一种用于模拟暂态地电位升高的试验系统及方法技术方案

本发明专利技术公开了一种用于模拟暂态地电位升高的试验系统，该试验系统包括：控制器MCP、高压直流电源HVCD、电容器C1、高频电感L1、限流电阻R1、气体开关K1、气体开关K2、限流电阻R2、调波电路LR以及模拟接地平台SGP，模拟接地平台SGP经由高频电感L1接地，高压直流电源HVCD经由限流电阻R1连接电容器C1，气体开关K1可导通电容器C1、调波电路LR和高频电感L1，气体开关K2可导通通电容器C1、调波电路LR、高频电感L1和限流电阻R2；本发明专利技术通过不同的接地阻抗变化，并可以通过控制器对不同气体开关导通的控制实现模拟接地网的不同阶段电位升高现象。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种模拟领域，更具体地，涉及一种用于模拟暂态地电位升高的试验系统及方法。
技术介绍
雷击、系统故障或开关操作都可以在电网或通信上产生暂态过电压或过电流。这种过电压或过电流是一种能量较大的骚扰，对电子设备存在较大的影响，典型的表现为电子电路的局部电位抬升和参考电位变化。随着智能变电站的发展和大量工程投运，大量传感器及智能设备IED等电子设备布置在户外的一次设备附近，从而雷击及系统故障等引起的暂态地电位造成传感器和电子设备损坏的概率明显增大。目前，国内外对变电站暂态地电位升高领域的研究和相关文献较多，主要集中是对冲击电压作用下土壤暂态特性的研究及相关的物理建模和计算方法研究。针对暂态地电位升高的试验方法上主要可分为两类：一种方法是在变电站现场将冲击电流源或冲击电压注入真实的接地网中进行测量，这种方法需要冲击源的电压往往需要达到200kV以上，而且对在运变电站接地网有一定冲击，试验难度大、成本高，目前仅在新建的未投运的变电站进行接地网特性测试时进行少量试验；另一种方法在实验室中模拟暂态地电位升高的方法，通过冲击电流源或冲击电压注入实验室的接地网中，或者采用固定的阻抗模拟接地网阻抗。然后现有的实验方法一受到实验室接地网的特性影响较大，存在较大的不确定性；方法二通过固定的阻抗模拟接地网是较为常用的方法，但方法二无法全面模拟接地网阻抗变化等现象。
技术实现思路
为了解决上述问题，本专利技术提供了一种用于模拟暂态地电位升高的试验系统，该试验系统包括：控制器MCP、高压直流电源HVCD、电容器C1、高频电感L1、限流电阻R1、气体开关K1、气体开关K2、限流电阻R2、调波电路LR以及模拟接地平台SGP，所述模拟接地平台SGP经由所述高频电感L1接地，所述高压直流电源HVCD经由所述限流电阻R1连接所述电容器C1和所述气体开关K1，所述气体开关K2与限流电阻R2串联后同高频电感L1形成并联电路，所述控制器MCP用于控制气体开关K1和气体开关K2的导通或断开；所述控制器MCP控制所述气体开关K1和气体开关K2均断开，从而使得所述高压直流电源HVCD经所述限流电阻R1对所述储能电容器C1进行充电；所述控制器MCP在确定所述电容器C1充电到达设定值后进行电路控制以使得所述调波电路LR与所述高频电感L1建立回路，以模拟所述模拟接地平台SGP产生高频的振荡电位差；所述控制器MCP进行电路控制以使得所述调波电路LR与所述限流电阻R2建立回路，以模拟产生接地阻抗；所述模拟接地平台SGP进行不同阻抗变化条件下耐受性测量。优选地，所述控制器MCP进行电路控制以使得所述调波电路LR与所述高频电感L1建立回路包括：所述控制器MCP控制所述气体开关K1导通并且所述气体开关K2断开，从而实现电容器C1、调波电路LR、模拟接地平台SGP以及高频电感L1的连通。优选地，所述控制器MCP进行电路控制以使得所述调波电路LR与所述限流电阻R2建立回路包括：所述控制器MCP控制气体开关K1和K2均导通，实现电容器C1、调波电路LR、模拟接地平台SGP、高频电感L1以及电阻R2的连通。优选地，所述模拟接地平台SGP包括：屏蔽箱、绝缘平台、均压环以及电压测量装置。优选地，所述调波电路包括至少两个电感以及至少两个电阻。优选地，所述调波电路产生标准波形包括2.6/50us，8/20us，10/350us，10/1000us的电流波，或产生1.2/50us，8/20us的组合波。优选地，所述储能电容器C1和所述调波电LR路相互配合以生成参数不同的波形。优选地，所述高压直流电源HVCD输出电压的范围为25kV至30kV。优选地，所述高频电感L1采用高频铁氧体绕制，并且所述高频电感L1的电感值取值范围为0.1uH至4uH。基于本专利技术的一种使用试验电路来模拟暂态地电位升高的试验方法，其中试验电路包括：控制器MCP、高压直流电源HVCD、电容器C1、高频电感L1、限流电阻R1、气体开关K1、气体开关K2、限流电阻R2、调波电路LR以及模拟接地平台SGP，所述模拟接地平台SGP经由所述高频电感L1接地，所述高压直流电源HVCD经由所述限流电阻R1连接所述电容器C1和所述气体开关K1，所述气体开关K2与限流电阻R2串联后同高频电感L1形成并联电路，所述控制器MCP用于控制气体开关K1和气体开关K2的导通或断开；所述方法包括：控制所述气体开关K1和气体开关K2均断开，从而使得所述高压直流电源HVCD经所述限流电阻R1对所述储能电容器C1进行充电；在确定所述电容器C1充电到达设定值后，控制以使得所述调波电路LR与所述高频电感L1建立回路，以模拟所述模拟接地平台产生高频的振荡电位差；控制以使得所述调波电路LR与所述限流电阻R2建立回路，以模拟接地阻抗；进行不同阻抗变化条件下耐受性测量。优选地，所述进行电路控制以使得所述调波电路LR与所述高频电感L1建立回路包括：控制所述气体开关K1导通并且所述气体开关K2断开，从而实现电容器C1、调波电路LR、模拟接地平台SGP以及高频电感L1
的连通。优选地，所述进行电路控制以使得所述调波电路LR与所述限流电阻R2建立回路包括：控制所述气体开关K1和K2均导通，实现电容器C1、调波电路LR、模拟接地平台SGP、高频电感L1以及电阻R2的连通。优选地，所述模拟接地平台SGP包括：屏蔽箱、绝缘平台、均压环以及电压测量装置。优选地，所述调波电路包括至少两个电感以及至少两个电阻。优选地，所述调波电路产生标准波形包括2.6/50us，8/20us，10/350us，10/1000us的电流波，或产生1.2/50us，8/20us的组合波。优选地，所述储能电容器C1和所述调波电路LR相互配合以生成参数不同的波形。优选地，所述高压直流电源HVCD输出电压的范围为25kV至30kV。优选地，所述高频电感L1采用高频铁氧体绕制，并且所述高频电感L1的电感值取值范围为0.1uH至4uH。本专利技术通过不同的接地阻抗变化，可以通过控制器对不同气体开关导通的控制实现模拟接地网的不同阶段电位升高现象。附图说明通过参考下面的附图，可以更为完整地理解本专利技术的示例性实施方式：图1为模拟暂态地电位升高的试验系统结构图；图2为模拟接地平台结构图；图3为控制器的控制时序及地电位升高典型波形图；图4为模拟暂态地电位升高的试验方法流程图；具体实施方式现在参考附图介绍本专利技术的示例性实施方式，然而，本专利技术可以用许多不同的形式来实施，并且不局限于此处描述的实施例，提供这些实施例是为了详尽地且完全地公开本专利技术，并且向所属
的技术人员充分
传达本专利技术的范围。对于表示在附图中的示例性实施方式中的术语并不是对本专利技术的限定。在附图中，相同的单元/元件使用相同的附图标记。除非另有说明，此处使用的术语(包括科技术语)对所属
的技术人员具有通常的理解含义。另外，可以理解的是，以通常使用的词典限定的术语，应当被理解为与其相关领域的语境具有一致的含义，而不应该被理解为理想化的或过于正式的意义。图1为根据本专利技术实施方式的模拟暂态地电位升高的试验系统示意图。如图1所示，控制器MCP控制高压直流电源HVDC经限流电阻R1对储能电容器C1进行充电。为满本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于模拟暂态地电位升高的试验系统，该试验系统包括：控制器MCP、高压直流电源HVCD、电容器C1、高频电感L1、限流电阻R1、气体开关K1、气体开关K2、限流电阻R2、调波电路LR以及模拟接地平台SGP，所述模拟接地平台SGP经由所述高频电感L1接地，所述高压直流电源HVCD经由所述限流电阻R1连接所述电容器C1和所述气体开关K1，所述气体开关K2与限流电阻R2串联后同高频电感L1形成并联电路，所述控制器MCP用于控制气体开关K1和气体开关K2的导通或断开；所述控制器MCP控制所述气体开关K1和气体开关K2均断开，从而使得所述高压直流电源HVCD经所述限流电阻R1对所述储能电容器C1进行充电；所述控制器MCP在确定所述电容器C1充电到达设定值后进行电路控制以使得所述调波电路LR与所述高频电感L1建立回路，以模拟所述模拟接地平台SGP产生高频的振荡电位差；所述控制器MCP进行电路控制以使得所述调波电路LR与所述限流电阻R2建立回路，以模拟产生接地阻抗；所述模拟接地平台SGP进行不同阻抗变化条件下耐受性测量。

【技术特征摘要】
1.一种用于模拟暂态地电位升高的试验系统，该试验系统包括：控制器MCP、高压直流电源HVCD、电容器C1、高频电感L1、限流电阻R1、气体开关K1、气体开关K2、限流电阻R2、调波电路LR以及模拟接地平台SGP，所述模拟接地平台SGP经由所述高频电感L1接地，所述高压直流电源HVCD经由所述限流电阻R1连接所述电容器C1和所述气体开关K1，所述气体开关K2与限流电阻R2串联后同高频电感L1形成并联电路，所述控制器MCP用于控制气体开关K1和气体开关K2的导通或断开；所述控制器MCP控制所述气体开关K1和气体开关K2均断开，从而使得所述高压直流电源HVCD经所述限流电阻R1对所述储能电容器C1进行充电；所述控制器MCP在确定所述电容器C1充电到达设定值后进行电路控制以使得所述调波电路LR与所述高频电感L1建立回路，以模拟所述模拟接地平台SGP产生高频的振荡电位差；所述控制器MCP进行电路控制以使得所述调波电路LR与所述限流电阻R2建立回路，以模拟产生接地阻抗；所述模拟接地平台SGP进行不同阻抗变化条件下耐受性测量。2.根据权利要求1所述的试验系统，所述控制器MCP进行电路控制以使得所述调波电路LR与所述高频电感L1建立回路包括：所述控制器MCP控制所述气体开关K1导通并且所述气体开关K2断开，从而实现电容器C1、调波电路LR、模拟接地平台SGP以及高频电感L1的连通。3.根据权利要求1所述的试验系统，所述控制器MCP进行电路控制以使得所述调波电路LR与所述限流电阻R2建立回路包括：所述控制器MCP控制气体开关K1和K2均导通，实现电容器C1、调波电路LR、模拟接地平台SGP、高频电感L1以及电阻R2的连通。4.根据权利要求1所述的试验系统，所述模拟接地平台SGP包括：屏
\t蔽箱、绝缘平台、均压环以及电压测量装置。5.根据权利要求1所述的试验系统，所述调波电路包括至少两个电感以及至少两个电阻。6.根据权利要求1所述的试验系统，所述调波电路产生标准波形包括2.6/50us，8/20us，10/350us，10/1000us的电流波，-或产生1.2/50us，8/20us的组合波。7.根据权利要求1所述的试验系统，所述储能电容器C1和所述调波电LR路相互配合以生成参数不同的波形。8.根据权利要求1所述的试验系统，所述高压直流电源HVCD输出电压的范围为25kV至30kV。9.根据权利要求1所述的试验系统，所述高频电感L1采用高频铁氧体绕制，并且所述...

【专利技术属性】
技术研发人员：李志远，刘之方，李龙龙，肖燕，刘有为，党冬，李会兵，
申请(专利权)人：中国电力科学研究院，国家电网公司，国网河南省电力公司电力科学研究院，
类型：发明
国别省市：北京;11