CN113655274A - 一种组合式电子互感器暂态传变性能检测系统及方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种组合式电子互感器暂态传变性能检测系统及方法，高压宽频脉冲发生器的负极端与固定于组合式电子互感器的穿心导杆一端连接，穿心导杆的另一端连接负载的一端，负载的另一端连接高压宽频脉冲发生器的正极端，信号采集装置与组合式电子互感器的二次信号输出端连接，用于采集组合式电子互感器的二次输出信号，利用高压宽频脉冲发生器产生的陡前沿脉冲与负载相连形成一次回路，通过电磁感应接入回路，测量高压宽频脉冲，通过对二次输出信号与原始信号的对比分析得到组合式电子互感器的暂态传变性能，能够同时实现电压电流信号暂态性能的检测，电源部分只需一台高压宽频脉冲发生器，负载部分灵活可调，且操作简单，灵活可调、造价低。

Description

一种组合式电子互感器暂态传变性能检测系统及方法
技术领域
本发明属于电子互感器检测领域，具体涉及一种组合式电子互感器暂态传变性能检测系统及方法。
背景技术
随着泛在电力物联网的建设，及一二次融合设备的大趋势，电子式互感器持续发展、新的保护原理不断被提出，其中基于暂态量的保护原理对电力系统现有互感器提出了新的要求，要求其互感器具有相应的暂态传变性能，否则使的保护测量不准确，甚至引起保护误动作或拒动。而现有的针对电子式互感器性能的试验方法及系统往往重点考察其稳定情况下的传变性能及抗电磁干扰性能，较少涉及其暂态性能试验，现有的暂态性能试验方法电压与电流采用不同的方法测量，不能够适应组合式电子互感器的测量要求，最大程度利用组合式互感器的优势，步骤繁琐、涉及的硬件设备众多，难以统一，给电子式互感器的暂态性能测试带来了不便。
发明内容
本发明的目的在于提供一种组合式电子互感器暂态传变性能检测系统及方法，以克服现有技术的不足。
为达到上述目的，本发明采用如下技术方案：
一种组合式电子互感器暂态传变性能检测系统，包括高压宽频脉冲发生器、负载、穿心导杆和信号采集装置，高压宽频脉冲发生器的负极端与固定于组合式电子互感器的穿心导杆一端连接，穿心导杆的另一端连接负载的一端，负载的另一端连接高压宽频脉冲发生器的正极端，信号采集装置与组合式电子互感器的二次信号输出端连接，用于采集组合式电子互感器的二次输出信号。
进一步的，高压宽频脉冲发生器的电路包括电阻R1、可控触发开关S1、电容C1、电阻R2、电阻R3、电容C2、陡化开关S2、电容C3、电容C4、电阻R4和电源DC，电阻R1的一端与电源DC正极连接，电阻R1的另一端与电容C1的一端和可控触发开关S1的阳极连接；可控触发开关S1的阴极和电源DC负极、电阻R3一端、电容C2一端、电阻R4一端和电容C4一端连接后接地；可控触发开关S1的正极连接开关控制器；电容C1的另一端与电阻R3的另一端、电阻R2的一端连接，电阻R2的另一端与电容C2的另一端、陡化开关S2的一端连接，陡化开关S2的另一端与电容C3一端连接后作为正极端；电容C3的另一端和电容C4的另一端、电阻R4的另一端连接后作为负极端。
进一步的，可控触发开关S1采用喷射等离子体触发开关。
进一步的，陡化开关S2采用气体开关。
进一步的，组合式电子互感器包括绝缘外壳K1、电压电流传感T1、电压电流输出线L3和二次信号输出线L4，绝缘外壳K1上设有径向通孔，穿心导杆D1固定于径向通孔内。
进一步的，穿心导杆D1采用紫铜导杆。
一种组合式电子互感器暂态传变性能检测方法，包括以下步骤：
S1，通过高压宽频脉冲发生器在组合式电子互感器一次侧产生高幅值、陡波脉冲；
S2，脉冲通过组合式电子互感器传感部分后，利用信号采集装置在组合式电子互感器二次侧测量得到电压电流信号；
S3，对组合式电子互感器二次侧测量得到的电压电流信号进行频率成分分析；将成分分析结果与脉冲发生器产生的原始信号进行对比分析，得到组合式电子互感器的整体暂态传变性能。
进一步的，高压宽频脉冲发生器频率范围为50Hz-1MHz，脉冲电压上升沿小于500ns，最终宽频脉冲发生器输出电压峰值为56kV，上升沿为40ns。
进一步的，电压电流信号包括电流、电压幅值、相位，使用傅里叶分解、小波分析对电流、电压幅值、相位进行频率分析。
进一步的，对采集到的电压电流信号与原始宽频高压脉冲源产生的脉冲信号进行对比，对比其中的频率成分及信号时延。
与现有技术相比，本发明具有以下有益的技术效果：
本发明一种组合式电子互感器暂态传变性能检测系统，包括高压宽频脉冲发生器、负载、穿心导杆和信号采集装置，高压宽频脉冲发生器的负极端与固定于组合式电子互感器的穿心导杆一端连接，穿心导杆的另一端连接负载的一端，负载的另一端连接高压宽频脉冲发生器的正极端，信号采集装置与组合式电子互感器的二次信号输出端连接，用于采集组合式电子互感器的二次输出信号，利用高压宽频脉冲发生器产生的陡前沿脉冲与负载相连形成一次回路，将组合式电子式互感器通过电磁感应接入回路，测量高压宽频脉冲，通过对二次输出信号与原始信号的对比分析得到组合式电子互感器的暂态传变性能，能够同时实现电压电流信号暂态性能的检测，电源部分只需一台高压宽频脉冲发生器，负载部分灵活可调，且操作简单，灵活可调、造价低。
进一步的，采用高压直流源通过充电电阻经波头调节电阻给主电容充电，利用主电容、波头调节电阻、波尾调节电阻、初级储能电容和可控触发开关构成初级微秒脉冲回路，产生波前可调的微秒脉冲波；利用初级储能电容、陡化开关、次级储能电容和调波电阻构成次级纳秒脉冲输出回路，输出高压纳秒脉冲波；根据负载入口电容大小，选用合适的调波电容，调整输出脉冲的频域分布；本电路输出脉冲频谱范围大，电压高，换流变压器首端电压脉冲频谱范围大，且分布较为均匀，且通过输入能够控制输出电压幅值的高低，能够同时测量电压电流，结构简单方便。
本发明一种组合式电子互感器暂态传变性能检测方法，通过组合式电子互感器传感部分在二次侧测量相应的信号，并通过信号处理部分对信号进行频率成分分析，并与脉冲发生器产生的原始信号进行对比分析，得到组合式电子互感器的整体暂态传变性能，方法简单，可以方便地用于组合式电子互感器性能测试。
附图说明
图1为本发明实施例中高压宽频脉冲发生器电路图。
图2为本发明实施例中组合式电子互感器结构示意图。
图3为本发明实施例中组合式电子互感器暂态传变性能测量电路图。
图4为本发明实施例中组合式电子互感器暂态传变性能测量系统示意图。
图5为本发明实施例中组合式电子互感器内电流传感原理示意图。
图6为本发明实施例中组合式电子互感器内电压传感原理示意图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明做进一步详细描述：
一种组合式电子互感器暂态传变性能检测系统，包括高压宽频脉冲发生器、负载、穿心导杆和信号采集装置，高压宽频脉冲发生器的负极端与固定于组合式电子互感器的穿心导杆一端连接，穿心导杆的另一端连接负载的一端，负载的另一端连接高压宽频脉冲发生器的正极端，信号采集装置与组合式电子互感器的二次信号输出端连接，用于采集组合式电子互感器的二次输出信号。
如图1所示，所述高压宽频脉冲发生器的电路包括电阻R1、可控触发开关S1、电容C1、电阻R2、电阻R3、电容C2、陡化开关S2、电容C3、电容C4、电阻R4和电源DC，电阻R1的一端与电源DC正极连接，电阻R1的另一端与电容C1的一端和可控触发开关S1的阳极连接；可控触发开关S1的阴极和电源DC负极、电阻R3一端、电容C2一端、电阻R4一端和电容C4一端连接后接地；可控触发开关S1的正极连接开关控制器；电容C1的另一端与电阻R3的另一端、电阻R2的一端连接，电阻R2的另一端与电容C2的另一端、陡化开关S2的一端连接，陡化开关S2的另一端与电容C3一端连接后作为正极端；电容C3的另一端和电容C4的另一端、电阻R4的另一端连接后作为负极端。
具体的，可控触发开关S1采用喷射等离子体触发开关；陡化开关S2采用气体开关；
组合式电子互感器包括绝缘外壳K1、电压电流传感T1、电压电流输出线L3和二次信号输出线L4，绝缘外壳K1上设有径向通孔，穿心导杆D1固定于径向通孔内，电压电流传感T1采用LPCT线圈和电容分压器进行传感。穿心导杆D1采用16*220mm的紫铜材质。
高压宽频脉冲发生器正极端与穿心导杆D1一端相连，穿心导杆D1另一端与负载相连形成回路；负载采用可调的大电阻R。本回路通过高幅值频率含量丰富的脉冲发生器产生的陡前沿脉冲与负载相连形成一次回路，将组合式电子式互感器通过电磁感应接入回路，测量高压宽频脉冲，通过对二次输出信号与原始信号的对比分析得到组合式电子互感器的暂态传变性能。
一种组合式电子互感器暂态传变性能检测方法，包括以下步骤：
S1，通过高压宽频脉冲发生器在组合式电子互感器一次侧产生频率分量丰富的高幅值、陡波脉冲；
高压宽频脉冲发生器频率范围为50Hz-1MHz，脉冲电压上升沿小于500ns，最终宽频脉冲发生器输出电压峰值为56kV，上升沿为40ns。
S2，脉冲通过组合式电子互感器传感部分后，利用信号采集装置在组合式电子互感器二次侧测量得到电压电流信号；
如图5所示，组合式电子互感器内部电流传感原理示意图，电流传感为低功率线圈原理，Np为一次线圈，Ns为二次线圈，F1为磁芯，Rsh为采样电阻，Rb为负载电阻；
如图6所示，组合式电子互感器内电压传感原理示意图，电压传感为电容式分压原理；C4为高压臂电容，C5为低压臂电容。
S3，对组合式电子互感器二次侧测量得到的电压电流信号进行频率成分分析；
具体的，电压电流信号包括电流、电压幅值、相位；使用傅里叶分解、小波分析对二次侧采集到的电压电流信号进行频率分析。
S4，并与脉冲发生器产生的原始信号进行对比分析，得到组合式电子互感器的整体暂态传变性能。
对采集到的电压电流信号与原始宽频高压脉冲源产生的脉冲信号进行对比，对比其中的频率成分及信号时延。
本发明涉及的暂态传变性能测量方法可以方便地用于组合式电子互感器性能测试，电源部分只需一台高压宽频脉冲发生器，仅有开关、电容电阻基本元件组成，无需其他复杂设备，负载部分灵活可调，是一种新颖的互感器暂态传变性能测量方法，且操作简单，灵活可调、造价低。

Claims (10)

1.一种组合式电子互感器暂态传变性能检测系统，其特征在于，包括高压宽频脉冲发生器、负载、穿心导杆和信号采集装置，高压宽频脉冲发生器的负极端与固定于组合式电子互感器的穿心导杆一端连接，穿心导杆的另一端连接负载的一端，负载的另一端连接高压宽频脉冲发生器的正极端，信号采集装置与组合式电子互感器的二次信号输出端连接，用于采集组合式电子互感器的二次输出信号。
2.根据权利要求1所述的一种组合式电子互感器暂态传变性能检测系统，其特征在于，高压宽频脉冲发生器的电路包括电阻R1、可控触发开关S1、电容C1、电阻R2、电阻R3、电容C2、陡化开关S2、电容C3、电容C4、电阻R4和电源DC，电阻R1的一端与电源DC正极连接，电阻R1的另一端与电容C1的一端和可控触发开关S1的阳极连接；可控触发开关S1的阴极和电源DC负极、电阻R3一端、电容C2一端、电阻R4一端和电容C4一端连接后接地；可控触发开关S1的正极连接开关控制器；电容C1的另一端与电阻R3的另一端、电阻R2的一端连接，电阻R2的另一端与电容C2的另一端、陡化开关S2的一端连接，陡化开关S2的另一端与电容C3一端连接后作为正极端；电容C3的另一端和电容C4的另一端、电阻R4的另一端连接后作为负极端。
3.根据权利要求1所述的一种组合式电子互感器暂态传变性能检测系统，其特征在于，可控触发开关S1采用喷射等离子体触发开关。
4.根据权利要求1所述的一种组合式电子互感器暂态传变性能检测系统，其特征在于，陡化开关S2采用气体开关。
5.根据权利要求1所述的一种组合式电子互感器暂态传变性能检测系统，其特征在于，组合式电子互感器包括绝缘外壳K1、电压电流传感T1、电压电流输出线L3和二次信号输出线L4，绝缘外壳K1上设有径向通孔，穿心导杆D1固定于径向通孔内。
6.根据权利要求1所述的一种组合式电子互感器暂态传变性能检测系统，其特征在于，穿心导杆D1采用紫铜导杆。
7.一种基于权利要求1所述检测系统的组合式电子互感器暂态传变性能检测方法，其特征在于，包括以下步骤：
S1，通过高压宽频脉冲发生器在组合式电子互感器一次侧产生高幅值、陡波脉冲；
S2，脉冲通过组合式电子互感器传感部分后，利用信号采集装置在组合式电子互感器二次侧测量得到电压电流信号；
S3，对组合式电子互感器二次侧测量得到的电压电流信号进行频率成分分析；将成分分析结果与脉冲发生器产生的原始信号进行对比分析，得到组合式电子互感器的整体暂态传变性能。
8.根据权利要求7所述的组合式电子互感器暂态传变性能检测方法，其特征在于，高压宽频脉冲发生器频率范围为50Hz-1MHz，脉冲电压上升沿小于500ns，最终宽频脉冲发生器输出电压峰值为56kV，上升沿为40ns。
9.根据权利要求8所述的组合式电子互感器暂态传变性能检测方法，其特征在于，电压电流信号包括电流、电压幅值、相位，使用傅里叶分解、小波分析对电流、电压幅值、相位进行频率分析。
10.根据权利要求8所述的组合式电子互感器暂态传变性能检测方法，其特征在于，对采集到的电压电流信号与原始宽频高压脉冲源产生的脉冲信号进行对比，对比其中的频率成分及信号时延。
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