檢驗電壓互感器二次防短路保護器的試驗回路和方法
【專利摘要】本發(fā)明提供了一種檢驗電壓互感器二次防短路保護器的試驗回路及方法，試驗回路主要包括為待測電壓互感器提供電壓的電壓源、模擬開關(guān)、電壓傳感器、電流傳感器、光電傳感器、數(shù)字存儲示波器、測試模塊；被試電壓互感器的保護器兩端并聯(lián)有保護動作指示儀、電壓傳感器、模擬開關(guān)和電壓互感器負載，所述保護器的輸出端串聯(lián)有電流傳感器；所述電流傳感器和電壓傳感器的輸出端與數(shù)字存儲示波器連接，以顯示對應(yīng)的電流和電壓波形，所述保護動作指示儀通過光電傳感器連接在數(shù)字存儲示波器上；所述數(shù)字存儲示波器的輸出端連接有測試模塊，所述測試模塊進一步與電壓調(diào)節(jié)裝置連接以保證被試的電壓互感器被施加合適的電壓。
【專利說明】檢驗電壓互感器二次防短路保護器的試驗回路和方法

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于電壓互感器【技術(shù)領(lǐng)域】，特別涉及一種檢驗電壓互感器二次防短路保護器的試驗回路和方法。

【背景技術(shù)】
[0002]電壓互感器又稱儀用變壓器。它是一種把高電壓按比例變?yōu)榈碗妷翰⒃谙辔簧吓c原來保持一定關(guān)系的儀器。其工作原理、構(gòu)造和接線方式都與變壓器相同，只是容量較小，通常僅有幾十或幾百伏安。它的用途是把高電壓按一定的比例縮小，使低壓線圈能夠準確地反映高電壓量值的變化，以解決高電壓測量的困難。同時，由于它可靠地隔離了高電壓，從而保證了測量人員和儀表及保護裝置的安全。此外，電壓互感器的二次電壓均為100V，這樣可以使儀表及繼電器標準化。
[0003]電壓互感器二次短路，會使二次線圈產(chǎn)生很大短路電流，燒損電壓互感器線圈，以至會引起一、二次擊穿，使有關(guān)保護誤動作，儀表無指示。因為電壓互感器本身阻抗很小，一次側(cè)是恒壓電源，如果二次短路后，在恒壓電源作用下二次線圈中會產(chǎn)生很大短路電流，燒損互感器，使絕緣損害，一、二次擊穿。
[0004]為此，出現(xiàn)了電壓互感器二次防短路保護器，它的功能當電壓互感器二次短路后快速限制二次短路電流，防止二次大電路燒損互感器，并給出報警信號，當電壓互感器二次短路事故解除后，快速恢復(fù)正常的輸出。
[0005]為了解決實現(xiàn)電壓互感器二次防短路保護器的性能檢測，本專利提供了其檢驗方法，給出了檢驗電壓互感器二次防短路保護器性能的試驗系統(tǒng)。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]本發(fā)明提供了一種檢驗電壓互感器二次防短路保護器的試驗回路和方法，以有效的檢驗電壓互感器二次防短路保護器的保護動作時間、短路狀態(tài)下的電流、保護動作后的電流，保護裝置的發(fā)光報警指示儀的狀態(tài)；短路解除后恢復(fù)電壓、恢復(fù)時間等參數(shù)。
[0007]為了達到以上目的，本發(fā)明采取如下技術(shù)方案予以實現(xiàn):
[0008]一種檢驗電壓互感器二次防短路保護器的試驗回路，主要包括為待測電壓互感器及二次防短路保護器提供電壓的電壓源、模擬開關(guān)、電壓傳感器、電流傳感器、光電傳感器、數(shù)字存儲示波器、測試模塊；被試電壓互感器的保護器兩端并聯(lián)有保護動作指示儀、電壓傳感器、模擬開關(guān)和電壓互感器負載，所述保護器的輸出端串聯(lián)有電流傳感器；所述電流傳感器和電壓傳感器的輸出端與數(shù)字存儲示波器連接，以顯示對應(yīng)的電流和電壓波形，所述保護動作指示儀通過光電傳感器連接在數(shù)字存儲示波器上；所述數(shù)字存儲示波器的輸出端連接有測試模塊，所述測試模塊進一步與電壓調(diào)節(jié)裝置連接以保證被試的電壓互感器被施加合適的電壓。
[0009]所述電壓源包括依次并聯(lián)在被試電壓互感器兩端的電壓調(diào)節(jié)裝置、升壓裝置，以及高壓測量裝置。
[0010]一種檢驗電壓互感器二次防短路保護器的試驗方法，突然閉合模擬開關(guān)，模擬電壓互感器二次輸出端短路，取樣電壓互感器的電流信號、二次電壓傳感器的取樣電壓信號，并通過波形顯示；閉合模擬開關(guān)后，突然打開模擬開關(guān)，模擬電壓互感器二次輸出由短路轉(zhuǎn)為正常工作狀態(tài)，取樣電壓互感器的電流信號、二次電壓傳感器的取樣電壓信號，并通過波形顯示，測試模塊分別根據(jù)對應(yīng)波形計算保護動作時間、保護動作恢復(fù)時間，并判斷告警發(fā)光狀態(tài)的好壞，最后結(jié)合保護動作時間和保護動作恢復(fù)時間判斷防短路保護器的好壞。
[0011]試驗前，首先測試模塊根據(jù)被試的電壓互感器向電壓源發(fā)出指令，以保證電壓源提供合適的電壓給被試電壓互感器。
[0012]所述測試模塊計算保護動作時間和保護動作恢復(fù)時間的方法為:提取對應(yīng)動作后的電流幅值，然后根據(jù)對應(yīng)的邏輯關(guān)系計算保護動作時間或保護動作恢復(fù)時間。
[0013]所述保護動作時間的計算方法為:對于模擬二次輸出端短路時采集的電流幅值，確定從電壓互感器二次電壓由正常電壓轉(zhuǎn)為短路電壓時算起到二次電流由短路電流變?yōu)楸Ｗo狀態(tài)下的小電流的時間t，該時間t就是保護動作時間。
[0014]所述保護動作恢復(fù)時間的計算方法為:對于模擬二次輸出端由短路轉(zhuǎn)為正常時采集的電流幅值，確定從電壓互感器二次電流突變算起到電壓互感器的二次輸出電壓為正常的正弦波形的時間t，該時間就是保護恢復(fù)時間。
[0015]分別在被試電壓互感器的電壓達到額定電壓的80%、100%、120%時進行試驗，只有在三種電壓下均符合要求時，才能判定該防短路保護器為合格，否則不合格。
[0016]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明至少具有以下有益效果:本發(fā)明試驗回路主要包括為待測電壓互感器及二次防短路保護器提供電壓的電壓源、模擬開關(guān)、電壓傳感器、電流傳感器、光電傳感器、數(shù)字存儲示波器、測試模塊；被試電壓互感器的保護器兩端并聯(lián)有保護動作指示儀、電壓傳感器、模擬開關(guān)和電壓互感器負載，所述保護器的輸出端串聯(lián)有電流傳感器；所述電流傳感器和電壓傳感器的輸出端與數(shù)字存儲示波器連接，以顯示對應(yīng)的電流和電壓波形，所述保護動作指示儀通過光電傳感器連接在數(shù)字存儲示波器上；所述數(shù)字存儲示波器的輸出端連接有測試模塊，所述測試模塊進一步與電壓調(diào)節(jié)裝置連接以保證被試的電壓互感器被施加合適的電壓。試驗時，先閉合模擬開關(guān)，模擬電壓互感器二次輸出端短路，取樣電壓互感器的電流信號、二次電壓傳感器的取樣電壓信號，并通過波形顯示；閉合模擬開關(guān)后，突然打開模擬開關(guān)，模擬電壓互感器二次輸出由短路轉(zhuǎn)為正常工作狀態(tài)，取樣電壓互感器的電流信號、二次電壓傳感器的取樣電壓信號，并通過波形顯示，測試模塊分別根據(jù)對應(yīng)波形計算保護動作時間、保護動作恢復(fù)時間，并判斷告警發(fā)光狀態(tài)的好壞，最后結(jié)合保護動作時間和保護動作恢復(fù)時間判斷防短路保護器的好壞。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0017]圖1為本發(fā)明檢驗電壓互感器二次防短路保護器的試驗系統(tǒng)圖。
[0018]圖2為確定保護時間波形圖，曲線1為電壓互感器二次輸出電壓波形，曲線2為電壓互感器二次輸出電流波形圖，t為保護動作時間。
[0019]圖3短路報警燈指示功能檢查波形。曲線1為電壓互感器二次輸出電壓波形，曲線2為光電傳感器的輸出波形。
[0020]圖4為確定恢復(fù)時間波形圖，曲線1為電壓互感器二次輸出電壓波形曲線2為電壓互感器二次輸出電流波形圖，t為保護恢復(fù)時間。
[0021]圖5為測試模塊框圖。
[0022]圖中:1、電壓調(diào)節(jié)裝置；2、升壓裝置；3、高壓測量裝置；4、電流傳感器；5、電壓傳感器；6、模擬開關(guān)；7、數(shù)字存儲示波器8、測試模塊；9、電壓互感器負載；10、被試電壓互感器；11、被試電壓互感器防短路保護器；12、保護動作指示儀；13、光電傳感器。

【具體實施方式】
[0023]下面結(jié)合附圖對本發(fā)明做進一步詳細描述。
[0024]表征電壓互感器二次防短路保護器的特性主要有:保護動作時間、保護狀態(tài)、短路狀態(tài)下的電流、保護動作后的電流，保護裝置的發(fā)光報警指示儀的狀態(tài)；短路解除后恢復(fù)電壓、恢復(fù)時間等參數(shù)。
[0025]本發(fā)明公開了一種檢驗電壓互感器二次防短路保護器的試驗回路和方法。試驗回路主要由電壓調(diào)節(jié)裝置1、升壓裝置2、模擬開關(guān)6、電壓傳感器5、電流傳感器4、光電傳感器13、數(shù)字存儲示波器7、測試模塊8組成。所述電壓調(diào)節(jié)裝置1和升壓裝置2并聯(lián)在被試電壓互感器的兩端，為電壓互感器提供合適的電壓值；被試電壓互感器的保護器11的兩端并聯(lián)有保護動作指示儀12、電壓傳感器5、模擬開關(guān)6和電壓互感器負載9，所述保護器11的輸出端串聯(lián)有電流傳感器4 ;所述電流傳感器4和電壓傳感器5的輸出端與數(shù)字存儲示波器7連接，以顯示對應(yīng)的電流和電壓波形，所述保護動作指示儀12通過光電傳感器13連接在數(shù)字存儲示波器7上；所述數(shù)字存儲示波器的輸出端連接有測試模塊8，所述測試模塊進一步與電壓調(diào)節(jié)裝置連接以保證被試的電壓互感器被施加合適的電壓。
[0026]調(diào)節(jié)裝置1和升壓裝置2根據(jù)測試模塊8將電壓調(diào)節(jié)到需要的電壓值，將模擬開關(guān)6突然閉合模擬電壓互感器二次輸出端短路，通過電流傳感器4取樣電流信號、二次電壓傳感器5取樣電壓信號，將取樣的的電流和電壓信號輸入到數(shù)字存儲示波器7記錄相應(yīng)的波形，并將數(shù)字存儲示波器7的數(shù)據(jù)傳輸?shù)綔y試模塊計算出保護動作時間、短路狀態(tài)下的電流、保護動作后的電流等參數(shù)。由光電傳感器13觀察保護動作狀態(tài)的發(fā)光報警功能。將模擬開關(guān)6突然打開，模擬電壓互感器二次輸出由短路轉(zhuǎn)為正常工作狀態(tài)，與短路狀態(tài)相似，通過電流傳感器4取樣電流信號、二次電壓傳感器5取樣電壓信號，將取樣的的電流和電壓信號輸入到數(shù)字存儲示波器7記錄相應(yīng)的波形，并將數(shù)字存儲示波器7的數(shù)據(jù)傳輸?shù)綔y試模塊計算出保護恢復(fù)時間參數(shù)。
[0027]檢驗方法是:首先，測試模塊根據(jù)被試的電壓互感器10控制電壓調(diào)節(jié)裝置1和升壓裝置2提供被試電壓互感器合適的電壓；其次，利用模擬開關(guān)6模擬電壓互感器的短路狀態(tài)和恢復(fù)狀態(tài)。在電壓互感器不同的輸出電壓下將模擬開關(guān)6突然閉合，模擬電壓互感器二次輸出短路，利用電流傳感4將短路狀態(tài)下的電流、保護動作后的電流輸入數(shù)字存儲示波器7，記錄相應(yīng)的波形，測量模塊提取示波圖上短路狀態(tài)下的電流、保護動作后的電流幅值，然后根據(jù)測得的電壓波形由正常電壓轉(zhuǎn)為短路電壓的時刻和測得的電流波形由零轉(zhuǎn)換為短路電流的時刻邏輯關(guān)系測得保護動作時間，同時采用光電傳感器13測量保護動作的告警發(fā)光狀態(tài)。
[0028]將模擬開關(guān)從短路狀態(tài)突然打開，模擬電壓互感器二次輸出端由短路狀態(tài)恢復(fù)到正常狀態(tài)，由電壓傳感器和電流傳感器采集電壓互感器的二次電壓和負荷電流，由數(shù)字存儲示波器記錄相應(yīng)的波形，測量模塊在示波圖上讀取由短路狀態(tài)轉(zhuǎn)為正常狀態(tài)下的電流、保護動作后的互感器二次輸出電壓幅值，根據(jù)測得的電流波形由短路電流轉(zhuǎn)為零的時刻和測得的電壓波形由零轉(zhuǎn)換為正常電壓的時刻邏輯關(guān)系測得恢復(fù)動作時間。
[0029]根據(jù)上述方法完成電壓互感器二次防短路保護器的性能檢驗。
[0030]參見圖1，由電壓調(diào)節(jié)裝置1調(diào)節(jié)電壓供給升壓裝置2使被試電壓互感器10的電壓分別達到額定電壓的80 %、100 %、120 %，高壓測量裝置3測量升壓裝置2的輸出電壓。當被試電壓互感器帶額定負載9并施加電壓達到規(guī)定的額定電壓的80%、100%、120%時，將模擬開關(guān)6突然閉合模擬電壓互感器二次輸出端短路，通過電流傳感器4取樣電流信號、二次電壓傳感器5取樣電壓信號，將取樣的電流和電壓信號輸入到數(shù)字存儲示波器7記錄相應(yīng)的波形，并將數(shù)字存儲示波器7的數(shù)據(jù)傳輸?shù)綔y試模塊8，比較電壓互感器的二次輸出電壓和短路電流波形，如圖2所示，確定從電壓互感器二次電壓由正常電壓轉(zhuǎn)為短路電壓時算起到二次電流由短路電流變?yōu)楸Ｗo狀態(tài)下的小電流的時間t，該時間就是保護動作時間，由電流波形確定短路狀態(tài)下的電流幅值、保護動作后的電流幅值；如圖3所示，由光電傳感器13的輸出電壓由低電平轉(zhuǎn)為高電平說明報警燈亮，證明保護動作指示儀12的發(fā)光報警功能正常。
[0031 ] 同樣參見圖1，由電壓調(diào)節(jié)裝置1調(diào)節(jié)電壓供給升壓裝置2使被試電壓互感器的電壓分別達到額定電壓的80%、100%、120%，高壓測量裝置3測量升壓裝置的輸出電壓。當被試電壓互感器達到規(guī)定的額定電壓的80 %、100 %、120%時，將模擬開關(guān)6閉合，模擬電壓互感器二次輸出端短路，突然將模擬開關(guān)6由閉合狀態(tài)轉(zhuǎn)為打開狀態(tài)，模擬電壓互感器二次輸出端由短路轉(zhuǎn)為正常的狀態(tài)，通過電流傳感器4取樣電流信號、二次電壓傳感器5取樣電壓信號，將取樣的電流和電壓信號輸入到數(shù)字存儲示波器記錄相應(yīng)的波形，并將數(shù)字存儲示波器的數(shù)據(jù)傳輸?shù)綔y試模塊，比較電壓互感器的二次輸出電流波形和電壓互感器的二次輸出電壓，如圖4所示，測量確定從電壓互感器二次電流突變算起到電壓互感器的二次輸出電壓為正常的正弦波形的時間t，該時間就是保護恢復(fù)時間。
[0032]如果計算得到的保護時間小于額定的保護時間，計算得到的保護恢復(fù)時間小于額定的保護恢復(fù)時間，且報警在規(guī)定的時間內(nèi)發(fā)生，則說明在該電壓下，被測的保護器是符合要求的。當被試電壓互感器的電壓分別達到額定電壓的80%、100%、120%的情況下，被試的保護器均符合要求時，判斷該保護器符合要求，否則不符合要求。
[0033]圖5給出了測試模塊框圖，通過該模塊，可完成參數(shù)設(shè)置、控制測量過程、提取測試數(shù)據(jù)，并按照需要進行數(shù)據(jù)處理，輸出原始記錄。
[0034]參數(shù)設(shè)置模塊13的功能主要是設(shè)置電流傳感器4的比例系數(shù)、電壓傳感器5的比例系數(shù)、光電傳感器13的靈敏度系數(shù)，以便選取合適的數(shù)字存儲示波器7的量程范圍，清晰的顯示被測波形。
[0035]儀器控制模塊14的功能主要是驅(qū)動數(shù)字存儲示波器7使得數(shù)字存儲示波器7和測試模塊8之間完成數(shù)據(jù)交換，測試模塊8完成對數(shù)字存儲示波器7的設(shè)置。測試模塊8根據(jù)采集到的數(shù)據(jù)完成原始記錄及檢驗報告。
[0036]參數(shù)確定模塊15根據(jù)電流傳感器4的比例系數(shù)和數(shù)字存儲示波器7的量程設(shè)置確定被測電流的幅值。根據(jù)電流傳感器4的比例系數(shù)、電壓傳感器5的比例系數(shù)和數(shù)字存儲示波器7的量程設(shè)置及圖2所述的方法確定保護時間。根據(jù)光電傳感器13的靈敏度系數(shù)、電壓傳感器5的比例系數(shù)和數(shù)字存儲示波器7的量程設(shè)置及圖3所述的方法確定短路報警燈指示功能檢查。根據(jù)電流傳感器4的比例系數(shù)、電壓傳感器5的比例系數(shù)和數(shù)字存儲示波器7的量程設(shè)置及圖4所述的方法確定恢復(fù)時間。
[0037]本發(fā)明實現(xiàn)了電壓互感器二次防短路保護器的性能檢驗，實現(xiàn)了自動化測量，通過人機交互系統(tǒng)完成試驗任務(wù)的設(shè)置，控制和檢測，提高了試驗效率，減小了人為差錯。
【權(quán)利要求】
1.一種檢驗電壓互感器二次防短路保護器的試驗回路，其特征在于:主要包括為待測電壓互感器及二次防短路保護器提供電壓的電壓源、模擬開關(guān)￠)、電壓傳感器(5)、電流傳感器(4)、光電傳感器(13)、數(shù)字存儲示波器(7)、測試模塊(8);被試電壓互感器的保護器(11)兩端并聯(lián)有保護動作指示儀(12)、電壓傳感器(5)、模擬開關(guān)(6)和電壓互感器負載(9)，所述保護器(11)的輸出端串聯(lián)有電流傳感器(4);所述電流傳感器(4)和電壓傳感器(5)的輸出端與數(shù)字存儲示波器(7)連接，以顯示對應(yīng)的電流和電壓波形，所述保護動作指示儀(12)通過光電傳感器(13)連接在數(shù)字存儲示波器(7)上；所述數(shù)字存儲示波器的輸出端連接有測試模塊(8)，所述測試模塊進一步與電壓調(diào)節(jié)裝置連接以保證被試的電壓互感器被施加合適的電壓。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的試驗回路，其特征在于:所述電壓源包括依次并聯(lián)在被試電壓互感器兩端的電壓調(diào)節(jié)裝置(I)、升壓裝置(2)，以及高壓測量裝置(3)。
3.一種基于權(quán)利要求1或2所述的試驗回路的檢驗電壓互感器二次防短路保護器的試驗方法，其特征在于:突然閉合模擬開關(guān)￠)，模擬電壓互感器二次輸出端短路，取樣電壓互感器的電流信號、二次電壓傳感器的取樣電壓信號，并通過波形顯示；閉合模擬開關(guān)后，突然打開模擬開關(guān)，模擬電壓互感器二次輸出由短路轉(zhuǎn)為正常工作狀態(tài)，取樣電壓互感器的電流信號、二次電壓傳感器的取樣電壓信號，并通過波形顯示，測試模塊分別根據(jù)對應(yīng)波形計算保護動作時間、保護動作恢復(fù)時間，并判斷告警發(fā)光狀態(tài)的好壞，最后結(jié)合保護動作時間和保護動作恢復(fù)時間判斷防短路保護器的好壞。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的方法，其特征在于:試驗前，首先測試模塊根據(jù)被試的電壓互感器向電壓源發(fā)出指令，以保證電壓源提供合適的電壓給被試電壓互感器。
5.根據(jù)權(quán)利要求3所述的方法，其特征在于:所述測試模塊計算保護動作時間和保護動作恢復(fù)時間的方法為:提取對應(yīng)動作后的電流幅值，然后根據(jù)對應(yīng)的邏輯關(guān)系計算保護動作時間或保護動作恢復(fù)時間。
6.根據(jù)權(quán)利要求3所述的方法，其特征在于:所述保護動作時間的計算方法為:對于模擬二次輸出端短路時采集的電流幅值，確定從電壓互感器二次電壓由正常電壓轉(zhuǎn)為短路電壓時算起到二次電流由短路電流變?yōu)楸Ｗo狀態(tài)下的小電流的時間t，該時間t就是保護動作時間。
7.根據(jù)權(quán)利要求3所述的方法，其特征在于:所述保護動作恢復(fù)時間的計算方法為:對于模擬二次輸出端由短路轉(zhuǎn)為正常時采集的電流幅值，確定從電壓互感器二次電流突變算起到電壓互感器的二次輸出電壓為正常的正弦波形的時間t，該時間就是保護恢復(fù)時間。
8.根據(jù)權(quán)利要求3至7中任意一項所述的方法，其特征在于:分別在被試電壓互感器的電壓達到額定電壓的80 %、100 %、120 %時進行試驗，只有在三種電壓下均符合要求時，才能判定該防短路保護器為合格，否則不合格。
【文檔編號】G01R31/00GK104502769SQ201410835465
【公開日】2015年4月8日 申請日期:2014年12月27日 優(yōu)先權(quán)日:2014年12月27日
【發(fā)明者】任穩(wěn)柱, 楊忠洲, 李寧 申請人:中國西電電氣股份有限公司, 西安高壓電器研究院有限責任公司