一种提供电力电容器过电压周期试验电压的装置和方法与流程

本发明属于输变电技术领域，更具体地，涉及一种提供电力电容器过电压周期试验电压的装置和方法。

背景技术：

电力电容器过电压周期试验是为了验证在从额定最低温度(-40℃)到室温的范围内，反复施加周期过电压以考核电力电容器介质性能而进行的特殊试验。电力电容器过电压周期试验是新产品鉴定中必不可少的一个环节。

根据产品标准GB/T 11024.2-2001中电容器单元过电压周期试验的方法，所述方法对过电压周期试验的波形提出了要求。因此如何为电力电容器过电压周期试验提供符合标准的电压波形就成为试验是否能够成功的影响因素之一。

技术实现要素：

为了在电力电容器过电压周期试验中提供符合产品标准GB/T11024.2-2001的电压，本发明提供一种提供电力电容器过电压周期试验电压的装置，，所述装置包括远程操作单元、周波控制单元和功率放大单元。

远程操作单元，试验用于设置当前试验模式下所需的电气参数，并在试验中对试验结果进行记录和动态实时显示；远程操作单元动态实时显示的结果包括电力电容器的过电压波形、电压数据、电流数据、连续过电压周期数和累积过电压周期数。

周波控制单元，对当前试验模式下的电压进行采样，获得采样电压信号，并对所述采样电压信号进行分析，输出毫秒级别的电压调节指令。

功率放大单元，基于所述电压调节指令，对试验电压进行调节，输出符合所述电气参数要求的电压波形和输出功率。所述功率放大单元包括整流滤波电路和对称推挽放大电路，其中，所述对称推挽放大电路用于实现大功率输出，并根据周波控制单元输出的电压调节指令进行功率输出，并输出符合输入的电气参数要求的电压波形。当功率放大单元根据周波控制单元输出的电压调节指令进行电压输出，并通过整流滤波电路进行滤波后，波形畸变率小于1％，谐波含量小于1％。其中对称推挽放大电路的核心部件是三极管。由于三极管的最大有效功率为100W，在本发明中设计的装置输出功率为200kW，因此采用数千只三极管并联分流以实现大功率输出。

进一步地，所述装置还包括AC-DC电源单元，其用于为系统提供电源。

进一步地，所述装置还包括局放仪，其用于监测所述装置试验对象的运行状态。

进一步地，所述装置还包括保护单元，所述保护单元包括快速过电流保护装置以及预合闸和零位保护装置，所述保护单元用于根据功率放大单元中的整流滤波电路为快速过电流保护装置以及预合闸和零位保护装置提供的输入信号，采用电子模拟开关切断功率放大单元的前级推动信号，以切断功率输出，保护被测试的电容器和测试人员的安全。在电力电容器的过电压周期试验过程中，时间长，电流大。对被试品和人员的保护尤为重要。由于被试品是大容量的纯电容器，传统输出短路保护下会产生异常增大的电流，对装置的损伤很大，需要在极短的时间内切断故障源。本装置采用了电子模拟开关，能在纳秒时间内完成关断功率放大部分的前级推动信号，从而切断功率的输出。而且在输出端与直流电源之间增加续流二极管，给反向电流流出增加一个通道。进一步地，所述周波控制单元采用霍尔型数字变量传感器采集电压信号，并且传感器的电压变化率为微秒级别，能够精确地控制升压或者降压过程中的电压变化，保证电压不会发生大起大落。

进一步地，所述远程操作单元还用于动态实时显示输出的电压波形。

进一步地，所述对称推挽放大电路采用按照控制算法进行控制，能实现25～300Hz的频率范围、0～99个周波、1～999个自动周期循环的输出。

进一步地，所述装置通过周波控制单元能保证每个周波的时间是20ms，并且在1～3个周波内进行升压或者降压不会产生明显的过电压。

根据本发明的另一方面，本发明提供一种提供电力电容器过电压周期试验电压的方法，所述方法包括：

步骤1、在远程操作单元按照标准GB/T 11024.2-2001设置过电压周期试验波形的参数，其中电压与时间参数为变化值，频率和重复次数为固定值；

步骤2、参数输入完成后启动试验装置，装置在检测到试验条件满足标准GB/T 11024.2-2001的要求的前提下，周波控制单元对当前试验模式下的电压进行采样，获得采样电压信号，并对所述采样电压信号进行分析，输出毫秒级别的电压调节指令；

步骤3、功率放大单元基于步骤2的电压调节指令，对试验电压进行调节，输出符合所述电气参数要求的电压波形和输出功率按照设置的参数输出符合要求的电压波形。

进一步地，在所述远程操作单元设置的频率为50Hz。

综上所述，本发明提供一种提供电力电容器过电压周期试验电压的装置和方法，所述装置选用微秒级霍尔型数字变量传感器进行电压采样，采用计算机进行计算以输出符合输入电气参数要求的电压调节指令，并通过对称推挽放大电路进行功率输出以及电压输出，确保了输出的电压波形畸变率小于1％，谐波含量小于1％，从而在电力电容器过电压周期试验中，能够提供准确的试验电压波形，从而更加真实有效的反映设备的正常工作情况。

附图说明

通过参考下面的附图，可以更为完整地理解本发明的示例性实施方式：

图1是本发明的具体实施方式的提供电力电容器过电压周期试验电压波形的装置的结构图；以及

图2是本发明的具体实施方式的提供电力电容器过电压周期试验电压波形的方法的流程图。

具体实施方式

现在参考附图介绍本发明的示例性实施方式，然而，本发明可以用许多不同的形式来实施，并且不局限于此处描述的实施例，提供这些实施例是为了详尽地且完全地公开本发明，并且向所属技术领域的技术人员充分传达本发明的范围。对于表示在附图中的示例性实施方式中的术语并不是对本发明的限定。在附图中，相同的单元/元件使用相同的附图标记。

除非另有说明，此处使用的术语(包括科技术语)对所属技术领域的技术人员具有通常的理解含义。另外，可以理解的是，以通常使用的词典限定的术语，应当被理解为与其相关领域的语境具有一致的含义，而不应该被理解为理想化的或过于正式的意义。

图1是本发明的具体实施方式的提供电力电容器过电压周期试验电压波形的装置的结构图。如图1所示，所述装置包括远程操作单元101、周波控制单元102、功率放大单元103、AC-DC电源单元104、局放仪105和保护单元106。

远程操作单元101，用于设置当前试验模式下所需的电气参数。

周波控制单元102，对当前试验模式下的电压进行采样，获得采样电压信号，并对所述采样电压信号进行分析，输出毫秒级别的电压调节指令。

功率放大单元103，基于所述电压调节指令，对试验电压进行调节，输出符合所述电气参数要求的电压波形和输出功率。所述功率放大单元包括整流滤波电路131和对称推挽放大电路132，其中，所述对称推挽放大电路132用于实现大功率输出，并根据周波控制单元102输出的电压调节指令进行功率输出，并输出符合输入的电气参数要求的电压波形。当功率放大单元103根据周波控制单元102输出的电压调节指令进行电压输出，并通过整流滤波电路131进行滤波后，波形畸变率小于1％，谐波含量小于1％。其中对称推挽放大电路的核心部件是三极管。由于三极管的最大有效功率为100W，在本发明中设计的装置输出功率为200kW，因此采用数千只三极管并联分流以实现大功率输出。

优选地，所述装置还包括AC-DC电源单元104，其用于为系统提供电源。

优选地，所述装置还包括局放仪105，其用于监测所述装置试验对象的运行状态。

优选地，所述装置还包括保护单元106，其包括快速过电流保护装置161以及预合闸和零位保护装置162，所述保护单元106用于根据整流滤波电路31为快速过电流保护装置161以及预合闸和零位保护装置162提供的输入信号，采用电子模拟开关切断功率放大单元的前级推动信号。在电力电容器的过电压周期试验过程中，时间长，电流大。对被试品和人员的保护尤为重要。由于被试品是大容量的纯电容器，传统输出短路保护下会产生异常增大的电流，对装置的损伤很大，需要在极短的时间内切断故障源。本装置采用了电子模拟开关，能在纳秒时间内完成关断功率放大部分的前级推动信号，从而切断功率的输出。而且在输出端与直流电源之间增加续流二极管，给反向电流流出增加一个通道。优选地，所述周波控制单元102采用霍尔型数字变量传感器采集电压信号，并且传感器的电压变化率为微秒级别，能够精确地控制升压或者降压过程中的电压变化，保证电压不会发生大起大落。

优选地，所述远程操作单元101还用于动态实时显示输出的电压波形。优选地，所述对称推挽放大电路132采用按照控制算法进行控制，能实现25～300Hz的频率范围、0～99个周波、1～999个自动周期循环的输出。

优选地，所述装置通过周波控制单元102能保证每个周波的时间是20ms，并且在1～3个周波内进行升压或者降压不会产生明显的过电压。

图2是本发明的具体实施方式的提供电力电容器过电压周期试验电压波形的方法的流程图。如图2所示，所述方法从步骤201开始。在步骤201，在远程操作单元按照标准GB/T 11024.2-2001设置过电压周期试验波形的参数，其中电压与时间参数为变化值，频率和重复次数为固定值；

在步骤202，参数输入完成后启动试验装置，装置在检测到试验条件满足标准GB/T 11024.2-2001的要求的前提下，周波控制单元对当前试验模式下的电压进行采样，获得采样电压信号，并对所述采样电压信号进行分析，输出毫秒级别的电压调节指令；

在步骤203，功率放大单元基于步骤S202的电压调节指令，对试验电压进行调节，输出符合所述电气参数要求的电压波形和输出功率按照设置的参数输出符合要求的电压波形。

优选地，在所述远程操作单元设置的频率为50Hz。

已经通过上述实施方式描述了本发明。然而，本领域技术人员所公知的，正如附带的专利权利要求所限定的，除了本发明以上公开的其他的实施例等同地落在本发明的范围内。

通常地，在权利要求中使用的所有术语都根据他们在技术领域的通常含义被解释，除非在其中被另外明确地定义。所有的参考“一个/所述/该【装置、组件等】”都被开放地解释为所述装置、组件等中的至少一个实例，除非另外明确地说明。这里公开的任何方法的步骤都没必要以公开的准确的顺序运行，除非明确地说明。