一种高压电容器内部故障测试系统技术方案

本实用新型专利技术公开了一种高压电容器内部故障测试系统。该系统包括MCU控制器；与MCU控制器相连，受MCU控制器控制的方波发生器；与方波发生器相连的功率放大器；串联于功率放大器和被试高压电容器之间的线性电感；与线性电感并联，同时与MCU控制器相连、受MCU控制器控制并用于阻尼放电的带开关电阻；与被试高压电容器并联，同时与MCU控制器相连、受MCU控制器控制的选频电路；与选频电路相连，同时与MCU控制器相连、与MCU控制器进行数据交互，负责采集电压、电流及频率的数据采集单元。与现有技术相比，本实用新型专利技术能分析电容器绝缘状态，且能测量电容器在不同频率点表现的电容值及充放电时间常数，对电容器绝缘破坏小。（*该技术在2023年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】
【专利摘要】本技术公开了一种高压电容器内部故障测试系统。该系统包括MCU控制器；与MCU控制器相连，受MCU控制器控制的方波发生器；与方波发生器相连的功率放大器；串联于功率放大器和被试高压电容器之间的线性电感；与线性电感并联，同时与MCU控制器相连、受MCU控制器控制并用于阻尼放电的带开关电阻；与被试高压电容器并联，同时与MCU控制器相连、受MCU控制器控制的选频电路；与选频电路相连，同时与MCU控制器相连、与MCU控制器进行数据交互，负责采集电压、电流及频率的数据采集单元。与现有技术相比，本技术能分析电容器绝缘状态，且能测量电容器在不同频率点表现的电容值及充放电时间常数，对电容器绝缘破坏小。【专利说明】一种高压电容器内部故障测试系统
本技术涉及一种针对高压电容器内部故障的测试系统。
技术介绍
高压电容器是确保电力线路稳定可靠的关键补偿设备。针对高压电容器的绝缘等内部故障隐患测试，目前常用的方法主要是容值测量和耐压测试。电容器容值是电力设计、规划和维护的重要参数，但电容值通常只能反映电容器综合平均状态，对于早期存在的绝缘特性不良以及由此可导致的容值微弱变化则不易直接通过电容值测量出来；而直接的耐受电压测试则存在对电容器绝缘造成损伤的缺陷。
技术实现思路
本技术的目的就是针对现有技术的不足，提供一种基于放大选频原理的高压电容器内部故障测试系统，不仅能分析电容器绝缘状态，而且能测量电容器在不同频率点表现的电容值及充放电时间常数，对电容器绝缘破坏小。为实现上述目的，本技术的技术方案是:本技术提出的一种高压电容器内部故障测试系统，包括:MCU控制器；与1?^控制器相连，受MCU控制器控制(MCU控制器可控制方波发生器的频率)的方波发生器；与方波发生器相连的功率放大器；串联于功率放大器和被试高压电容器之间的线性电感；与线性电感并联，同时与 MCU控制器相连、受MCU控制器控制(MCU控制器可控制带开关电阻的开关闭合)并用于阻尼放电的带开关电阻；与被试高压电容器并联，同时与MCU控制器相连、受MCU控制器控制(MCU控制器可控制选频电路的电容值)的选频电路；与选频电路相连，同时与MCU控制器相连、与MCU控制器进行数据交互(接受MCU控制器命令、将采集数据发送到MCU控制器)，负责采集电压、电流及频率的数据采集单元。线性电感与被试高压电容器串联，用作产生振荡信号。带开关电阻与线性电感并联，可加速线性电感与被试高压电容器的谐振衰减过程，即可提高RLC谐振回路的电阻成分，增大功率消耗，这样可抑制部分谐振过程中的冲击过电压，对系统的其他单元电路形成保护作用；带开关电阻的另一端是接地的，用作实现将电感段的电量进行对地放电的目地，从而用于研究放电时间常数。选频电路为内部带放大功能的LC并联回路，其内部电容器采用变容二极管，即电容值受MCU控制器控制，这样选频电路的谐振点就受MCU控制器调整，通过与线性电感互感耦合或自感耦合，从而起到筛选特征频率信号的目的；由于LC选频电路的谐振点可以与线性电感谐振频率相同，也可以不同，因此具备较宽的频率覆盖面，动态调整范围大，从而能够应用于较宽范围容值的高压电容器测试。由于被测电容器在不同频率的试验信号下可能表现出不同的容值，因此通过不断改变方波发生器触发频率，从而改变提供给谐振电路的充放电时间和充放电能量大小，最终通过选频回路及数据测量和分析，确定不同的谐振频率点，最终对选频谐振频率点及其对应的功率或电流或电压幅值进行排列对比，从而建立功率或电流或电压的幅频响应特性曲线，据此根据幅频响应曲线的平坦程度或不同电容器直接的幅频特性曲线差异来分析电容器是否存在内部故障隐患或老化的情况。当谐振频率越高，说明电容值越小，被试高压电容器可能存在绝缘隐患；当电容器老化严重时，通过采集LC谐振回路的电压电流波形，则可能发现多个频率和幅度不同的谐振点，表现出多个谐振阻抗值，谐振点越多说明电容器稳定性越差，可能有绝缘不良现象。同时，还可以根据被试高压电容器在试验方波作用下的时间常数计算来分析电容器的整体品质好坏。在方波作用下，串联线性电感因自身特性在方波的上升沿冲击作用下有抑制电压突变作用，即方波的能量首先在方波的正半周被储存在串联线性电感内部，当方波在负半周时，串联线性电感开始给被试电容值充电，充电到达峰值的时间为充电时间常数；同时，当方波在下一个正半周时，线性电感继续储能，电容器开始放电。由于试验回路中，电容器除了向线性电感及与线性电感并联的带开关电阻放电外，只能通过自身等效对地电阻放电，该电阻越小，说明电容器绝缘性能越差，即放电时间越短，反之放电时间越长，说明电容器绝缘性能越好。所述MCU控制器设有与电脑进行数据交互的通信接口 ；所述通信接口可以是RS232，或USB，等等。所述方波发生器频率为0.0lHz-1OOOkHz ;所述线性电感为ImH-1OOmH ；所述数据采集单元的采样率可设置，范围为lOkHz-lOOMHz。与现有技术相比，本技术的有益效果是:采用谐振及选频模式能直接反映被试高压电容器在不同外部触发能量下的谐振频率和谐振功率，进而实现对高压电容器绝缘状态的分析，并且能够通过不同频率下测量的电容值进行平均换算从而提高电容测量的精确度，具备较高的抗干扰能力，对电容器绝缘破坏力度小。【专利附图】【附图说明】图1是高压电容器内部故障测试系统的结构示意图。【具体实施方式】下面结合附图，对本技术的优选实施例作进一步的描述。如图1所示。针对35kV电容器进行内部故障测试，搭建高压电容器内部故障测试系统，包括:MCU控制器，具体为32位CPLD逻辑控制器件，具备RS232通信接口 ；频率为0.0lHz-1OOOkHz的方波发生器，与MCU控制器相连，发生频率受MCU控制器控制；功率放大器，与方波发生器相连；lmH-100mH的线性电感，串联于功率放大器和被试高压电容器之间；用于阻尼放电的带开关电阻，与线性电感并联，同时与MCU控制器相连、受MCU控制器控制；选频电路，具体为带大功率场效应管放大的LC并联放大电路，LC并联回路的L端与被试高压电容器并联，直接感应来自电容器端的电压变化，选频电路同时还与MCU控制器相连、受MCU控制器控制；负责采集电压、电流及频率的数据采集单元，采样率为双通道IOOMHz，采样精度为10-bits，与选频电路相连，分别测量谐振频率、选频电路的端电压和回路电流，同时与MCU控制器相连、与MCU控制器进行数据交互。由于不同的电容器测试数值不同，因此最好的方法是同型号同批次的电容器测试数据进行比对。针对同型号同批次的2只高压电容器分别进行测试:测试时，方波发生器发生频率为100Hz、触发电压为10V，线性电感固定为20mH。试验方波施加到放大电路后，串联的线性电感与被试高压电容器发生谐振，LC选频电路在感应到与自身固有谐振频率相同的信号时呈现高阻状态，即通过高阻两端的电压峰值感应出谐振信号。后经数据采集单元采集到的I号被试高压电容器:谐振频率为2kHz，采集的峰值谐振电压为15V，采集的谐振电流为2A，经计算谐振阻抗为7.5ohm、谐振功率为30VA ；2号被试高压电容器:谐振频率为2.7kHz，采集的峰值谐振电压为17V本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种高压电容器内部故障测试系统，其特征在于，所述测试系统包括：MCU控制器；与MCU控制器相连，受MCU控制器控制的方波发生器；与方波发生器相连的功率放大器；串联于功率放大器和被试高压电容器之间的线性电感；与线性电感并联，同时与MCU控制器相连、受MCU控制器控制并用于阻尼放电的带开关电阻；与被试高压电容器并联，同时与MCU控制器相连、受MCU控制器控制的选频电路；与选频电路相连，同时与MCU控制器相连、与MCU控制器进行数据交互，负责采集电压、电流及频率的数据采集单元。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：张际明，秦锟，孙利雄，聂剑锋，张建，
申请(专利权)人：成都高斯电子技术有限公司，云南电网公司保山供电局，
类型：实用新型
国别省市：