CN113267722A - 一种高压断路器双端接地分合闸时间测试方法和系统 - Google Patents
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Abstract
本发明通过向断路器母线侧测试相线的接地线施加耦合电流，从断路器负载侧测试相线的接地线检测感应电流，从而判断断路器母线侧测试相线的接地线与断路器负载侧测试相线的接地线是否构成回路，以推断高压断路器的分合闸动作时间，实现了位于高压线路中的高压断路器的分合闸时间测试。本发明中，通过耦合电流和感应电流对高压断路器进行分合闸测试，不需要将高压断路器从高压线路脱离，实现了对高压线路中的高压断路器的分合闸时间测试，且保证了测试的安全性。
Description
技术领域
本发明涉及高压断路器领域，尤其涉及一种高压断路器双端接地分合闸时间测试方法和系统。
背景技术
高压断路器在电力系统中肩负着控制和保护双重任务,其状态的好坏直接影响着电力系统的安全运行。高压断路器的分合闸时间除直接影响开关的正常分合功能和安全运行外,还关系到系统其他设备的安全投切、内部过电压的高低,对其进行正确的测量意义重大。
目前高压断路器的分合闸时间测试方式为：给高压断路器断口的一端施加正电源,断口的另一端通过接地开关连接大地形成回路,此时，高压断路器的分合闸动作即为上述回路的通断，从而可根据该回路的得电失电时刻来测量断路器的分合闸时间。
目前缺乏测量已接入高压线路的高压断路器的分合闸时间的方法，如果要对接入高压线路的高压断路器的分合闸时间进行测试，只能将高压断路器至少一侧开度，在高压线路断电情况下对高压断路器的分合闸时间机芯测试。
发明内容
为了解决上述现有技术中目前缺乏测量已接入高压线路的高压断路器的分合闸时间的方法的缺陷，本发明提出了一种高压断路器双端接地分合闸时间测试方法和系统。
本发明的目的之一采用以下技术方案：
一种高压断路器双端接地分合闸时间测试方法，包括以下步骤：
S1、设置测试相线，向断路器母线侧测试相线的接地线施加耦合电流，测试相线为三相线中的至少一相；
S2、进行合闸时间测试和/或分闸时间测试；
合闸时间测试的方式为：在断路器分闸状态下，获取上位机下发合闸指令的时刻至断路器负载侧测试相线的接地线中产生感应电流的时刻作为断路器合闸时间；
分闸时间测试的方式为：在断路器合闸状态下，获取上位机下发分闸指令的时刻至所述感应电流从断路器负载侧测试相线的接地线中消失的时刻作为断路器分闸时间；
断路器负载侧测试相线与断路器母线侧测试相线同相。
优选的，步骤S2中，合闸时间测试时，在断路器分闸状态下向断路器下发合闸指令，并记录检测到该合闸指令对应的信号电流的时刻T1；将从断路器负载侧测试相线的接地线中检测到感应电流的时刻记作T2，则断路器的合闸时间为T2-T1；
分闸时间测试时，在断路器合闸状态下向断路器下发分闸指令，并记录检测到该分闸指令对应的信号电流的时刻T3；将所述感应电流从断路器负载侧测试相线的接地线中消失的时刻记作T4，则断路器的分闸时间为T4-T3。
优选的，步骤S1之前还设有步骤S0，在断路器的母线侧和负载侧均悬挂接地线，分别记作母线侧悬挂接地线和负载侧悬挂接地线；
步骤S1中，用于施加耦合电流的断路器母线侧测试相线的接地线为测试相线连接的母线侧悬挂接地线；步骤S2中，用于被检测感应电流的断路器负载侧测试相线的接地线为测试相线连接的负载侧悬挂接地线。
优选的，所述耦合电流为高频正弦交流电流。
优选的，所述耦合电流的频率为10kHz-50kHz。
优选的，测试相线为任一单相线。
本发明的目的之二采用以下技术方案：
一种高压断路器双端接地分合闸时间测试系统，包括存储模块和处理器，所述存储模块中存储有计算机程序，所述处理器用于在执行所述计算机程序时，实现上述的高压断路器双端接地分合闸时间测试方法。
优选的：还包括耦合线圈和检测模块；
耦合线圈用于将外部电源输出的电流耦合到断路器母线侧测试相线的接地线中，以使断路器母线侧测试相线的接地线和断路器负载侧测试相线的接地线所构成的闭合回路中产生感应电流；检测模块用于检测断路器负载侧测试相线的接地线中的感应电流；处理器与检测模块连接。
优选的，所述检测模块由套设在断路器负载侧测试相线的接地线上的罗氏线圈和连接在罗氏线圈和处理器之间的数据采集卡组成。
优选的，断路器母线侧测试相线的接地线为悬挂在断路器母线侧的高压线上并与断路器母线侧导电连接的一次性接地线，断路器负载侧测试相线的接地线为悬挂在断路器负载侧的高压线上并与断路器负载侧导电连接的一次性接地线。
本发明的优点在于：
(1)本发明通过向断路器母线侧测试相线的接地线施加耦合电流，从断路器负载侧测试相线的接地线检测感应电流，从而判断断路器母线侧测试相线的接地线与断路器负载侧测试相线的接地线是否构成回路，以推断高压断路器的分合闸动作时间，实现了位于高压线路中的高压断路器的分合闸时间测试。
(2)本发明中，通过耦合电流和感应电流对高压断路器进行分合闸测试，不需要将高压断路器从高压线路脱离，实现了对高压线路中的高压断路器的分合闸时间测试，且保证了测试的安全性。
(3)本发明提出的一种高压断路器双端接地分合闸时间测试方法中，向断路器母线侧测试相线的接地线施加耦合电流的时刻早于上位机下发合闸指令的时刻，提高了断路器负载侧测试相线的接地线中产生感应电流的时刻与断路器合闸动作完成时间的一致性，从而提高了所述合闸时间测试的精确性；同理，在断路器合闸状态下向断路器母线侧测试相线的接地线施加耦合电流，保证了向断路器下发分闸指令时，断路器负载侧测试相线的接地线中存在感应电流，即断路器负载侧测试相线的接地线中的感应电流只能由于断路器分闸而消失，从而保证了断路器负载侧测试相线的接地线中的感应电流消失时间与断路器分闸动作完成时间的一致，保证了断路器分闸时间测试的精确。
(4)本发明中，通过悬挂接地线实现耦合电流的施加和感应电流的检测，进一步保证了操作安全和便利。
(5)本发明中，测试相线为任一单相线，以提高测试效率，降低操作难度。所述耦合电流可采用高频正弦交流电，以提高耦合效率，保证断路器母线侧测试相线的接地线与断路器负载侧测试相线的接地线形成的闭合回路中可根据耦合电流产生感应电流。
附图说明
图1为高压断路器工作电路示意图；
图2为本发明提出的一种高压断路器双端接地分合闸时间测试方法流程图；
图3为本发明提出的另一种高压断路器双端接地分合闸时间测试方法流程图；
图4为本发明提出的一种高压断路器双端接地分合闸时间测试系统示意图；
图5为本发明提出的另一种高压断路器双端接地分合闸时间测试系统示意图；
图6为本发明提出的又一种高压断路器双端接地分合闸时间测试系统示意图。
图示：断路器母线侧开关A1、断路器负载侧开关B1、断路器母线侧接地开关A2、断路器负载侧接地开关B2；
断路器1、耦合线圈2、罗氏线圈3、母线侧悬挂接地线4和负载侧悬挂接地线5。
具体实施方式
以下将高压断路器简称断路器；
所述耦合电流为外部电源输出给套设在断路器母线侧测试相线的接地线上的耦合线圈中的电流；
悬挂接地线为本领域公知常识，其含义为将一次性接地线和高压线均裸露部分线芯，然后将一次性接地线与高压线通过裸露线芯的部分导电连接。
本实施方式提出的一种高压断路器双端接地分合闸时间测试方法，包括以下步骤。
S1、设置测试相线，向断路器母线侧测试相线的接地线施加耦合电流，测试相线为三相线中的至少一相。
具体实施时，测试相线为任一单相线，以提高测试效率，降低操作难度。具体实施时，也可将三相线均设置为测试相线，以提高测试的可信度，如图4所示。图5所示实施例中，采用一相线作为测试相线。
所述耦合电流可采用高频正弦交流电，以提高耦合效率，保证断路器母线侧测试相线的接地线与断路器负载侧测试相线的接地线形成的闭合回路中可根据耦合电流产生感应电流。
S2、进行合闸时间测试和/或分闸时间测试。
合闸时间测试的方式为：在断路器分闸状态下，获取上位机下发合闸指令的时刻至断路器负载侧测试相线的接地线中产生感应电流的时刻作为断路器合闸时间。本实施方式中，断路器负载侧测试相线与断路器母线侧测试相线同相。
结合电路特性可知，向断路器母线侧测试相线的接地线施加耦合电流，只有在断路器合闸状态下，断路器母线侧测试相线的接地线与断路器负载侧测试相线的接地线形成的闭合回路中才能根据耦合电流产生感应电流。即，断路器负载侧测试相线的接地线中检测到所述感应电流的时刻，为断路器合闸动作完成的时刻。故而，断路器负载侧测试相线的接地线中检测到所述感应电流的时刻减去上位机下发合闸指令的时刻即为断路器的合闸时间。
分闸时间测试的方式为：在断路器合闸状态下，获取上位机下发分闸指令的时刻至所述感应电流从断路器负载侧测试相线的接地线中消失的时刻作为断路器分闸时间。
结合电路特性可知，断路器合闸状态下，断路器母线侧测试相线的接地线与断路器负载侧测试相线的接地线构成闭合回路，此时该闭合回路中存在根据所述耦合电流产生的感应电流，即，此时断路器负载侧测试相线的接地线中可检测到该感应电流。当断路器断开，断路器母线侧测试相线的接地线与断路器负载侧测试相线的接地线断开连接，从而所述感应电流消失。故而，断路器负载侧测试相线的接地线中所述感应电流消失的时刻减去上位机下发分闸指令的时刻即为断路器的分闸时间。
具体实施时，步骤S2中，合闸时间测试时，在断路器分闸状态下向断路器下发合闸指令，并记录检测到该合闸指令对应的信号电流的时刻T1，即上位机下发合闸指令的时刻为T1；将从断路器负载侧测试相线的接地线中检测到感应电流的时刻记作T2，则断路器的合闸时间为T2-T1。
本实施方式中，在步骤S1中向断路器母线侧测试相线的接地线施加耦合电流，步骤S2中，分闸时间测试和合闸时间测试均在已经向断路器母线侧测试相线的接地线施加耦合电流的情况下实现。
如此，合闸时间测试时，向断路器母线侧测试相线的接地线施加耦合电流的时刻早于上位机下发合闸指令的时刻，提高了断路器负载侧测试相线的接地线中产生感应电流的时刻与断路器合闸动作完成的时刻的一致性，从而提高了所述合闸时间测试的精确性。
同理，分闸时间测试时，在断路器合闸状态下向断路器下发分闸指令，并记录检测到该分闸指令对应的信号电流的时刻T3；将所述感应电流从断路器负载侧测试相线的接地线中消失的时刻记作T4，则断路器的分闸时间为T4-T3。
如此，分闸时间测试时，在断路器合闸状态下已经向断路器母线侧测试相线的接地线施加耦合电流，此时断路器母线侧测试相线的接地线与断路器负载侧测试相线的接地线构成闭合回路并存在感应电流，从而保证了向断路器下发分闸指令时，断路器负载侧测试相线的接地线中存在感应电流，即断路器负载侧测试相线的接地线中的感应电流只能由于断路器分闸而消失，从而保证了断路器负载侧测试相线的接地线中的感应电流消失的时刻与断路器分闸动作完成的时刻的一致，保证了断路器分闸时间测试的精确。
本方法的另一实施方式中，步骤S1之前还设有步骤S0：在断路器的母线侧和负载侧均悬挂接地线，分别记作母线侧悬挂接地线4和负载侧悬挂接地线5。步骤S1中，用于施加耦合电流的断路器母线侧测试相线的接地线为测试相线连接的母线侧悬挂接地线4；步骤S2中，用于被检测感应电流的断路器负载侧测试相线的接地线为测试相线连接的负载侧悬挂接地线5。通过悬挂接地线进行耦合电流的施加与感应电流的检测，保证了断路器分合闸时间测试的安全，同时也避免了对原有高压线路的修改。
具体的，本实施方式中，图4、图6所示实施例中均对断路器的母线侧和负载侧设置了三相悬挂接地线，以保证测试安全，但图6所示实施例中，仅采用一相线作为测试相线。
本实施方式还提出了一种高压断路器双端接地分合闸时间测试系统，包括存储模块和处理器，所述存储模块中存储有计算机程序，所述处理器用于在执行所述计算机程序时，实现上述的高压断路器双端接地分合闸时间测试方法。
该高压断路器双端接地分合闸时间测试系统进一步实施方式中，还包括耦合线圈2和检测模块。
耦合线圈2用于将外部电源输出的电流耦合到断路器母线侧测试相线的接地线中，以使断路器母线侧测试相线的接地线和断路器负载侧测试相线的接地线所构成的闭合回路中产生感应电流。检测模块用于检测断路器负载侧测试相线的接地线中的感应电流。处理器与检测模块连接，以便处理器在合闸时间测试时通过检测模块获取断路器负载侧测试相线的接地线中出现感应电流的时刻，即断路器合闸动作完成的时刻；在分闸时间测试时通过检测模块获取所述感应电流从断路器负载侧测试相线的接地线中消失的时刻，即断路器分闸动作完成的时刻。本实施方式中，外部电源采用高频电流电源，以便向断路器母线侧测试相线的接地线施压高频交流电作为耦合电流。具体的，本实施进一步采用频率范围为10kHz-50kHz的高压交流电源作为外部电源，使得感应电流与变电站内的干扰电流易于区分。
本实施方式中，所述检测模块包括套设在断路器负载侧测试相线的接地线上的罗氏线圈以及连接在罗氏线圈3与处理器之间的数据采集卡。
本实施方式中，罗氏线圈的输出为断路器母线侧测试相线的接地线和断路器负载侧测试相线的接地线所构成的闭合回路中产生的感应电流随时间的变化率e(t)，其计算公式为：
式中，S是罗氏线圈的横截面积，N是罗氏线圈的匝数，μ是磁导率，I是感应电流即所述耦合电流的大小，r是罗氏线圈半径。由公式可以推出，S、N、μ是定值，数据采集卡采集到的电压大小与线路中流过的电流变化率有关。因此在断路器母线侧施加高频交流电信号可以将感应电流信号与变电站内的干扰电流信号区分开来。
具体的，本系统中，断路器母线侧测试相线的接地线为悬挂在断路器母线侧的高压线上并与断路器母线侧导电连接的一次性接地线，断路器负载侧测试相线的接地线为悬挂在断路器负载侧的高压线上并与断路器负载侧导电连接的一次性接地线。
以上仅为本发明创造的较佳实施例而已，并不用以限制本发明创造，凡在本发明创造的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明创造的保护范围之内。
Claims (10)
1.一种高压断路器双端接地分合闸时间测试方法，其特征在于，包括以下步骤：
S1、设置测试相线，向断路器母线侧测试相线的接地线施加耦合电流，测试相线为三相线中的至少一相；
S2、进行合闸时间测试和/或分闸时间测试；
合闸时间测试的方式为：在断路器分闸状态下，获取上位机下发合闸指令的时刻至断路器负载侧测试相线的接地线中产生感应电流的时刻作为断路器合闸时间；
分闸时间测试的方式为：在断路器合闸状态下，获取上位机下发分闸指令的时刻至所述感应电流从断路器负载侧测试相线的接地线中消失的时刻作为断路器分闸时间；
断路器负载侧测试相线与断路器母线侧测试相线同相。
2.如权利要求1所述的高压断路器双端接地分合闸时间测试方法，其特征在于，步骤S2中，合闸时间测试时，在断路器分闸状态下向断路器下发合闸指令，并记录检测到该合闸指令对应的信号电流的时刻T1；将从断路器负载侧测试相线的接地线中检测到感应电流的时刻记作T2，则断路器的合闸时间为T2-T1；
分闸时间测试时，在断路器合闸状态下向断路器下发分闸指令，并记录检测到该分闸指令对应的信号电流的时刻T3；将所述感应电流从断路器负载侧测试相线的接地线中消失的时刻记作T4，则断路器的分闸时间为T4-T3。
3.如权利要求1所述的高压断路器双端接地分合闸时间测试方法，其特征在于，步骤S1之前还设有步骤S0，在断路器的母线侧和负载侧均悬挂接地线，分别记作母线侧悬挂接地线(4)和负载侧悬挂接地线(5)；
步骤S1中，用于施加耦合电流的断路器母线侧测试相线的接地线为与测试相线连接的母线侧悬挂接地线(4)；步骤S2中，用于被检测感应电流的断路器负载侧测试相线的接地线为与测试相线连接的负载侧悬挂接地线(5)。
4.如权利要求1所述的高压断路器双端接地分合闸时间测试方法，其特征在于，所述耦合电流为高频正弦交流电流。
5.如权利要求4所述的高压断路器双端接地分合闸时间测试方法，其特征在于，所述耦合电流的频率为10kHz-50kHz。
6.如权利要求1所述的高压断路器双端接地分合闸时间测试方法，其特征在于，测试相线为任一单相线。
7.一种高压断路器双端接地分合闸时间测试系统，其特征在于，包括存储模块和处理器，所述存储模块中存储有计算机程序，所述处理器用于在执行所述计算机程序时，实现如权利要求1至4任一项所述的高压断路器双端接地分合闸时间测试方法。
8.如权利要求7所述的高压断路器双端接地分合闸时间测试系统，其特征在于：还包括耦合线圈(2)和检测模块；
耦合线圈(2)用于将外部电源输出的电流耦合到断路器母线侧测试相线的接地线中，以使断路器母线侧测试相线的接地线和断路器负载侧测试相线的接地线所构成的闭合回路中产生感应电流；检测模块用于检测断路器负载侧测试相线的接地线中的感应电流；处理器与检测模块连接。
9.如权利要求8所述的高压断路器双端接地分合闸时间测试系统，其特征在于，所述检测模块由套设在断路器负载侧测试相线的接地线上的罗氏线圈(3)和连接在罗氏线圈(3)和处理器之间的数据采集卡组成。
10.如权利要求7所述的高压断路器双端接地分合闸时间测试系统，其特征在于，断路器母线侧测试相线的接地线为悬挂在断路器母线侧的高压线上并与断路器母线侧导电连接的一次性接地线，断路器负载侧测试相线的接地线为悬挂在断路器负载侧的高压线上并与断路器负载侧导电连接的一次性接地线。
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