一种气体绝缘开关设备试验装置及方法与流程

本发明涉及气体绝缘开关设备绝缘试验技术领域，尤其涉及一种气体绝缘开关设备试验装置及方法。

背景技术：

气体绝缘开关设备(GIS)具有占地面积小、运行可靠性高、维修周期长、不受外界环境影响等一系列优点，在电力系统中得到了广泛应用。随着GIS投运量的增大，GIS中的绝缘故障时有发生。而且，由于GIS为全封闭系统，目前对于GIS的故障原因缺乏准确的认识，因此需要研究GIS在不同运行工况下的绝缘性能。

当GIS在不同运行工况下时，GIS将处于不同的电压波形中，例如：正常运行时的GIS处于交流电压的波形中；当断路器断开时，GIS会处于残余的直流电压的波形中；在出厂和现场试验时，通常使用冲击电压对GIS的绝缘性能进行考核，使GIS处于冲击电压的波形中；而在开关合闸时，GIS会处于直流叠加冲击电压的波形中；当线路受到雷电波和操作波侵袭时，冲击电压又会与交流电压相叠加，使GIS处于交流叠加冲击电压的波形中。因此，在对GIS的放电特性进行研究的过程中，需使用上述不同的电压波形对GIS进行测试，以使GIS获得较佳的绝缘性能。而现有技术中，在使用不同电压波形对GIS进行测试的过程中，需搭建不同的试验平台，例如：在交流电压的波形中对GIS进行测试时，需搭载交流电压试验平台，而在冲击电压的波形中对GIS进行测试时，又需搭载冲击电压试验平台。

可见，现有技术对GIS放电特性进行研究的过程中，需要使用多个不同的试验平台对GIS进行测试，而在将GIS置于不同的试验平台以获得不同电压测试波形时，需要多次更换试验平台才能获得对应的电压测试波形，因此导致了GIS测试效率较低。

技术实现要素：

本发明的目的在于提供一种气体绝缘开关设备试验装置及方法，能够灵活、快速的获得气体绝缘开关设备所需的电压测试波形，提高气体绝缘开关设备的测试效率。

为了实现上述目的，本发明提供如下技术方案：

第一方面，本发明提供了一种气体绝缘开关设备试验装置，包括：供电单元和用于测试气体绝缘开关设备的检测单元，所述测试气体绝缘开关设备与所述检测单元并联连接；

所述供电单元包括直流电压源、交流电压源和冲击电压源，所述直流电压源的输出端通过直流电压保护模块与所述测试气体绝缘开关设备连接，所述交流电压源的输出端通过交流电压保护模块与所述测试气体绝缘开关设备连接，所述冲击电压源的输出端通过冲击电压保护模块与所述测试气体绝缘开关设备连接。

与现有技术相比，本发明提供的气体绝缘开关设备试验装置具有以下有益效果：

本发明提供的气体绝缘开关设备试验装置中，通过在直流电压源的输出端设置直流电压保护模块，不仅能够起到分压作用以减小冲击电压对直流电压源的冲击，而且还能够起到限流作用防止回路中的大电流对直流电压源造成破坏，从而有效的保护直流电压源，延长直流电压源的使用寿命；同理，通过在交流电压源的输出端设置交流电压保护模块，使得交流电压保护模块能够起到分压作用，减小冲击电压和直流电压对交流电压源的冲击，从而有效的保护交流电压源，延长交流电压源的使用寿命；通过在冲击电压源的输出端设置冲击电压保护模块，使得冲击电压保护模块能够起到隔离直流电压和交流电压的作用，从而有效的保护冲击电压源，延长冲击电压源的使用寿命；另外，为了使气体绝缘开关设备的测试项目更全面，结果更准确，需要分别使用多种电压测试波形对气体绝缘开关设备进行测试，因此，用户可根据所需的电压测试波形，对应的选择直流电压源、交流电压源和冲击电压源的闭合导通，并通过检测单元检测得到对应的电压测试波形，使得气体绝缘开关设备能够在上述得到的电压测试波形下进行测试。可见，使用本发明提供的气体绝缘开关设备试验装置，无需更换试验平台就可获得上述多种电压测试波形，因此能够提升气体绝缘开关设备的测试效率。

第二方面，本发明提供了气体绝缘开关设备的试验方法，应用于权利要求2所述的气体绝缘开关设备试验装置，所述气体绝缘开关设备的试验方法包括：

根据电源控制指令，输出电源控制信号；

根据所述电源控制信号，选取所述直流电压源、所述交流电压源、所述冲击电压源中的用于或两种闭合导通；

利用检测单元检测所述直流电压源、所述交流电压源、所述冲击电压源中的用于或两种闭合导通形成电压波形，所述电压波形用于测试气体绝缘开关设备的放电特性。

与现有技术相比，本发明第二方面提供的气体绝缘开关设备的试验方法的有益效果与本发明第一方面提供的气体绝缘开关设备试验装置的有益效果相同，在此不做赘述。

附图说明

此处所说明的附图用来提供对本发明的进一步理解，构成本发明的一部分，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：

图1为本发明实施例一中气体绝缘开关设备试验装置的结构框图；

图2为本发明实施例二中气体绝缘开关设备试验方法的流程图。

附图标记：

11-交流电压源， 12-交流电压保护模块；

21-直流电压源， 22-直流电压保护模块；

31-冲击电压源， 32-冲击电压保护模块；

41-选通器， 42-电源控制器；

51-信号转换芯片， 52-接地控制器；

61-阻容分压器， 62-波形检测仪。

具体实施方式

实施例一

为了进一步说明本发明实施例提供的气体绝缘开关设备试验装置，下面结合说明书附图进行详细描述。

请参阅图1，本发明实施例提供的一种气体绝缘开关设备试验装置包括：供电单元和用于测试气体绝缘开关设备的检测单元，测试气体绝缘开关设备与检测单元并联连接；供电单元包括直流电压源21、交流电压源11和冲击电压源31，直流电压源21的输出端通过直流电压保护模块22与测试气体绝缘开关设备连接，交流电压源11的输出端通过交流电压保护模块12与测试气体绝缘开关设备连接，冲击电压源31的输出端通过冲击电压保护模块32与测试气体绝缘开关设备连接。

具体实施时，用户通过控制直流电压源21、交流电压源11和冲击电压源31的闭合导通，得到对应的电压测试波形，例如，当仅闭合导通直流电压源21时，通过检测单元可检测得出直流电压波形；当仅闭合导通交流电压源11时，通过检测单元可检测得出交流电压波形；当仅闭合导通冲击电压源31时，通过检测单元可检测得出冲击电压波形；当闭合导通直流电压源21和交流电压源11时，通过检测单元可检测得出直流叠加交流电压波形；当闭合导通直流电压源21和冲击电压源31时，通过检测单元可检测得出直流叠加冲击电压波形；当闭合导通交流电压源11和冲击电压源31时，通过检测单元可检测得出交流叠加冲击电压波形。

通过上述具体实施过程可知，本实施例提供的气体绝缘开关设备试验装置中，通过在直流电压源21的输出端设置直流电压保护模块22，不仅能够起到分压作用以减小冲击电压对直流电压源21的冲击，而且还能够起到限流作用防止回路中的大电流对直流电压源21造成破坏，从而有效的保护直流电压源21，延长直流电压源21的使用寿命；同理，通过在交流电压源11的输出端设置交流电压保护模块12，使得交流电压保护模块12能够起到分压作用，减小冲击电压和直流电压对交流电压源11的冲击，从而有效的保护交流电压源11，延长交流电压源11的使用寿命；通过在冲击电压源31的输出端设置冲击电压保护模块32，使得冲击电压保护模块32能够起到隔离直流电压和交流电压的作用，从而有效的保护冲击电压源31，延长冲击电压源31的使用寿命；另外，为了使气体绝缘开关设备的测试项目更全面，结果更准确，需要分别使用多种电压测试波形对气体绝缘开关设备进行测试，因此，用户可根据所需的电压测试波形，对应的选择直流电压源21、交流电压源11和冲击电压源31的闭合导通，并通过检测单元检测得到对应的电压测试波形，使得气体绝缘开关设备能够在上述得到的电压测试波形下进行测试。可见，使用本实施例提供的气体绝缘开关设备试验装置，无需更换试验平台就可获得上述多种电压测试波形，因此能够提升气体绝缘开关设备的测试效率。

具体的，为了实现电压测试波形的快速切换，请参阅图1，供电单元还包括选通器41和电源控制器42，选通器41的输出端与电源控制器42的输入端连接，电源控制器42的输出端分别与直流电压源21、交流电压源11和冲击电压源31连接；

选通器41用于根据电源控制指令，输出电源控制信号；

电源控制器42用于根据电源控制信号，选取直流电压源21、交流电压源11、冲击电压源31中的一种或两种闭合导通。

具体实施时，请参阅图2，本实施例提供的气体绝缘开关设备试验方法如下：

S11：根据电源控制指令，输出电源控制信号；

S21：根据电源控制信号，选取直流电压源21、交流电压源11、冲击电压源31中的用于或两种闭合导通；

S3：利用检测单元检测直流电压源21、交流电压源11、冲击电压源31中的用于或两种闭合导通形成电压波形，电压波形用于测试气体绝缘开关设备的放电特性。

通过上述具体实施过程可知，本实施例提供的气体绝缘开关设备试验装置中，由于选通器41与电源控制器42连接，电源控制器42又分别与直流电压源21、交流电压源11和冲击电压源31连接，因此，当选通器41接收到的电源控制指令仅为闭合导通直流电压源21时，选通器41对应输出闭合导通直流电压源21的控制信号，电源控制器42根据闭合导通直流电压源21的控制信号，选取直流电压源21闭合导通，从而能够得到直流电压波形；当选通器41接收到的电源控制指令仅为闭合导通交流电压源11时，选通器41对应输出闭合导通交流电压源11的控制信号，电源控制器42根据闭合导通交流电压源11的控制信号，选取交流电压源11闭合导通，从而能够得到交流电压波形；当选通器41接收到的电源控制指令仅为闭合导通冲击电压源31时，选通器41对应输出闭合导通冲击电压源31的控制信号，电源控制器42根据闭合导通冲击电压源31的控制信号，选取冲击电压源31闭合导通，从而能够得到冲击电压波形；当选通器41接收到的电源控制指令为闭合导通直流电压源21和交流电压源11时，选通器41对应输出闭合导通直流电压源21和交流电压源11的控制信号，电源控制器42根据闭合导通直流电压源21和交流电压源11的控制信号，选取直流电压源21和交流电压源11闭合导通，从而能够得到直流叠加交流电压波形；当选通器41接收到的电源控制指令为闭合导通直流电压源21和冲击电压源31时，选通器41对应输出闭合导通直流电压源21和冲击电压源31的控制信号，电源控制器42根据闭合导通直流电压源21和冲击电压源31的控制信号，选取直流电压源21和冲击电压源31闭合导通，从而能够得到直流叠加冲击电压波形；当选通器41接收到的电源控制指令为闭合导通交流电压源11和冲击电压源31时，选通器41对应输出闭合导通交流电压源11和冲击电压源31的控制信号，电源控制器42根据闭合导通交流电压源11和冲击电压源31的控制信号，选取交流电压源11和冲击电压源31闭合导通，从而能够得到交流叠加冲击电压波形。

可见，选通器41能够根据电源控制指令，通过电源控制器42灵活的控制直流电压源21、交流电压源11、冲击电压源31中的一种或两种闭合导通，从而得到对应的直流电压波形、交流电压波形、冲击电压波形、直流叠加交流电压波形、直流叠加冲击电压波形和交流叠加冲击电压波形共六种电压测试波形，满足了气体绝缘开关设备在测试过程中所需的全部电压测试波形，另外，通过选通器41的设置，都够实现远程控制电压源的导通，避免了高电压对近距离的操作人员造成危险情况的发生，使得操作人员能够远程操控选通器41，实现不同电压测试波形的快速切换，从而提升气体绝缘开关设备的测试效率。

需要补充的是，请参阅图1，为了进一步避免回路中的电流对直流电压源21、交流电压源11和冲击电压源31造成破坏，供电单元还包括信号转换芯片51和接地控制器52，信号转换芯片51的输入端与选通器41的输出端连接，信号转换芯片51的输出端与接地控制器52的输入端连接，接地控制器52的输出端分别与直流电压源21、交流电压源11和冲击电压源31连接；

信号转换芯片51用于根据电源控制指令，输出接地控制信号；

接地控制器52用于根据接地控制信号，控制直流电压源21、交流电压源11、冲击电压源31中的一种或两种断开接地。

具体实施时，请参阅图2，该气体绝缘开关设备试验方法包括：

S12：根据电源控制指令，利用信号转换芯片51输出接地控制信号；

S22：根据接地控制信号，利用接地控制器52控制直流电压源21、交流电压源11、冲击电压源31中的一种或两种断开接地。

根据上述具体实施过程可知，通过在选通器41的输出端依次连接信号转换芯片51和接地控制器52，从而可实现当选通器41输出闭合导通直流电压源21的控制信号时，信号转换芯片51接收选通器41输出的控制信号，对应输出交流电压源11的接地信号和冲击电压源31的接地信号，使得接地控制器52根据上述接地信号控制交流电压源11和冲击电压源31分别接地；当选通器41输出闭合导通交流电压源11的控制信号时，信号转换芯片51接收选通器41输出的控制信号，对应输出直流电压源21的接地信号和冲击电压源31的接地信号，使得接地控制器52根据上述接地信号控制直流电压源21和冲击电压源31分别接地；当选通器41输出闭合导通冲击电压源31的控制信号时，信号转换芯片51接收选通器41输出的控制信号，对应输出直流电压源21的接地信号和交流电压源11的接地信号，使得接地控制器52根据上述接地信号控制直流电压源21和交流电压源11分别接地；当选通器41输出闭合导通直流电压源21和交流电压源11的控制信号时，信号转换芯片51接收选通器41输出的控制信号，对应输出冲击电压源31的接地信号，使得接地控制器52根据上述接地信号控制冲击电压源31接地；当选通器41输出闭合导通直流电压源21和冲击电压源31的控制信号时，信号转换芯片51接收选通器41输出的控制信号，对应输出交流电压源11的接地信号，使得接地控制器52根据上述接地信号控制交流电压源11接地；当选通器41输出闭合导通交流电压源11和冲击电压源31的控制信号时，信号转换芯片51接收选通器41输出的控制信号，对应输出直流电压源21的接地信号，使得接地控制器52根据上述接地信号控制直流电压源21接地；通过接地控制器52的设置，能够进一步对电压源进行接地保护，防止电压源被回路中的电流破坏，延长了上述电压源的使用寿命。

值得注意的是，本实施例中的选通器41、电源控制器42、信号转换芯片51和接地控制器52所采用的均是现有技术中常见的器件，彼此之间的连接方式也均采用现有技术中常见的连接方式，本实施例仅需要将各个具有相应功能的器件通过本实施例所给出的连接关系进行连接，即可得到本实施例的技术方案，其中并不涉及任何软件方面的改进。

需要补充的是，交流电压保护模块12包括第一保护电阻和隔直电容，交流电压源11依次通过第一保护电阻和隔直电容与测试气体绝缘开关设备连接。直流电压保护模块22为第二保护电阻，冲击电压保护模块32为隔离球隙。

具体实施的过程中，当交流电压源11和冲击电压源31均处于闭合导通状态时，交流电压源11、冲击电压源31和检测单元共同形成闭合回路，此时，过大的冲击电压可能会通过闭合回路对交流电压源11造成击穿，而将第一保护电阻串联于交流电压源11和冲击电压源31之间，使其具有良好的分压的作用，这样，过大的冲击电压经过第一保护电阻后，电压会大幅降低，并且降低后的电压不会击穿交流电压源11；另外，当交流电压源11和直流电压源21均处于闭合导通状态时，交流电压源11、直流电压源21和检测单元会共同形成闭合回路，此时，直流电压也可能会通过闭合回路对交流电压源11造成损坏，此时，通过在交流电压源11和直流电压源21之间串联隔直电容，由于隔直电容具有阻隔直流电压的作用，从而使得隔直电容有效的隔离直流电压，避免直流电压对交流电压源11造成损坏。可见，通过第一保护电阻和隔直电容的设置，能够有效的保护交流电压源11不被损坏，延长交流电压源11的使用寿命。示例性的，第一保护电阻为1MΩ的水电阻，隔直电容选用容值为50nF的瓷片电容。

当直流电压源21和冲击电压源31均处于闭合导通状态时，交流电压源11、冲击电压源31和检测单元会共同形成闭合回路，此时，过大的冲击电压可能会通过闭合回路对直流电压源21造成击穿，而将第二保护电阻串联于直流电压源21和冲击电压源31之间，使其具有良好的分压的作用，这样，过大的冲击电压经过第二保护电阻后，电压能够大幅降低，从而使得降低后的电压不会击穿直流电压源21；同理，当直流电压源21和交流电压源11均处于闭合导通状态时，直流电压源21、交流电压源11和检测单元会共同形成闭合回路，此时，具有较大阻值的第二保护电阻能够大幅降低回路中大电流，避免回路中的大电流对直流电压源造成破坏。示例性的，第二保护电阻选用阻值为20MΩ的水电阻。

当冲击电压源31和交流电压源11/直流电压源21均处于闭合导通状态时，冲击电压源31、交流电压源11/直流电压源21和检测单元会共同形成闭合回路，由于隔离球隙能够隔离直流电压和交流电压，因此，通过隔离球隙的设置，能够防止直流电压和交流电压对冲击电压源31造成损坏，进而延长冲击电压源31的使用寿命。示例性的，隔离球隙选用直径为500mm的半球。

另外，请接着参阅图1，检测单元包括用于分压的阻容分压器61和用于显示电压波形的波形检测仪62，阻容分压器61的第一电极与波形检测仪62的一端连接，阻容分压器61的第二电极和波形检测仪62的另一端分别与气体绝缘开关设备的两端连接。

具体实施时，由于波形检测仪62的量值有限，而为了使波形检测仪62能够安全、准确的检测出气体绝缘开关设备的电压测试波形，本实施例将阻容分压器61与波形检测仪62串联连接，使得阻容分压器61能够同比例降低气体绝缘开关设备两端的电压测试波形，进而通过波形检测仪62安全、准确的检测得到气体绝缘开关设备的电压测试波形。

需要说明的是，至于阻容分压器61的种类以及个数，本领域技术人员可根据实际应用情况进行选择和设定，本实施例在此不再对此做出限制，在实际应用中，优选分压比为20000:1的阻容分压器，此时通过波形检测仪62能够较为合理且准确的显示出对应的电压测试波形。

实施例二

请参阅图2，本发明实施例提供了一种气体绝缘开关设备试验方法，应用于权利要求2中的气体绝缘开关设备试验装置，气体绝缘开关设备的试验方法包括：

S11：根据电源控制指令，输出电源控制信号；

S21：根据电源控制信号，选取直流电压源21、交流电压源11、冲击电压源31中的一种或两种闭合导通；

S3：利用检测单元检测直流电压源21、交流电压源11、冲击电压源31中的一种或两种闭合导通形成电压波形，电压波形用于测试气体绝缘开关设备的放电特性。

与现有技术相比，本实施例提供的气体绝缘开关设备试验方法与上述实施例一提供的气体绝缘开关设备试验装置的有益效果相同，在此不做赘述。

另外，请继续参阅图2，当供电单元还包括信号转换芯片51和接地控制器52时，气体绝缘开关设备的试验方法包括：

S12：根据电源控制指令，利用信号转换芯片51输出接地控制信号；

S22：根据接地控制信号，利用接地控制器52控制直流电压源21、交流电压源11、冲击电压源31中的一种或两种断开接地。

与现有技术相比，本实施例提供的气体绝缘开关设备试验方法与上述实施例一提供的气体绝缘开关设备试验装置的有益效果相同，在此不做赘述。

在上述实施方式的描述中，具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。

以上，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应以权利要求的保护范围为准。