CN116148748B - 一种直流分压器校准方法及系统 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种直流分压器校准方法及系统包括：直流分压器与模拟量隔离装置配合后，对直流分压器模拟量隔离装置分压板的输入端施加高精度直流电压；利用高精度万用表测量模拟量隔离装置隔离板输出端的电压，并确定模拟量隔离装置的输入和输出电压变比；通过标准互感器和校验仪对试品进行校准，并测量额定标准电压下试品的比差，试品的比差与输入和输出电压变比通过换算计算出额定电压下隔离装置输入端的电压值；根据隔离板的运放写入系数调整额定电压下隔离板输出的电压值至一个标准定值；本发明提供的校准方法简单准确且精度高，提升了模拟量输出的直流分压器校准效率和准确性。
Description
技术领域
本发明涉及计量校准技术领域，具体为一种直流分压器校准方法及系统。
背景技术
我国的能源大量集中在中西部欠发达地区，为满足我国东南部大型城市群的用电需求，发展特高压输电技术，实现电能的大范围大容量的转移，是我国输配电系统发展的必然趋势。
由于特高压线路容量大，对系统的稳定影响也大，这对特高压线路继电保护的设计及制造提出了极高的要求；直流电压互感器作为电网继电保护的基础核心设备，一直是各方关注的焦点；在大容量、超高压的电力系统中，模拟量输出的直流分压器作为新型的互感器，其性能稳定、测量准确在各直流特高压工程中大量应用，电压等级已经从早期的±500kV到目前的±800kV；目前直流工程中应用的模拟量输出的直流分压器均为阻容分压器原理，输出模拟量信号到保护和测控装置。
在工程应用中，现有的模拟量输出的直流分压器主要包括高压臂、低压臂以及相应的隔离装置，低压臂的输出端通过屏蔽电缆连接隔离装置，故低压臂和隔离装置之间存在一定的线路阻抗，特高压直流分压器高压臂电阻的阻值达到几百兆欧，受到当前高阻测试技术的瓶颈限制，目前还没有可以准确测量0.2%以内的兆欧级高精度电阻测试仪，无法直接对分压器进行阻值测试来进行高精度校准，工艺制作误差、屏蔽电缆长度阻抗变化及二次分压参数误差等都会影响分压器测量回路的阻抗。
因此，亟需一种直流分压器校准方法，以解决现有技术中直流分压器调试方法复杂、调试工作效率低的问题。
发明内容
本部分的目的在于概述本发明的实施例的一些方面以及简要介绍一些较佳实施例。在本部分以及本申请的说明书摘要和发明名称中可能会做些简化或省略以避免使本部分、说明书摘要和发明名称的目的模糊，而这种简化或省略不能用于限制本发明的范围。
鉴于上述存在的问题，提出了本发明。
本发明实施例的第一方面，提供一种直流分压器校准方法，包括：直流分压器与模拟量隔离装置配合后，对直流分压器模拟量隔离装置分压板的输入端施加高精度直流电压；利用高精度万用表测量模拟量隔离装置隔离板输出端的电压，并确定所述模拟量隔离装置的输入和输出电压变比；通过标准互感器和校验仪对试品进行校准，并测量额定标准电压下所述试品的比差，所述试品的比差与所述输入和输出电压变比通过换算计算出额定电压下隔离装置输入端的电压值；根据隔离板的运放写入系数调整额定电压下隔离板输出的电压值至一个标准定值，实现对直流分压器的校准。
作为本发明所述的直流分压器校准方法的一种优选方案，其中：所述施加高精度直流电压的步骤包括，
直流分压器与模拟量隔离装置配合后，使用高精度直流源在所述模拟量隔离装置分压板对应互感器输入端施加高精度直流电压，利用高精度表测量并记录输出端电压。
作为本发明所述的直流分压器校准方法的一种优选方案，其中：所述额定标准电压下试品的比差的测量包括，
使用标准直流互感器将所述试品的电压升压至额定电压，通过校验仪对所述试品进行校准，并测量额定标准电压下所述试品的比差；
所述比差的计算包括，
；
其中， 表示试品电压，/> 表示标准额定电压。
作为本发明所述的直流分压器校准方法的一种优选方案，其中：还包括，
当所述试品电压等于所述标准额定电压时，所述模拟量隔离装置的输出电压 ；
所述模拟量隔离装置的输入端阻抗是固定的，即所述模拟量隔离装置的输入和输出变比不变，表示为 ，其中，/> 表示模拟量隔离装置的输入值，/> 表示模拟量隔离装置的输出值，/> 表示隔离板输出V时对应输入端的电压值。
作为本发明所述的直流分压器校准方法的一种优选方案，其中：所述额定电压下隔离装置输入端的电压值的获取包括，
所述试品的比差与所述输入和输出电压变比通过换算计算出额定电压下隔离装置输入端的电压值，即 。
作为本发明所述的直流分压器校准方法的一种优选方案，其中：所述调整额定电压下隔离板输出的电压值至一个标准定值包括，
将所述额定电压下隔离装置输入端的电压值设定为所述隔离装置输入端的校准值，并对隔离装置进行校准；
根据隔离板的运放写入系数调整额定电压下隔离板输出的电压值至一个标准定值，再进行升压操作复测直流分压器的各点比差，准确级可满足0.2级以上。
作为本发明所述的直流分压器校准方法的一种优选方案，其中：还包括，
为保证所述直流分压器的频率特性，利用交流电压标互对分压器进行频率响应试验，调节工频测试系统至要求的频率响应测试电压，通过修改低压臂电容，保证分压器频率特性满足标准要求。
本发明实施例的第二方面，提供一种直流分压器校准系统，包括：
电压施加单元，用于在直流分压器与模拟量隔离装置配合后，对直流分压器模拟量隔离装置分压板的输入端施加高精度直流电压；
电压计算单元，用于利用高精度万用表测量模拟量隔离装置隔离板输出端的电压，并确定所述模拟量隔离装置的输入和输出电压变比，通过标准互感器和校验仪对试品进行校准，并测量额定标准电压下所述试品的比差，所述试品的比差与所述输入和输出电压变比通过换算计算出额定电压下隔离装置输入端的电压值；
校准调准单元，用于根据隔离板的运放写入系数调整额定电压下隔离板输出的电压值至一个标准定值，实现对直流分压器的校准。
本发明实施例的第三方面，提供一种设备，所述设备包括，
处理器；
用于存储处理器可执行指令的存储器；
所述处理器被配置为调用所述存储器存储的指令，以执行本发明任一实施例所述的方法。
本发明实施例的第四方面，提供一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序指令，包括：
所述计算机程序指令被处理器执行时实现如本发明任一实施例所述的方法。
本发明的有益效果：本发明提供一种直流分压器校准方法及系统，用该方式不用调整一、二次的分压电阻来改变分压比，只需要升压后与标互比对，调整隔离板的运放系数即可，操作方式简便，精度等级可以达到0.2级，提升了精度校准的效率；并且，本发明的校准方式大幅降低了产品的生产制造难度，隔离板前端的一次和二次分压电阻可以标准化生产制造，只需要调整后端的隔离板运放系数即可，隔离板调整一次即可达到0.2级精度，校准方法简单准确且精度高，提升了模拟量输出的直流分压器校准效率和准确性，与常规电磁式互感器调整一、二次绕组砸数的方式相比，便捷性大幅提升。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其它的附图。其中：
图1为本发明提供的一种直流分压器校准方法及系统的校准连接原理图；
图2为本发明提供的一种直流分压器校准方法及系统的方法原理图；
图3为本发明提供的一种直流分压器校准方法及系统的模拟量输出的直流分压器结构图。
具体实施方式
为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合说明书附图对本发明的具体实施方式做详细的说明，显然所描述的实施例是本发明的一部分实施例，而不是全部实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都应当属于本发明的保护的范围。
在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本发明，但是本发明还可以采用其他不同于在此描述的其它方式来实施，本领域技术人员可以在不违背本发明内涵的情况下做类似推广，因此本发明不受下面公开的具体实施例的限制。
其次，此处所称的“一个实施例”或“实施例”是指可包含于本发明至少一个实现方式中的特定特征、结构或特性。在本说明书中不同地方出现的“在一个实施例中”并非均指同一个实施例，也不是单独的或选择性的与其他实施例互相排斥的实施例。
本发明结合示意图进行详细描述，在详述本发明实施例时，为便于说明，表示器件结构的剖面图会不依一般比例作局部放大，而且所述示意图只是示例，其在此不应限制本发明保护的范围。此外，在实际制作中应包含长度、宽度及深度的三维空间尺寸。
同时在本发明的描述中，需要说明的是，术语中的“上、下、内和外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一、第二或第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
本发明中除非另有明确的规定和限定，术语“安装、相连、连接”应做广义理解，例如：可以是固定连接、可拆卸连接或一体式连接；同样可以是机械连接、电连接或直接连接，也可以通过中间媒介间接相连，也可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
实施例1
参照图1~3为本发明的一个实施例，提供了一种直流分压器校准方法，包括：
本实施例以常规的模拟量输出的直流分压器组成原理为例，如图3所示直流分压器包括高压臂、低压臂、屏蔽电缆和模拟量隔离装置组成，接入控制保护。
如图1所示，模拟量隔离装置包括分压板和隔离板，用于对分压器输出的模拟量进行二次分压后转换为标准的模拟量信号，具有调整分压器额定二次输出值的配置功能，同时对前端的阻抗进行隔离，防止后端接入的阻抗对前端回路造成影响。
如图3所示，分压器的输出端通过电缆连接模拟量隔离装置，在分压器与模拟量隔离装置之间的连接线路上会存在相应的电缆阻抗；本实施例针对上述电缆阻抗，每台直流分压器均根据工程现场实际需求的线缆长度留适当的余量进行设计，使测试回路的总阻抗和容抗固定，直流分压器、低压臂、电缆和隔离装置一一配对，在此条件下对直流分压器进行校准，具体过程如下：
S1：直流分压器与模拟量隔离装置配合后，对直流分压器模拟量隔离装置分压板的输入端施加高精度直流电压。需要说明的是：
直流分压器与模拟量隔离装置配合后，使用高精度直流源在模拟量隔离装置分压板对应互感器输入端施加高精度直流电压，利用高精度表测量并记录输出端电压，精度可以达到0.05%以上；
应说明的，互感器与模拟量隔离装置配合时，需与互感器实际使用的屏蔽电缆、低压臂配对连接，需要知道互感器在施加额定电压（例如800kV）时的准确输出值，然后以此值为输入校准模拟量隔离装置。
S2：利用高精度万用表测量模拟量隔离装置隔离板输出端的电压，并确定模拟量隔离装置的输入和输出电压变比。
S3：通过标准互感器和校验仪对试品进行校准，并测量额定标准电压下试品的比差，试品的比差与输入和输出电压变比通过换算计算出额定电压下隔离装置输入端的电压值。需要说明的是：
如图2所示，额定标准电压下试品的比差的测量包括，
使用标准直流互感器将试品的电压升压至额定电压，通过校验仪对试品进行校准，并测量额定标准电压下试品的比差，比差的计算公式如下：
；
其中， 表示试品电压， />表示标准额定电压；
进一步的，当试品电压等于标准额定电压时，模拟量隔离装置的输出电压 ；
模拟量隔离装置的输入端阻抗是固定的，即模拟量隔离装置的输入和输出变比不变，表示为，其中，/> 表示模拟量隔离装置的输入值，/> 表示模拟量隔离装置的输出值， /> 表示隔离板输出V时对应输入端的电压值；
再进一步的，额定电压下隔离装置输入端的电压值的获取包括试品的比差与输入和输出电压变比通过换算计算出额定电压下隔离装置输入端的电压值，即 。
S4：根据隔离板的运放写入系数调整额定电压下隔离板输出的电压值至一个标准定值，实现对直流分压器的校准。需要说明的是：
将额定电压下隔离装置输入端的电压值设定为隔离装置输入端的校准值，并对隔离装置进行校准；
根据隔离板的运放写入系数调整额定电压下隔离板输出的电压值至一个标准定值，再进行升压操作复测直流分压器的各点比差，准确级可满足0.2级以上；
进一步的，为保证直流分压器的频率特性，利用交流电压标互对分压器进行频率响应试验，调节工频测试系统至要求的频率响应测试电压，通过修改低压臂电容，保证分压器频率特性满足标准要求。
应说明的，本发明提供一种直流分压器校准方法及系统，用该方式不用调整一、二次的分压电阻来改变分压比，只需要升压后与标互比对，调整隔离板的运放系数即可，操作方式简便，精度等级可以达到0.2级，提升了精度校准的效率；并且，本发明的校准方式大幅降低了产品的生产制造难度，隔离板前端的一次和二次分压电阻可以标准化生产制造，只需要调整后端的隔离板运放系数即可，隔离板调整一次即可达到0.2级精度，校准方法简单准确且精度高，提升了模拟量输出的直流分压器校准效率和准确性，与常规电磁式互感器调整一、二次绕组砸数的方式相比，便捷性大幅提升。
本发明公开的第二方面，
提供一种直流分压器校准系统，包括：
电压施加单元，用于在直流分压器与模拟量隔离装置配合后，对直流分压器模拟量隔离装置分压板的输入端施加高精度直流电压；
电压计算单元，用于利用高精度万用表测量模拟量隔离装置隔离板输出端的电压，并确定模拟量隔离装置的输入和输出电压变比，通过标准互感器和校验仪对试品进行校准，并测量额定标准电压下试品的比差，试品的比差与输入和输出电压变比通过换算计算出额定电压下隔离装置输入端的电压值；
校准调准单元，用于根据隔离板的运放写入系数调整额定电压下隔离板输出的电压值至一个标准定值，实现对直流分压器的校准。
本发明公开的第三方面，
提供一种设备，包括：
处理器；
用于存储处理器可执行指令的存储器；
其中，处理器被配置为调用存储器存储的指令，以执行前述中任意一项的方法。
本发明公开的第四方面，
提供一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序指令，包括：
计算机程序指令被处理器执行时实现前述中任意一项的方法。
本发明可以是方法、装置、系统和/或计算机程序产品，计算机程序产品可以包括计算机可读存储介质，其上载有用于执行本发明的各个方面的计算机可读程序指令。
计算机可读存储介质可以是可以保持和存储由指令执行设备使用的指令的有形设备。计算机可读存储介质例如可以是――但不限于――电存储设备、磁存储设备、光存储设备、电磁存储设备、半导体存储设备或者上述的任意合适的组合。计算机可读存储介质的更具体的例子（非穷举的列表）包括：便携式计算机盘、硬盘、随机存取存储器（RAM）、只读存储器（ROM）、可擦式可编程只读存储器（EPROM或闪存）、静态随机存取存储器（SRAM）、便携式压缩盘只读存储器（CD-ROM）、数字多功能盘（DVD）、记忆棒、软盘、机械编码设备、例如其上存储有指令的打孔卡或凹槽内凸起结构、以及上述的任意合适的组合。这里所使用的计算机可读存储介质不被解释为瞬时信号本身，诸如无线电波或者其他自由传播的电磁波、通过波导或其他传输媒介传播的电磁波（例如，通过光纤电缆的光脉冲）、或者通过电线传输的电信号。
实施例2
该实施例不同于第一个实施例的是，提供了一种直流分压器校准方法及系统的验证测试，为对本方法中采用的技术效果加以验证说明。
本实施例以南京换流站800kV直流分压器的校准为例，以图2的方式通过对直流分压器的模拟量隔离装置进行校准，完成隔离装置的校准后，按图1的接线再次调节直流高压电压发生器测试各个电压测试点的电压测量值，与标准互感器进行比对，查看试品校准后的精度，校准后升压测量10%~150%之间多个输出通道的各个测量点的比差如表1所示；
表1：各个测量点的比差
由表1可知，本发明提供的方法校准一次即可达到0.2级的精度等级，因此本发明提供的方法简单准确且精度高，提升了模拟量输出的直流分压器校准效率和准确性。
应说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制，尽管参照较佳实施例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明技术方案的精神和范围，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。
Claims (7)
1.一种直流分压器校准方法，其特征在于，包括：
直流分压器与模拟量隔离装置配合后，对直流分压器模拟量隔离装置分压板的输入端施加高精度直流电压；
利用高精度万用表测量模拟量隔离装置隔离板输出端的电压，并确定所述模拟量隔离装置的输入和输出电压变比；
通过标准互感器和校验仪对试品进行校准，并测量额定标准电压下所述试品的比差，所述试品的比差与所述输入和输出电压变比通过换算计算出额定电压下隔离装置输入端的电压值；
额定标准电压下试品的比差的测量包括，
使用标准直流互感器将所述试品的电压升压至额定电压，通过校验仪对所述试品进行校准，并测量额定标准电压下所述试品的比差；
所述比差的计算包括，
其中，表示试品电压，/>表示标准额定电压；
当所述试品电压等于所述标准额定电压时，所述模拟量隔离装置的输出电压；
所述模拟量隔离装置的输入端阻抗是固定的，即所述模拟量隔离装置的输入和输出变比不变，表示为，其中，/>表示模拟量隔离装置的输入值，/>表示模拟量隔离装置的输出值，/>表示隔离板输出V时对应输入端的电压值；
所述额定电压下隔离装置输入端的电压值的获取包括，
所述试品的比差与所述输入和输出电压变比通过换算计算出额定电压下隔离装置输入端的电压值，即；
根据隔离板的运放写入系数调整额定电压下隔离板输出的电压值至一个标准定值，实现对直流分压器的校准。
2.如权利要求1所述的直流分压器校准方法，其特征在于：所述施加高精度直流电压的步骤包括，
直流分压器与模拟量隔离装置配合后，使用高精度直流源在所述模拟量隔离装置分压板对应互感器输入端施加高精度直流电压，利用高精度表测量并记录输出端电压。
3.如权利要求1所述的直流分压器校准方法，其特征在于：所述调整额定电压下隔离板输出的电压值至一个标准定值包括，
将所述额定电压下隔离装置输入端的电压值设定为所述隔离装置输入端的校准值，并对隔离装置进行校准；
根据隔离板的运放写入系数调整额定电压下隔离板输出的电压值至一个标准定值，再进行升压操作复测直流分压器的各点比差，准确级可满足0.2级以上。
4.如权利要求3所述的直流分压器校准方法，其特征在于：还包括，
为保证所述直流分压器的频率特性，利用交流电压标互对分压器进行频率响应试验，调节工频测试系统至要求的频率响应测试电压，通过修改低压臂电容，保证分压器频率特性满足标准要求。
5.一种实施如权利要求1所述的一种直流分压器校准方法的系统，其特征在于，包括：
电压施加单元，用于在直流分压器与模拟量隔离装置配合后，对直流分压器模拟量隔离装置分压板的输入端施加高精度直流电压；
电压计算单元，用于利用高精度万用表测量模拟量隔离装置隔离板输出端的电压，并确定所述模拟量隔离装置的输入和输出电压变比，通过标准互感器和校验仪对试品进行校准，并测量额定标准电压下所述试品的比差，所述试品的比差与所述输入和输出电压变比通过换算计算出额定电压下隔离装置输入端的电压值；
校准调准单元，用于根据隔离板的运放写入系数调整额定电压下隔离板输出的电压值至一个标准定值，实现对直流分压器的校准。
6.一种设备，其特征在于，所述设备包括，
处理器；
用于存储处理器可执行指令的存储器；
所述处理器被配置为调用所述存储器存储的指令，以执行权利要求1~4中任一所述的方法。
7.一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序指令，其特征在于，所述计算机程序指令被处理器执行时实现权利要求1~4中任一所述的方法。
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