专利名称：高压电气设备绝缘在线监测系统校验器的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及高压电气设备绝缘在线监测系统的校验装置。
背景技术：
在电力系统中运行着大量的发电机、变压器、高压开关、电压互感器、电流互感器、高压套管、耦合电容器、绝缘子等电力设备，这些设备在运行中长期耐受着高电压的作用，它们绝缘状态的好坏，直接影响着电网的安全运行。这些电气设备一旦绝缘损坏，造成设备事故，除了造成直接经济损失外，还会造成大面积停电，间接损失巨大。为了监测电力设备的绝缘状况，确保电力设备的安全，电力部门制订了一系列的试验规程，如电气设备交接和预防性试验规程，通过定期的预防性试验，来监测电气设备的绝缘状况，发现电气设备的缺陷，以便进行消缺处理，保障电网的安全运行。
但是随着电网电压等级的不断提高，系统容量的不断增大，也给高压电气设备的绝缘试验带来了一系列新的问题，人们逐渐认识到了传统的预防性试验方法存在许多不足之处1、行预防性试验时，被试电气设备需要停电，必将影响对用户的供电；2、防性试验时，被试设备的状态与运行中的状态不相符合(110kV等级及以上电气设备预防性试验的试验电压低，如介损试验电压为10kV，不能代表实际运行时的状况；3、因为预防性试验周期长，定期停电预防性试验周期为1年至3年，运行中的设备在试验间隔期间也经常发生故障；4、对电气设备的停电过度，因为即使设备状况良好仍需按固定的周期停电试验和维修，造成浪费甚至可能损坏设备。
由于以上种种原因，促使人们广泛开展运行条件下绝缘在线监测技术的研究，同传统的定期停电预防性试验相比，在线监测具有一系列优点可大大提高电气设备测试的真实性和灵敏度，因为测试时的状态就是设备的运行状态；不必安排预试停电计划，这显然给电力系统的运行带来了方便；可以根据设备的绝缘状况选择不同的试验周期，使试验的有效性明显提高，而且可以实现实时监测。
电气设备绝缘在线监测将成为预防性试验的一个重要组成部分，它将在许多方面祢补定期停电预防性试验的不足。例如，红外测温、油中气体分析，避雷器等在线监测项目的引入，对发现某些缺陷相当有效。在线监测的推广应用还有利于将电气设备从定期维修过渡到更合理的状态维修。我国相关部门也正在制订电气设备状态维修导则。
状态维修的基础就在于绝缘在线监测及诊断技术，要通过各种监测手段来正确诊断被试电气设备的运行状况，根据其本身特点及变化趋势等来确定该设备能否继续运行或其检修周期。
我国在八十年代就开始研究绝缘在线监测的方法。安徽省电力科学研究院开展绝缘在线监测技术研究是全国最早的单位。研制出了我国首台绝缘在线监测装置，并安装在我省的马鞍山供电公司采石变电所。随后，安徽省电力科学研究院还相继开发出多种不同型号的绝缘在线监测装置。全国第一次高压电气设备绝缘在线监测技术研讨会议，在我省的马鞍山市召开，会议肯定了绝缘在线监测是今后的一个发展方向。进入九十年代，全国各大专院校和电力研究部门都大规模开展了运行条件下绝缘在线监测技术的研究，研发出了一系列的新产品如马鞍山万源电气有限公司和阜阳天荣公司生产的WYJ-III型微机集中绝缘在线监测系统、武汉高德电气有限生产的GD-8微机集中式绝缘在线监测系统、重庆大学生产的DZJ-IV绝缘在线监测系统，另外清华大学、西安交通大学等二十多家科研单位都研发出了不同型式的绝缘在线监测系统。椐不完全统计全国1988年-2005年发电厂和供电公司安装了近200套绝缘在线监测系统。
目前我国研制生产的绝缘在线监测系统结构分为三种形式集中式；集中分布式；便携式。信号传输分为两种数字信号传输；模拟信号传输。信号取样传感器分为三种电阻取样；电容取样；穿芯式电流互感器取样。
由于国内外绝缘在线监测系统缺乏必要的技术试验和校验手段，所有绝缘在线监测系统都没有进行正规的出厂检验和现场交接试验，在运行中也无法对绝缘在线检测系统的性能状况、测试的准确度和灵敏度进行定期校验，绝缘在线监测系统监测到的数据的准确性和有效性受到无法进行科学的鉴定。所以绝缘在线监测暂时还无法代替定期停电预防性试验。有的绝缘在线监测系统监测到的数据出现谬误，从而退出了运行，造成了极大的浪费。因此，绝缘在线监测数据的变化暂时还不能作为判断运行中高压设备绝缘状况的依据。多年来也一直困扰着绝缘在线监测技术的发展，是国内、外难以解决的一项技术难题。
发明内容
本实用新型的目的是提供一种可解决对安装在现场的高压电气设备绝缘在线监测系统的监测灵敏度、监测数据准确性和可靠性进行校验和评价的高压电气设备绝缘在线监测系统校验器。
具体的技术解决方案是这样的1、高压电气设备绝缘在线监测系统校验器，其特征在于包括电源电路、标准介质损耗和标准电流发生器电路和氧化锌避雷器总电流和阻性电流发生器电路；所述电源电路包括接触式调压器B1、BCI型旋臂线式电阻器B2和标准电压互感器B3，接触式调压器B1的输入端接220V电源，输出端接BCI型旋臂线式电阻器B2和标准电压互感器B3的一次，标准电压互感器B3二次输出端接标准损耗发生器电路；标准电压互感器B3二次输出端还并接测量电压表，输出端电压为57.7V；所述标准介质损耗和标准电流发生器电路包括3个并联标准电容C1、C2、C3，18个电阻和3个开关K1、K2、K3；3个并联标准电容C1、C2、C3的一端并联后接电源电路输入端，3个并联标准电容C1、C2、C3的另一端分别连接6个电阻的一端；连接标准电容C1的6个电阻为R1、R2、R3、R4、R5和R6，6个电阻的另一端分别连接开关K1的6个触点；连接标准电容C2的6个电阻为R7、R8、R9、R10、R11和R12，6个电阻的另一端分别连接开关K2的6个触点；连接标准电容C3的6个电阻为R13、R14、R15、R16、R17和R18，6个电阻的另一端分别连接开关K3的6个触点；开关K1、K2、K3的另一端并联后接标准输出端的A点，标准输出端的B点接地；所述氧化锌避雷器总电流和阻性电流发生器电路的3个电阻R19、R20、R21与电容C4并联后，串联电流表再接总电流和阻性电流输出端H点，相应的总电流和阻性电流输出端G点接地；电阻R19、R20、R21的另一端分别接开关K4的三个触点，电容C4的另一端连接开关K4的另一端，开关K5与开关K4串联，开关K5另一端接电源。
2、根据上述的高压电气设备绝缘在线监测系统校验器，其特征在于所述标准介质损耗和标准电流发生器电路中的电容C1、C2、C3的容量分别为0.15～0.25μF；0.38～0.42μF；0.76～0.84μF；电阻R1、R2、R3、R4、R5、R6、R7、R8、R9、R10、R11、R12、R13、R14、R15、R16、R17、R18的阻值分别为12.7～21.2Ω；25.4～42.4Ω；50.8～84.9Ω；63.5～106Ω；101.6～169.6Ω；127～212Ω；7.58～8.38Ω；15.16～16.76Ω；30.32～33.52Ω；37.9～41.9Ω；60.64～67.04Ω；75.8～83.8Ω；3.79～4.19Ω；7.58～8.38Ω；15.16～16.76Ω；18.95～20.95Ω；30.32～33.52Ω；37.9～41.9Ω。
3、根据上述的高压电气设备绝缘在线监测系统校验器，其特征在于所述氧化锌避雷器总电流和阻性电流发生器电路中的电容C4为0.5225～0.5775μF；电阻R19、R20、R21的阻值分别为56.943～57.057kΩ；113.886～114.114kΩ；288.2115～288.7885kΩ。
该校验器能同时校验高压电气设备绝缘在线监测系统的介质损耗tgδ、电容量C、电流I和总电流I0和阻性电流IR。该校验器可对任意形式的高压电气设备绝缘在线监测系统进行现场校验和实验室校验。
本实用新型的有益技术效果体现在几个方面1、本实用新型采用57.7V低压检验方式，在确保人身和设备安全的前提下，也保证了检验精度。
2、本实用新型校验器可以检验多种不同型号的绝缘在线监测系统。选择任一运行的绝缘在线监测系统的110kV或220kV和500kV电流互感器、电容式电压互感器、避雷器、主变套管、耦合电容器等间隔进行检验，将被检验设备的电流取样传感器的输入端连接到本校验仪的标准损耗发生器的标准输出端、氧化锌辟雷器总电流和阻性电流发生器的输出端，同时，将被检验设备的电压取样传感器的输入端连接到本校验仪的标准电压输出端即可进行检验。
3、本校验器已成功地对集中式，集中分布式，便携式，信号传输为数字信号传输和模拟信号传输，信号取样传感器为电阻取样、电容取样和穿芯式电流互感器取样的绝缘在线检测系统进行了现场和实验室校验。取得了满意的结果。将实现绝缘在线监测系统周期校验，绝缘在线监测数据的准确性受到人们的认可，并将逐步取代停电预防性试验数据。
4、本校验器的在线检验真实的反映了绝缘在线监测系统的性能现状，且无需对高压电气设备进行停电，检验方法简单、可靠，经济效益和工作效率显著提高。
5、通过校验器定期对绝缘在线检测系统进行校验，确保绝缘在线监测系统监测数据的可靠性，及时反映运行设备绝缘状况，为逐步实现电力设备的状态检修提供技术支持。
图1为本实用新型结构框图，图2为本实用新型电原理图。
具体实施方式
以下结合附图，通过实施例对本实用新型作进一步地说明。
实施例1高压电气设备绝缘在线监测系统校验器包括电源电路、标准介质损耗和标准电流发生器电路和氧化锌避雷器总电流和阻性电流发生器电路，见图1。
电源电路包括接触式自耦调压器B1、BCI型旋臂线式电阻器B2和标准电压互感器B3，接触式调压器B1的输入端接220V电源，输出端接滑线电阻B2；标准电压互感器B3的输入端连接滑线电阻B2，输出端接标准损耗发生器电路；输出端并联电压表，输出端电压为57.7V；接触式自耦调压器B1；型号TDGC-0.5；额定容量0.5kV；单相50Hz；输出电压0～100V；最大电流2A。
BCI型旋臂线式电阻器B2，是采用合金电阻丝绕于圆环形陶瓷骨架上后用高温釉烧结固定，磁盘中心配以转轴带动电刷在电阻体上，从而获得变化的电阻值。BCI变阻器具有功率大、耐潮湿、调节范围大等优点。适用于低频交流作调节控制电压、电流或可调节的负载电阻等用。B2电阻器调节范围为0～100Ω。功率为50W。
标准电压互感器B3具体参数如下额定一次电压100V额定二次电压标准值57.7V负载功率因数1额定频率50Hz工频耐压强度一次绕组对二次绕组及接地端子之间的工频试验电压＞2kV准确度等级0.1级。
升降变差电压升降差0.04％(在下列额定一次电压百分数时)；相位升降差2′(在下列额定一次电压百分数时)；
可靠性要求互感器的平均无故障工作时间(mtbf)的不得小于10000h。
标准介质损耗和标准电流发生器电路包括3个并联标准电容C1、C2、C3，18个电阻和3个开关K1、K2、K3；3个并联标准电容C1、C2、C3的一端并联后接电源电路输入端，3个并联标准电容C1、C2、C3的另一端分别连接6个电阻的一端；连接标准电容C1的6个电阻为R1、R2、R3、R4、R5和R6，6个电阻的另一端分别连接开关K1的6个触点；连接标准电容C2的6个电阻为R7、R8、R9、R10、R11和R12，6个电阻的另一端分别连接开关K2的6个触点；连接标准电容C3的6个电阻为R13、R14、R15、R16、R17和R18，6个电阻的另一端分别连接开关K3的6个触点；开关K1、K2、K3的另一端并联后接标准输出端的A点，标准输出端的B点接地；氧化锌避雷器总电流和阻性电流发生器电路的3个电阻R19、R20、R21与电容C4并联后，串联电流表再接总电流和阻性电流输出端H点，相应的阻性电流输出端G点接地；电阻R19、R20、R21的另一端分别接开关K4的三个触点，电容C4的另一端连接开关K4的另一端，开关K5与开关K4串联，开关K5另一端接电源，见图2。
本实用新型校验器技术指标如下(1)、标准介质损耗tg输出范围0.1％；0.2％；0.4％；0.5％；0.8％；1.0％；标准介质损耗tg误差±0.1％。
(2)、电容量输出范围0.2μF；0.4μF；0.8μF；误差±0.1％。
(3)、标准电流In输出范围3.6mA；7.2mA；14.4mA；误差±0.1％。
(4)、总电流输出10mA；误差±0.1％。
(5)、阻性电流输出范围200μA；500μA；1000μA；误差±0.5％。
标准损耗发生器由损耗选择1(0.1％；0.2％；0.4％；0.5％；0.8％；1.0％)、损耗选择2(0.1％；0.2％；0.4％；0.5％；0.8％；1.0％)、损耗选择3(0.1％；0.2％；0.4％；0.5％；0.8％；1.0％)构成。并产生标准介质损耗tgδ。CN1、CN2、CN3为无损标准电容，R1～R18为标准无感电阻。
标准损耗发生器是高压电气设备绝缘在线监测系统校验器的核心部分，标准介质损耗tgδ准确性取决于标准电容器CN和标准电阻R的精度和稳定性。
设电路中的CN的介质损耗tgδn≈0；CN＝0.2μF；tgδ整＝0.1％。
tgδ整≈tgδn+ωCNR；＝ωCNR； R=0.1%314×0.2×10-6=15.92Ω]]>根据以上公式计算出0.2％；0.4％；0.5％；0.8％；1.0％的电阻值；即电阻R1、R2、R3、R4、R5、R6、R7、R8、R9、R10、R11、R12、R13、R14、R15、R16、R17、R18的阻值分别为15.92Ω、31.84Ω、63.68Ω、79.6Ω、127.4Ω、159.2Ω、7.962Ω、15.92Ω、31.85Ω、39.81Ω、63.69Ω、79.62Ω、3.98Ω、7.96Ω、15.92Ω、19.91Ω、31.84Ω、39.81Ω。
标准损发生耗器电路中的电容C1、C2、C3的容量分别为0.2μF、、0.4μF、0.8μF。
标准损耗发生发生器有两项功能，既产生标准介质损耗tgδ和标准电流IN。
根据电路参数CN＝0.2μF；R＝159.2Ω(选择1最大阻值)；UN＝57.7V。计算出标准电流IN值IN=UN1ωC+R=57.7V12πfCN+R=57.7V15923+159.2]]>
=57.716082.2≈3.58mA]]>式中 为标准电容器CN的容抗即1ωCN=12πfCN=12×3.14×50×0.2×10-6]]>=15923Ω]]>根据以上计算方法可以出(选择2)和(选择3)标准电流IN。
氧化锌避雷器总电流和阻性电流发生器电路中的电容C4为0.55μF；电阻R19、R20、R21的阻值分别为57kΩ；114kΩ；288.5kΩ。
氧化锌避雷器总电流和阻性电流发生器电路产生总电流I0和阻性电流IR，产生的总电流I0为10mA；阻性电流IRN分别为200μA；500μA；1000μA。
总电流发生器合上开关K5标准电压UN加在电路CN4和取样电阻r上形成通路产生总电流I0，总电流I0通过输出端子送至被检验的绝缘在线监测系统。电路中由于取样电阻r＜＜ZC4，ZC4为标准电容器的容抗。
ZC4=1ωCN4]]>电路中计算时忽略了电流取样电阻r；即CN4=I02πfUN4=10mA314×57.7V≈0.55μF]]>阻性电流发生器合上开关K5再合上阻性电流选择开关K4，如选择开关K4拨到1000μA档，标准电压UN加在CN4和R19并联后的电路上再和取样电阻r串联形成通路，产生含有阻性分量的电流IR，通过输出端子送至被检验的绝缘在线监测系统。
校验器工作原理(1)、在合上电源开关K之前，电压调节回路B1、B2和标准电压互感器B3的输出无电压，电压表V指示为零。选择K1、K2、K3均拨至零位。阻性电流选择K4拨至关的位置，氧化锌避雷器测量开关K5拨至关的位置，电流表A指示为零。
A、将被校验的绝缘在线监测系统的电流取样传感器信号端连接到校验器的标准电流输出端子“A”上。
B、将被校验的绝缘在线监测系统的基准电压取样传感器信号端连接到校验器的标准电压输出端子“UN”上。
(2)、首先将接地端子GND牢固接地，合上电源开关K1，调节接触式调压器粗调旋钮B1和滑线电阻细调旋钮B2使电压表V指示57.7V，然后根据被校验的绝缘在线监测系统电流取样传感器输入电流的大小选择K1(3.6mA)、K2(7.2mA)、K3(14.4mA)。
a、如选择了K1(3.5mA)，将K1由“0”位置拨到“1”位置这时校验器的输出为①、标准介质损耗tgδ为0.1％；②、标准电容量为0.2μF；③、标准电流为3.6mA。
b、介质损耗tgδ、电容量C、电流I校验结束后，将K1由“1”位置拨回到“0”位置。
C、在合上开关K5之前，将被校验的绝缘在线监测系统的氧化锌避雷器电流取样传感器信号端连接到校验器的输出端子“H”上。然后根据被校验的绝缘在线监测系统氧化锌避雷器电流取样传感器输入电流的大小，选择氧化锌避雷器测量选择开关位置K4的位置。这时校验器的输出为①、总电流为10mA；②、阻性电流“1”为200μA；“2”为500μA；“3”为1000μA。
本高压电气设备绝缘在线监测系统校验器向被校验的绝缘在线监测系统提供多项标准量，可对其进行方便的校验，(3)、本校验器采用低压(57.7V)检验方式，在确保人身和设备安全的前提下，也保证了校验精度。本校验器的核心部分是标准损耗发生器，由标准损耗发生器产生的标准损耗数值(0.1％～1.0％)传输给绝缘在线监测系统，绝缘在线监测系统显示出标准数值(如0.1％～1.0％)。本校验器可与多种不同型号的绝缘在线监测系统进行实验室和现场校验。
(4)、本校验器可以检验任意一种绝缘在线监测系统。选择任一运行的在线监测系统的110kV、220kV和500kV电流互感器、电容式电压互感器、避雷器、主变套管、耦合电容器等间隔进行检验，将被检验设备WYJ-III型或其他型号在线监测系统的电流取样传感器的输入端(电流互感器末屏引下线需断开)连接到本校验器的IN端子上，并将本校验器的标准电压电压输出UN端子连接到WYJ-III型微机集中式在线监测系统的电压取样传感器的输入端，原来的PT二次取样电压应断开，即可进行检验测试。
实施例2标准介质损耗和标准电流发生器电路中的电容C1、C2、C3的容量分别为0.15μF；0.38μF；0.76μF；电阻R1、R2、R3、R4、R5、R6、R7、R8、R9、R10、R11、R12、R13、R14、R15、R16、R17、R18的阻值分别为12.7Ω；25.4Ω；50.8Ω；63.5Ω；101.6Ω；127Ω；7.58Ω；15.16Ω；30.32Ω；37.9Ω；60.64Ω；75.8Ω；3.79Ω；7.58Ω；15.16Ω；18.95Ω；30.32Ω；37.9Ω；氧化锌避雷器总电流和阻性电流发生器电路中的电容C4为0.5225；电阻R19、R20、R21的阻值分别为56.943kΩ；113.886kΩ；288.2115kΩ；其它同实施例1。
实施例3标准介质损耗和标准电流发生器电路中的电容C1、C2、C3的容量分别为0.25μF；0.42μF；0.84μF；电阻R1、R2、R3、R4、R5、R6、R7、R8、R9、R10、R11、R12、R13、R14、R15、R16、R17、R18的阻值分别为21.2Ω；42.4Ω；84.9Ω；106Ω；169.6Ω；212Ω；8.38Ω；16.76Ω；33.52Ω；41.9Ω；67.04Ω；83.8Ω；4.19Ω；8.38Ω；16.76Ω；20.95Ω；33.52Ω；41.9Ω；氧化锌避雷器总电流和阻性电流发生器电路中的电容C4为0.5775μF；电阻R19、R20、R21的阻值分别为57.057kΩ；114.114kΩ；288.7885kΩ；其它同实施例1。
权利要求1.高压电气设备绝缘在线监测系统校验器，其特征在于包括电源电路、标准介质损耗和标准电流发生器电路和氧化锌避雷器总电流和阻性电流发生器电路；所述电源电路包括接触式调压器B1、BCI型旋臂线式电阻器B2和标准电压互感器B3，接触式调压器B1的输入端接220V电源，输出端接BCI型旋臂线式电阻器B2和标准电压互感器B3的一次，标准电压互感器B3二次输出端接标准损耗发生器电路；标准电压互感器B3二次输出端还并接测量电压表，输出端电压为57.7V；所述标准介质损耗和标准电流发生器电路包括3个并联标准电容C1、C2、C3，18个电阻和3个开关K1、K2、K3；3个并联标准电容C1、C2、C3的一端并联后接电源电路输入端，3个并联标准电容C1、C2、C3的另一端分别连接6个电阻的一端；连接标准电容C1的6个电阻为R1、R2、R3、R4、R5和R6，6个电阻的另一端分别连接开关K1的6个触点；连接标准电容C2的6个电阻为R7、R8、R9、R10、R11和R12，6个电阻的另一端分别连接开关K2的6个触点；连接标准电容C3的6个电阻为R13、R14、R15、R16、R17和R18，6个电阻的另一端分别连接开关K3的6个触点；开关K1、K2、K3的另一端并联后接标准输出端的A点，标准输出端的B点接地；所述氧化锌避雷器总电流和阻性电流发生器电路的3个电阻R19、R20、R21与电容C4并联后，串联电流表再接总电流和阻性电流输出端H点，相应的总电流和阻性电流输出端G点接地；电阻R19、R20、R21的另一端分别接开关K4的三个触点，电容C4的另一端连接开关K4的另一端，开关K5与开关K4串联，开关K5另一端接电源。
2.根据权利要求1所述的高压电气设备绝缘在线监测系统校验器，其特征在于所述标准介质损耗和标准电流发生器电路中的电容C1、C2、C3的容量分别为0.15～0.25μF；0.38～0.42μF；0.76～0.84μF；电阻R1、R2、R3、R4、R5、R6、R7、R8、R9、R10、R11、R12、R13、R14、R15、R16、R17、R18的阻值分别为12.7～21.2Ω；25.4～42.4Ω；50.8～84.9Ω；63.5～106Ω；101.6～169.6Ω；127～212Ω；7.58～8.38Ω；15.16～16.76Ω；30.32～33.52Ω；37.9～41.9Ω；60.64～67.04Ω；75.8～83.8Ω；3.79～4.19Ω；7.58～8.38Ω；15.16～16.76Ω；18.95～20.95Ω；30.32～33.52Ω；37.9～41.9Ω。
3.根据权利要求1所述的高压电气设备绝缘在线监测系统校验器，其特征在于所述氧化锌避雷器总电流和阻性电流发生器电路中的电容C4为0.5225～0.5775μF；电阻R19、R20、R21的阻值分别为56.943～57.057kΩ；113.886～114.114kΩ；288.2115～288.7885kΩ。
专利摘要本实用新型涉及高压电气设备绝缘在线监测系统的校验装置。所要解决的问题提供一种可解决对安装在现场的高压电气设备绝缘在线监测系统进行校验、监测灵敏度、监测数据准确性的校验器。特点是包括电源电路、标准损耗器电路和氧化锌避雷器电路；其中标准损耗器电路标准损耗器电路包括3个并联标准电容，18个电阻和3个开关；本实用新型采用57.7V的低压检验方式，确保人身安全的前提下，也保证了检验精度；该校验器可以检验多种不同型号的绝缘在线监测系统；检验方法简单、可靠，经济效益和工作效率显著提高。
文档编号G01R31/12GK2862057SQ20052007643
公开日2007年1月24日 申请日期2005年10月14日 优先权日2005年10月14日
发明者张建华, 陈自年, 郭守贤, 王贻平 申请人:安徽省电力科学研究院