GIS隔离开关操作形成的瞬态电流的测量系统及方法技术方案

本发明专利技术提供了一种GIS隔离开关操作形成的瞬态电流的测量系统及方法。其中该系统包括第一检测装置、第二检测装置、示波器和控制器；其中，第一检测装置检测并输出小于等于预设频率的GIS母线的第一瞬态电流信号；第二检测装置检测并输出大于预设频率的GIS母线的第二瞬态电流信号；示波器与第一检测装置和第二检测装置均电连接，用于输出第一波形信号和第二波形信号；控制器与示波器的输出端电连接，用于根据第一波形信号和第二波形信号确定GIS母线的瞬态电流。本发明专利技术提供的系统利用第一检测装置检测较低频率的瞬态电流，利用第二检测装置检测较高频率的瞬态电流，并根据全频带响应确定GIS母线的瞬态电流，保证了检测结果的准确性。

System and method for measuring transient current formed by GIS isolation switch operation

The present invention provides a measuring system and method for transient current formed by GIS isolation switch operation. The system includes second first detection device, detection device, oscilloscope and controller; wherein, the first transient current signal detecting device and the first output is less than or equal to the preset frequency of the GIS bus; second the transient current signal detecting device second and the output is greater than the preset frequency GIS bus; oscilloscope and first detection device and detection second devices are electrically connected to the first output signal waveform and waveform signal output terminal second; the controller and the oscilloscope connected, according to determine the transient current of GIS bus of the first signal and the second signal waveform. The present invention provides a system using the first detection device detects the transient current in low frequency, high frequency transient current detection using second detection device, and determined according to the transient current of the GIS bus in response to the full band, to ensure the accuracy of test results.

【技术实现步骤摘要】
GIS隔离开关操作形成的瞬态电流的测量系统及方法
本专利技术涉及电流测量
，具体而言，涉及一种GIS隔离开关操作形成的瞬态电流的测量系统及方法。
技术介绍
变电站GIS隔离开关带电操作时会在母线产生特快速瞬态电流(veryfasttransientcurrent,VFTC)，电流波形幅值大、上升时间短、频带宽，典型幅值可达数十kA，高频可达100MHz，低频一般关注到工频50Hz。因此，对用于GIS隔离开关操作形成的特快速瞬态电流测量系统的技术要求集中在幅值范围和频率范围两方面，需要测量最大幅值达到100kA，测量带宽为50Hz～100MHz。瞬态电流测量常见的有检流电阻方法和线圈方法两种。检流电阻方法是测量流经电阻的电压，但是会影响被测电气回路、不能实现高压隔离。测量瞬态电流的线圈方法有罗氏线圈和Pearson线圈两类。罗氏线圈又称为微分电流传感器，是一个均匀缠绕在非铁磁性材料上的环形线圈，输出信号是电流对时间的微分，通过积分电路还原测量电流。罗氏线圈的测量范围宽、精度高和稳定可靠，但是测量高频带宽有限，特别当罗氏线圈长度较大时，高频带宽只有数MHz。Pearson线圈结构紧凑、具有铁心，为自积分式电流传感器，输出信号不需要积分，线圈尺寸很小时高频带宽可以达到100MHz，但是Pearson线圈由于铁心饱和问题导致测量范围受限，难以超过50kA。GIS母线由中心铜导体和圆柱铝管壳组成，管内充有六氟化硫气体作为高强度绝缘气体。隔离开关操作时，母线对管壳的绝缘裕度是很低的，测量母线瞬态电流时必须保证不损害绝缘。检流电阻方法是将电阻串接在GIS母线上，对GIS母线的绝缘有所损坏，因此检流电阻方法在工程应用上是不允许的，因此该方法是不适用的。罗氏线圈是非接触式测量，符合工程应用要求，其不存在铁心饱和问题，测量100kA电流很容易实现；但为了测量时不影响母线绝缘，罗氏线圈须沿着管壳的内壁布置，但由于管壁周长较大，使得罗氏线圈的高频带宽测量受到限制。Pearson线圈虽然也是非接触式测量，但由于其尺寸和铁心饱和问题，不适用GIS母线瞬态电流测量。
技术实现思路
鉴于此，本专利技术提出了一种GIS隔离开关操作形成的瞬态电流的测量系统及方法，旨在解决现有技术中罗氏线圈测量高频带宽有限和Pearson线圈测量范围有限导致的不能准确测量GIS母线瞬态电流的问题。一个方面，本专利技术提出了一种GIS隔离开关操作形成的瞬态电流的测量系统。该系统包括：第一检测装置、第二检测装置、示波器和控制器；其中，第一检测装置用于检测并输出小于等于预设频率的GIS母线的第一瞬态电流信号；第二检测装置用于检测并输出大于预设频率的GIS母线的第二瞬态电流信号；示波器与第一检测装置和第二检测装置均电连接，示波器用于接收第一瞬态电流信号和第二瞬态电流信号，以及输出第一波形信号和第二波形信号；控制器与示波器的输出端电连接，控制器用于接收第一波形信号和第二波形信号，并根据第一波形信号和第二波形信号分别确定第一频带响应和第二频带响应，以及根据第一频带响应和第二频带响应确定GIS母线的瞬态电流。进一步地，上述GIS隔离开关操作形成的瞬态电流的测量系统中，第一检测装置包括：第一积分器和罗氏线圈；其中，罗氏线圈与第一积分器的输入端电连接，罗氏线圈绕设于GIS母线的外壳的内壁，罗氏线圈用于获取第一瞬态电流并输出第一瞬态电流的第一微分信号；第一积分器的输出端与示波器的第一输入端电连接，第一积分器用于接收第一微分信号，并对第一微分信号进行积分，以及输出积分得到的第一瞬态电流信号。进一步地，上述GIS隔离开关操作形成的瞬态电流的测量系统中，第一检测装置还包括：衰减器；其中，衰减器的输入端与第一积分器的输出端电连接，衰减器的输出端与示波器的第一输入端电连接，衰减器用于接收第一瞬态电流信号，并对第一瞬态电流信号进行衰减，示波器用于接收衰减后的第一瞬态电流信号。进一步地，上述GIS隔离开关操作形成的瞬态电流的测量系统，还包括：第一屏蔽箱内；其中，衰减器、第一积分器和示波器均置于第一屏蔽箱内。进一步地，上述GIS隔离开关操作形成的瞬态电流的测量系统中，第二检测装置包括：第二积分器和环形天线；其中，环形天线与第二积分器的输入端电连接，环形天线置于GIS母线的外壳内，环形天线用于获取第二瞬态电流并输出第二瞬态电流的第二微分信号；第二积分器的输出端与示波器的第二输入端电连接，第二积分器用于接收第二微分信号，并对第二微分信号进行积分，以及输出积分得到的第二瞬态电流信号。进一步地，上述GIS隔离开关操作形成的瞬态电流的测量系统，还包括：第二屏蔽箱；其中，第二积分器置于第二屏蔽箱内。进一步地，上述GIS隔离开关操作形成的瞬态电流的测量系统，还包括：信号传输装置；其中，控制器通过信号传输装置与示波器的输出端电连接，信号传输装置用于接收并传输第一波形信号和第二波形信号。进一步地，上述GIS隔离开关操作形成的瞬态电流的测量系统中，信号传输装置包括：光发射器、光纤和光接收器；其中，光发射器与示波器的输出端电连接，用于接收示波器输出的第一波形信号和第二波形信号，并将第一波形信号和第二波形信号分别转换为第一光信号和第二光信号；光纤的第一端与光发射器电连接，光纤的第二端与光接收器电连接，光纤用于接收并传递第一光信号和第二光信号；光接收器与控制器电连接，用于接收第一光信号和第二光信号，并将第一光信号和第二光信号分别转换为第一波形信号和第二波形信号。本专利技术采用第一检测装置1和第二检测装置2分别检测并输出小于等于预设频率的第一瞬态电流和大于预设频率的第二瞬态电流，即第一检测装置1检测较低频率的瞬态电流，第二检测装置2检测较高频率的瞬态电流，解决了现有技术中不能检测从准直流到百MHz宽频带瞬态电流的问题，既保证了GIS母线瞬态电流的测量频带宽度，又保证了GIS母线瞬态电流的测量范围，同时也能够有效避免Pearson线圈因其尺寸和铁心饱和问题不适用GIS母线瞬态电流测量的问题；控制器4可以将第一瞬态电流对应的第一频带响应和第二瞬态电流对应的第二频带响应组合成完整的GIS母线的瞬态电流的全频带响应，以及根据全频带响应确定GIS母线的瞬态电流，从而实现记录测量数据，并完成信号处理分析的作用，保证了检测结果的准确性。另一方面，本专利技术还提出了一种GIS隔离开关操作形成的瞬态电流的测量方法。该方法包括如下步骤：检测步骤，检测小于等于预设频率的GIS母线的第一瞬态电流信号和大于预设频率的GIS母线的第二瞬态电流信号；第一确定步骤，根据第一瞬态电流信号和第二瞬态电流信号分别确定第一频带响应和第二频带响应；第二确定步骤，根据第一频带响应和第二频带响应确定GIS母线的瞬态电流。进一步地，上述GIS隔离开关操作形成的瞬态电流的测量方法中，检测步骤进一步包括：获取子步骤，获取第一瞬态电流的第一微分信号和第二瞬态电流的第二微分信号；积分子步骤，对第一微分信号进行积分得到第一瞬态电流信号，以及对第二微分信号进行积分得到第二瞬态电流信号。本专利技术分别检测并输出小于等于预设频率的第一瞬态电流和大于预设频率的第二瞬态电流，解决了现有技术中不能检测从准直流到百MHz宽频带瞬态电流的问题，既保证了GIS母线瞬态电流的测量频带宽度，又保证了GI本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种GIS隔离开关操作形成的瞬态电流的测量系统，其特征在于，包括：第一检测装置(1)，用于检测并输出小于等于预设频率的GIS母线的第一瞬态电流信号；第二检测装置(2)，用于检测并输出大于所述预设频率的所述GIS母线的第二瞬态电流信号；示波器(3)，与所述第一检测装置(1)和所述第二检测装置(2)均电连接，所述示波器(3)用于接收所述第一瞬态电流信号和所述第二瞬态电流信号，以及输出第一波形信号和第二波形信号；控制器(4)，与所述示波器(3)的输出端电连接，所述控制器(4)用于接收所述第一波形信号和第二波形信号，并根据所述第一波形信号和所述第二波形信号分别确定第一频带响应和第二频带响应，以及根据所述第一频带响应和所述第二频带响应确定所述GIS母线的瞬态电流。

【技术特征摘要】
1.一种GIS隔离开关操作形成的瞬态电流的测量系统，其特征在于，包括：第一检测装置(1)，用于检测并输出小于等于预设频率的GIS母线的第一瞬态电流信号；第二检测装置(2)，用于检测并输出大于所述预设频率的所述GIS母线的第二瞬态电流信号；示波器(3)，与所述第一检测装置(1)和所述第二检测装置(2)均电连接，所述示波器(3)用于接收所述第一瞬态电流信号和所述第二瞬态电流信号，以及输出第一波形信号和第二波形信号；控制器(4)，与所述示波器(3)的输出端电连接，所述控制器(4)用于接收所述第一波形信号和第二波形信号，并根据所述第一波形信号和所述第二波形信号分别确定第一频带响应和第二频带响应，以及根据所述第一频带响应和所述第二频带响应确定所述GIS母线的瞬态电流。2.根据权利要求1所述的GIS隔离开关操作形成的瞬态电流的测量系统，其特征在于，所述第一检测装置(1)包括：第一积分器(11)和罗氏线圈(12)；其中，所述罗氏线圈(12)与所述第一积分器(11)的输入端电连接，所述罗氏线圈(12)绕设于所述GIS母线的外壳的内壁，所述罗氏线圈(12)用于获取所述第一瞬态电流并输出所述第一瞬态电流的第一微分信号；所述第一积分器(11)的输出端与所述示波器(3)的第一输入端电连接，所述第一积分器(11)用于接收所述第一微分信号，并对所述第一微分信号进行积分，以及输出积分得到的所述第一瞬态电流信号。3.根据权利要求2所述的GIS隔离开关操作形成的瞬态电流的测量系统，其特征在于，所述第一检测装置(1)还包括：衰减器(13)；其中，所述衰减器(13)的输入端与所述第一积分器(11)的输出端电连接，所述衰减器(13)的输出端与所述示波器(3)的第一输入端电连接，所述衰减器(13)用于接收所述第一瞬态电流信号，并对所述第一瞬态电流信号进行衰减，所述示波器(3)用于接收衰减后的所述第一瞬态电流信号。4.根据权利要求3所述的GIS隔离开关操作形成的瞬态电流的测量系统，其特征在于，还包括：第一屏蔽箱；其中，所述衰减器(13)、所述第一积分器(11)和所述示波器(3)均置于所述第一屏蔽箱内。5.根据权利要求1所述的GIS隔离开关操作形成的瞬态电流的测量系统，其特征在于，所述第二检测装置(2)包括：第二积分器(21)和环形天线(22)；其中，所述环形天线(22)与所述第二积分器(21)的输入端电连接，所述环形天线(22)置于所述GIS母线的外壳内，所述环形天线(22)用...

【专利技术属性】
技术研发人员：赵军，张建功，干喆渊，张业茂，路遥，李东云，程慧青，刘兴发，周兵，倪园，谢辉春，李妮，王延召，刘健犇，刘震寰，滕子涵，
申请(专利权)人：中国电力科学研究院，国家电网公司，国网福建省电力有限公司，
类型：发明
国别省市：北京,11