本發(fā)明屬于輸變電技術(shù)領(lǐng)域，更具體地，涉及一種提供電力電容器過電壓周期試驗(yàn)電壓的裝置和方法。

背景技術(shù)：

電力電容器過電壓周期試驗(yàn)是為了驗(yàn)證在從額定最低溫度(-40℃)到室溫的范圍內(nèi)，反復(fù)施加周期過電壓以考核電力電容器介質(zhì)性能而進(jìn)行的特殊試驗(yàn)。電力電容器過電壓周期試驗(yàn)是新產(chǎn)品鑒定中必不可少的一個環(huán)節(jié)。

根據(jù)產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)GB/T 11024.2-2001中電容器單元過電壓周期試驗(yàn)的方法，所述方法對過電壓周期試驗(yàn)的波形提出了要求。因此如何為電力電容器過電壓周期試驗(yàn)提供符合標(biāo)準(zhǔn)的電壓波形就成為試驗(yàn)是否能夠成功的影響因素之一。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

為了在電力電容器過電壓周期試驗(yàn)中提供符合產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)GB/T11024.2-2001的電壓，本發(fā)明提供一種提供電力電容器過電壓周期試驗(yàn)電壓的裝置，，所述裝置包括遠(yuǎn)程操作單元、周波控制單元和功率放大單元。

遠(yuǎn)程操作單元，試驗(yàn)用于設(shè)置當(dāng)前試驗(yàn)?zāi)Ｊ较滤璧碾姎鈪?shù)，并在試驗(yàn)中對試驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行記錄和動態(tài)實(shí)時顯示；遠(yuǎn)程操作單元動態(tài)實(shí)時顯示的結(jié)果包括電力電容器的過電壓波形、電壓數(shù)據(jù)、電流數(shù)據(jù)、連續(xù)過電壓周期數(shù)和累積過電壓周期數(shù)。

周波控制單元，對當(dāng)前試驗(yàn)?zāi)Ｊ较碌碾妷哼M(jìn)行采樣，獲得采樣電壓信號，并對所述采樣電壓信號進(jìn)行分析，輸出毫秒級別的電壓調(diào)節(jié)指令。

功率放大單元，基于所述電壓調(diào)節(jié)指令，對試驗(yàn)電壓進(jìn)行調(diào)節(jié)，輸出符合所述電氣參數(shù)要求的電壓波形和輸出功率。所述功率放大單元包括整流濾波電路和對稱推挽放大電路，其中，所述對稱推挽放大電路用于實(shí)現(xiàn)大功率輸出，并根據(jù)周波控制單元輸出的電壓調(diào)節(jié)指令進(jìn)行功率輸出，并輸出符合輸入的電氣參數(shù)要求的電壓波形。當(dāng)功率放大單元根據(jù)周波控制單元輸出的電壓調(diào)節(jié)指令進(jìn)行電壓輸出，并通過整流濾波電路進(jìn)行濾波后，波形畸變率小于1％，諧波含量小于1％。其中對稱推挽放大電路的核心部件是三極管。由于三極管的最大有效功率為100W，在本發(fā)明中設(shè)計的裝置輸出功率為200kW，因此采用數(shù)千只三極管并聯(lián)分流以實(shí)現(xiàn)大功率輸出。

進(jìn)一步地，所述裝置還包括AC-DC電源單元，其用于為系統(tǒng)提供電源。

進(jìn)一步地，所述裝置還包括局放儀，其用于監(jiān)測所述裝置試驗(yàn)對象的運(yùn)行狀態(tài)。

進(jìn)一步地，所述裝置還包括保護(hù)單元，所述保護(hù)單元包括快速過電流保護(hù)裝置以及預(yù)合閘和零位保護(hù)裝置，所述保護(hù)單元用于根據(jù)功率放大單元中的整流濾波電路為快速過電流保護(hù)裝置以及預(yù)合閘和零位保護(hù)裝置提供的輸入信號，采用電子模擬開關(guān)切斷功率放大單元的前級推動信號，以切斷功率輸出，保護(hù)被測試的電容器和測試人員的安全。在電力電容器的過電壓周期試驗(yàn)過程中，時間長，電流大。對被試品和人員的保護(hù)尤為重要。由于被試品是大容量的純電容器，傳統(tǒng)輸出短路保護(hù)下會產(chǎn)生異常增大的電流，對裝置的損傷很大，需要在極短的時間內(nèi)切斷故障源。本裝置采用了電子模擬開關(guān)，能在納秒時間內(nèi)完成關(guān)斷功率放大部分的前級推動信號，從而切斷功率的輸出。而且在輸出端與直流電源之間增加續(xù)流二極管，給反向電流流出增加一個通道。進(jìn)一步地，所述周波控制單元采用霍爾型數(shù)字變量傳感器采集電壓信號，并且傳感器的電壓變化率為微秒級別，能夠精確地控制升壓或者降壓過程中的電壓變化，保證電壓不會發(fā)生大起大落。

進(jìn)一步地，所述遠(yuǎn)程操作單元還用于動態(tài)實(shí)時顯示輸出的電壓波形。

進(jìn)一步地，所述對稱推挽放大電路采用按照控制算法進(jìn)行控制，能實(shí)現(xiàn)25～300Hz的頻率范圍、0～99個周波、1～999個自動周期循環(huán)的輸出。

進(jìn)一步地，所述裝置通過周波控制單元能保證每個周波的時間是20ms，并且在1～3個周波內(nèi)進(jìn)行升壓或者降壓不會產(chǎn)生明顯的過電壓。

根據(jù)本發(fā)明的另一方面，本發(fā)明提供一種提供電力電容器過電壓周期試驗(yàn)電壓的方法，所述方法包括：

步驟1、在遠(yuǎn)程操作單元按照標(biāo)準(zhǔn)GB/T 11024.2-2001設(shè)置過電壓周期試驗(yàn)波形的參數(shù)，其中電壓與時間參數(shù)為變化值，頻率和重復(fù)次數(shù)為固定值；

步驟2、參數(shù)輸入完成后啟動試驗(yàn)裝置，裝置在檢測到試驗(yàn)條件滿足標(biāo)準(zhǔn)GB/T 11024.2-2001的要求的前提下，周波控制單元對當(dāng)前試驗(yàn)?zāi)Ｊ较碌碾妷哼M(jìn)行采樣，獲得采樣電壓信號，并對所述采樣電壓信號進(jìn)行分析，輸出毫秒級別的電壓調(diào)節(jié)指令；

步驟3、功率放大單元基于步驟2的電壓調(diào)節(jié)指令，對試驗(yàn)電壓進(jìn)行調(diào)節(jié)，輸出符合所述電氣參數(shù)要求的電壓波形和輸出功率按照設(shè)置的參數(shù)輸出符合要求的電壓波形。

進(jìn)一步地，在所述遠(yuǎn)程操作單元設(shè)置的頻率為50Hz。

綜上所述，本發(fā)明提供一種提供電力電容器過電壓周期試驗(yàn)電壓的裝置和方法，所述裝置選用微秒級霍爾型數(shù)字變量傳感器進(jìn)行電壓采樣，采用計算機(jī)進(jìn)行計算以輸出符合輸入電氣參數(shù)要求的電壓調(diào)節(jié)指令，并通過對稱推挽放大電路進(jìn)行功率輸出以及電壓輸出，確保了輸出的電壓波形畸變率小于1％，諧波含量小于1％，從而在電力電容器過電壓周期試驗(yàn)中，能夠提供準(zhǔn)確的試驗(yàn)電壓波形，從而更加真實(shí)有效的反映設(shè)備的正常工作情況。

附圖說明

通過參考下面的附圖，可以更為完整地理解本發(fā)明的示例性實(shí)施方式：

圖1是本發(fā)明的具體實(shí)施方式的提供電力電容器過電壓周期試驗(yàn)電壓波形的裝置的結(jié)構(gòu)圖；以及

圖2是本發(fā)明的具體實(shí)施方式的提供電力電容器過電壓周期試驗(yàn)電壓波形的方法的流程圖。

具體實(shí)施方式

現(xiàn)在參考附圖介紹本發(fā)明的示例性實(shí)施方式，然而，本發(fā)明可以用許多不同的形式來實(shí)施，并且不局限于此處描述的實(shí)施例，提供這些實(shí)施例是為了詳盡地且完全地公開本發(fā)明，并且向所屬技術(shù)領(lǐng)域的技術(shù)人員充分傳達(dá)本發(fā)明的范圍。對于表示在附圖中的示例性實(shí)施方式中的術(shù)語并不是對本發(fā)明的限定。在附圖中，相同的單元/元件使用相同的附圖標(biāo)記。

除非另有說明，此處使用的術(shù)語(包括科技術(shù)語)對所屬技術(shù)領(lǐng)域的技術(shù)人員具有通常的理解含義。另外，可以理解的是，以通常使用的詞典限定的術(shù)語，應(yīng)當(dāng)被理解為與其相關(guān)領(lǐng)域的語境具有一致的含義，而不應(yīng)該被理解為理想化的或過于正式的意義。

圖1是本發(fā)明的具體實(shí)施方式的提供電力電容器過電壓周期試驗(yàn)電壓波形的裝置的結(jié)構(gòu)圖。如圖1所示，所述裝置包括遠(yuǎn)程操作單元101、周波控制單元102、功率放大單元103、AC-DC電源單元104、局放儀105和保護(hù)單元106。

遠(yuǎn)程操作單元101，用于設(shè)置當(dāng)前試驗(yàn)?zāi)Ｊ较滤璧碾姎鈪?shù)。

周波控制單元102，對當(dāng)前試驗(yàn)?zāi)Ｊ较碌碾妷哼M(jìn)行采樣，獲得采樣電壓信號，并對所述采樣電壓信號進(jìn)行分析，輸出毫秒級別的電壓調(diào)節(jié)指令。

功率放大單元103，基于所述電壓調(diào)節(jié)指令，對試驗(yàn)電壓進(jìn)行調(diào)節(jié)，輸出符合所述電氣參數(shù)要求的電壓波形和輸出功率。所述功率放大單元包括整流濾波電路131和對稱推挽放大電路132，其中，所述對稱推挽放大電路132用于實(shí)現(xiàn)大功率輸出，并根據(jù)周波控制單元102輸出的電壓調(diào)節(jié)指令進(jìn)行功率輸出，并輸出符合輸入的電氣參數(shù)要求的電壓波形。當(dāng)功率放大單元103根據(jù)周波控制單元102輸出的電壓調(diào)節(jié)指令進(jìn)行電壓輸出，并通過整流濾波電路131進(jìn)行濾波后，波形畸變率小于1％，諧波含量小于1％。其中對稱推挽放大電路的核心部件是三極管。由于三極管的最大有效功率為100W，在本發(fā)明中設(shè)計的裝置輸出功率為200kW，因此采用數(shù)千只三極管并聯(lián)分流以實(shí)現(xiàn)大功率輸出。

優(yōu)選地，所述裝置還包括AC-DC電源單元104，其用于為系統(tǒng)提供電源。

優(yōu)選地，所述裝置還包括局放儀105，其用于監(jiān)測所述裝置試驗(yàn)對象的運(yùn)行狀態(tài)。

優(yōu)選地，所述裝置還包括保護(hù)單元106，其包括快速過電流保護(hù)裝置161以及預(yù)合閘和零位保護(hù)裝置162，所述保護(hù)單元106用于根據(jù)整流濾波電路31為快速過電流保護(hù)裝置161以及預(yù)合閘和零位保護(hù)裝置162提供的輸入信號，采用電子模擬開關(guān)切斷功率放大單元的前級推動信號。在電力電容器的過電壓周期試驗(yàn)過程中，時間長，電流大。對被試品和人員的保護(hù)尤為重要。由于被試品是大容量的純電容器，傳統(tǒng)輸出短路保護(hù)下會產(chǎn)生異常增大的電流，對裝置的損傷很大，需要在極短的時間內(nèi)切斷故障源。本裝置采用了電子模擬開關(guān)，能在納秒時間內(nèi)完成關(guān)斷功率放大部分的前級推動信號，從而切斷功率的輸出。而且在輸出端與直流電源之間增加續(xù)流二極管，給反向電流流出增加一個通道。優(yōu)選地，所述周波控制單元102采用霍爾型數(shù)字變量傳感器采集電壓信號，并且傳感器的電壓變化率為微秒級別，能夠精確地控制升壓或者降壓過程中的電壓變化，保證電壓不會發(fā)生大起大落。

優(yōu)選地，所述遠(yuǎn)程操作單元101還用于動態(tài)實(shí)時顯示輸出的電壓波形。優(yōu)選地，所述對稱推挽放大電路132采用按照控制算法進(jìn)行控制，能實(shí)現(xiàn)25～300Hz的頻率范圍、0～99個周波、1～999個自動周期循環(huán)的輸出。

優(yōu)選地，所述裝置通過周波控制單元102能保證每個周波的時間是20ms，并且在1～3個周波內(nèi)進(jìn)行升壓或者降壓不會產(chǎn)生明顯的過電壓。

圖2是本發(fā)明的具體實(shí)施方式的提供電力電容器過電壓周期試驗(yàn)電壓波形的方法的流程圖。如圖2所示，所述方法從步驟201開始。在步驟201，在遠(yuǎn)程操作單元按照標(biāo)準(zhǔn)GB/T 11024.2-2001設(shè)置過電壓周期試驗(yàn)波形的參數(shù)，其中電壓與時間參數(shù)為變化值，頻率和重復(fù)次數(shù)為固定值；

在步驟202，參數(shù)輸入完成后啟動試驗(yàn)裝置，裝置在檢測到試驗(yàn)條件滿足標(biāo)準(zhǔn)GB/T 11024.2-2001的要求的前提下，周波控制單元對當(dāng)前試驗(yàn)?zāi)Ｊ较碌碾妷哼M(jìn)行采樣，獲得采樣電壓信號，并對所述采樣電壓信號進(jìn)行分析，輸出毫秒級別的電壓調(diào)節(jié)指令；

在步驟203，功率放大單元基于步驟S202的電壓調(diào)節(jié)指令，對試驗(yàn)電壓進(jìn)行調(diào)節(jié)，輸出符合所述電氣參數(shù)要求的電壓波形和輸出功率按照設(shè)置的參數(shù)輸出符合要求的電壓波形。

優(yōu)選地，在所述遠(yuǎn)程操作單元設(shè)置的頻率為50Hz。

已經(jīng)通過上述實(shí)施方式描述了本發(fā)明。然而，本領(lǐng)域技術(shù)人員所公知的，正如附帶的專利權(quán)利要求所限定的，除了本發(fā)明以上公開的其他的實(shí)施例等同地落在本發(fā)明的范圍內(nèi)。

通常地，在權(quán)利要求中使用的所有術(shù)語都根據(jù)他們在技術(shù)領(lǐng)域的通常含義被解釋，除非在其中被另外明確地定義。所有的參考“一個/所述/該【裝置、組件等】”都被開放地解釋為所述裝置、組件等中的至少一個實(shí)例，除非另外明確地說明。這里公開的任何方法的步驟都沒必要以公開的準(zhǔn)確的順序運(yùn)行，除非明確地說明。