一种用于干式空心电抗器综合电气性能参数测试的系统及方法与流程

本发明涉及测量电变量技术领域，更具体地，涉及一种用于干式空心电抗器综合电气性能参数测试的系统及方法。

背景技术：

随着电力行业的迅猛发展，电力系统对其中的各类元器件的精度和稳定性的要求越来越高。电抗器作为常用的电气元件，在电力系统中有着丰富的使用环境，可以完成无功补偿、抑制谐波以及限制电流等需求，而电抗器自身的电气性能参数的准确性，会直接影响到其实际效果，甚至影响整个电力系统，所以对电抗器的中和电气性能参数测试十分重要。目前交流和直流输电系统中常用的是干式空心电抗器，该电抗器需要测试的参数包括直流电阻、交流电阻、电抗、电感、品质因数、直流损耗以及谐波损耗功率等，而目前测量这些参数需要使用不同的测量仪器及系统，有些参数无法直接测得，还需要使用多种仪器测量后再计算得出，测试步骤多，测试时间长；且对同一电抗器进行多次测量，因无法保证每次测量时，如人员操作以及环境温度等的环境因素无法保证一致，会存在不可避免的误差，使得测量结果可信度不高；同时因集成度低，各测试仪器系统分散，不方便在各种试验现场测试。

技术实现要素：

为了解决背景技术存在的对干式空心电抗器各综合电气性能参数的测试集成度低、测试步骤多、测试时间长且存在误差的问题，本发明提供了一种用于干式空心电抗器综合电气性能参数测试的系统及方法。

所述一种用于干式空心电抗器综合电气性能参数测试的系统包括：

电流采集模块，所述电流采集模块用于获取待测干式空心单抗器的工作电流，电流采集模块输入端与待测干式空心电抗器连接，电流采集模块输出端与计算机连接；

电压采集模块，所述电压采集模块用于获取待测干式空心单抗器的工作电压，电压采集模块输入端与待测干式空心电抗器连接，电压采集模块输出端与计算机连接；

功率采集模块，所述功率采集模块用于获取待测干式空心单抗器的损耗功率，功率采集模块输入端与待测干式空心电抗器连接，功率采集模块输出端与计算机连接；

电源模块，所述电源模块为多频高精度线性电源，电源模块由380v三相电压供电，用于给电流采集模块、电压采集模块、功率采集模块以及待测干式空心电抗器提供特定频率的线性电源；

控制模块，所述控制模块有plc控制器构成，用于控制三相380v电源的接入及高精度线性电源的输出；

计算机，所述计算机用于记录电流采集模块、电压采集模块以及功率采集模块的采集数据，并依据采集的特定频率下干式空心电抗器的电压、电流以及损耗功率，计算出各综合电气性能参数；

进一步的，所述测试系统包括三组电压保护模块，所述电压保护模块由高频电容与电感并联组成，所述三组电压保护模块分别连接待测干式空心电抗器与电流采集模块、电压采集模块、功率采集模块，用以避免干式空心电抗器感应电压对各采集模块造成的损坏；

进一步的，所述测试系统包括启动保护模块，所述启动保护模块连接在控制模块上，在启动电源前自检确保电源从0开始输出，用于避免由误操作对所述系统及实验人员造成的危害；

进一步的，所述待测试的干式空心电抗器是干式空心并联电抗器、干式空心限流电抗器以及干式空心平波电抗器；

进一步的，所述综合电气性能参数包含：交流阻抗、直流电阻、交流等效电阻、电感、电抗、品质因数、直流损耗以及谐波损耗功率；

进一步的，所述谐波测试电流的频率为50nhz，其中0≤n≤50，n为整数；

进一步的，所述数据采集模块直流带宽范围为0～30mhz，数据采集模块准确度等级为0.03，数据采集模块电压测量范围为0～1000v，数据采集模块电流测量范围为0～20a；

优选地，所述功率分析仪使用norma5000型功率分析仪；

优选地，所述plc采用松下fpx0-l40r可编程控制器；

优选地，所述电流采集模块使用电流互感器；

优选地，所述电压采集模块使用电压互感器；

所述一种用于干式空心电抗器综合电气性能参数测试的方法包含：

步骤一：控制模块控制电源模块以特定频率给电流采集模块、电压采集模块、功率采集模块以及待测干式空心电抗器供电；

步骤二：电流采集模块测量待测干式空心电抗器工作电流，并将所述电流数据传输至计算机；

步骤三：电压采集模块测量待测干式空心电抗器工作电压，并将所述电压数据传输至计算机；

步骤四：功率采集模块测量待测干式空心电抗器损耗功率，并将所述功率数据传输至计算机；

步骤五：计算机计算得出各电气性能参数，所述各电气性能参数指交流阻抗、直流电阻、交流等效电阻、电感、电抗、品质因数、直流损耗以及谐波损耗功率；

进一步的，所述电气性能参数测试电源输出为特定频率下的谐波电流有效值，所述特定频率为50hhz，其中0≤h≤50，h为整数；当h＝0时，电源输出为直流电流；

进一步的，所述交流阻抗为干式空心电抗器工作电压与工作电流的比值；

进一步的，所述直流电阻为频率为0时交流阻抗的值；

进一步的，所述交流等效电阻为频率为h时干式空心电抗器损耗功率与工作电流平方的比值；

进一步的，所述电抗为频率为h时交流阻抗平方与交流等效电阻平方差值的开平方值；

进一步的，所述电感为频率为h时电抗与2π倍频率的比值；

进一步的，所述品质因数为频率为h时电抗与交流等效电阻的比值；

进一步的，所述直流损耗功率为频率为0时的干式空心电抗器工作电流的平方与直流电阻的乘积；

进一步的，所述谐波损耗功率为频率为h时干式空心电抗器工作电流的平方与交流等效电阻的乘积；

本发明的有益效果为：本发明的技术方案，给出了一种用于干式空心电抗器综合电气性能参数测试的系统及方法，该系统集成度高，可同时测得干式空心电抗器的所有电气性能参数，避免了因环境因素导致的测量误差，并提高了测量效率，便于携带，可布置在各种试验现场进行测试。

附图说明

图1为本发明具体实施方式的一种用于干式空心电抗器综合电气性能参数测试系统的结构图；以及

图2为本发明具体实施方式的一种用于干式空心电抗器综合电气性能参数测试方法的流程图。

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为本发明具体实施方式的一种用于干式空心电抗器综合电气性能参数测试系统的结构图；所述实施方式提出了一种用于干式空心电抗器综合电气性能参数测试系统，所述系统包括：

电流采集模块101，所述电流采集模块用于获取待测干式空心单抗器的工作电流，电流采集模块输入端与待测干式空心电抗器连接，电流采集模块输出端与计算机连接；

电压采集模块102，所述电压采集模块用于获取待测干式空心单抗器的工作电压，电压采集模块输入端与待测干式空心电抗器连接，电压采集模块输出端与计算机连接；

功率采集模块103，所述功率采集模块用于获取待测干式空心单抗器的损耗功率，功率采集模块输入端与待测干式空心电抗器连接，功率采集模块输出端与计算机连接；

电源模块104，所述电源模块为多频高精度线性电源，电源模块由380v三相电压供电，用于给电流采集模块、电压采集模块、功率采集模块以及待测干式空心电抗器提供特定频率的线性电源；

控制模块105，所述控制模块有plc控制器构成，用于控制三相380v电源的接入及高精度线性电源的输出；

计算机106，所述计算机用于记录电流采集模块、电压采集模块以及功率采集模块的采集数据，并依据采集的特定频率下干式空心电抗器的电压、电流以及损耗功率，计算出各综合电气性能参数；

进一步的，所述测试系统包括三组电压保护模块，所述电压保护模块由高频电容与电感并联组成，所述三组电压保护模块分别连接待测干式空心电抗器与电流采集模块、电压采集模块、功率采集模块，用以避免干式空心电抗器感应电压对各采集模块造成的损坏；

进一步的，所述测试系统包括启动保护模块，所述启动保护模块连接在控制模块上，在启动电源前自检确保电源从0开始输出，用于避免由误操作对所述系统及实验人员造成的危害；

进一步的，所述待测试的干式空心电抗器是干式空心并联电抗器、干式空心限流电抗器以及干式空心平波电抗器；

进一步的，所述综合电气性能参数包含：交流阻抗、直流电阻、交流等效电阻、电感、电抗、品质因数、直流损耗功率以及谐波损耗功率；

进一步的，所述谐波测试电流的频率为50nhz，其中0≤n≤50，n为整数；

进一步的，所述数据采集模块直流带宽范围为0～30mhz，数据采集模块准确度等级为0.03，数据采集模块电压测量范围为0～1000v，数据采集模块电流测量范围为0～20a；

优选地，所述功率分析仪使用norma5000型功率分析仪；

优选地，所述plc采用松下fpx0-l40r可编程控制器；

优选地，所述电流采集模块使用电流互感器；

优选地，所述电压采集模块使用电压互感器；

图2为本发明具体实施方式的一种用于干式空心电抗器综合电气性能参数测试方法的流程图，所述实施方式提出了一种用于干式空心电抗器综合电气性能参数测试的方法，所述方法包括：

步骤201：控制模块控制电源模块以特定频率给电流采集模块、电压采集模块、功率采集模块以及待测干式空心电抗器供电；

步骤202：电流采集模块测量待测干式空心电抗器工作电流，并将所述电流数据传输至计算机；

步骤203：电压采集模块测量待测干式空心电抗器工作电压，并将所述电压数据传输至计算机；

步骤204：功率采集模块测量待测干式空心电抗器损耗功率，并将所述功率数据传输至计算机；

步骤205：计算机计算得出各电气性能参数，所述各电气性能参数指交流阻抗、直流电阻、交流等效电阻、电感、电抗、品质因数、直流损耗功率以及谐波损耗功率；

进一步的，所述电气性能参数测试电源输出为特定频率下的谐波电流有效值，所述特定频率为50hhz，其中0≤h≤50，h为整数；当h＝0时，电源输出为直流电流；

进一步的，所述交流阻抗为干式空心电抗器工作电压与工作电流的比值；

进一步的，所述直流电阻为频率为0时交流阻抗的值；

进一步的，所述交流等效电阻为频率为h时干式空心电抗器损耗功率与工作电流平方的比值；

进一步的，所述电抗为频率为h时交流阻抗平方与交流等效电阻平方差值的开平方值；

进一步的，所述电感为频率为h时电抗与2π倍频率的比值；

进一步的，所述品质因数为频率为h时电抗与交流等效电阻的比值；

进一步的，所述直流损耗功率为频率为0时的干式空心电抗器工作电流的平方与直流电阻的乘积；

进一步的，所述谐波损耗功率为频率为h时干式空心电抗器工作电流的平方与交流等效电阻的乘积。