專利名稱：特快速暫態(tài)過電壓測量系統(tǒng)的標(biāo)定方法與標(biāo)定裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及高電壓領(lǐng)域，具體而言，涉及一種特快速暫態(tài)過電壓測量系統(tǒng)標(biāo)定方法與標(biāo)定裝置。
背景技術(shù)：
在應(yīng)用氣體絕緣金屬封閉開關(guān)設(shè)備(Gas Insulated Swichgear,以下簡稱為GIS)的各種電壓等級的電力系統(tǒng)中，均可能因?yàn)楦綦x開關(guān)切合空載短母線而產(chǎn)生特快速暫態(tài)過電壓(Very Fast Transient Overvoltage,以下簡稱為VFT0)。VFTO可能破壞設(shè)備絕緣，弓丨起系統(tǒng)故障，是電力設(shè)備和電力系統(tǒng)的嚴(yán)重威脅。準(zhǔn)確地測量VFT0，是開展相關(guān)研究的基礎(chǔ)和iu提。GIS隔離開關(guān)操作時(shí)產(chǎn)生的VFTO幅值可達(dá)2 3倍工頻峰值。為了滿足測量的需要，測量系統(tǒng)要將高電壓轉(zhuǎn)換為低電壓，所以測量系統(tǒng)的分壓比一般都非常大。因此，要確定測量結(jié)果在多大程度上反映實(shí)際的VFTO水平，對測量系統(tǒng)的標(biāo)定就顯得至關(guān)重要。一般情況下，對測量系統(tǒng)的標(biāo)定包括2個(gè)部分:(I)頻率特性標(biāo)定，用以確定測量系統(tǒng)的頻響特性和測量帶寬；(2)分壓比標(biāo)定，用以確定測量時(shí)傳感器輸出電壓與被測VFTO電壓的幅值關(guān)系。目前，國內(nèi)外雖對測量VFTO的方法已經(jīng)進(jìn)行了長期的研究，提出了電容傳感器法和微積分法等多種方法，并開展了一些實(shí)際測量，但在測量系統(tǒng)的標(biāo)定問題上仍然未能達(dá)成共識，也沒有形成完善的標(biāo)定方法。此外，國際上尚未制定VFTO波形的標(biāo)準(zhǔn)，因此，也沒有標(biāo)準(zhǔn)的VFTO源來對VFTO測量系統(tǒng)進(jìn)行標(biāo)定。以下文獻(xiàn)介紹了現(xiàn)有的標(biāo)定VFTO測量系統(tǒng)的一些方法:[I]岳功昌，劉衛(wèi)東，陳 維江，關(guān)永剛，李志兵。特高壓氣體絕緣組合開關(guān)設(shè)備中特快速瞬態(tài)過電壓測量系統(tǒng)的標(biāo)定，高電壓技術(shù)，2012，38 (2): 342-349。[2] 丁衛(wèi)東，李峰，張喬根，陳國強(qiáng)，劉洪濤，岳功昌，張博。特高壓氣體絕緣開關(guān)設(shè)備中特快速瞬態(tài)過電壓測量用電容傳感器的標(biāo)定。中國電機(jī)工程學(xué)報(bào)，2011，31(31):56-65。[3]Boggs SA, Fujimoto N.Techniques and instrumentation for measurementof transients in gas-1nsulated switchgear.1EEE Trans, on Electrical Insulation,1984,19(2):87-92.
[4] Osmokrovic P, Pctkovic D, Markovic 0.Measuring probe for fast transientsmonitoring in gas insulated substation.1EEE Trans.0n Instrumentation andMeasurement,1997,47(I)36-44.
[5IKumar VV, Thomas J.Capacitive sensor for the measurement ofVFTO in GIS.Eleventh International Symposium on High Voltage Engineering.London, UK:1EEE, 1999:156-159.
[6]史保壯，張文元，邱毓昌。測量氣體絕緣變電站中快速暫態(tài)過電壓的微分積分方法[J].中國電機(jī)工程學(xué)報(bào)，1999，19 (5): 59-61，29。
[7]歐陽佳，劉金亮，田亮等.納秒級不同脈寬的信號對電容分壓器的影響.高電壓技術(shù)，2004，30 (12): 42-44。[8]衛(wèi)兵，傅貞，王玉娟，等.脈沖功率裝置中電容分壓器的設(shè)計(jì)和應(yīng)用.高電壓技術(shù)，2007，33 (12):39-43.
[9]Seeger M, Behrmann G, Coric B, et al.Application of electrical fieldsensors in GIS for measuring high voltage signals over the frequency rangeIOHz to 100MHz.Eleventh International Symposium on High Voltage Engineering.London, UK:IEEE,1999:292-296.
文獻(xiàn)[I]介紹了一種實(shí)驗(yàn)室標(biāo)定電容分壓式VFTO傳感器頻率特性的方法，包括高頻截止頻率和低頻截止頻率。該方法使用實(shí)驗(yàn)室模擬電路施加已知的工頻電壓和雷電沖擊電壓，根據(jù)測量結(jié)果標(biāo)定測量系統(tǒng)的工頻和雷電沖擊分壓比，并將該結(jié)果作為VFTO測量時(shí)傳感器的分壓比。但是現(xiàn)有的實(shí)驗(yàn)室條件產(chǎn)生的標(biāo)定信號并不能精準(zhǔn)模擬現(xiàn)場的信號。因此使用這種方法中進(jìn)行標(biāo)定，施加的工頻電壓和雷電沖擊電壓要小于實(shí)際現(xiàn)場的電壓值，而且波形的陡度明顯比現(xiàn)場波形相差較大，因此，使用實(shí)驗(yàn)室條件標(biāo)定的測量系統(tǒng)在現(xiàn)場使用時(shí)的測量準(zhǔn)確程度存在著不確定的因素。文獻(xiàn)[2]提出采用不同波形、不同幅值的三種脈沖源作為信號源，以電阻分壓器作為比對基準(zhǔn)，對電容分壓式VFTO傳感器的頻帶進(jìn)行標(biāo)定的方法。三種脈沖源分別是即低電壓陡脈沖源、高電壓陡脈沖源以及低電壓長波尾脈沖源，分別由不同的脈沖發(fā)生電路產(chǎn)生。使用這種方法所產(chǎn)生的波形與實(shí)際VFTO波形在幅值和陡度上仍有所區(qū)別，而且標(biāo)定所用裝置和電路與實(shí)際GIS設(shè)備產(chǎn)生VFTO過程時(shí)的電路也有很大不同，并且操作過程復(fù)雜，需要的設(shè)備比較多。文獻(xiàn)[3-8]為考核VFTO測量用傳感器的高頻性能，采用了在GIS母線或者同軸傳輸單元上施加方波或快前沿沖擊電壓的方法。使用該方法，所施加的電壓上升時(shí)間一般為數(shù)納秒時(shí)間，以滿足標(biāo)定高頻 性能的要求，但其幅值都比較低，而電容傳感器的分壓比較大，標(biāo)定時(shí)的輸出電壓小，造成小信號難于測量，從而難以實(shí)現(xiàn)精確標(biāo)定。文獻(xiàn)[9]采用對電容傳感器低壓臂及傳輸系統(tǒng)進(jìn)行掃頻的方法。該方法可避免使用較高電壓的信號源，但標(biāo)定時(shí)未考慮電容分壓器的高壓臂的影響，但是標(biāo)定工況與實(shí)際使用時(shí)有一定差異，不能考慮實(shí)際測量狀況下的電磁干擾?，F(xiàn)有技術(shù)中特快速暫態(tài)過電壓測量系統(tǒng)中標(biāo)定方法不能完全模擬實(shí)際測量環(huán)境，造成標(biāo)定結(jié)果不準(zhǔn)確，目前尚無有效解決方案。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明旨在提供一種特快速暫態(tài)過電壓測量系統(tǒng)的標(biāo)定方法與標(biāo)定裝置，以解決現(xiàn)有技術(shù)中特快速暫態(tài)過電壓測量系統(tǒng)中標(biāo)定方法不能完全模擬實(shí)際測量環(huán)境，造成標(biāo)定結(jié)果不準(zhǔn)確問題。為了實(shí)現(xiàn)上述目的，根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)方面，提供了一種特快速暫態(tài)過電壓測量系統(tǒng)的標(biāo)定方法。該特快速暫態(tài)過電壓測量系統(tǒng)的標(biāo)定方法包括:設(shè)置有測量系統(tǒng)的氣體絕緣金屬封閉開關(guān)設(shè)備GIS的測試母線連接至直流電壓源；在測試母線的電位提高至直流電壓源的輸出電壓后，斷開GIS設(shè)備至直流電壓源的電連接；將測試母線的一端接地，以使測試母線的電位產(chǎn)生振蕩衰減；讀取測量系統(tǒng)在振蕩衰減過程中的測量波形；根據(jù)測量波形和輸出電壓計(jì)算測量系統(tǒng)的測量分壓比。進(jìn)一步地，根據(jù)測量波形和輸出電壓計(jì)算測量系統(tǒng)的測量分壓比包括:根據(jù)測量波形得出振蕩衰減完畢后波形的電壓幅值；計(jì)算直流電壓源的輸出電壓值與波形的電壓幅值的比值，并將比值作為測量分壓比。進(jìn)一步地，直流電壓源的輸出電壓的幅值與GIS設(shè)備的額定交流工作電壓的峰值相匹配，且直流電壓源輸出為正極性或負(fù)極性。進(jìn)一步地，讀取測量系統(tǒng)在振蕩衰減過程中的測量波形包括利用示波器讀取經(jīng)過阻抗變換器處理的測量波形。進(jìn)一步地，還包括:計(jì)算多次標(biāo)定過程中得出的測量分壓比的平均值，并將該平均值作為測量系統(tǒng)的標(biāo)定系數(shù)。根據(jù)本發(fā)明的另一個(gè)方面，還提供了一種特快速暫態(tài)過電壓測量系統(tǒng)的標(biāo)定裝置。其中，測量系統(tǒng)設(shè)置在氣體絕緣金屬封閉開關(guān)設(shè)備GIS上，該標(biāo)定裝置包括:直流電壓源、隔離開關(guān)、接地開關(guān)、信號讀取裝置以及計(jì)算裝置，其中，隔離開關(guān)的第一端連接GIS設(shè)備，隔離開關(guān)的第二端連接直流電壓源；接地開關(guān)的第一端連接GIS設(shè)備，接地開關(guān)的第二端連接電氣地；信號讀取裝置，與測量系統(tǒng)連接，用于測量測量系統(tǒng)在振蕩衰減過程中的測量波形；計(jì)算裝置，與信號讀取裝置連接，用于根據(jù)測量波形和直流電壓源的輸出電壓計(jì)算測量系統(tǒng)的測量分壓比。進(jìn)一步地，該標(biāo)定裝置還包括母線連接套管，設(shè)置在隔離開關(guān)的第二端與直流電壓源之間。

進(jìn)一步地，該標(biāo)定裝置還包括:阻抗變換器，設(shè)置在信號讀取裝置和測量系統(tǒng)之間。進(jìn)一步地，直流電壓源的輸出電壓的幅值與GIS設(shè)備的額定交流工作電壓的峰值相匹配。進(jìn)一步地，信號讀取裝置包括示波器。應(yīng)用本發(fā)明的特快速暫態(tài)過電壓測量系統(tǒng)標(biāo)定方法與標(biāo)定裝置，采用的是實(shí)際待測VFTO的GIS設(shè)備和試驗(yàn)電路，接地開關(guān)閉合時(shí)其斷口間絕緣擊穿而在回路中產(chǎn)生的振蕩電壓波形與VFTO波形的幅值和陡度相近，因此，與現(xiàn)有標(biāo)定方法相比，標(biāo)定所用電壓幅值更高，從而標(biāo)定環(huán)境與測量系統(tǒng)的實(shí)際工作環(huán)境一致，提高了標(biāo)定的準(zhǔn)確性。而且僅通過對兩個(gè)開關(guān)的控制就可以完成整個(gè)標(biāo)定過程，所需設(shè)備與實(shí)際測量VFTO時(shí)的設(shè)備相同，不需要專門的脈沖發(fā)生電路，也不需要高頻信號發(fā)生器或掃頻儀等設(shè)備，使用電路簡單，所需操作簡單。整個(gè)過程，僅需關(guān)合連接直流電源充電和接地放電兩個(gè)步驟即可。另外，相對于實(shí)驗(yàn)室標(biāo)定中，一般只針對電容式分壓器的低壓臂和數(shù)據(jù)采集部分進(jìn)行，高壓臂的情況和影響，測量系統(tǒng)的電磁兼容性則無法考慮。本發(fā)明的標(biāo)定方法可以用于現(xiàn)場標(biāo)定。測量系統(tǒng)是完整的，與實(shí)際工作狀況完全相同。


構(gòu)成本申請的一部分的說明書附圖用來提供對本發(fā)明的進(jìn)一步理解，本發(fā)明的示意性實(shí)施例及其說明用于解釋本發(fā)明，并不構(gòu)成對本發(fā)明的不當(dāng)限定。在附圖中:
圖1是根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的特快速暫態(tài)過電壓測量系統(tǒng)的標(biāo)定裝置的示意圖；圖2是根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的特快速暫態(tài)過電壓的電容分壓式測量系統(tǒng)的示意圖；圖3是根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的特快速暫態(tài)過電壓測量系統(tǒng)的標(biāo)定方法的示意圖；圖4是根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的特快速暫態(tài)過電壓測量系統(tǒng)測量的波形；以及圖5是根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的特快速暫態(tài)過電壓的試驗(yàn)回路和測量系統(tǒng)標(biāo)定裝置的布置圖。
具體實(shí)施例方式需要說明的是，在不沖突的情況下，本申請中的實(shí)施例及實(shí)施例中的特征可以相互組合。下面將參 考附圖并結(jié)合實(shí)施例來詳細(xì)說明本發(fā)明。本發(fā)明實(shí)施例提供了一種特快速暫態(tài)過電壓測量系統(tǒng)的標(biāo)定裝置，圖1是根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的特快速暫態(tài)過電壓測量系統(tǒng)的標(biāo)定裝置的示意圖，加圖1所示，該標(biāo)定裝置主要包括:GIS設(shè)備11、直流電壓源12、隔離開關(guān)13、接地開關(guān)14。信號讀取裝置以及計(jì)算裝置，其中，特快速暫態(tài)過電壓測量系統(tǒng)10布置在GIS設(shè)備11上，以測量GIS設(shè)備中母線的VFT0，隔離開關(guān)13的第一端連接GIS設(shè)備11，隔離開關(guān)13的第二端連接直流電壓源12 ；接地開關(guān)14的第一端連接GIS設(shè)備11，接地開關(guān)14的第二端連接電氣地。進(jìn)行標(biāo)定時(shí)，首先閉合隔離開關(guān)13，使GIS設(shè)備的母線充電至直流電壓源12的輸出電壓。該直流電壓源12的輸出電壓優(yōu)選的幅值與測量系統(tǒng)所測量的GIS設(shè)備的額定交流工作電壓的峰值相匹配。一般而言，可以使用輸出電壓的幅值等于被測GIS設(shè)備的額定交流工作電壓峰值的直流電壓源12。在GIS設(shè)備11的母線電位提高至直流電壓源的輸出電壓后，也就是充電完成后，斷開隔離開關(guān)13以斷開GIS設(shè)備11至直流電壓源12的電連接；然后閉合接地開關(guān)14，使GIS設(shè)備11的母線接地從而產(chǎn)生電位衰減。然后讀取測量系統(tǒng)10振蕩衰減完畢后的電壓值，計(jì)算直流電壓源輸出電壓與該測量讀數(shù)的比值即為測量分壓比。以上讀取電壓值的設(shè)備可以使用示波器，由測量人員讀取波形的數(shù)值后，進(jìn)行手工計(jì)算得出以上測量分壓比。以上示波器還可以使用其它信號讀取裝置來替代，比如，本實(shí)施例的標(biāo)定裝置的另一種方式是設(shè)置有信號讀取裝置和計(jì)算裝置。其中，與測量系統(tǒng)10連接，用于測量測量系統(tǒng)10在振蕩衰減過程中的測量波形；計(jì)算裝置，與信號讀取裝置連接，用于根據(jù)測量波形和直流電壓源12的輸出電壓計(jì)算測量系統(tǒng)10的測量分壓比。以上信號讀取裝置和計(jì)算裝置可以使用數(shù)據(jù)采集卡和計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的方式進(jìn)行，數(shù)據(jù)采集卡用于采集測量系統(tǒng)10的測量數(shù)據(jù)，并將以上測量數(shù)據(jù)傳輸給計(jì)算機(jī)，計(jì)算機(jī)對以上測量數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，計(jì)算得出振蕩衰減完畢后的電壓數(shù)值，以及直流電壓源輸出電壓與該測量讀數(shù)的比值，從而得到測量分壓比。更優(yōu)選的方式，是以上計(jì)算機(jī)還可以直接控制以上隔離開關(guān)和接地開關(guān)，從而整個(gè)標(biāo)定過程減少了測量人員的工作量，實(shí)現(xiàn)了自動(dòng)標(biāo)定。以上GIS設(shè)備11的母線與直流電壓源12可以使用GIS設(shè)備11的高壓套管作為連接部件，在這種情況下，本發(fā)明實(shí)施例的特快速暫態(tài)過電壓測量系統(tǒng)的標(biāo)定裝置還可以包括母線連接套管，該母線連接套管設(shè)置在隔離開關(guān)的第二端與直流電壓源12之間，作為連接部件。
為了使標(biāo)首先閉合定結(jié)果更加符合現(xiàn)場測量的要求，直流電壓源12的輸出電壓的幅值與測量系統(tǒng)所測量的GIS設(shè)備的額定交流工作電壓的峰值相匹配。一般而言，可以使用輸出電壓的幅值等于被測GIS設(shè)備的額定交流工作電壓峰值的直流電壓源12。從而測量系統(tǒng)的標(biāo)定環(huán)境與實(shí)際工作狀況完全相同。而且標(biāo)定所需設(shè)備與實(shí)際測量時(shí)的設(shè)備基本相同，不需要專門研制的脈沖發(fā)生電路，出不需要高頻信號發(fā)生器或掃頻儀等設(shè)備。以上特快速暫態(tài)過電壓測量系統(tǒng)可以采用電容分壓式傳感器的結(jié)構(gòu)，圖2是根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的特快速暫態(tài)過電壓的電容分布式測量系統(tǒng)的示意圖，電容分壓式特快速暫態(tài)過電壓測量系統(tǒng)是將感應(yīng)電極和待測母線之間的電容作為高壓臂電容，感應(yīng)電極和手孔蓋板之間的電容為低壓臂電容，其中Ch為高壓臂電容、(^為低壓臂電容，％為示波器內(nèi)阻。在信號讀取裝置和測量系統(tǒng)之間設(shè)置阻抗變換器可以將提高測量系統(tǒng)的輸入阻抗，從而忽略讀取裝置的輸入電阻對標(biāo)定結(jié)果的影響，阻抗變換器可以使用頻率響應(yīng)好的電壓跟隨器。本發(fā)明實(shí)施例提供了一種特快速暫態(tài)過電壓測量系統(tǒng)的標(biāo)定方法，該方法利用本實(shí)施例的特快速暫態(tài)過電壓測量系統(tǒng)的標(biāo)定裝置完成整個(gè)標(biāo)定過程，以得到準(zhǔn)確的分壓t匕，為測量系統(tǒng)提供精確測量的基礎(chǔ)。圖3是根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的特快速暫態(tài)過電壓測量系統(tǒng)的標(biāo)定方法的示意圖，該快速暫態(tài)過電壓的測量系統(tǒng)的標(biāo)定方法包括:步驟S31，將設(shè)置有測量系統(tǒng)的GIS設(shè)備11的測試母線連接至直流電壓源12，以使GIS設(shè)備11的測試母線的電位提高至直流電壓源12的輸出電壓；步驟S32，在GIS設(shè)備11母線的電位提高至直流電壓源的輸出電壓后，斷開GIS設(shè)備11至直流電壓源12的電連接；步驟S33，將測試母線接地，以使測量母線的電位產(chǎn)生振蕩衰減；步驟S34，讀取 測量系統(tǒng)在振蕩衰減過程中的測量波形；步驟S35，根據(jù)測量波形和輸出電壓計(jì)算測量系統(tǒng)的測量分壓比。為了使標(biāo)定結(jié)果更加符合現(xiàn)場測量的要求，直流電壓源12的輸出電壓的幅值與測量系統(tǒng)所測量的GIS設(shè)備的額定交流工作電壓的峰值相匹配，且直流電壓源12輸出為正極性或負(fù)極性。例如，可以選擇輸出電壓的幅值等于被測GIS設(shè)備的額定交流工作電壓峰值的直流電壓源12。而且該實(shí)施例的方法可以利用是實(shí)際待測VFTO的現(xiàn)場GIS設(shè)備和電路進(jìn)行。步驟S31可以具體是閉合隔離開關(guān)13以使GIS設(shè)備11的母線與直流電壓源12電連接，對于基于電容分壓原理的VFTO傳感器來說，由于存在泄漏電阻等的影響，當(dāng)GIS中心導(dǎo)體上為直流穩(wěn)態(tài)電壓時(shí)VFTO傳感器的輸出電壓為O。在GIS設(shè)備11的母線電位提高至直流電壓源12的輸出電壓并穩(wěn)定后，依次執(zhí)行步驟S32和步驟S33，斷開GIS設(shè)備至直流電壓源12之間的電連接，然后將GIS設(shè)備11的母線接地。接地的具體步驟可以為閉合接地開關(guān)14。圖4是根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的特快速暫態(tài)過電壓測量系統(tǒng)測量的波形，GIS設(shè)備11的母線接地后，GIS設(shè)備的母線電壓可以分解為幅值衰減的振蕩波和指數(shù)衰減的直流成分疊加的波形。其中指數(shù)衰減直流成分會影響到振蕩波衰減后電壓穩(wěn)態(tài)值的讀取，從而影響標(biāo)定的正確性，因此本發(fā)明實(shí)施例需要減小指數(shù)衰減的影響。
指數(shù)衰減的時(shí)間常數(shù)決定于低壓臂電容和低壓臂電容的泄露電阻以及測量系統(tǒng)的輸入電阻。要減小指數(shù)衰減的影響，需要增大時(shí)間常數(shù)，需要增大低壓臂電容的泄露電阻，并提高測量系統(tǒng)的輸入電阻。因此實(shí)施例優(yōu)選在信號讀取裝置和測量系統(tǒng)之間設(shè)置阻抗變換器以提高測量系統(tǒng)的輸入阻抗。在設(shè)置有阻抗變換器的情況下，測量系統(tǒng)的輸入電阻可以認(rèn)為是無窮大，因此時(shí)間常數(shù)就決定于低壓臂電容的泄露電阻，而一般而言，該泄露電阻很大，約為IGQ的數(shù)量級別。從而指數(shù)衰減的時(shí)間常數(shù)一般為50S以上，能夠保證在振蕩波經(jīng)過幾個(gè)微秒而衰減完畢之后，指數(shù)衰減量極小而可以忽略不計(jì)。此時(shí)可以將振蕩衰減完畢之后的高壓電容臂和低壓電容臂之間的分壓電壓值稱作振蕩波形的"穩(wěn)態(tài)值"。該"穩(wěn)態(tài)值"可以通過測量系統(tǒng)在振蕩衰減過程中的測量波形得出。上述步驟S35的具體步驟可以具體包括:根據(jù)測量波形得出振蕩衰減完畢后波形的電壓幅值；計(jì)算直流電壓源的輸出電壓值與波形的電壓幅值的比值，并將比值作為測量分壓比。上述振蕩衰減完畢后波形的電壓幅值也就是上述振蕩波形的“穩(wěn)態(tài)值”。其中，讀取測量系統(tǒng)在振蕩衰減過程中的測量波形包括:利用示波器讀取經(jīng)過阻抗變換器處理的測量波形。通過執(zhí)行以上步驟S31至S35，可以計(jì)算得到測量系統(tǒng)的測量分壓比，該測量分壓比可以直接作為測量系統(tǒng)的標(biāo)定系數(shù)，用于實(shí)際測量。為了避免一次標(biāo)定中出現(xiàn)的偶然情況，可以重復(fù)若干次步驟S31至S35，計(jì)算得到測量系統(tǒng)的多個(gè)測量分壓比數(shù)值，從而，本發(fā)明的實(shí)施例的標(biāo)定方法還可以計(jì)算多次標(biāo)定過程中得出的測量分壓比的平均值，并將該平均值作為測量系統(tǒng)的標(biāo)定系數(shù)。應(yīng)用本實(shí)施例的特快速暫態(tài)過電壓測量系統(tǒng)標(biāo)定方法與標(biāo)定裝置，所模擬的標(biāo)定環(huán)境與測量系統(tǒng)的實(shí)際工作環(huán)境基本一致，提高了標(biāo)定的準(zhǔn)確性，而且僅通過對兩個(gè)開關(guān)的控制就可以完成整個(gè)標(biāo)定過程，所需設(shè)備與實(shí)際測量VFTO時(shí)的設(shè)備相同，不需要專門的脈沖發(fā)生電路，也不需要高頻信號發(fā)生器或掃頻儀等設(shè)備，使用電路簡單，操作容易。

本發(fā)明實(shí)施例經(jīng)過了中國電力科學(xué)研究院武漢交流特高壓試驗(yàn)基地現(xiàn)有測試平臺的測試，圖5是本實(shí)施例特快速暫態(tài)過電壓的試驗(yàn)回路和測量系統(tǒng)標(biāo)定裝置布置圖，圖5中的試驗(yàn)回路包括兩個(gè)隔離開關(guān)Dsl和Ds2，兩個(gè)接地開關(guān)Esl和Es2。Dsl和Ds2之間的短母線做為測試母線，該短母線上設(shè)置有安裝測量系統(tǒng)的安裝位置，套管I和套管2分別作為測試母線的連接部件，該測試回路用于本實(shí)施例的本發(fā)明實(shí)施例的特快速暫態(tài)過電壓測量系統(tǒng)的標(biāo)定方法時(shí)，DsU Esl保持?jǐn)嚅_狀態(tài)，Ds2保持閉合狀態(tài)，接地開關(guān)Es2作為接地開關(guān)14，套管2連接隔離開關(guān)13和直流電壓源12。在進(jìn)行標(biāo)定時(shí)，套管2與直流電壓源12相連，該直流電壓源12的電壓幅值為GIS設(shè)備額定交流工作電壓的峰值，極性可以為正也可以為負(fù)。下面以正極性為例說明，負(fù)極性可以類推。在VFTO傳感器和數(shù)據(jù)采集儀器如示波器之間采用基于電壓跟隨器的阻抗變換器連接，上述VFTO傳感器為特快速暫態(tài)過電壓測量系統(tǒng)的核心傳感部件。示波器可以作為信號讀取裝置的核心部件。閉合隔離開關(guān)13，使DSl和DS2之間的短母線充電至直流電壓源12電壓。對于基于電容分壓原理的VFTO傳感器來說，由于存在泄漏電阻等的影響，當(dāng)GIS中心導(dǎo)體上為直流穩(wěn)態(tài)電壓時(shí)VFTO傳感器的輸出電壓為O。充電穩(wěn)定后，斷開隔離開關(guān)13，關(guān)合ES2。此后短母線上各點(diǎn)的電壓將表現(xiàn)為幅值衰減的振蕩波與指數(shù)衰減波形相的疊加的波形，最終穩(wěn)定于地電位，在振蕩衰減完畢之后，指數(shù)衰減量很小可以忽略不計(jì)。將振蕩衰減完畢之后的高壓電容臂和低壓電容臂之間的分壓電壓值可以定義為振蕩波形的"穩(wěn)態(tài)值"。讀出該振蕩波形的"穩(wěn)態(tài)值"，該穩(wěn)態(tài)值的大小與電源電壓的幅值相對應(yīng)，電源電壓幅值和該測量〃穩(wěn)態(tài)值〃 二者之比即為該測量系統(tǒng)的分壓比。可以將該分壓比作為后續(xù)正式測量時(shí)，測量系統(tǒng)的參數(shù)。為了減小一次測量過程的測量誤差，可以重復(fù)若干次上述標(biāo)定過程，將若干次測量得出的測量分壓比的平均值作為測量系統(tǒng)的分壓參數(shù)，直接用于正式測量結(jié)果的換算。應(yīng)用本實(shí)施例的特快速暫態(tài)過電壓測量系統(tǒng)標(biāo)定方法與標(biāo)定裝置，接地開關(guān)閉合時(shí)其斷口間絕緣擊穿而在回路中產(chǎn)生的與VFTO波形幅值和陡度相近的振蕩波形，標(biāo)定所用電壓幅值更高，從而標(biāo)定環(huán)境與測量系統(tǒng)的實(shí)際工作環(huán)境一致，提高了標(biāo)定的準(zhǔn)確性。而且僅通過對兩個(gè)開關(guān)的控制就可以完成整個(gè)標(biāo)定過程，所需設(shè)備與實(shí)際測量VFTO時(shí)的設(shè)備相同，不需要專門的脈沖發(fā)生電路，也不需要高頻信號發(fā)生器或掃頻儀等設(shè)備，使用電路簡單，操作容易。以上所述僅為本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例而已，并不用于限制本發(fā)明，對于本領(lǐng)域的技術(shù)人員來說，本發(fā)明可以有各種更改和變化。凡在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi)，所作的任何修改、等同替換、改進(jìn)等，均 應(yīng)包含在本發(fā)明的保護(hù)范固之內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種特快速暫態(tài)過電壓測量系統(tǒng)的標(biāo)定方法，其特征在于，包括 將設(shè)置有所述測量系統(tǒng)的氣體絕緣金屬封閉開關(guān)設(shè)備Gis的測試母線連接至直流電壓源； 在所述測試母線的電位提高至所述直流電壓源的輸出電壓后，斷開所述GIS設(shè)備至所述直流電壓源的電連接； 將所述的測試母線接地，以使所述測試母線的電位產(chǎn)生振蕩衰減； 讀取所述測量系統(tǒng)在所述振蕩衰減過程中的測量波形； 根據(jù)所述測量波形和所述輸出電壓計(jì)算所述測量系統(tǒng)的測量分壓比。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的標(biāo)定方法，其特征在于，根據(jù)所述測量波形和所述輸出電壓計(jì)算所述測量系統(tǒng)的測量分壓比包括: 根據(jù)所述測量波形得出振蕩衰減完畢后所述波形的電壓幅值； 計(jì)算所述直流電壓源的輸出電壓值與所述波形的電壓幅值的比值，并將所述比值作為所述測量分壓比。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的標(biāo)定方法，其特征在于，所述直流電壓源的輸出電壓的幅值與所述GIS設(shè)備的額定交流工作電壓的峰值相匹配，且所述直流電壓源輸出為正極性或負(fù)極性。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的標(biāo)定方法，其特征在于，讀取所述測量系統(tǒng)在所述振蕩衰減過程中的測量波形包括:利用示波器讀取經(jīng)過阻抗變換器處理的所述測量波形。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的標(biāo)定方法，其特征在于，還包括:計(jì)算多次標(biāo)定過程中得出的所述測量分壓比的平均值，并將該平均值作為所述測量系統(tǒng)的標(biāo)定系數(shù)。
6.一種特快速暫態(tài)過電壓測量系統(tǒng)的標(biāo)定裝置，所述測量系統(tǒng)設(shè)置在氣體絕緣金屬封閉開關(guān)設(shè)備GIS上，其特征在于，包括:直流電壓源、隔離開關(guān)、接地開關(guān)、信號讀取裝置以及計(jì)算裝置，其中， 所述隔離開關(guān)的第一端連接所述GIS設(shè)備，所述隔離開關(guān)的第二端連接所述直流電壓源； 所述接地開關(guān)的第一端連接所述GIS設(shè)備，所述接地開關(guān)的第二端連接電氣地； 所述信號讀取裝置，與所述測量系統(tǒng)連接，用于測量所述測量系統(tǒng)在振蕩衰減過程中的測量波形； 所述計(jì)算裝置，與所述信號讀取裝置連接，用于根據(jù)所述測量波形和所述直流電壓源的輸出電壓計(jì)算所述測量系統(tǒng)的測量分壓比。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的標(biāo)定裝置，其特征在于，還包括母線連接套管，設(shè)置在所述隔離開關(guān)的第二端與所述直流電壓源之間。
8.根據(jù)權(quán)利要求6所述的標(biāo)定裝置，其特征在于，還包括 阻抗變換器，設(shè)置在所述信號讀取裝置和所述測量系統(tǒng)之間。
9.根據(jù)權(quán)利要求6所述的標(biāo)定裝置，其特征在于，所述直流電壓源的輸出電壓的幅值與所述GIS設(shè)備的額定交流工作電壓的峰值相匹配。
10.根據(jù)權(quán)利要求6所述的標(biāo)定裝置，其特征在于，所述信號讀取裝置包括示波器。
全文摘要
本發(fā)明提供了一種特快速暫態(tài)過電壓測量系統(tǒng)的標(biāo)定方法與標(biāo)定裝置。該特快速暫態(tài)過電壓測量系統(tǒng)的標(biāo)定方法包括設(shè)置有測量系統(tǒng)的氣體絕緣金屬封閉開關(guān)設(shè)備GIS的測試母線連接至直流電壓源;在測試母線的電位提高至直流電壓源的輸出電壓后，斷開GIS設(shè)備至直流電壓源的電連接;將測試母線的一端接地，以使測試母線的電位產(chǎn)生振蕩衰減;讀取測量系統(tǒng)在振蕩衰減過程中的測量波形;根據(jù)測量波形和輸出電壓計(jì)算測量系統(tǒng)的測量分壓比。本發(fā)明的技術(shù)方案與現(xiàn)有標(biāo)定方法相比，標(biāo)定所用電壓幅值更高，標(biāo)定環(huán)境與測量系統(tǒng)的實(shí)際工作環(huán)境一致，提高了標(biāo)定的準(zhǔn)確性。
文檔編號G01R35/00GK103217659SQ20131013433
公開日2013年7月24日 申請日期2013年4月17日 優(yōu)先權(quán)日2013年4月17日
發(fā)明者岳功昌, 王寧華, 關(guān)永剛, 王磊, 劉衛(wèi)東, 金光耀, 郭煜靜, 吳可 申請人:清華大學(xué), 國家電網(wǎng)公司, 中國電力科學(xué)研究院, 河南平高電氣股份有限公司