有源电子式电压互感器用电压转换器冲击测试装置的制作方法

本实用新型涉及智能变电站元器件测试相关技术领域，具体地说，涉及一种智能变电站有源电子式电压互感器用电压转换器的冲击测试装置。

背景技术：

近年来，随着智能变电站和新一代智能变电站建设的快速推进，智能变电站内采用了大量的新设备和新技术，比如新一代的智能变电站规约、智能化的保护装置、智能终端、合并单元、电子式互感器等等。而作为一次和二次电气量变换的关键设备，电子式互感器大量应用是智能变电站和新一代智能变电站区别于传统综合自动化变电站的最大区别。

电子式互感器根据变换原理可分为有源和无源两大系列，有源电子式互感器又称为电子式电压/电流互感器（EVT/ECT），其特点是需要向传感头提供电源，主要是以罗柯夫斯基（Rogowski）线圈为代表，它在户外、空气绝缘变电站应用时，要解决处于高位电力设备的供电问题和信号从高电位到低电位的传送问题。

在生产中，由于有源电子式电压互感器的实际使用年限较短，部分原理上还不成熟，尤其是部分型号的电压互感器在断路器分合前后经常输出异常波形，极端情况下出现了畸形波形闭锁保护装置的情况，如果此时相关保护区域内发生故障，必然会发生故障扩大的严重后果。

究其原因，是因为在进行有源电子式电压互感器以及其所用的电压转换器的型式试验的时候，所采用的方法均是缓慢升压的测试方法，从0V缓慢升到额定电压或者1.2~1.5倍额定电压。但没有办法模拟断路器分合前后的冲击过程，未验证断流器分合前后有源电子式电压互感器的实际测量特性，给电力生产带来了极大的隐患。

技术实现要素：

本实用新型是针对现有智能变电站在进行有源电子式电压互感器以及其所用的电压转换器的型式试验的时候，所采用的方法均是缓慢升压的测试方法，没有办法模拟断路器分合前后的冲击过程，未验证断流器分合前后有源电子式电压互感器用电压转换器的实际测量特性，给电力生产带来了极大的隐患的问题，提供一种智能变电站有源电子式电压互感器用电压转换器冲击测试装置。

本实用新型所需要解决的技术问题，可以通过以下技术方案来实现：

一种有源电子式电压互感器用电压转换器冲击测试装置，其特征在于，包括：

试验变压器，其提供测试所需电压；

有源电子式电压互感器，包括分压电路，所述分压电路与所述试验变压器串联连接，串联回路上设有断路器，拟测试的电压转换器的输入端，并联在所述分压电路的一个分压器件上；

电压波形采集器，与拟测试的电压转换器的输出端连接；

录波器，与所述电压波形采集器连接。

本实用新型中，所述拟测试的电压转换器的输入电压和输出电压的比值为25：1。

本实用新型中，所述分压电路为串联的电容分压电路，所述拟测试的电压转换器的输入端并联在其中一个分压电容上。

本实用新型中，所述电压波形采集器为两个或者两个以上，所述两个或者两个以上的电压波形采集器均连接电压波形合并器，所述电压波形合并器连接所述录波器。

本实用新型智能变电站有源电子式电压互感器用电压转换器的冲击测试装置，解决了现有智能变电站有源电子式电压互感器以及其所用的电压转换器在断路器分合导致的冲击状态测试不便的问题，通过合理的电路设计和测试方法，完全模拟了断路器分合前后的实际冲击过程，可以实际验证有源电子式电压互感器用的电压转换器在冲击状态下是否具备准确输出的能力，弥补了现有型式试验的不足，解决了电力生产过程中可能产生的隐患。

附图说明

以下结合附图和具体实施方式来进一步说明本实用新型。

图1为本实用新型冲击测试装置的电路结构示意图。

图2为本实用新型冲击测试装置并联负载电容的电路结构示意图。

图3为本实用新型冲击测试装置并联第二分压电路的电路结构示意图。

图4为本实用新型冲击测试装置将电压波形采集器以及其下游的元件器移除后的电路结构示意图。

图5为本实用新型冲击测试装置将拟测试的电压转换器以及其下游的元器件移除后的电路结构示意图。

具体实施方式

为了使本实用新型的技术手段、创作特征、达成目的与功效易于明白了解，下面结合具体图示，进一步阐述本实用新型。

本实用新型的主旨在于，通过对现有智能变电站在进行有源电子式电压互感器以及其所用的电压转换器的型式试验的过程的分析，发现现有智能变电站在进行有源电子式电压互感器以及其所用的电压转换器的型式试验的时候，所采用的方法均是缓慢升压的测试方法，没有办法模拟断路器分合前后的冲击过程，未验证断流器分合前后有源电子式电压互感器用电压转换器的实际测量特性，存在给电力生产带来了极大的隐患问题，通过本实用新型提供一种智能变电站有源电子式电压互感器用电压转换器冲击测试装置以解决上述技术问题。

参见图1，有源电子式电压互感器一般采用电容分压或电阻分压技术，利用与有源电子式电流互感器类似的电子模块处理信号，使用光纤传输信号，本实施方式中，有源电子式电压互感器采用了电容分压技术，由分压电容C1和分压电容C2串联形成电容分压电路，拟测试的电压转换器的输入端并联在分压电容C2的两端，这样，电子模块（未示意）、分压电路和拟测试的电压转换器就构成了有源电子式电压互感器。

本实用新型的智能变电站有源电子式电压互感器用电压转换器冲击测试装置，包括试验变压器，试验变压器的作用是提供测试所需电压，分压电路与试验变压器串联连接，在试验变压器和分压电路的回路上设有断路器，如前所述，本实施方式中，采用了分压电容C1和分压电容C2串联形成的电容分压电路。

分压电容C2的两端并联拟测试的电压转换器，具体而言，电压转换器的输入端并联在分压电容C2的两端，那么，电压转换器输入端的电压U2=C1*U1/(C1+C2)，其中U1为试验变压器在分压电路两端的施加电压（断路器闭合的情况下），通过电压转换器的输出端再输出电压。在本实用新型中，有源电子式电压互感器用电压转换器的作用是了将高的电压等级转换为低电压等级的模拟电压。出于优选，本实用新型中拟测试的电压转换器的输入端的输入电压和输出电压的比值为25：1，较好的是通过分压电容C2和分压电容C1参数的设置，是使得分压电容C2两端的电压为100V，即拟测试的电压转换器的输入端电压设置为100V，那么，拟测试的电压转换器的输出端的输出电压为4V。可以理解的是，分压电路除了采用本实施方式中的电容分压电路外，也可以采用电阻分压电路，或者是其他形式的分压电路，拟测试的电压转换器的输入端并联在合适的分压器件上，实现电压输入即可。

如前所述，拟测试的电压转换器的输出端连接电压波形采集器，在本实施方式中，电压波形采集器设置了两个，两个电压波形采集器均连接电压波形合并器，电压波形合并器则将两路不同电压波形采集器输出的信号合并到同一数据帧中，再通过广播报文对外进行传输，对于电压波形合并器可以采用合并单元，进而电压波形合并器再连接录波器，录波器录取电压波形，以便进行记录和评价有源电子式电压互感器的实际测量特性。这样，两个电压波形采集器的采样值都进行独立的AD采样，这样是为了避免某一路采样出现异常，导致误动，两路独立采样，可以实现互相校验。

可以理解的是，电压波形采集器也可以只设置一个，那么，电压波形采集器与录波器之间可以不再设置电压波形合并器而直接进行连接；电压波形采集器也可以设置2个以上，同样通过设置电压波形合并器，将多路不同电压波形采集器输出的信号合并到同一数据帧中，在输入到录波器中。

本实用新型的智能变电站有源电子式电压互感器用电压转换器的冲击测试装置，在进行有源电子式电压互感器用的电压转换器的冲击测试时，首先，启动录波器开始进行录波操作；然后，通过试验变压器在分压电路的两端施加不小于有源电子式电压互感器额定电压的电压，并将断路器由断路状态转变为闭合状态，对拟测试的电压转换器进行冲击测试；通过电压波形采集器采集电压转换器输出端的电压波形，并通过录波器进行录波（如果电压波形采集器为多个，并设置电压波形合并器时，则在合并后进行录波），根据录波器录取的波形得出有拟测试的电压转换器的实际测量特性。这里，录波器录取到的波形，可能是正常的波形，也可能是异常波形，通过波形的正常与否即可得出拟测试的电压转换器的实际测量特性，对于异常波形，包括由于拟测试的电压转换器饱和点较低时产生的饱和波形，其他因素导致的畸变波形、直流偏置等。

当然，上述的测试仅仅是本实用新型在进行有源电子式电压互感器用电压转换器冲击测试的一般操作过程，对于拟测试的电压转换器有一个最重要的测量特性，即其饱和特性是否能够满足有源电子式电压互感器的使用需求。电压转化器的铁芯饱和倍数设计不足，电压转换器饱和点较低，在断路器闭合过程中受到冲击电压及直流偏移电压的影响，产生饱和波形的情况。认为电压转换器的饱和特性满足有源电子式电压互感器的使用需求，其基本要求是：在分压电路两端施加有源电子式电压互感器1.5倍额定电压时，拟测试的电压转换器输出端的电压波形，可在预定时间或者周期内恢复正常，认为该电压转换器的饱和特性满足有源电子式电压互感器的使用需求。

在本实用新型的一个测试实例中，随机选取多个同一型号的老电压转换器和一个新的电压转换器， 从老的转换器中选择两只电压转换器和新的电压转换器共计3个电压转换器，搭建冲击测试装置，通过在分压电路的两端施加电压，并用断路器进行分合操作，进行测试。第一个老电压转换器首先进行冲击测试，并在分压电路的两端施加有源电子式电压互感器额定电压Un，断路器闭合时通过录波装置录取的波形发现，测试波形出现饱和（异常波形），但在5个周波内即可恢复；在分压电路的两端施加1.1倍额定电压Un再次进行冲击测试，断路器闭合时波形与施加额定电压Un时一样出现饱和，并在持续5s后恢复正常；在分压电路的两端施加1.2倍额定电压Un再次进行冲击测试，断路器闭合时波形仍旧出现饱和，且持续5min以上未恢复正常，进一步，当一次端子电压从76kV降至70kV时立刻恢复正常，此时电压转换器的铁芯出现退磁。而后不再进行在分压电路的两端施加更大电压的冲击测试实验，目前测试的电压转换器，显然不能满足要求。

再采用第二个老电压转换器进行冲击测试，在分压电路的两端施加额定电压Un与1.2倍额定电压Un的电压下，此时冲击测试的电压转换器的输出波形与前述的冲击测试的输出波形结果并无差别，而当分压电路的两端施加1.1额定电压Un时，断路器闭合时输出波形出现饱和时间下降到约2个周波，相对第一个老电压转换器时出现5s左右饱和有一定的改善。但在分压电路两端施加1.5倍额定电压Un时，输出波形仍旧出现了长时间的饱和。目前测试的电压转换器，同样不能满足要求。

再采用新的电压转换器进行冲击测试，在分压电路的两端施加额定电压Un、1.1倍额定电压Un、1.2倍额定电压Un和1.5倍额定电压Un时，断路器闭合时，输出波形均仅仅在前2、3个周波出现直流偏置，随后波形完全恢复正常，这说明新电压转换器设计的饱和倍数裕度较大，可以认为该电压转换器的饱和特性满足有源电子式电压互感器的使用需求。对于前述预定时间或者周期内恢复正常的限定，可以根据拟进行冲击测试的电压转换器的实际情况进行选取，例如，设置为10个周期（周波）内恢复正常即认为符合要求，由于实际情况较为复杂，此处不再进行累述。

参见图2，对于本实用新型的智能变电站有源电子式电压互感器用电压转换器的冲击测试装置，还可用在分压电路的两端并联负载电容，例如在本实施方式电容分压电路的两端并联了负载电容C，并进行分压电路两端施加电压相同（相对于前述正常的冲击测试）的对比冲击测试，若对比冲击测试中，拟测试的电压转换器输出端的电压波形与前述冲击测试相比满足预设偏差范围，则认为容性负载不影响冲击测试的结果。在本实施方式的一个实例中，在分压电路并联了一个电容值为5000pF的负载电容C，重复施加相同电压的冲击测试试验，实用新型试验波形和饱和持续时间相对之前的冲击测试均无明显变化，这说明容性负载不影响冲击测试的结果。这里，满足预设偏差范围可以从试验波形的饱和持续时间和恢复正常的速度来进行考虑，例如饱和持续时间相差在5-10个周期内，可以认为满足预设的偏差范围。

参见图3，本实用新型还可以在分压电路的两端再并联与分压电路相同的第二分压电路，在进行冲击测试的过程中，同时采用外接示波器采集分压电路与拟测试电压转换器输入端连接的分压器件的高电压一端的电压波形，以及第二分压电路与分压器件对应的第二分压器件的高电压一端的电压波形。例如，在本实施方式中，在由分压电容C1和分压电容C2构成的电容分压电路的两端，并联了由分压电容C3和分压电容C4构成的第二电容分压电路，并在分压电容C2的高电压一端连接示波器XSC1的2通道，在与分压电容C2对应的分压电容C4的高电压一端连接示波器XSC1的1通道，当然，在本实施方式中，还通过将拟测试电压转换器输出端与示波器XSC1的4通道连接，采用外接示波器XSC1采集电压转换器输出端的电压波形。

在上述电路结构的情况下进行冲击测试，冲击测试装置为完整结构，在分压电路的两端施加有源电子式电压互感器1.3倍额定电压下开合断路器，示波器采集信号可看出，分压电容C4的高电压一端的输出信号良好，分压电容C2的高电压一端以及拟测试的电压转换器输出端均出现波形畸变。

参见图4，在本实施方式中，将电压波形采集器以及其下游的元件器移除冲击测试装置，在进行冲击测试的过程中，同时采用外接示波器采集拟测试的电压转换器输出端的电压波形。结果与图3所示的实施方式完全一致，那么，说明采集单元不会导致异常。

参见图5，在本实施方式中，将拟测试电压转换器以及其下游的元器件移除冲击测试装置，再进行冲击测试，异常波形消失，可判断分压电路输出无异常，出现故障是由拟测试的电压转换器所导致。

以上显示和描述了本实用新型的基本原理、主要特征和本实用新型的优点。本行业的技术人员应该了解，本实用新型不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本实用新型的原理，在不脱离本实用新型精神和范围的前提下本实用新型还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本实用新型范围内。本实用新型要求保护范围由所附的权利要求书及其等同物界定。