CN113341202B - 一种用于消弧线圈电容电流测量精度检测的方法及系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种用于消弧线圈电容电流测量精度检测的方法及系统，所述方法包括以下步骤：采集获取消弧线圈的档位开关位置信息，按照所述预设的测试状态序列查找当前档位下的电压电流值并进行输出，当消弧线圈控制器完成电容电流测量后，将预先设定的模拟电容电流数值和停止试验时控制器显示的电容电流数值进行比对，获得精度检测结果。本发明的方法通过对消弧线圈控制器施加二次模拟量完成精度测试，无需人为制造单相接地故障，同时可避免一次测试方法中设备繁多、接线复杂、易引入二次误差的缺点，不仅能够满足对消弧线圈进行电容电流检测的精度需要，又可满足现场测试便携、安全、快捷的需要。

Description

一种用于消弧线圈电容电流测量精度检测的方法及系统

技术领域

本发明属于消弧线圈成套装置检测技术领域，特别涉及一种用于消弧线圈电容电流测量精度检测的方法及系统。

背景技术

消弧线圈接地系统因其发生单相接地故障后可继续短时运行并保持负荷平衡供电的优点，在配电网中得到广泛的应用。消弧线圈能够补偿单相接地电容电流的工频分量并降低故障点熄弧后恢复电压上升的速度，以限制接地电流及消除接地电弧。

消弧线圈成套装置对系统电容电流大小的测量是否准确，是决定其补偿效果的关键因素。根据调查统计发现大量已投运消弧线圈成套装置处于带病运行状态，消弧线圈控制器故障是消弧线圈出现问题最多的一类故障；其中，电容电流测量精度超标是控制器最常表现出的故障形式，具体表现为消弧线圈测量电容电流与实测数据误差大、测量电容电流为零或电容电流测量数值波动大等。

目前，关于消弧线圈电容电流测量精度的检测方案主要有三种：

(1)第一种方法是采用电容电流测试仪对系统电容电流进行测试，将测试结果与消弧线圈控制器的测量精度进行比对；这种方法的缺点是需要特定的试验设备，试验成本高、接线复杂，且电容电流测试仪均基于间接法对系统电容电流进行测试，测量精度误差较大；

(2)第二种方法是搭建一次测试系统，由电压源、单相电容和消弧线圈组成串联回路，通过电压源给消弧线圈施加中性点不平衡电压，将消弧线圈控制器测量数值与所施加单相电容进行比对，衡量控制器测量精度是否满足要求；该方法的缺点是对电压源和单相电容的容量要求较大，且耐压水平要求高，导致设备运输和使用上存在很多不便，且单相电容的标定误差易引入二次测量误差；

(3)第三种方法是采用直接法对系统电容电流进行测试，即在配电网产生真实的单相金属性接地故障，此时流过故障点的电流即为系统电容电流，将测试结果与消弧线圈控制器的测量精度进行比对；该方法的缺点是需在系统制造一处单相接地故障，试验设备与接线复杂，同时存在引起异名相两点接地短路的风险。

综上所述，针对已投运消弧线圈电容电流测量精度普遍存在的问题，需要对已投运消弧线圈进行现场检测，目前尚缺乏准确有效且简单快捷的消弧线圈电容电流现场检测手段。

发明内容

本发明的目的在于提供一种用于消弧线圈电容电流测量精度检测的方法及系统，以解决上述存在的一个或多个技术问题。本发明的方法通过对消弧线圈控制器施加二次模拟量完成精度测试，无需人为制造单相接地故障，同时可避免一次测试方法中设备繁多、接线复杂、可操作性不强的缺点，能够满足对已投运消弧线圈进行电容电流精度检测的需要，在配电网应用方面的安全快捷性能大大提高。

为达到上述目的，本发明采用以下技术方案：

本发明的一种用于消弧线圈电容电流测量精度检测的方法，包括以下步骤：

将消弧线圈的档位开关位置信息接至继电保护测试仪的开关量输入接口；将继电保护测试仪的模拟量输出接至消弧线圈控制器的二次采集回路；其中，所述继电保护测试仪导入有预设的测试状态序列；

采集获取消弧线圈的档位开关位置信息，按照所述预设的测试状态序列查找当前档位下的电压电流值并进行输出，检测档位开关位置信息是否变化；如果发生变化，则说明消弧线圈控制器调挡进行电容电流测量；如果未发生变化，则说明消弧线圈控制器已完成电容电流测量，停止试验；

将预先设定的模拟电容电流数值和停止试验时控制器显示的电容电流数值进行比对，获得精度检测结果。

本发明的进一步改进在于，所述预设的测试状态序列的获取步骤包括：

根据系统正常运行方式下的串联等效电路，将系统不平衡电压源、消弧线圈成套装置与系统等效电容三者串联；

设定需要模拟的系统不平衡电压和系统电容电流，输入待测的消弧线圈的设备参数信息，计算获得各个档位下流过消弧线圈的电流、电压，将计算出的电压、电流按照互感器的变比折算为二次值，获得测试状态序列。

本发明的进一步改进在于，所述测试状态序列包括：消弧线圈每个档位所对应的消弧线圈两端电压、电流幅值和角度。

本发明的进一步改进在于，所述输入待测的消弧线圈的设备参数信息中，待测的消弧线圈的设备参数信息包括：

消弧线圈的额定工作电压U_n、阻尼电阻R、阻尼电阻接入形式、消弧线圈的总档位N、每个档位的档位电流I_g、消弧线圈支路的电压互感器变比n_V、电流互感器变比n_A。

本发明的进一步改进在于，所述计算获得各个档位下流过消弧线圈的电流、电压，将计算出的电压、电流按照互感器的变比折算为二次值，获得测试状态序列的步骤具体包括：

(1)从档位G＝1开始计算，将消弧线圈当前档位下的档位电流和系统电容电流折算为等效感抗X_L和等效容抗X_c表达式为：

根据串联等效电路，计算当前档位下消弧线圈电流I_L和消弧线圈两端电压U_L，表达式为：

一次串阻，

二次并阻，

根据互感器变比，将当前档位下消弧线圈电流和消弧线圈两端电压折算至互感器二次侧，表达式为：

(2)判断档位G是否等于消弧线圈最大档位N；如不等于，则赋值G＝G+1，跳转执行步骤(1)；如等于，则计算结束，获得测试状态序列。

本发明的进一步改进在于，所述将继电保护测试仪的模拟量输出接至消弧线圈控制器的二次采集回路的步骤具体包括：将待测的消弧线圈控制器上电压、电流采集回路与电压互感器、电流互感器二次侧断开，将继电保护测试仪的模拟量输出接至待测的消弧线圈控制器的二次采集回路。

本发明的一种用于消弧线圈电容电流测量精度检测的系统，包括：

硬件模块，通过继电保护测试仪实现消弧线圈的档位开关位置信息的检测；通过继电保护测试仪实现消弧线圈控制器的模拟量信号输入；其中，所述继电保护测试仪导入有预设的测试状态序列；

软件测试模块，根据采集获取的消弧线圈档位开关信息，按照所述预设的测试状态序列查找当前档位下的电压电流值并进行输出，当消弧线圈控制器完成电容电流测量后，停止试验；将预先设定的模拟电容电流数值和停止试验时控制器显示的电容电流数值进行比对，获得精度检测结果。

与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：

本发明的方法中，通过继电保护测试仪施加二次模拟量的方法实现精度测试，整个测试过程均在二次侧进行，试验过程无需复杂的一次试验设备及接线，能够改善传统测试设备体积大、设备繁多、接线复杂、可操作性不强的缺点；采用二次加量方法实现精度测试，不需采用多个大容量的电容搭建一次试验回路，避免对电容反复的充、放电操作，安全风险大大降低；采用二次加量方法实现精度测试，避免了在配电线路中进行真实单相接地测试对系统带来的冲击，降低了试验中的故障风险。本发明的方法通过计算串联谐振条件下的中性点电压、电流，与消弧线圈检测电容电流原理一致，故测试精度高，可避免采用单相电容模拟时引入的二次误差。继电保护测试仪通过导入的测试状态序列，根据实时检测的消弧线圈档位开关信息进行自动输出，以保证输出的电压电流跟随消弧线圈档位变化而自动变化。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图做简单的介绍；显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来说，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是本发明实施例中，消弧线圈电容电流测量精度的测试流程示意图；

图2是本发明实施例中，生成测试状态序列的计算方法流程示意图。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术效果及技术方案更加清楚，下面结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述；显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例。基于本发明公开的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的其它实施例，都应属于本发明保护的范围。

本发明实施例中，消弧线圈电容电流测量精度的测试流程图如图1所示，包括以下步骤：

步骤一、输入试验参数，自动生成测试状态序列；测试状态序列包括消弧线圈每个档位所对应的消弧线圈两端电压、电流幅值和角度。

步骤二、将待测消弧线圈的实际档位信息接入继电保护测试仪开关量输入接口；

步骤三、将待测消弧线圈控制器上电压、电流采集回路与相应电压互感器、电流互感器二次侧断开，将继电保护测试仪的模拟量输出接至消弧线圈控制器对应的电压、电流采集回路；

步骤四、将预先设置好的测试状态序列导入继电保护测试仪；

步骤五、启动继电保护测试仪输出，开始测试。根据实时检测的消弧线圈档位开关信息，在状态序列列表中查找对应档位下的电压电流值进行输出；

步骤六、实时检测档位信息是否变化，如果档位发生变化，说明消弧线圈控制器开始调挡进行电容电流测量，返回步骤五；

步骤七、若档位信息未发生变化，说明消弧线圈控制器已完成电容电流测量，停止试验；

步骤八、将试验开始前设定的模拟电容电流数值和此时控制器显示的电容电流数值进行比对，完成消弧线圈电容电流测量的精度分析。

本发明实施例中，继电保护测试仪通过导入的测试状态序列，根据实时检测的消弧线圈档位开关信息进行自动输出，以保证输出的电压电流跟随消弧线圈档位变化而自动变化。整个测试过程均在二次侧进行，通过给消弧线圈控制器施加二次电压、电流完成电容电流测量精度的检测，试验过程无需复杂的一次试验设备及接线，避免了一次测试方法中设备繁多、接线复杂、可操作性不强的缺点，也避免了在配电线路中进行真实单相接地测试对系统带来的冲击，降低了试验中的故障风险。

本发明实施例中，测试所用的状态序列计算流程如图2所示，计算过程如下：

1、输入试验参数：输入待测消弧线圈的额定工作电压U_n、阻尼电阻R(一次值)、阻尼电阻接入形式(一次串阻或二次并阻)、消弧线圈的总档位N、每个档位的档位电流I_g、消弧线圈支路的电压互感器变比n_V、电流互感器变比n_A；

根据待测消弧线圈的容量，设定模拟的系统电容电流I_c、不平衡电压U₀。

2、默认从档位G＝1开始计算，将消弧线圈当前档位下的档位电流和系统电容电流折算为等效感抗X_L和等效容抗X_c：

3、根据串联等效电路，计算当前档位下消弧线圈电流I_L和消弧线圈两端电压U_L：

4、根据互感器变比，将当前档位下消弧线圈电流和消弧线圈两端电压折算至互感器二次侧；

5、判断当前档位G是否等于消弧线圈最大档位N，如果不等于将G＝G+1，继续重复2-4的过程；

6、当档位G等于消弧线圈最大档位N时，计算结束并自动保存生成的状态序列。

本发明实施例的方法基于系统正常运行时的串联谐振回路计算消弧线圈两端电压、电流，与消弧线圈检测电容电流原理一致，故测试精度高，避免了搭建一次等效试验回路时各元器件所引入的二次误差。

综上，本发明的方法通过对消弧线圈控制器施加二次模拟量完成精度测试，无需人为制造单相接地故障，同时可避免一次测试方法中设备繁多、接线复杂、易引入二次误差的缺点，不仅能够满足对消弧线圈进行电容电流检测的精度需要，又可满足现场测试便携、安全、快捷的需要。

以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非对其限制，尽管参照上述实施例对本发明进行了详细的说明，所属领域的普通技术人员依然可以对本发明的具体实施方式进行修改或者等同替换，这些未脱离本发明精神和范围的任何修改或者等同替换，均在申请待批的本发明的权利要求保护范围之内。

Claims (3)

1.一种用于消弧线圈电容电流测量精度检测的方法，其特征在于，包括以下步骤：

将消弧线圈的档位开关位置信息接至继电保护测试仪的开关量输入接口；将继电保护测试仪的模拟量输出接至消弧线圈控制器的二次采集回路；其中，所述继电保护测试仪导入有预设的测试状态序列；

采集获取消弧线圈的档位开关位置信息，按照所述预设的测试状态序列查找当前档位下的电压电流值并进行输出，检测档位开关位置信息是否变化；如果发生变化，则消弧线圈控制器调挡进行电容电流测量；如果未发生变化，则消弧线圈控制器已完成电容电流测量，停止试验；

将预先设定的模拟电容电流数值和停止试验时消弧线圈控制器显示的电容电流数值进行比对，获得精度检测结果；

其中，所述预设的测试状态序列的获取步骤包括：

根据系统正常运行方式下的串联等效电路，将系统不平衡电压源、消弧线圈成套装置与系统等效电容三者串联；设定需要模拟的系统不平衡电压和系统电容电流，输入待测的消弧线圈的设备参数信息，计算获得各个档位下流过消弧线圈的电流、电压，将计算出的电压、电流按照互感器的变比折算为二次值，获得测试状态序列；

所述测试状态序列包括：消弧线圈每个档位所对应的消弧线圈两端电压幅值和角度、消弧线圈电流幅值和角度；所述输入待测的消弧线圈的设备参数信息中，待测的消弧线圈的设备参数信息包括：消弧线圈的额定工作电压U_n、阻尼电阻R、阻尼电阻接入形式、消弧线圈的总档位N、每个档位的档位电流I_g、消弧线圈支路的电压互感器变比n_V、电流互感器变比n_A；

所述计算获得各个档位下流过消弧线圈的电流、电压，将计算出的电压、电流按照互感器的变比折算为二次值，获得测试状态序列的步骤具体包括：

(1)从档位G＝1开始计算，将消弧线圈当前档位下的档位电流和系统电容电流折算为等效感抗X_L和等效容抗X_c表达式为：

根据串联等效电路，计算当前档位下消弧线圈电流I_L和消弧线圈两端电压U_L；其中，一次串阻接入形式下的计算表达式为，二次并阻接入形式下的计算表达式为，/>

根据互感器变比，将当前档位下消弧线圈电流和两端电压折算至互感器二次侧，表达式为：

(2)判断档位G是否等于消弧线圈最大档位N；如不等于，则赋值G＝G+1，跳转执行步骤(1)；如等于，则计算结束，获得测试状态序列。

2.根据权利要求1所述的一种用于消弧线圈电容电流测量精度检测的方法，其特征在于，所述将继电保护测试仪的模拟量输出接至消弧线圈控制器的二次采集回路的步骤具体包括：

将待测的消弧线圈控制器上电压、电流采集回路与电压互感器、电流互感器二次侧断开，将继电保护测试仪的模拟量输出接至待测的消弧线圈控制器的二次采集回路。

3.一种用于消弧线圈电容电流测量精度检测的系统，其特征在于，包括：

硬件模块，用于通过继电保护测试仪实现消弧线圈的档位开关位置信息的检测；通过继电保护测试仪实现消弧线圈控制器的模拟量信号输入；其中，所述继电保护测试仪导入有预设的测试状态序列；

软件测试模块，用于根据采集获取的消弧线圈档位开关信息，按照所述预设的测试状态序列查找当前档位下的电压电流值并进行输出，当消弧线圈控制器完成电容电流测量后，停止试验；将预先设定的模拟电容电流数值和停止试验时控制器显示的电容电流数值进行比对，获得精度检测结果；

其中，所述预设的测试状态序列的获取步骤包括：

根据系统正常运行方式下的串联等效电路，将系统不平衡电压源、消弧线圈成套装置与系统等效电容三者串联；设定需要模拟的系统不平衡电压和系统电容电流，输入待测的消弧线圈的设备参数信息，计算获得各个档位下流过消弧线圈的电流、电压，将计算出的电压、电流按照互感器的变比折算为二次值，获得测试状态序列；

所述测试状态序列包括：消弧线圈每个档位所对应的消弧线圈两端电压幅值和角度、消弧线圈电流幅值和角度；所述输入待测的消弧线圈的设备参数信息中，待测的消弧线圈的设备参数信息包括：消弧线圈的额定工作电压U_n、阻尼电阻R、阻尼电阻接入形式、消弧线圈的总档位N、每个档位的档位电流I_g、消弧线圈支路的电压互感器变比n_V、电流互感器变比n_A；

所述计算获得各个档位下流过消弧线圈的电流、电压，将计算出的电压、电流按照互感器的变比折算为二次值，获得测试状态序列的步骤具体包括：

(1)从档位G＝1开始计算，将消弧线圈当前档位下的档位电流和系统电容电流折算为等效感抗X_L和等效容抗X_c表达式为：

根据串联等效电路，计算当前档位下消弧线圈电流I_L和消弧线圈两端电压U_L；其中，一次串阻接入形式下的计算表达式为，二次并阻接入形式下的计算表达式为，/>

根据互感器变比，将当前档位下消弧线圈电流和两端电压折算至互感器二次侧，表达式为：

(2)判断档位G是否等于消弧线圈最大档位N；如不等于，则赋值G＝G+1，跳转执行步骤(1)；如等于，则计算结束，获得测试状态序列。