一种用于对高压电能表拉弧进行试验的系统和方法技术方案

本发明专利技术公开了一种试验系统，用于对高压电能表拉弧进行试验，所述系统包括：低压信号源、升压器、一对放电球隙、机械动作单元、小电流信号源、升流器、电压电流采集单元和控制单元。所述升流器、所述一对放电球隙、所述升压器连通形成试验回路；所述低压信号源连接所述试验回路的升压器，所述小电流信号源连接所述试验回路的升流器；所述一对放电球隙中的一只放电球隙为静电极，所述静电极与所述升压器的输出端连接；所述一对放电球隙中的另一只为动电极，所述动电极连接所述升流器的输出端，并且所述动电极通过绝缘杆件与所述机械动作单元连接；所述电压电流采集单元与试验回路连接；所述控制单元用于控制所述机械动作单元和所述低压信号源。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及试验领域，更具体地，涉及一种用于对高压电能表拉弧进行试验的系统和方法。
技术介绍
高压电能表是一种新型电能计量器具，从其运行的情况看，配电网(6kV至35kV)上使用高压电能表在安全性、准确性和可靠性方面可以代替传统的高压电能表计量装置。高压电能表具有体积小、成本低的优点，更重要的是可以节约资源和能源，符合国家的产业政策，具有明显的技术优势和经济社会效益。因此高压电能表对于传统的电能计量柜和高压电力计量箱是一种技术进步，是传统配电网高压电能计量装置的换代产品。在配电网中，高压用户经常使用跌落式保险装置进行线路分断和关合操作，关断时由于空气熄弧能力差，而触头的运行速度慢，电弧要经过约十个周波才能熄灭，在燃弧过程中，设备被施加了波形严重畸变的电压，不但有大量的谐波，而且还有直流分量，容易激发谐振过电压，危害电力设备包括高压电能表的安全。实验表明，配电网电压互感器的损坏在很多情况下是使用跌落式保险不同期分断线路引起的。由于工程造价问题，跌落式保险还会长时间使用，因此在高压电能表通用技术条件的国家标准中要求对高压电能表进行高压拉弧试验，模拟跌落式保险非同期分断线路的过程，考核其能否经受高压拉弧的考验。具体试验要求为：对高压电能表试品施加120％额定电压和50％额定电流，分断拉合四个循环，燃弧时间控制在2s～3s。目前缺乏相应的高压拉弧试验装置对高压电能表进行拉弧试验，无法考核高压电能表相关性能，因此急需设计拉弧电流、拉弧时间和拉弧次数可控的高压电能表高压拉弧试验方法和装置，满足目前检测工作的紧迫需要。
技术实现思路
为了解决上述问题，本专利技术提供了一种系统，所述系统包括：低压信号源、升压器、一对放电球隙、机械动作单元、小电流信号源、升流器、电压电流采集单元和控制单元；所述升流器、所述一对放电球隙、所述升压器连通形成试验回路；所述低压信号源连接所述试验回路的升压器，所述小电流信号源连接所述试验回路的升流器；所述一对放电球隙中的一只放电球隙为静电极，所述静电极与所述升压器的输出端连接；所述一对放电球隙中的另一只为动电极，所述动电极连接所述升流器的输出端，并且所述动电极通过绝缘杆件与所述机械动作单元连接；所述电压电流采集单元与试验回路连接；所述控制单元用于控制所述机械动作单元和所述低压信号源；所述系统被配置以用于：控制低压信号源，所述控制单元控制所述低压信号源输出电压信号；控制一对放电球隙的间距，所述控制单元发送指令到所述机械动作单元，控制所述一对放电球隙的间距；控制电弧的产生，控制所述机械动作单元所述一对放电球隙的间距导致一对放电球隙产生电弧并开始计时，同时所述电压电流采集单元对电压信号、电流信号进行采集；控制电弧的熄灭，当电弧产生时间达到设置值时控制切断电压，同时所述机械动作单元加大一对放电球隙间距，并可控制电弧的熄灭。优选地，所述低压信号源的输出范围为0V至250V。优选地，所述试验回路的交流电压范围为6kV至35kV并且交流电流范围为1A至500A。优选地，所述试验回路包括虚功率源，由一路独立的电压电源提供电压信号，由另一路独立的电流电源提供电流信号，并且电压信号经过所述升压器进行放大，并且电流信号经过所述升流器后施加到所述电流信号回路中，从而在所述试验回路中产生高电压大电流信号。优选地，所述一对放电球隙与所述升压器以串联的方式连接，所述机械动作单元控制所述一对放电球隙间距，所述间距连续调节，其中步长小于1mm。优选地，其中将所述一对放电球隙放置在调温调湿箱中，并且设置调温调湿箱的温度和湿度，从而保证所述电弧的拉弧时间和进行拉弧时一对放电球隙的距离。优选地，所述升压器为压缩气体绝缘结构，所述升压器的额定输入电压为200V，额定输出电压可设置为10/√3kV和35/√3kV，额定输出容量40kVA并且所述升压器能耐受10倍额定电压的冲击电压。优选地，所述升流器为压缩气体绝缘结构，额定输入电流范围为0A至50A，额定输出电流范围为0A至500A，额定输出电压2V，次级线包对初级线包、次级线包对外壳均能耐受300kV冲击电压。优选地，所述一对放电球隙球径范围为50mm至200mm，并且静电极材质为铜，且动电极材质为不锈钢。优选地，所述电压电流采集单元包括300kV冲击电阻分压器、500A/4V霍尔传感器HST21以及NI多功能采集卡DAQPad-6015。优选地，所述小电流信号源输入电压220V，输出电流为0A至50A，输出功率1000W，使用自耦式变压器控制输入电流，所述小电流信号源配置有过电压、过电流、过高温保护装置。优选地，所述控制单元包括数字信号处理器DSP2812和上位机PC。优选地，所述方法包括：建立试验电路，所述试验电路包括低压信号源、升压器、一对放电球隙、机械动作单元、小电流信号源、升流器、电压电流采集单元和控制单元；所述升流器、所述一对放电球隙、所述升压器连通形成试验回路；所述低压信号源连接所述试验回路的升压器，所述小电流信号源连接所述试验回路的升流器；所述一对放电球隙中的一只放电球隙为静电极，所述静电极与所述升压器的输出端连接；所述一对放电球隙中的另一只为动电极，所述动电极连接所述升流器的输出端，并且所述动电极通过绝缘杆件与所述机械动作单元连接；所述电压电流采集单元与试验回路连接；所述控制单元用于控制所述机械动作单元和所述低压信号源；控制一对放电球隙的间距，所述控制单元发送指令到所述机械动作单元，控制所述一对放电球隙的间距；控制电弧的产生，所述一对放电球隙的间距产生导致一对放电球隙产生电弧并开始计时，同时所述电压电流采集单元对电压信号、电流信号进行采集；控制电弧的熄灭，当电弧产生时间达到设置值时控制切断电压，同时所述机械动作单元加大一对放电球隙间距，并可控制电弧的熄灭。本专利技术针对高压电能表高压拉弧试验的要求，提供一种高压电能表高压拉弧的试验系统，能提供所需的拉弧电流和拉弧电流持续时间，并可以多次拉弧，从而满足高压电能表检测工作的需求。本专利技术在需要施加高电压大电流的试验回路中应用虚功率源的设计，由两路独立电源分别提供电压和电流信号，同时在电压回路中串入一对放电球隙，一对放电球隙的间距可由机械动作单元控制，通过调整放电球隙距离来实现拉弧，同时在起弧时进行计时，达到拉弧所需时间时切断电源，并通过加大球隙间距来控制拉弧电流的持续时间。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为根据本专利技术实施方式的用于对高压电能表拉弧进行试验的系统的结构示意图；以及图2为根据本专利技术实施方式的用于对高压电能表拉弧进行试验的方法的流程图。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本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于对高压电能表拉弧进行试验的系统，所述系统包括：低压信号源、升压器、一对放电球隙、机械动作单元、小电流信号源、升流器、电压电流采集单元和控制单元；所述升流器、所述一对放电球隙、所述升压器连通形成试验回路；所述低压信号源连接所述试验回路的升压器，所述小电流信号源连接所述试验回路的升流器；所述一对放电球隙中的一只放电球隙为静电极，所述静电极与所述升压器的输出端连接；所述一对放电球隙中的另一只为动电极，所述动电极连接所述升流器的输出端，并且所述动电极通过绝缘杆件与所述机械动作单元连接；所述电压电流采集单元与试验回路连接；所述控制单元用于控制所述机械动作单元和所述低压信号源；所述系统被配置以用于：控制低压信号源，所述控制单元控制所述低压信号源输出电压信号；控制一对放电球隙的间距，所述控制单元发送指令到所述机械动作单元，控制所述一对放电球隙的间距；控制电弧的产生，控制所述机械动作单元所述一对放电球隙的间距导致一对放电球隙产生电弧并开始计时，同时所述电压电流采集单元对电压信号、电流信号进行采集；控制电弧的熄灭，当电弧产生时间达到设置值时控制切断电压，同时所述机械动作单元加大一对放电球隙间距，并可控制电弧的熄灭。...

【技术特征摘要】
2016.06.29 CN 20161050385401.一种用于对高压电能表拉弧进行试验的系统，所述系统包括：低压信号源、升压器、一对放电球隙、机械动作单元、小电流信号源、升流器、电压电流采集单元和控制单元；所述升流器、所述一对放电球隙、所述升压器连通形成试验回路；所述低压信号源连接所述试验回路的升压器，所述小电流信号源连接所述试验回路的升流器；所述一对放电球隙中的一只放电球隙为静电极，所述静电极与所述升压器的输出端连接；所述一对放电球隙中的另一只为动电极，所述动电极连接所述升流器的输出端，并且所述动电极通过绝缘杆件与所述机械动作单元连接；所述电压电流采集单元与试验回路连接；所述控制单元用于控制所述机械动作单元和所述低压信号源；所述系统被配置以用于：控制低压信号源，所述控制单元控制所述低压信号源输出电压信号；控制一对放电球隙的间距，所述控制单元发送指令到所述机械动作单元，控制所述一对放电球隙的间距；控制电弧的产生，控制所述机械动作单元所述一对放电球隙的间距导致一对放电球隙产生电弧并开始计时，同时所述电压电流采集单元对电压信号、电流信号进行采集；控制电弧的熄灭，当电弧产生时间达到设置值时控制切断电压，同时所述机械动作单元加大一对放电球隙间距，并可控制电弧的熄灭。2.根据权利要求1所述的系统，所述低压信号源的输出范围为0V至250V。3.根据权利要求1所述的系统，所述试验回路的交流电压范围为6kV至35kV并且交流电流范围为1A至500A。4.根据权利要求1所述的系统，所述试验回路包括虚功率源，由一路独立的电压电源提供电压信号，由另一路独立的电流电源提供电流信号，并且电压信号经过所述升压器进行放大，并且电流信号经过所述升流器后施加到所述电流信号回路中，从而在所述试验回路中产生高电压大电流信号。5.根据权利要求1所述的系统，所述一对放电球隙与所述升压器以串联的方式连接，所述机械动作单元控制所述一对放电球隙间距，所述间距连续调节，其中步长小于1mm。6.根据权利要求1所述的系统，其中将所述一对放电球隙放置在调温调湿箱中，并且设置调温调湿箱的温度和湿度，从而保证所述电弧的拉弧时间和进行拉弧时一对放电球隙的距离。7.根据权利要求1所述的系统，...

【专利技术属性】
技术研发人员：岳长喜，朱凯，项琼，王欢，王雪，
申请(专利权)人：中国电力科学研究院，国家电网公司，
类型：发明
国别省市：湖北;42