部放电测试仪并联于测量阻抗两端；采样模块与无局放试验变压器的测量绕组并联，监视试验电压；局放测量单元与线性变频电源、无局放试验变压器以及采样模块组成了电压互感器局部放电测量系统，可实现电压互感器的局部放电试验。

作为本发明的进一步方案，所述误差测量单元由电压互感器负荷箱和互感器校验仪组成，电压互感器负荷箱通过继电器并联于被试电压互感器的二次绕组；多变比标准电压互感器的二次绕组以及被试电压互感器二次绕组与互感器校验仪连接，将标准电压信号和差压信号输入互感器校验仪；误差测量单元、线性变频电源以及无局放一体化自升压标准装置组成了电压互感器误差测量系统，可实现电压互感器的误差以及重复性试验。

作为本发明的进一步方案，所述工频耐压试验单元由采样模块和计时单元组成，采样模块与无局放试验变压器的测量绕组并联，监视试验电压；计时单元用于耐压试验的计时；工频试验单元与线性变频电源以及无局放试验变压器组成了电压互感器耐压试验系统，可实现电压互感器的耐压试验。

本发明的工作原理是：

其中线性变频电源与无局放一体化自升压标准装置一次绕组连接，还与主机连接，线性变频电源为无局放一体化自升压标准装置输出电压频率(40～500)Hz可调，幅值(0～300)V电压；主机控制线性变频电源的升降压；无局放一体化自升压标准装置与局放测量单元连接，通过其试验变转变为(0~100)kV高压，为局放试验单元以及被试电压互感器提供试验电压；无局放一体化自升压标准装置与误差测量单元连接，通过其试验变转变为(0~100)kV高压，为被试电压互感器提供试验高压，为误差测量单元、局放测量单元提供标准电压信号；主机与线性电源、局放测量单元、误差测量单元、工频耐压试验单元连接；主机还与人机交互面板通讯连接；操作人员通过人机交互面板输入耐压、局放、极性、误差、重复性及重复性试验的操作指令，该指令将传输至主机，主机控制线性变频电源、局放测量单元、误差测量单元、工频耐压试验单元完成试验操作，并将试验结果及报告反馈至人机交互面板。

试验流程：通过主机控制线性电源输出(0～300)V电压，使得无局放一体化自升压标准装置的一次电压达到工频耐压所需的值，通过主机控制工频耐压试验单元监视电压值并计时保持Ts，然后降至局部放电试验所需的电压值，通过主机控制局放测量单元测量并记录此电压下的局放量。通过主机控制线性电源输出小电压，观察并记录误差测量单元中互感器校验仪极性情况，极性正确则继续升压至80%额定电压、100%额定电压、120%额定电压，通过主机控制误差测量单元记录误差值，并重复n次该操作，试验结束后主机控制进行数据处理生成并存储原始记录及报告。

不失一般性，以使用35kV及以下计量用电压互感器绝缘及计量性能一体化试验方法开展电压互感器耐压、局放、极性、误差、重复性等试验为例对本发明的内容作进一步的说明；

本发明的一种35kV及以下计量用电压互感器绝缘及计量性能一体化试验方法如下：

将被试电压互感器放置于装置右侧；在试验区域设置安全围栏；

使用扫描枪识别被试电压互感器信息；

将被试电压互感器一次绕组与无局放试验变压器输出绕组高压端连接，被试电压互感器二次绕组与接线排二次端子接线柱连接，试验电源与接线排电源输入端子接线柱连接，地线与接线排接地端子以及机柜接地端子连接；即接线完毕；

操作人员点击人机交互面板，勾选局放试验、耐压试验、极性、误差、重复性试验等项目，点击启动；主机将控制各试验设备自动完成局放试验、耐压试验、极性、误差、重复性等试验；

首先将试验电压升至工频耐压所需的值，并保持Ts，然后降至局部放电试验所需的电压值，记录此电压下的局放量，即完成耐压及局放试验；再控制升压至5%以下小电压，测量互感器极性，极性正常继续试验，升压至80%~120%额定电压校验点，记录各校验点误差；重复n次80%~120%额定电压范围的升降压，并记录误差，依据误差数据计算得到重复性量值，即完成互感器的极性、误差、重复性等试验。

试验结束后，点击人机交互面板生成原始记录及报告，主机将进行数据处理生成并存储原始记录及报告；

使用U盘、USB线、网络即可传输原始记录及报告。

试验结束，拆除试验接线及安全围栏。

上面结合附图对本发明的具体实施例作了详细说明，但是本发明并不限于上述实施例，在本领域普通技术人员所具备的知识范围内，还可以在不脱离本发明宗旨的前提下作出各种变化。

Claims (10)

1.一种35kV及以下计量用电压互感器绝缘及计量性能一体化试验装置，其特征在于：包括机柜、线性变频电源、无局放一体化自升压标准装置、局放测量单元、误差测量单元、工频耐压试验单元、主机、人机交互面板、扫描枪；

所述线性变频电源、无局放一体化自升压标准装置、局放测量单元、误差测量单元、工频耐压试验单元均可拆卸安装于机柜内部；人机交互面板嵌于机柜前面板；扫描枪悬挂于机柜前面板；工作警示灯安装于机柜顶部。

2.根据权利要求1所述的35kV及以下计量用电压互感器绝缘及计量性能一体化试验装置，其特征在于：所述主机与线性变频电源、局放测量单元、误差测量单元、工频耐压试验单元连接；主机还与人机交互面板通讯连接；操作人员通过人机交互面板输入耐压、局放、极性、误差及重复性试验的操作指令，该指令将传输至主机，主机控制线性变频电源、局放测量单元、误差测量单元、工频耐压试验单元完成试验操作，并将试验结果及报告反馈至人机交互面板。

3.根据权利要求1所述的35kV及以下计量用电压互感器绝缘及计量性能一体化试验装置，其特征在于：所述机柜右侧嵌有接线排；所述机柜包括USB口和网口。

4.根据权利要求1所述的35kV及以下计量用电压互感器绝缘及计量性能一体化试验装置，其特征在于：所述无局放一体化自升压标准装置由无局放试验变压器与多变比标准电压互感器组成，无局放试验变压器可产生(0～100)kV高压，所述无局放试验变压器包含输入绕组、输出绕组及测量绕组；多变比标准电压互感器包含一次绕组和多个抽头的二次绕组，构成多个变比。

5.根据权利要求1所述的35kV及以下计量用电压互感器绝缘及计量性能一体化试验装置，其特征在于：所述线性变频电源由变频控制单元及线性功率放大单元组成，输出电压频率(40～500)Hz可调，幅值(0～300)V可调，线性变频电源输出端与无局放试验变压器输入绕组连接，通过试验变转变为(0～100)kV高压，为电压互感器的耐压试验、局放试验以及误差试验提供试验电压。

6.根据权利要求1所述的35kV及以下计量用电压互感器绝缘及计量性能一体化试验装置，其特征在于：所述局放测量单元由局部放电测试仪、耦合电容和测量阻抗构成，耦合电容与测量阻抗串联后并联于无局放试验变压器的输出绕组，局部放电测试仪并联于测量阻抗两端；采样模块与无局放试验变压器的测量绕组并联，监视试验电压；局放测量单元与线性变频电源、无局放试验变压器以及采样模块组成了电压互感器局部放电测量系统，可实现电压互感器的局部放电试验。

7.根据权利要求1所述的35kV及以下计量用电压互感器绝缘及计量性能一体化试验装置，其特征在于：所述误差测量单元由电压互感器负荷箱和互感器校验仪组成，电压互感器负荷箱通过继电器并联于被试电压互感器的二次绕组；多变比标准电压互感器的二次绕组以及被试电压互感器二次绕组与互感器校验仪连接，将标准电压信号和差压信号输入互感器校验仪；误差测量单元、线性变频电源以及无局放一体化自升压标准装置组成了电压互感器误差测量系统，可实现电压互感器的误差以及重复性试验。

8.根据权利要求1所述的35kV及以下计量用电压互感器绝缘及计量性能一体化试验装置，其特征在于：所述工频耐压试验单元由采样模块和计时单元组成，采样模块与无局放试验变压器的测量绕组并联，监视试验电压；计时单元用于耐压试验的计时；工频耐压试验单元与线性变频电源以及无局放试验变压器组成了电压互感器耐压试验系统，可实现电压互感器的耐压试验。

9.一种35kV及以下计量用电压互感器绝缘及计量性能一体化试验方法，其特征在于，包括如下：

将被试电压互感器放置于装置右侧；在试验区域设置安全围栏；

使用扫描枪识别被试电压互感器信息；

将被试电压互感器一次绕组与无局放试验变压器输出绕组高压端连接，被试电压互感器二次绕组与接线排二次端子接线柱连接，试验电源与接线排电源输入端子接线柱连接，地线与接线排接地端子以及机柜接地端子连接，即接线完毕；

操作人员点击人机交互面板，勾选局放试验、耐压试验、极性、误差、重复性试验项目，点击启动；主机将控制各试验设备自动完成局放试验、耐压试验、极性、误差、重复性试验；

首先将试验电压升至工频耐压所需的值，并保持Ts，然后降至局部放电试验所需的电压值，记录此电压下的局放量，即完成耐压及局放试验；再控制升压至5%以下小电压，测量互感器极性，极性正常继续试验，升压至80%~120%额定电压校验点，记录各校验点误差；重复n次80%~120%额定电压范围的升降压，并记录误差，依据误差数据计算得到重复性量值，即完成互感器的极性、误差、重复性试验。

10.根据权利要求9所述的35kV及以下计量用电压互感器绝缘及计量性能一体化试验方法，其特征在于，所述方法还包括：

试验结束后，点击人机交互面板生成原始记录及报告，主机将进行数据处理生成并存储原始记录及报告；

使用U盘、USB线、网络即可传输原始记录及报告；

试验结束，拆除试验接线及安全围栏。

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