检验电压互感器二次防短路保护器的试验回路和方法
【专利摘要】本发明提供了一种检验电压互感器二次防短路保护器的试验回路及方法，试验回路主要包括为待测电压互感器提供电压的电压源、模拟开关、电压传感器、电流传感器、光电传感器、数字存储示波器、测试模块；被试电压互感器的保护器两端并联有保护动作指示仪、电压传感器、模拟开关和电压互感器负载，所述保护器的输出端串联有电流传感器；所述电流传感器和电压传感器的输出端与数字存储示波器连接，以显示对应的电流和电压波形，所述保护动作指示仪通过光电传感器连接在数字存储示波器上；所述数字存储示波器的输出端连接有测试模块，所述测试模块进一步与电压调节装置连接以保证被试的电压互感器被施加合适的电压。
【专利说明】检验电压互感器二次防短路保护器的试验回路和方法
【技术领域】
[0001]本发明属于电压互感器【技术领域】，特别涉及一种检验电压互感器二次防短路保护器的试验回路和方法。
【背景技术】
[0002]电压互感器又称仪用变压器。它是一种把高电压按比例变为低电压并在相位上与原来保持一定关系的仪器。其工作原理、构造和接线方式都与变压器相同，只是容量较小，通常仅有几十或几百伏安。它的用途是把高电压按一定的比例缩小，使低压线圈能够准确地反映高电压量值的变化，以解决高电压测量的困难。同时，由于它可靠地隔离了高电压，从而保证了测量人员和仪表及保护装置的安全。此外，电压互感器的二次电压均为100V，这样可以使仪表及继电器标准化。
[0003]电压互感器二次短路，会使二次线圈产生很大短路电流，烧损电压互感器线圈，以至会引起一、二次击穿，使有关保护误动作，仪表无指示。因为电压互感器本身阻抗很小，一次侧是恒压电源，如果二次短路后，在恒压电源作用下二次线圈中会产生很大短路电流，烧损互感器，使绝缘损害，一、二次击穿。
[0004]为此，出现了电压互感器二次防短路保护器，它的功能当电压互感器二次短路后快速限制二次短路电流，防止二次大电路烧损互感器，并给出报警信号，当电压互感器二次短路事故解除后，快速恢复正常的输出。
[0005]为了解决实现电压互感器二次防短路保护器的性能检测，本专利提供了其检验方法，给出了检验电压互感器二次防短路保护器性能的试验系统。
【发明内容】
[0006]本发明提供了一种检验电压互感器二次防短路保护器的试验回路和方法，以有效的检验电压互感器二次防短路保护器的保护动作时间、短路状态下的电流、保护动作后的电流，保护装置的发光报警指示仪的状态；短路解除后恢复电压、恢复时间等参数。
[0007]为了达到以上目的，本发明采取如下技术方案予以实现:
[0008]一种检验电压互感器二次防短路保护器的试验回路，主要包括为待测电压互感器及二次防短路保护器提供电压的电压源、模拟开关、电压传感器、电流传感器、光电传感器、数字存储示波器、测试模块；被试电压互感器的保护器两端并联有保护动作指示仪、电压传感器、模拟开关和电压互感器负载，所述保护器的输出端串联有电流传感器；所述电流传感器和电压传感器的输出端与数字存储示波器连接，以显示对应的电流和电压波形，所述保护动作指示仪通过光电传感器连接在数字存储示波器上；所述数字存储示波器的输出端连接有测试模块，所述测试模块进一步与电压调节装置连接以保证被试的电压互感器被施加合适的电压。
[0009]所述电压源包括依次并联在被试电压互感器两端的电压调节装置、升压装置，以及高压测量装置。
[0010]一种检验电压互感器二次防短路保护器的试验方法，突然闭合模拟开关，模拟电压互感器二次输出端短路，取样电压互感器的电流信号、二次电压传感器的取样电压信号，并通过波形显示；闭合模拟开关后，突然打开模拟开关，模拟电压互感器二次输出由短路转为正常工作状态，取样电压互感器的电流信号、二次电压传感器的取样电压信号，并通过波形显示，测试模块分别根据对应波形计算保护动作时间、保护动作恢复时间，并判断告警发光状态的好坏，最后结合保护动作时间和保护动作恢复时间判断防短路保护器的好坏。
[0011]试验前，首先测试模块根据被试的电压互感器向电压源发出指令，以保证电压源提供合适的电压给被试电压互感器。
[0012]所述测试模块计算保护动作时间和保护动作恢复时间的方法为:提取对应动作后的电流幅值，然后根据对应的逻辑关系计算保护动作时间或保护动作恢复时间。
[0013]所述保护动作时间的计算方法为:对于模拟二次输出端短路时采集的电流幅值，确定从电压互感器二次电压由正常电压转为短路电压时算起到二次电流由短路电流变为保护状态下的小电流的时间t，该时间t就是保护动作时间。
[0014]所述保护动作恢复时间的计算方法为:对于模拟二次输出端由短路转为正常时采集的电流幅值，确定从电压互感器二次电流突变算起到电压互感器的二次输出电压为正常的正弦波形的时间t，该时间就是保护恢复时间。
[0015]分别在被试电压互感器的电压达到额定电压的80%、100%、120%时进行试验，只有在三种电压下均符合要求时，才能判定该防短路保护器为合格，否则不合格。
[0016]与现有技术相比，本发明至少具有以下有益效果:本发明试验回路主要包括为待测电压互感器及二次防短路保护器提供电压的电压源、模拟开关、电压传感器、电流传感器、光电传感器、数字存储示波器、测试模块；被试电压互感器的保护器两端并联有保护动作指示仪、电压传感器、模拟开关和电压互感器负载，所述保护器的输出端串联有电流传感器；所述电流传感器和电压传感器的输出端与数字存储示波器连接，以显示对应的电流和电压波形，所述保护动作指示仪通过光电传感器连接在数字存储示波器上；所述数字存储示波器的输出端连接有测试模块，所述测试模块进一步与电压调节装置连接以保证被试的电压互感器被施加合适的电压。试验时，先闭合模拟开关，模拟电压互感器二次输出端短路，取样电压互感器的电流信号、二次电压传感器的取样电压信号，并通过波形显示；闭合模拟开关后，突然打开模拟开关，模拟电压互感器二次输出由短路转为正常工作状态，取样电压互感器的电流信号、二次电压传感器的取样电压信号，并通过波形显示，测试模块分别根据对应波形计算保护动作时间、保护动作恢复时间，并判断告警发光状态的好坏，最后结合保护动作时间和保护动作恢复时间判断防短路保护器的好坏。
【专利附图】
【附图说明】
[0017]图1为本发明检验电压互感器二次防短路保护器的试验系统图。
[0018]图2为确定保护时间波形图，曲线1为电压互感器二次输出电压波形，曲线2为电压互感器二次输出电流波形图，t为保护动作时间。
[0019]图3短路报警灯指示功能检查波形。曲线1为电压互感器二次输出电压波形，曲线2为光电传感器的输出波形。
[0020]图4为确定恢复时间波形图，曲线1为电压互感器二次输出电压波形曲线2为电压互感器二次输出电流波形图，t为保护恢复时间。
[0021]图5为测试模块框图。
[0022]图中:1、电压调节装置；2、升压装置；3、高压测量装置；4、电流传感器；5、电压传感器；6、模拟开关；7、数字存储示波器8、测试模块；9、电压互感器负载；10、被试电压互感器；11、被试电压互感器防短路保护器；12、保护动作指示仪；13、光电传感器。
【具体实施方式】
[0023]下面结合附图对本发明做进一步详细描述。
[0024]表征电压互感器二次防短路保护器的特性主要有:保护动作时间、保护状态、短路状态下的电流、保护动作后的电流，保护装置的发光报警指示仪的状态；短路解除后恢复电压、恢复时间等参数。
[0025]本发明公开了一种检验电压互感器二次防短路保护器的试验回路和方法。试验回路主要由电压调节装置1、升压装置2、模拟开关6、电压传感器5、电流传感器4、光电传感器13、数字存储示波器7、测试模块8组成。所述电压调节装置1和升压装置2并联在被试电压互感器的两端，为电压互感器提供合适的电压值；被试电压互感器的保护器11的两端并联有保护动作指示仪12、电压传感器5、模拟开关6和电压互感器负载9，所述保护器11的输出端串联有电流传感器4 ;所述电流传感器4和电压传感器5的输出端与数字存储示波器7连接，以显示对应的电流和电压波形，所述保护动作指示仪12通过光电传感器13连接在数字存储示波器7上；所述数字存储示波器的输出端连接有测试模块8，所述测试模块进一步与电压调节装置连接以保证被试的电压互感器被施加合适的电压。
[0026]调节装置1和升压装置2根据测试模块8将电压调节到需要的电压值，将模拟开关6突然闭合模拟电压互感器二次输出端短路，通过电流传感器4取样电流信号、二次电压传感器5取样电压信号，将取样的的电流和电压信号输入到数字存储示波器7记录相应的波形，并将数字存储示波器7的数据传输到测试模块计算出保护动作时间、短路状态下的电流、保护动作后的电流等参数。由光电传感器13观察保护动作状态的发光报警功能。将模拟开关6突然打开，模拟电压互感器二次输出由短路转为正常工作状态，与短路状态相似，通过电流传感器4取样电流信号、二次电压传感器5取样电压信号，将取样的的电流和电压信号输入到数字存储示波器7记录相应的波形，并将数字存储示波器7的数据传输到测试模块计算出保护恢复时间参数。
[0027]检验方法是:首先，测试模块根据被试的电压互感器10控制电压调节装置1和升压装置2提供被试电压互感器合适的电压；其次，利用模拟开关6模拟电压互感器的短路状态和恢复状态。在电压互感器不同的输出电压下将模拟开关6突然闭合，模拟电压互感器二次输出短路，利用电流传感4将短路状态下的电流、保护动作后的电流输入数字存储示波器7，记录相应的波形，测量模块提取示波图上短路状态下的电流、保护动作后的电流幅值，然后根据测得的电压波形由正常电压转为短路电压的时刻和测得的电流波形由零转换为短路电流的时刻逻辑关系测得保护动作时间，同时采用光电传感器13测量保护动作的告警发光状态。
[0028]将模拟开关从短路状态突然打开，模拟电压互感器二次输出端由短路状态恢复到正常状态，由电压传感器和电流传感器采集电压互感器的二次电压和负荷电流，由数字存储示波器记录相应的波形，测量模块在示波图上读取由短路状态转为正常状态下的电流、保护动作后的互感器二次输出电压幅值，根据测得的电流波形由短路电流转为零的时刻和测得的电压波形由零转换为正常电压的时刻逻辑关系测得恢复动作时间。
[0029]根据上述方法完成电压互感器二次防短路保护器的性能检验。
[0030]参见图1，由电压调节装置1调节电压供给升压装置2使被试电压互感器10的电压分别达到额定电压的80 %、100 %、120 %，高压测量装置3测量升压装置2的输出电压。当被试电压互感器带额定负载9并施加电压达到规定的额定电压的80%、100%、120%时，将模拟开关6突然闭合模拟电压互感器二次输出端短路，通过电流传感器4取样电流信号、二次电压传感器5取样电压信号，将取样的电流和电压信号输入到数字存储示波器7记录相应的波形，并将数字存储示波器7的数据传输到测试模块8，比较电压互感器的二次输出电压和短路电流波形，如图2所示，确定从电压互感器二次电压由正常电压转为短路电压时算起到二次电流由短路电流变为保护状态下的小电流的时间t，该时间就是保护动作时间，由电流波形确定短路状态下的电流幅值、保护动作后的电流幅值；如图3所示，由光电传感器13的输出电压由低电平转为高电平说明报警灯亮，证明保护动作指示仪12的发光报警功能正常。
[0031 ] 同样参见图1，由电压调节装置1调节电压供给升压装置2使被试电压互感器的电压分别达到额定电压的80%、100%、120%，高压测量装置3测量升压装置的输出电压。当被试电压互感器达到规定的额定电压的80 %、100 %、120%时，将模拟开关6闭合，模拟电压互感器二次输出端短路，突然将模拟开关6由闭合状态转为打开状态，模拟电压互感器二次输出端由短路转为正常的状态，通过电流传感器4取样电流信号、二次电压传感器5取样电压信号，将取样的电流和电压信号输入到数字存储示波器记录相应的波形，并将数字存储示波器的数据传输到测试模块，比较电压互感器的二次输出电流波形和电压互感器的二次输出电压，如图4所示，测量确定从电压互感器二次电流突变算起到电压互感器的二次输出电压为正常的正弦波形的时间t，该时间就是保护恢复时间。
[0032]如果计算得到的保护时间小于额定的保护时间，计算得到的保护恢复时间小于额定的保护恢复时间，且报警在规定的时间内发生，则说明在该电压下，被测的保护器是符合要求的。当被试电压互感器的电压分别达到额定电压的80%、100%、120%的情况下，被试的保护器均符合要求时，判断该保护器符合要求，否则不符合要求。
[0033]图5给出了测试模块框图，通过该模块，可完成参数设置、控制测量过程、提取测试数据，并按照需要进行数据处理，输出原始记录。
[0034]参数设置模块13的功能主要是设置电流传感器4的比例系数、电压传感器5的比例系数、光电传感器13的灵敏度系数，以便选取合适的数字存储示波器7的量程范围，清晰的显示被测波形。
[0035]仪器控制模块14的功能主要是驱动数字存储示波器7使得数字存储示波器7和测试模块8之间完成数据交换，测试模块8完成对数字存储示波器7的设置。测试模块8根据采集到的数据完成原始记录及检验报告。
[0036]参数确定模块15根据电流传感器4的比例系数和数字存储示波器7的量程设置确定被测电流的幅值。根据电流传感器4的比例系数、电压传感器5的比例系数和数字存储示波器7的量程设置及图2所述的方法确定保护时间。根据光电传感器13的灵敏度系数、电压传感器5的比例系数和数字存储示波器7的量程设置及图3所述的方法确定短路报警灯指示功能检查。根据电流传感器4的比例系数、电压传感器5的比例系数和数字存储示波器7的量程设置及图4所述的方法确定恢复时间。
[0037]本发明实现了电压互感器二次防短路保护器的性能检验，实现了自动化测量，通过人机交互系统完成试验任务的设置，控制和检测，提高了试验效率，减小了人为差错。
【权利要求】
1.一种检验电压互感器二次防短路保护器的试验回路，其特征在于:主要包括为待测电压互感器及二次防短路保护器提供电压的电压源、模拟开关￠)、电压传感器(5)、电流传感器(4)、光电传感器(13)、数字存储示波器(7)、测试模块(8);被试电压互感器的保护器(11)两端并联有保护动作指示仪(12)、电压传感器(5)、模拟开关(6)和电压互感器负载(9)，所述保护器(11)的输出端串联有电流传感器(4);所述电流传感器(4)和电压传感器(5)的输出端与数字存储示波器(7)连接，以显示对应的电流和电压波形，所述保护动作指示仪(12)通过光电传感器(13)连接在数字存储示波器(7)上；所述数字存储示波器的输出端连接有测试模块(8)，所述测试模块进一步与电压调节装置连接以保证被试的电压互感器被施加合适的电压。
2.根据权利要求1所述的试验回路，其特征在于:所述电压源包括依次并联在被试电压互感器两端的电压调节装置(I)、升压装置(2)，以及高压测量装置(3)。
3.一种基于权利要求1或2所述的试验回路的检验电压互感器二次防短路保护器的试验方法，其特征在于:突然闭合模拟开关￠)，模拟电压互感器二次输出端短路，取样电压互感器的电流信号、二次电压传感器的取样电压信号，并通过波形显示；闭合模拟开关后，突然打开模拟开关，模拟电压互感器二次输出由短路转为正常工作状态，取样电压互感器的电流信号、二次电压传感器的取样电压信号，并通过波形显示，测试模块分别根据对应波形计算保护动作时间、保护动作恢复时间，并判断告警发光状态的好坏，最后结合保护动作时间和保护动作恢复时间判断防短路保护器的好坏。
4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于:试验前，首先测试模块根据被试的电压互感器向电压源发出指令，以保证电压源提供合适的电压给被试电压互感器。
5.根据权利要求3所述的方法，其特征在于:所述测试模块计算保护动作时间和保护动作恢复时间的方法为:提取对应动作后的电流幅值，然后根据对应的逻辑关系计算保护动作时间或保护动作恢复时间。
6.根据权利要求3所述的方法，其特征在于:所述保护动作时间的计算方法为:对于模拟二次输出端短路时采集的电流幅值，确定从电压互感器二次电压由正常电压转为短路电压时算起到二次电流由短路电流变为保护状态下的小电流的时间t，该时间t就是保护动作时间。
7.根据权利要求3所述的方法，其特征在于:所述保护动作恢复时间的计算方法为:对于模拟二次输出端由短路转为正常时采集的电流幅值，确定从电压互感器二次电流突变算起到电压互感器的二次输出电压为正常的正弦波形的时间t，该时间就是保护恢复时间。
8.根据权利要求3至7中任意一项所述的方法，其特征在于:分别在被试电压互感器的电压达到额定电压的80 %、100 %、120 %时进行试验，只有在三种电压下均符合要求时，才能判定该防短路保护器为合格，否则不合格。
【文档编号】G01R31/00GK104502769SQ201410835465
【公开日】2015年4月8日 申请日期:2014年12月27日 优先权日:2014年12月27日
【发明者】任稳柱, 杨忠洲, 李宁 申请人:中国西电电气股份有限公司, 西安高压电器研究院有限责任公司