CN1216294C - 一种配电网单相接地电流测试方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种配电网单相接地电流测试方法，其特点是：通过专用测试装置向被测电网系统注入至少二个不同频率的电压信号，分别测出在不同频率电信号时所述测试装置信号输出端与被测电网连接点的电流和电压值，根据注入的电信号频率和所述测出的电流、电压值，利用特定的关系式计算出被测电网的对地电容和对地电容电流值。本发明的特点是通过向被测电网系统注入二种或二种以上不同频率的电压信号，可避免变电站母线PT短路阻抗对测试结果的影响，从而得出被测电网的对地电容或电容电流，精度较高、测试速度快、适用面广、安全可靠的特点。

Description

一种配电网单相接地电流测试方法

技术领域

本发明涉及一种配电网单相接地电流测试方法，用于测量1kV、3kV、6kV、10kV、35kV、66kV等电压等级电网系统对地的电容或系统电容电流，属于交流电网测试设备技术领域。

背景技术

目前国内其它电容电流测试仪是通过向电网注入单一测试频率的信号来进行的，主要有两种方法：其一是通过变电站母线PT注入一定频率的信号，通过测量信号注入点处的等效阻抗然后按照变比折算来直接进行计算；其二是利用变频信号源，在测试仪内加入一定的电感，通过寻找谐振频率来计算出系统对地电容。这些方法的缺点是未考虑到母线PT的短路阻抗的影响，使测试精度大大降低，事实上由于变电站母线PT短路阻抗较大，因此按照上述方法在绝大多数应用情况下根本不可能得到正确的测试结果，有时误差甚至为真实值的好几倍。

发明内容

本发明需要解决的技术问题是克服现有测试方法受母线PT短路阻抗的影响大、精度差的缺点，提供一种能避免变电站母线PT短路阻抗对测试结果的影响、精度较高的一种配电网单相接地电流测试方法。

本发明的技术问题可以通过采取如下措施解决：一种配电网单相接地电流测试方法，其特征是：通过专用测试装置向被测电网系统注入至少二个不同频率的电压信号，分别测出在不同频率电信号时所述测试装置信号输出端与被测电网连接点的电流和电压值，根据注入的电信号频率和所述测出的电流、电压值，计算出被测电网的对地电容和对地电容电流值；

1)专用测试装置由整流电路、逆变电路、CPU逻辑控制电路、显示电路及工作电源连接而成，逆变电路的输入端连接整流电路的输出端、输出端连接变电站母线PT，整流电路的输入端连接交流市电，CPU逻辑控制电路的控制信号输出端连接逆变电路的控制端、信号输出端连接显示电路的输入端、电源端连接工作电源的输出端；

2)在一次测量过程中测试仪输出2～10种不同频率的电压或电流信号，输出信号波形可以是正弦波，也可以是方波或其它形式波形信号，输出信号电压或电流频率介于0.01Hz至20Hz之间，测量过程中输出频率的改变由测试仪自动完成，当输出信号频率为f1时，测试仪内CPU可检测出流出S1端子的信号电流和S1、S2之间的信号电压的大小，分别记为I1及U1，令Z1＝K²U1/I1，K为母线PT变压比；改变输出频率至f2时，同样可检测出流出S1端子的信号电流和S1、S2之间的信号电压的大小，分别记为I2及U2，令Z2＝K²U2/I2，则可得被测系统对地电容量为：

$C=\frac{1}{2\mathrm{\π}{f}_1{f}_2}\×\sqrt{\frac{{f_1}^2-{f_2}^2}{{Z_2}^2-{Z_1}^2}}$

因此对地电容电流为：

$I_C={\mathrm{\ω}}_{50}{\mathrm{CU}}_{\mathrm{ph}}=\frac{f_{50}}{f_1{f}_2}\×\sqrt{\frac{{f_1}^2-{f_2}^2}{{Z_2}^2-{Z_1}^2}}\×U_{\mathrm{ph}}$

上式中：f₅₀对应工频频率50Hz，U_ph为系统额定相电压。

本发明的技术问题还可通过采取如下措施解决：

整流电路将经隔离后的交流50Hz电压整流成直流，为逆变电路提供直流电源；逆变电路将直流输入电压逆变成频率可变的交流电压，并将产生频率可变的信号电压或电流注入电网；CPU逻辑控制电路完成产生控制信号电压、完成电容电流的计算及将结果送液晶显示，CPU逻辑控制电路定时产生的脉冲通过其I/O口去驱动逆变电路的驱动器件，逆变电路开关按照CPU逻辑控制电路定时产生的脉冲形式导通与关断，在变电站母线PT开三角L、N端形成正弦信号；CPU逻辑控制电路通过其I/O口驱动显示电路的液晶显示屏，形成人机界面；显示电路则将测试结果直观显示出来。

整流电路采用常见的全桥整流电路；逆变电路采用电力电子开关IGBT器件、其型号为1MBH60，IGBT电力电子开关的控制脉冲采用正弦调制脉冲SPWM；CPU逻辑控制电路由51系列单片机芯片89C58和外围常用的逻辑电路构成，单片机芯片定时产生的SPWM脉冲通过其I/O口去驱动电力电子开关IGBT器件的驱动器件EXB841或EXB842，电力电子开关IGBT按照SPWM形式导通与关断，在变电站母线PT开三角L、N端形成正弦信号。

本发明具有如下有益效果：

1、由于本发明是通过变电站母线PT或其它最终与系统母线相关的设备向被测电网系统注入二种或二种以上不同频率的电压(电流)信号，通过一定的计算避免变电站母线PT短路阻抗对测试结果的影响，从而得出被测电网的对地电容或电容电流，因此具有测试精度较高、测试速度快、适用面广的突出效果。

2、由于本发明是在变电站母线低压侧进行测试，因此操作简单、安全可靠。

附图说明

图1是本发明专用装置的结构框图。

图2是本发明实施图1的逆变电路图。

图3是本发明的使用状态参考图。

具体实施方式

图1、图2构成本发明的实施例1。从图1可知，本发明的专用测试装置由整流电路1、逆变电路2、CPU逻辑控制电路3、显示电路4及工作电源5连接而成，逆变电路2的输入端连接整流电路1的输出端、输出端连接变电站母线PT，整流电路1的输入端连接交流市电，CPU逻辑控制电路3的控制信号输出端连接逆变电路2的控制端、信号输出端连接显示电路4的输入端、电源端连接工作电源5的输出端；整流电路1将经隔离后的交流50Hz电压整流成直流电压，逆变电路2采用电力电子开关IGBT器件、其型号为1MBH60，将直流输入电压逆变成频率可变的交流电压，CPU逻辑控制电路3产生控制脉冲信号、完成电容电流的计算及将结果送显示电路4显示。

从图2可知，逆变电路2采用电力电子开关IGBT器件，将直流输入电压逆变成频率可变的交流电压，并将产生频率可变的信号电压/电流注入电网。

本实施例中：整流电路1采用常见的全桥整流电路，将经隔离后的交流50Hz电压整流成直流，为逆变电路2提供直流电源；逆变电路2采用电力电子开关IGBT器件、其型号为1MBH60，将直流输入电压逆变成频率可变的交流电压，并将产生频率可变的信号电压/电流注入电网，IGBT电力电子开关的控制脉冲采用正弦调制脉冲SPWM；CPU逻辑控制电路3由51系列单片机89C58和外围常用的逻辑电路构成，完成产生控制信号电压、完成电容电流的计算及将结果送液晶显示，CPU定时产生的SPWM脉冲通过其I/O口去驱动IGBT的驱动器件EXB84 1或EXB842，IGBT开关按照SPWM形式导通与关断，在变电站母线PT开三角L、N端形成正弦信号；CPU通过其I/O口驱动显示电路4的液晶显示屏，形成人机界面；显示电路4则将测试结果直观显示出来。所述测试装置可向被测电网输出2至10种不同频率的电压信号，频率的范围为0.01Hz～20Hz。

下面结合附图描述本发明的测试原理：

如图2所示，IGBT1、IGBT2为所采用的电力电子开关，ZL为负载，由CPU定时产生的SPWM脉冲信号经驱动放大后送入IGBT1及IBGT2的门极，当要在负载ZL上得到正弦波的正半波时，可将SPWM信号送入IGBT1，使得IGBT1按照正弦调制脉冲导通与截止，此时IGBT2截止；当要在负载ZL上得到正弦波的负半波时，可将SPWM信号送入IGBT2，使得IGBT2按照正弦调制脉冲导通与截止，此时IGBT1截止。同时改变送入IGBT1及IGBT2门极的驱动信号周期，就可改变负载ZL上输出信号的频率。

如图3所示，实施测量时，只需将测量仪信号电压输出端子S1、S2用随机附带的两根连接线接至变电站母线PT开口三角L、N端，然后按照显示屏指令选择好相应参数，按下启动键即可迅速得到被测系统电容电流的大小。在一次测量过程中测试仪需输出2～10种不同频率的电压(电流)信号，输出信号波形可以是正弦波，也可以是方波等其它形式波形信号。输出信号电压(电流)频率介于0.01Hz至20Hz之间。测量过程中输出频率的改变由测试仪自动完成，并保证输出频率始终处于0.01Hz至20Hz之间。当输出信号频率为f1时，测试仪内CPU可检测出流出S1端子的信号电流和S1、S2之间的信号电压的大小，分别记为I1及U1，令Z1＝K²U1/I1(K为母线PT变压比，下同)；改变输出频率至f2时，同样可检测出流出S1端子的信号电流和S1、S2之间的信号电压的大小，分别记为I2及U2，令Z2＝K²U2/I2。则可得被测系统对地电容量为：

$C=\frac{1}{2\mathrm{\π}{f}_1{f}_2}\×\sqrt{\frac{{f_1}^2-{f_2}^2}{{Z_2}^2-{Z_1}^2}}$

因此对地电容电流为：

$I_C={\mathrm{\ω}}_{50}{\mathrm{CU}}_{\mathrm{ph}}=\frac{f_{50}}{f_1{f}_2}\×\sqrt{\frac{{f_1}^2-{f_2}^2}{{Z_2}^2-{Z_1}^2}}\×U_{\mathrm{ph}}$

上式中：f₅₀对应工频频率50Hz，U_ph为系统额定相电压。

Claims (3)

1、一种配电网单相接地电流测试方法，其特征是：通过专用测试装置向被测电网系统注入至少二个不同频率的电压信号，分别测出在不同频率电信号时所述测试装置信号输出端与被测电网连接点的电流和电压值，根据注入的电信号频率和所述测出的电流、电压值，计算出被测电网的对地电容和对地电容电流值；

1)专用测试装置由整流电路(1)、逆变电路(2)、CPU逻辑控制电路(3)、显示电路(4)及工作电源(5)连接而成，逆变电路(2)的输入端连接整流电路(1)的输出端、输出端连接变电站母线PT，整流电路(1)的输入端连接交流市电，CPU逻辑控制电路(3)的控制信号输出端连接逆变电路(2)的控制端、信号输出端连接显示电路(4)的输入端、电源端连接工作电源(5)的输出端；

2)在一次测量过程中测试仪需输出2～10种不同频率的电压或电流信号，输出信号波形可以是正弦波，也可以是方波或其它形式波形信号，输出信号电压或电流频率介于0.01Hz至20Hz之间，测量过程中输出频率的改变由测试仪自动完成，当输出信号频率为f1时，测试仪内CPU可检测出流出S1端子的信号电流和S1、S2之间的信号电压的大小，分别记为I1及U1，令Z1＝K²U1/I1，K为母线PT变压比；改变输出频率至f2时，同样可检测出流出S1端子的信号电流和S1、S2之间的信号电压的大小，分别记为I2及U2，令Z2＝K²U2/I2，则可得被测系统对地电容量为：

$C=\frac{1}{2\mathrm{\π}{f}_1{f}_2}\×\sqrt{\frac{{f_1}^2-{f_2}^2}{{z_2}^2-{z_1}^2}}$

因此对地电容电流为：

$I_C={\mathrm{\ω}}_{50}{\mathrm{CU}}_{\mathrm{ph}}=\frac{f_{50}}{f_1{f}_2}\×\sqrt{\frac{{f_1}^2-{f_2}^2}{{z_2}^2-{z_1}^2}}\×U_{\mathrm{ph}}$

上式中：f₅₀对应工频频率50Hz，U_ph为系统额定相电压。

2、如权利要求1所述的一种配电网单相接地电流测试方法，其特征是：整流电路(1)将经隔离后的交流50Hz电压整流成直流，为逆变电路(2)提供直流电源；逆变电路(2)将直流输入电压逆变成频率可变的交流电压，并将产生频率可变的信号电压或电流注入电网；CPU逻辑控制电路(3)完成产生控制信号电压、完成电容电流的计算及将结果送液晶显示，CPU逻辑控制电路(3)定时产生的脉冲通过其I/O口去驱动逆变电路(2)的驱动器件，逆变电路(2)开关按照CPU逻辑控制电路(3)定时产生的脉冲形式导通与关断，在变电站母线PT开三角L、N端形成正弦信号；CPU逻辑控制电路(3)通过其I/O口驱动显示电路(4)的液晶显示屏，形成人机界面；显示电路(4)则将测试结果直观显示出来。

3、如权利要求2所述的一种配电网单相接地电流测试方法，其特征是：整流电路(1)采用常见的全桥整流电路；逆变电路(2)采用电力电子开关IGBT器件、其型号为1MBH60，IGBT电力电子开关的控制脉冲采用正弦调制脉冲SPWM；CPU逻辑控制电路(3)由51系列单片机芯片89C58和外围常用的逻辑电路构成，单片机芯片定时产生的SPWM脉冲通过其I/O口去驱动电力电子开关IGBT器件的驱动器件EXB841或EXB842，电力电子开关IGBT按照SPWM形式导通与关断，在变电站母线PT开三角L、N端形成正弦信号。

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