用于故障模拟的电容式电压互感器、故障模拟系统及方法与流程

本申请涉及电力系统计量领域，尤其涉及一种用于故障模拟的电容式电压互感器、故障模拟系统及方法。

背景技术：

电容式电压互感器(CVT)作为电力系统中重要的测量、保护及通信设备，电容式电压互感器的稳定运行对电网安全至关重要。但是，CVT的电容单元故障时常发生，具体表现在运行过程中，电容元件引受潮老化而导致击穿、爆炸等现象。因此，通过模拟CVT的电容元件击穿故障用以研究CVT状态监测及故障诊断具有重要意义。

目前对于CVT的故障模拟方法主要通过对出现事故的CVT分析，得出CVT本身参数的改变与故障特征的关系，为CVT的状态监测及故障诊断提供数据。但是，现有的CVT的故障模拟方法仅能得到出现事故的CVT的数据，得到的数据有限，不能涵盖所有事故状况，不利于研究CVT状态监测及故障诊断。

技术实现要素：

本申请提供了用于故障模拟的电容式电压互感器、故障模拟系统及方法，以解决现有的CVT的故障模拟方法仅能得到出现事故的CVT的数据，得到的数据有限，不能涵盖所有事故状况，不利于研究CVT状态监测及故障诊断的问题。

第一方面，本申请提供了一种用于故障模拟的电容式电压互感器，包括高压电容单元、中压电容单元以及电磁单元；

所述高压电容单元与所述中压电容单元串接；

所述电磁单元与所述中压电容单元并联；

所述高压电容单元包括依次串接的第一可变电容及高压固定电容；

所述中压电容单元包括依次串接的第二可变电容及中压固定电容；

所述电磁单元包括补偿电抗器及中间变压器；

所述补偿电抗器与所述中间变压器的第一一次绕组串联。

第二方面，本申请提供了一种电容式电压互感器故障模拟系统，包括上述的用于故障模拟的电容式电压互感器、标准电压互感器、互感器校验仪、调压升压器以及录波分析仪；

所述调压升压器的升压端分别与所述标准电压互感器连接的第三一次绕组连接和所述电容式电压互感器的高压电容单元连接；

所述标准电压互感器的第三二次绕组分别与所述互感器校验仪和所述电容式电压互感器的中间变压器的第一二次绕组连接；

所述第一二次绕组与所述互感器校验仪连接；

所述互感器校验仪与所述录波分析仪连接。

第三方面，本申请还提供了一种电容式电压互感器故障模拟方法，应用于上述的系统，所述方法包括，

升压调压器调节电源电压；

互感器校验仪根据标准电压互感器的第三二次绕组输出的电压值、相位值以及用于故障模拟的电容式电压互感器的中间变压器的第一二次绕组输出的电压值、相位值，得到比值误差和相位误差；

录波分析装置根据所述比值误差和相位误差录波，以进行反演分析。

由以上技术方案可知，本申请提供了一种用于故障模拟的电容式电压互感器、故障模拟系统及方法，本申请通过改变用于故障模拟的电容式电压互感器的高压单元及中压单元的电容值，可模拟电容式电压互感器发生电容击穿等故障的情况下的电容值，并通过电容式电压互感器故障模拟系统对模拟故障的电容式电压互感器进行数据处理以及反演分析，用以研究电容式电压互感器状态监测及故障诊断。因此，本申请可模拟各种事故情况下的电容式电压互感器的电容值，并且对各种事故情况下的电容式电压互感器数据进行处理以及反演分析，并得到真实反应实际故障状况的数据，准确性高。

附图说明

为了更清楚地说明本申请的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，对于本领域普通技术人员而言，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他的附图。

图1为本申请的用于故障模拟的电容式电压互感器的结构示意图；

图2为本申请的电容式电压互感器故障模拟系统的结构示意图；

图3为本申请的电容式电压互感器故障模拟方法的流程图。

具体实施方式

第一方面，参见图1，图1是用于故障模拟的电容式电压互感器的结构示意图。本申请实施例提供了一种用于故障模拟的电容式电压互感器，包括高压电容单元C1、中压电容单元C2以及电磁单元1；

所述高压电容单元C1与所述中压电容单元C2串接；

所述电磁单元1与所述中压电容单元C2并联；

所述高压电容单元C1包括依次串接的第一可变电容C₁₁及高压固定电容C₁₀；

所述中压电容单元C2包括依次串接的第二可变电容C₂₁及中压固定电容C₂₀；

所述电磁单元1包括补偿电抗器L_K及中间变压器T；

所述补偿电抗器L_K与所述中间变压器T的第一一次绕组串联。

本申请的工作原理：用于故障模拟的电容式电压互感器通过调节高压电容单元C1的第一可变电容C₁₁以及中压电容单元C2的第二可变电容C₂₁，可以模拟各种故障状况下的电容值。高压电容单元C1可模拟高压电容发生故障时的电容值，中压电容单元C2可模拟中压电容发生故障时的电容值。补偿电抗器L_K的电抗值等于中压电容单元C2和高压电容单元C1的电容并联的容抗值，可用来补偿上述电容式电压互感器的内阻抗。

由以上技术方案可知，本申请实施例通过改变用于故障模拟的电容式电压互感器的高压电容单元C1及中压电容单元C2的电容值，可模拟电容式电压互感器发生电容击穿等故障的情况下的电容值，能涵盖各种事故状况。

进一步，所述中间变压器T的第一二次绕组或第二二次绕组与阻尼器R_D并联，所述第一二次绕组是所述电容式互感器的主二次绕组，所述第二二次绕组是所述电容式互感器的剩余二次绕组。阻尼器R_D可用来抑制持续的铁磁谐振，改善电容式电压互感器暂态响应特性。

第二方面，参见图2，图2是本申请电容式电压互感器故障模拟系统的结构示意图，本申请实施例提供了一种电容式电压互感器故障模拟系统，包括上述的用于故障模拟的电容式电压互感器2、标准电压互感器PT、互感器校验仪5、调压升压器3以及录波分析仪6；

所述调压升压器3的升压端分别与所述标准电压互感器PT连接的第三一次绕组连接和所述电容式电压互感器的高压电容单元C1连接；

所述标准电压互感器PT的第三二次绕组分别与所述互感器校验仪5和所述电容式电压互感器2的中间变压器T的第一二次绕组连接；

所述第一二次绕组与所述互感器校验仪5连接；

所述互感器校验仪5与所述录波分析仪6连接。

进一步，上述电容式电压互感器2的中间变压器的至少两个第一二次绕组与阻尼器Y_D并联。上述两个第一二次绕组分别是与互感校验仪相连接的主二次绕组，以及与该主二次绕组相邻的主二次绕组。阻尼器Y_D可用来抑制持续的铁磁谐振，改善电容式电压互感器暂态响应特性。

本实施例的工作原理：通过调压升压器3可对电源4进行调压升压，然后将上述可用于故障模拟的电容式电压互感器2调节到与特定故障的电容式电压互感器的电容值，然后互感器校验仪5对电容式电压互感器和标准电压互感器PT的二次绕组的电压进行测量比对，从而测量出电容式电压互感器2的比值差和相位差，再由录波分析仪6将得到的比值差和相位差进行记录并生成相应的波形，以进行反演分析。

反演分析是指对电容式电压互感器发生事故或故障时，由于引发的事故的愿意难以直接查明，为了掌握事故放生前后的情况和发生过程中对电容式电压互感器的影响，因此需要对事故发生前后及事故发生时的数据变化进行回放，为技术人员分析事故原因提供可靠数据。

标准电压互感器PT的准确度受到环境影响较大，如环境温度、附近物体等，例如与附件物体之间通过空间电容耦合，会改变自身分压系数，因此，在每次模拟实验前，需对标准电压互感器PT的准确度进行校准。并且标准电压互感器PT的准确度级别应高于用于上述的电容式电压互感器。

由以上技术方案可知，本申请实施例一种电容式电压互感器故障模拟系统，通过改变用于故障模拟的电容式电压互感器2的高压单元及中压单元的电容值，可模拟电容式电压互感器发生电容击穿等故障的情况下的电容值，并通过互感器校验仪5及录波分析仪6对模拟故障的电容式电压互感器2进行数据处理以及反演分析，用以研究电容式电压互感器状态监测及故障诊断。因此，本申请可模拟各种事故情况下的电容式电压互感器的电容值，并且对各种事故情况下的电容式电压互感器数据进行处理以及反演分析，并得到真实反应实际故障状况的数据，准确性高。

进一步，所述调压升压器3的升压端与标准电压互感器PT的第三一次绕组之间设有至少一个补偿电抗器L_Z，可用来补偿调压升压器3的内阻抗。

进一步，所述系统还包括电源4，所述电源4与所述电源4与调压升压器3的调节端连接；所述电源4的电压范围是220V-380V。调压升压器3只需小容量的电源4即可满足大容量负载的要求，并且减小系统的体积，降低重量。

第三方面，参见图3，图3是电容式电压互感器故障模拟方法的流程图，一种电容式电压互感器故障模拟方法，应用于上述的系统，所述方法包括，

步骤30：升压调压器调节电源4电压。

通过升压调压器调节模拟故障实验所需的电压；

步骤31：互感器校验仪5根据标准电压互感器PT的第三二次绕组输出的电压值、相位值以及用于故障模拟的电容式电压互感器2的中间变压器T的第一二次绕组输出的电压值、相位值，得到比值误差和相位误差。

将用于故障模拟的电容式电压互感器2的电容值调整到模拟故障实验所需的电容值。

步骤32：录波分析装置根据所述比值误差和相位误差录波，以进行反演分析。

反演分析是指对电容式电压互感器发生事故或故障时，由于引发的事故的愿意难以直接查明，为了掌握事故放生前后的情况和发生过程中对电容式电压互感器的影响，因此需要对事故发生前后及事故发生时的数据变化进行回放，为技术人员分析事故原因提供可靠数据。

由以上技术方案可知，本申请提供了一种用于故障模拟的电容式电压互感器、故障模拟系统及方法，本申请通过改变用于故障模拟的电容式电压互感器的高压单元及中压单元的电容值，可模拟电容式电压互感器发生电容击穿等故障的情况下的电容值，并通过电容式电压互感器故障模拟系统对模拟故障的电容式电压互感器进行数据处理以及反演分析，用以研究电容式电压互感器状态监测及故障诊断。因此，本申请可模拟各种事故情况下的电容式电压互感器的电容值，并且对各种事故情况下的电容式电压互感器数据进行处理以及反演分析，并得到真实反应实际故障状况的数据，准确性高。