專利名稱：對(duì)變電站內(nèi)短路電流分布進(jìn)行同步測(cè)量的裝置和方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及高電壓變電站測(cè)量領(lǐng)域，具體是指一種對(duì)變電站內(nèi)短路電流分布進(jìn)行同步測(cè)量的裝置和方法。
背景技術(shù)：
變電站內(nèi)發(fā)生短路接地故障時(shí)，總故障電流可分為入地電流部分、地線分流部分以及變壓器中性點(diǎn)回流部分?？偣收想娏鳌⑷氲仉娏?、地線分流以及變壓器中性點(diǎn)回流，這4個(gè)電流量的大小稱為短路電流的分布情況，簡(jiǎn)稱短路電流分布，而且只要獲得了其中3個(gè)量的大小，便可通過(guò)基爾霍夫定律求得第4個(gè)量的大小。入地電流的大小，直接影響著站內(nèi)設(shè)備及人身安全。該部分電流會(huì)在變電站內(nèi)產(chǎn)生地電位升、跨步電位差以及接觸電位差，引發(fā)一些安全問(wèn)題。然而，入地電流并不是通過(guò)單一路徑入地，而是通過(guò)地網(wǎng)散流入地。這導(dǎo)致了這部分電流不能直接測(cè)量得到，而需通過(guò)測(cè)量總故障電流、地線分流電流以及變壓器中性點(diǎn)回流電流來(lái)間接計(jì)算得到。所以，獲得站內(nèi)故障電流的分布情況，是獲得入地電流的前提條件，是考察站內(nèi)安全特性的基礎(chǔ)。當(dāng)前，對(duì)于變電站內(nèi)故障電流分布的獲得方法，主要有基于現(xiàn)場(chǎng)人工接地試驗(yàn)要獲取變電站內(nèi)故障電流分布情況，可以進(jìn)行人工短路接地試驗(yàn)，現(xiàn)場(chǎng)實(shí)測(cè)短路故障總電流、地線電流以及變壓器中性點(diǎn)電流，然后計(jì)算得到入地電流。該方法基本思路是使用人工接地裝置在站內(nèi)產(chǎn)生短路接地故障。使用電流表或電流互感器測(cè)量短路故障電流、變壓器中性點(diǎn)電流以及地線電流，并用示波器記錄。根據(jù)各電流測(cè)量結(jié)果，使用短路故障電流減去變壓器中性點(diǎn)電流以及地線電流，得到入地電流。上述方法的優(yōu)點(diǎn)在于全部數(shù)據(jù)均由現(xiàn)場(chǎng)實(shí)測(cè)得到，直接而且真實(shí)。但是存在以下缺點(diǎn)各測(cè)量量之間沒(méi)有統(tǒng)一的時(shí)間標(biāo)準(zhǔn)，示波器觸發(fā)時(shí)刻不統(tǒng)一，各波形的起始記錄時(shí)間不一致，這樣測(cè)量得到的測(cè)量結(jié)果一般只能進(jìn)行幅值或有效值對(duì)比，無(wú)法在同一條時(shí)間軸上進(jìn)行波形對(duì)比；用這樣測(cè)得的電流量去計(jì)算入地電流值時(shí)，只能用各電流量的有效值或者幅值進(jìn)行加減，結(jié)果誤差較大?；诘鼐€分流阻抗和變電站接地電阻的測(cè)量以及等效電路，要獲取變電站內(nèi)故障電流分布情況，可以建立短路電流的分流電路模型，測(cè)量得到各部分分流阻抗的大小，代入分流電路模型，進(jìn)而求得短路電流分布情況。采用國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)GB/T 17949. 1_2000《接地系統(tǒng)的土壤電阻率、接地阻抗和地面電位測(cè)量導(dǎo)則第I部分常規(guī)測(cè)量》中推薦的電位降法測(cè)量變電站接地阻抗Zg。斷開(kāi)地線與變電站地網(wǎng)的連接，使用電流電壓法測(cè)量地線分流阻抗Zw。設(shè)短路故障電流為10，變電器中性點(diǎn)電流為IN，地線電流為Iw，入地電流為IgjJ有電流分布等效電路圖如下，若已知短路故障電流為IO和變電器中性點(diǎn)電流為IN，則可由等效電路圖計(jì)算得到地線電流和入地電流。上述方法的優(yōu)點(diǎn)在于減少了現(xiàn)場(chǎng)需要實(shí)測(cè)的電流數(shù)量，降低了試驗(yàn)的復(fù)雜度。而且對(duì)于同一個(gè)變電站，其等效電路是通用的，若給出總短路電流值和中性點(diǎn)回流值，只需利用等效電路即可求得電流分布，甚至免去了現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)的麻煩。但上述方法存在以下缺點(diǎn)各接地點(diǎn)并不在同一點(diǎn)接入地網(wǎng)，而是分布在地網(wǎng)各處，所以對(duì)于電流分布而言，接地網(wǎng)并不只是一個(gè)集中阻抗，該方法的模型等效存在誤差；線路相線電流產(chǎn)生的磁場(chǎng)會(huì)在地線上產(chǎn)生感應(yīng)電壓，影響地線分流能力，將地線等效為一個(gè)集中分流阻抗的方法忽略了相線的影響，會(huì)產(chǎn)生誤差；這些模型等效會(huì)引入不少誤差，進(jìn)而會(huì)影響結(jié)果的精度，與現(xiàn)場(chǎng)實(shí)測(cè)相比，其劣勢(shì)比較明顯。綜上可見(jiàn)，現(xiàn)有的變電站內(nèi)故障電流分布獲取方法中，現(xiàn)場(chǎng)實(shí)測(cè)方法相對(duì)于使用等效模型的方法，在結(jié)果準(zhǔn)確度上要略勝一籌。但是現(xiàn)有的現(xiàn)場(chǎng)實(shí)測(cè)方法基本上都忽略了同步測(cè)量的重要性，而對(duì)電流分布進(jìn)行同步測(cè)量是測(cè)量結(jié)果準(zhǔn)確性的重要保證。特別是在需要進(jìn)一步獲得入地電流波形的場(chǎng)合，各電流波形的同步性顯得尤為重要，因?yàn)橹挥袑?duì)使用同一時(shí)間起點(diǎn)的波形進(jìn)行加減后的結(jié)果才是有意義的。為了測(cè)量結(jié)果的準(zhǔn)確性，并滿足進(jìn)一步計(jì)算入地電流的要求，需要一種新的能保證測(cè)量同步性的電流分布測(cè)量方法。因此，當(dāng)下需要迫切解決的一個(gè)技術(shù)問(wèn)題就是如何能夠提出一種有效措施，以解決現(xiàn)有技術(shù)存在的問(wèn)題。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的之一是提供一種對(duì)變電站內(nèi)短路電流分布進(jìn)行同步測(cè)量的裝置，該裝置用于對(duì)變電站內(nèi)發(fā)生短路接地故障時(shí)的短路電流分布進(jìn)行同步測(cè)量，且結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，操作方便、結(jié)果可靠。本發(fā)明的上述目的通過(guò)如下的技術(shù)方案來(lái)實(shí)現(xiàn)的對(duì)變電站內(nèi)短路電流分布進(jìn)行同步測(cè)量的裝置，其特征在于該裝置包括多臺(tái)示波器，其中一臺(tái)示波器的外觸發(fā)信號(hào)作為其它各臺(tái)示波器的觸發(fā)源，其它各臺(tái)示波器通過(guò)同軸電纜以并聯(lián)方式分別與該一臺(tái)示波器相連，實(shí)現(xiàn)所有多臺(tái)示波器的同步觸發(fā)，所述的一臺(tái)示波器與電流互感器相連，通過(guò)電流互感器來(lái)測(cè)量發(fā)生短路接地故障時(shí)的總故障電流，所述的其它各臺(tái)示波器均對(duì)應(yīng)連接有電流互感器，通過(guò)相應(yīng)的電流互感器來(lái)測(cè)量發(fā)生短路接地故障時(shí)的地線電流和變壓器中性點(diǎn)電流。本發(fā)明中，所述的其它各臺(tái)示波器包括用于測(cè)量發(fā)生短路接地故障時(shí)的地線電流的至少一臺(tái)示波器和用于測(cè)量發(fā)生短路接地故障時(shí)的變壓器中性點(diǎn)電流的至少一臺(tái)示波器。本發(fā)明的目的之二是提供一種對(duì)變電站內(nèi)短路電流分布進(jìn)行同步測(cè)量的方法，該方法用于對(duì)變電站內(nèi)發(fā)生短路接地故障時(shí)的短路電流分布進(jìn)行同步測(cè)量，操作方便、結(jié)果可靠。本發(fā)明的上述目的通過(guò)如下的技術(shù)方案來(lái)實(shí)現(xiàn)的對(duì)變電站內(nèi)短路電流分布進(jìn)行同步測(cè)量的方法，該方法包括如下步驟步驟SlOl :利用一臺(tái)示波器的外觸發(fā)信號(hào)作為其它各臺(tái)示波器的觸發(fā)源，實(shí)現(xiàn)所有多臺(tái)示波器的同步觸發(fā)，所述的一臺(tái)示波器通過(guò)電流互感器來(lái)測(cè)量發(fā)生短路接地故障時(shí)的總故障電流，所述的其它各臺(tái)示波器通過(guò)相應(yīng)的電流互感器來(lái)測(cè)量發(fā)生短路接地故障時(shí)的地線電流和變壓器中性點(diǎn)電流，從而對(duì)變電站內(nèi)短路電流分布進(jìn)行同步測(cè)量。本發(fā)明中，該方法還包括步驟S102 :利用同步測(cè)量到的電流波形，基于基爾霍夫定律進(jìn)行波形加減得到發(fā)生短路接地故障時(shí)的入地電流。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明所述的對(duì)變電站內(nèi)短路電流分布進(jìn)行同步測(cè)量的裝置和方法，能夠通過(guò)利用示波器的外觸發(fā)信號(hào)，使測(cè)量不同電流量的示波器可以同時(shí)觸發(fā)并開(kāi)始記錄波形，從而準(zhǔn)確、便捷和可靠獲取故障電流分布的同步測(cè)量結(jié)果。


下面結(jié)合附圖和具體實(shí)施方式
對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)說(shuō)明。圖1是本發(fā)明對(duì)變電站內(nèi)短路電流分布進(jìn)行同步測(cè)量的裝置的連接示意圖； 圖2是本發(fā)明對(duì)變電站內(nèi)短路電流分布進(jìn)行同步測(cè)量的方法的流程圖。附圖標(biāo)記說(shuō)明1、1#示波器；2、2#示波器；3、3#示波器；N、N#示波器；
具體實(shí)施例方式如圖1所示，一種對(duì)變電站內(nèi)短路電流分布進(jìn)行同步測(cè)量的裝置，該裝置包括多臺(tái)示波器1#示波器1、2#示波器2、3#示波器3、……、爾示波器N，其中一臺(tái)示波器1#示波器I的外觸發(fā)信號(hào)作為其它各臺(tái)示波器的觸發(fā)源，其它各臺(tái)示波器2#示波器2、3#示波器3、……、爾示波器N通過(guò)同軸電纜以并聯(lián)方式分別與該一臺(tái)示波器相連，實(shí)現(xiàn)所有多臺(tái)示波器的同步觸發(fā)，所述的一臺(tái)示波器1#示波器I與電流互感器(圖中未示出)相連，通過(guò)電流互感器來(lái)測(cè)量發(fā)生短路接地故障時(shí)的總故障電流，所述的其它各臺(tái)示波器2#示波器2、3#示波器3、……、爾示波器N均對(duì)應(yīng)連接有電流互感器(圖中未示出)，通過(guò)相應(yīng)的電流互感器來(lái)測(cè)量發(fā)生短路接地故障時(shí)的地線電流和變壓器中性點(diǎn)電流。所述的其它各臺(tái)示波器2#示波器2、3#示波器3、……、爾示波器N包括用于測(cè)量發(fā)生短路接地故障時(shí)的地線電流的至少一臺(tái)示波器和用于測(cè)量發(fā)生短路接地故障時(shí)的變壓器中性點(diǎn)電流的至少一臺(tái)示波器，用于測(cè)量發(fā)生短路接地故障時(shí)的地線電流的示波器的數(shù)量根據(jù)實(shí)際測(cè)量需要來(lái)定，用于測(cè)量發(fā)生短路接地故障時(shí)的變壓器中性點(diǎn)電流的示波器的數(shù)量也是根據(jù)實(shí)際測(cè)量需要來(lái)定。本發(fā)明中的一臺(tái)示波器1#示波器I用來(lái)測(cè)量發(fā)生短路接地故障時(shí)的總故障電流，并使用一通道作為短路電流測(cè)量通道，其它示波器則均將一通道空出，從二通道開(kāi)始接入測(cè)量信號(hào)。2#示波器2、3#示波器3、……、N#示波器N分別用來(lái)測(cè)量發(fā)生短路接地故障時(shí)的地線電流和變壓器中性點(diǎn)電流，其中，用來(lái)測(cè)量發(fā)生短路接地故障時(shí)的地線電流的示波器可以為一臺(tái)或多臺(tái)，用來(lái)測(cè)量發(fā)生短路接地故障時(shí)的變壓器中性點(diǎn)電流的示波器也可以為一臺(tái)或多臺(tái)。將1#示波器I的觸發(fā)方式設(shè)置為邊沿觸發(fā)，觸發(fā)源為一通道，單次觸發(fā)。使用同軸電纜將1#示波器I的外觸發(fā)信號(hào)連接至其它2#示波器2、3#示波器3、……、爾示波器N的一通道，其它2#示波器2、3#示波器3、……、爾示波器N的觸發(fā)方式設(shè)置均為邊沿觸發(fā)，觸發(fā)源為一通道，單次觸發(fā)。短路故障發(fā)生后，1#示波器I被觸發(fā)并開(kāi)始記錄波形，同時(shí)發(fā)出外觸發(fā)信號(hào)到其它示波器2#示波器2、3#示波器3、……、N#示波器N的一通道，使其它示波器觸發(fā)，并開(kāi)始記錄波形?？紤]到電信號(hào)的傳播速度接近光速，而短路故障電流主頻為工頻，所以外觸發(fā)信號(hào)在連接電纜上的傳播時(shí)間相對(duì)于各電流波形的是可以忽略的。這樣各示波器可認(rèn)為是同時(shí)觸發(fā)的，獲得的電流波形相位相同，可在同一時(shí)間軸上進(jìn)行對(duì)比分析，并可通過(guò)波形加減獲得入地電流的波形。如圖2所示，一種對(duì)變電站內(nèi)短路電流分布進(jìn)行同步測(cè)量的方法，該方法包括如下步驟步驟SlOl :利用一臺(tái)示波器的外觸發(fā)信號(hào)作為其它各臺(tái)示波器的觸發(fā)源，實(shí)現(xiàn)所有多臺(tái)示波器的同步觸發(fā)，所述的一臺(tái)示波器通過(guò)電流互感器來(lái)測(cè)量發(fā)生短路接地故障時(shí) 的總故障電流，所述的其它各臺(tái)示波器通過(guò)相應(yīng)的電流互感器來(lái)測(cè)量發(fā)生短路接地故障時(shí)的地線電流和變壓器中性點(diǎn)電流，從而對(duì)變電站內(nèi)短路電流分布進(jìn)行同步測(cè)量；步驟S102 :利用同步測(cè)量到的電流波形，基于基爾霍夫定律進(jìn)行波形加減得到發(fā)生短路接地故障時(shí)的入地電流。該方法利用一臺(tái)示波器的外觸發(fā)端口，實(shí)現(xiàn)測(cè)量各電流量的其它各臺(tái)示波器的同步觸發(fā)，從而使獲得的電流波形具有相同的相位關(guān)系。本發(fā)明所述的裝置和方法，適用于測(cè)量各類電壓等級(jí)的變電站內(nèi)發(fā)生短路接地故障后的短路電流分布，能夠?qū)崿F(xiàn)各電流量的同步測(cè)量，這是一般的測(cè)量裝置和方法所達(dá)不到的。而且，通過(guò)同步測(cè)量得到的各電流波形，其起始記錄點(diǎn)一致，可在同一時(shí)間軸上進(jìn)行對(duì)比，還可通過(guò)波形加減獲得入地電流的波形，這也是別的測(cè)量方法所做不到的。同時(shí)，現(xiàn)場(chǎng)實(shí)測(cè)保證了結(jié)果的準(zhǔn)確性，試驗(yàn)接線簡(jiǎn)單。測(cè)量方法準(zhǔn)確、便捷、可靠。本發(fā)明的上述實(shí)施例并不是對(duì)本發(fā)明保護(hù)范圍的限定，本發(fā)明的實(shí)施方式不限于此，凡此種種根據(jù)本發(fā)明的上述內(nèi)容，按照本領(lǐng)域的普通技術(shù)知識(shí)和慣用手段，在不脫離本發(fā)明上述基本技術(shù)思想前提下，對(duì)本發(fā)明上述結(jié)構(gòu)做出的其它多種形式的修改、替換或變更，均應(yīng)落在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。
權(quán)利要求
1.對(duì)變電站內(nèi)短路電流分布進(jìn)行同步測(cè)量的裝置，其特征在于該裝置包括多臺(tái)示波器，其中一臺(tái)示波器的外觸發(fā)信號(hào)作為其它各臺(tái)示波器的觸發(fā)源，其它各臺(tái)示波器通過(guò)同軸電纜以并聯(lián)方式分別與該一臺(tái)示波器相連，實(shí)現(xiàn)所有多臺(tái)示波器的同步觸發(fā)，所述的一臺(tái)示波器與電流互感器相連，通過(guò)電流互感器來(lái)測(cè)量發(fā)生短路接地故障時(shí)的總故障電流，所述的其它各臺(tái)示波器均對(duì)應(yīng)連接有電流互感器，通過(guò)相應(yīng)的電流互感器來(lái)測(cè)量發(fā)生短路接地故障時(shí)的地線電流和變壓器中性點(diǎn)電流。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的對(duì)變電站內(nèi)短路電流分布進(jìn)行同步測(cè)量的裝置，其特征在于所述的其它各臺(tái)示波器包括用于測(cè)量發(fā)生短路接地故障時(shí)的地線電流的至少一臺(tái)示波器和用于測(cè)量發(fā)生短路接地故障時(shí)的變壓器中性點(diǎn)電流的至少一臺(tái)示波器。
3.對(duì)變電站內(nèi)短路電流分布進(jìn)行同步測(cè)量的方法，該方法包括如下步驟 步驟SlOl :利用一臺(tái)示波器的外觸發(fā)信號(hào)作為其它各臺(tái)示波器的觸發(fā)源，實(shí)現(xiàn)所有多臺(tái)示波器的同步觸發(fā)，所述的一臺(tái)示波器通過(guò)電流互感器來(lái)測(cè)量發(fā)生短路接地故障時(shí)的總故障電流，所述的其它各臺(tái)示波器通過(guò)相應(yīng)的電流互感器來(lái)測(cè)量發(fā)生短路接地故障時(shí)的地線電流和變壓器中性點(diǎn)電流，從而對(duì)變電站內(nèi)短路電流分布進(jìn)行同步測(cè)量。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的對(duì)變電站內(nèi)短路電流分布進(jìn)行同步測(cè)量的方法，其特征在于該方法還包括步驟S102 :利用同步測(cè)量到的電流波形，基于基爾霍夫定律進(jìn)行波形加減得到發(fā)生短路接地故障時(shí)的入地電流。
全文摘要
本發(fā)明公開(kāi)了對(duì)變電站內(nèi)短路電流分布進(jìn)行同步測(cè)量的裝置和方法，該裝置包括多臺(tái)示波器，其中一臺(tái)示波器的外觸發(fā)信號(hào)作為其它各臺(tái)示波器的觸發(fā)源，其它各臺(tái)示波器通過(guò)同軸電纜以并聯(lián)方式分別與該一臺(tái)示波器相連，實(shí)現(xiàn)所有多臺(tái)示波器的同步觸發(fā)，所述的一臺(tái)示波器與電流互感器相連，通過(guò)電流互感器來(lái)測(cè)量發(fā)生短路接地故障時(shí)的總故障電流，所述的其它各臺(tái)示波器均對(duì)應(yīng)連接有電流互感器，通過(guò)相應(yīng)的電流互感器來(lái)測(cè)量發(fā)生短路接地故障時(shí)的地線電流和變壓器中性點(diǎn)電流。該裝置用于對(duì)變電站內(nèi)發(fā)生短路接地故障時(shí)的短路電流分布進(jìn)行同步測(cè)量。本發(fā)明同時(shí)公開(kāi)了對(duì)變電站內(nèi)短路電流分布進(jìn)行同步測(cè)量的方法。
文檔編號(hào)G01R19/00GK103018525SQ20121051030
公開(kāi)日2013年4月3日 申請(qǐng)日期2012年11月29日 優(yōu)先權(quán)日2012年11月29日
發(fā)明者李謙, 張波, 肖磊石, 蔣愉寬, 彭向陽(yáng), 饒章權(quán), 曾嶸, 何金良 申請(qǐng)人:廣東電網(wǎng)公司電力科學(xué)研究院, 清華大學(xué)