测量高压断路器均压电容试验方法技术

本发明专利技术提供一种测量高压断路器均压电容试验方法。高岭换流站中苏州AREVA高压开关在测量其介损时试验数据的偏大，但当把设备拆开放到密封的室内试验时，试验数据恢复正常，因此决定在不拉开断路器一侧接地刀闸并采用反接线屏蔽法并且利用异频法（避开工频干扰）进行测试，采用改变试验电源频率和提高试验电源电压的方法来进行均压电容器电容及介损测量，首先对改变试验电源频率来实现对现场电磁干扰的屏蔽、均压电容器介损随电压的变化关系进行了理论分析,来了解电力设备电介质的特性和内部介损变化趋势，具有十分重要的意义。

【技术实现步骤摘要】
测量高压断路器均压电容试验方法
：本专利技术提供一种测量高压断路器均压电容试验方法。
技术介绍
：断路器断口电容器，又称均压电容器，主要是并联与断路器的断口上，使得断路器各断口的电压均匀，更好的实现灭弧作用。对于没有并联均压电容器前的断口等效电路如图1所示：其中C1＝C2，C0为杂散电容，实际中C0比C1、C2大得多，所以，C1断口上承受的电压要比C2上大得多，造成电压在断口上分别极不均压，难以灭弧。在断口上加上均压电容器后的等效电路如图2：此时在C1和C2上的电压基本上是一样的，使得断口间的电压分布均压有利于灭弧。均压电容器的基本构造和耦合电容器的结构类似，通常是采用瓷质外套，元件全部串联，内部带补偿浸渍剂随运行温度变化而体积变化的金属波纹管。它的材料、工艺及质量与其它电容器基本相同，但常常存在干扰大、数据不真实等问题。高压设备中大量应用了绝缘材料，材料的选择、制造工艺、恶劣运行工况下的绝缘老化等都有可能引发事故，其中很大的原因是制造工艺缺陷、介质受潮和老化，在高压试验上普遍表现为介质的损耗增大。在较强干扰源的作用下，很难利用传统的方法使测量误差减少到许可值，经常导致测量结果不可信。
技术实现思路
：专利技术目的：本专利技术提供一种测量高压断路器均压电容试验方法，其目的是解决以往的方式所存在效果不理想的问题。技术方案：本专利技术是通过以下技术方案实现的：一种测量高压断路器均压电容试验方法,其特征在于:该方法的步骤如下:假设电压信号为u(t)，电流信号为i(t)，表达式分别为式中：I0和U0分别为电流和电压直流分量；ω为基波角频率；Ik1和Ik2分别为电流k次谐波的正弦和余弦分量；Uk1和Uk2分别为电压k次谐波的正弦和余弦分量;fs定义为相应的信号采用频率，Ts为1/fs则是相应采样时间间隔，则基波的周期：T＝(N+M+e)Ts（15）其中N、M为整数，L=N+M；e是一个大于0小于1的数值，M和e仅在信号频率偏离理想频率时存在;介损角在数值上取决于相对比值，所以为了方便计算，在基波信号前分别乘以一个系数，如下：式中：I(n)＝I(nTs)；U(n)＝U(nTs),则介损角为对于式(17)～(20)所求的是一个积分，并且是在离散情况下取得的，在式(17)～(20)中加入插值方法，插值方法采用梯形插值积分公式，构造出一个合适的算式，通过这种方法后，所得到的分量如下：式中：IS和US分别为T时刻所对应的i(t)和u(t)，根据I(L)、I(L+1)和U(L)、U(L+1)线性插值获得：IS＝I(L)+e[I(L+1)-I(L)](22)US＝U(L)+e[U(L+1)-U(L)](23)优点及效果：本专利技术提供一种测量高压断路器均压电容试验方法。高岭换流站中苏州AREVA高压开关在测量其介损时试验数据的偏大，但当把设备拆开放到密封的室内试验时，试验数据恢复正常，因此决定在不拉开断路器一侧接地刀闸并采用反接线屏蔽法并且利用异频法（避开工频干扰）进行测试，采用改变试验电源频率和提高试验电源电压的方法来进行均压电容器电容及介损测量，首先对改变试验电源频率来实现对现场电磁干扰的屏蔽、均压电容器介损随电压的变化关系进行了理论分析,来了解电力设备电介质的特性和内部介损变化趋势，具有十分重要的意义。附图说明：图1未并联均压电容器的断口等效电路。图2加上均压电容器后的等效电路。图3绝缘等值电路及其向量图。图4西林电桥等值电路图5介损的数字化在线监测原理图。具体实施方式：下面结合附图对本专利技术做进一步的说明：如图1所示，本专利技术提供一种测量高压断路器均压电容试验方法，该方法为tanδ的处理方法，另一个主要采用传统的基波相位分离方法，其基本原理如下：假设电压信号为u(t)，电流信号为i(t)，表达式分别为式中：I0和U0分别为电流和电压直流分量；ω为基波角频率；Ik1和Ik2分别为电流k次谐波的正弦和余弦分量；Uk1和Uk2分别为电压k次谐波的正弦和余弦分量。fs定义为相应的信号采用频率，Ts为1/fs则是相应采样时间间隔，则基波的周期：T＝(N+M+e)Ts（15）其中N、M为整数，L=N+M；e是一个大于0小于1的数值，M和e仅在信号频率偏离理想频率时存在。介损角在数值上取决于相对比值，所以为了方便计算，在基波信号前分别乘以一个系数，如下：式中：I(n)＝I(nTs)；U(n)＝U(nTs)。则介损角为对信号的采样，一个周期就足够了。通过算式(17)至(21)，可以使得计算量明显降低，对于采样数据量极大的情况，这种方法显得尤为重要。对于算式(17)～(20)所求的是一个积分，并且是在离散情况下取得的，造成的误差难免较大，为了减小这种影响，需要在算式中加入适当的插值方法。本文采用梯形插值积分公式，主要是通过经验构造出一个合适的算式，通过这种方法后，所得到的分量如下：式中：IS和US分别为T时刻所对应的i(t)和u(t)，根据I(L)、I(L+1)和U(L)、U(L+1)线性插值获得：IS＝I(L)+e[I(L+1)-I(L)](22)US＝U(L)+e[U(L+1)-U(L)](23)可以看出，这种方法计算的结果是可以减少一部分误差。在测量高压断路器均压电容时利用此方法有效减少试验数据的误差的办法能在以后的工作中得以推广普及，以后的工作能够起到帮助，发现一些难以发现的缺陷或问题，产生一定的社会和经济效益。下面详细介绍一下本专利技术的设计过程：测量方法的改进在交流电压作用下电容型设备的绝缘特性如图3所示。流过介质的电流I可看成由电容电流分量ICX和电阻电流分量IRX两部分组成，通常ICX>>IRX。介质的损耗由于机理不同，可分为漏导损耗、极化损耗和局部放电三种基本形式。介质损耗角、泄漏电流和绝缘介质电容是衡量绝缘程度的三个特征量。且介质损耗角正切值(tanδ)仅取决于材料的特性而与材料的尺寸和形状无关，因此把tanδ作为设备整体绝缘状况的参数是非常有效的。根据图3可以知道：可见，介质损耗角正切只和材料本身的属性有关，和形状、尺寸等无关。传统的停电测试大多是采用西林电桥法检测电容型设备的tanδ和CX，优点是接线简单，测量准确度高，缺点是高压标准电容器成本高、不易运输、不易现场在线测量，具体的原理图如图4所示，中，Cx和Rx为被测试品的等值并联电容和电阻，R3和R4表示电臂比例臂，Cn为平衡试样电容Cx的标准，C4为平衡损耗角正切的可变电容。根据电容平衡原理，当有如下关系的时候：ZxZ4＝ZnZ3（2）式中，Zx、Zn、Z3、Z4分别是电桥的试样电阻，标准电容器阻抗以及桥臂Z3、Z4的阻抗，根据上面的关系，可以得到如下结论：离线检测方法虽然可以比较好的测试到设备的介损，但是离线检测需要大量的人力物力，很难做到及时检修，同时现场抗干扰能力较弱，所以，目前根据这个基本的原理，发展出了一系列的在线测量方法。在线数字式介质损耗角测量方法电容型设备绝缘中通过的电流I比它的电压U超前一个相角φ，根据介质损耗角δ定义其值为φ的余角。由于电容型设备δ值通常很小，故对测量φ或δ的准确度提出了较高的要求。传统的提高硬件设备的处理能力是比较有限的，因为硬件水平和现阶段的制造技术挂钩的，在一定的时期下不可能得到太大的提高，所以，必须在算法上进行相应的改本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种测量高压断路器均压电容试验方法,其特征在于:该方法的步骤如下:假设电压信号为u(t)，电流信号为i(t)，表达式分别为i(t)=I0+Σk=1NIk1sin(kωt)+Ik2cos(kωt)---(13)u(t)=U0+Σk=1NUk1sin(kωt)+Uk2cos(kωt)---(14)式中：I0和U0分别为电流和电压直流分量；ω为基波角频率；Ik1和Ik2分别为电流k次谐波的正弦和余弦分量；Uk1和Uk2分别为电压k次谐波的正弦和余弦分量;fs定义为相应的信号采用频率，Ts为1/fs则是相应采样时间间隔，则基波的周期：T＝(N+M+e)Ts?????????（15）其中N、M为整数，L=N+M；e是一个大于0小于1的数值，M和e仅在信号频率偏离理想频率时存在;介损角在数值上取决于相对比值，所以为了方便计算，在基波信号前分别乘以一个系数，如下：I11=[Σn=0L-1I(n)sin(2nπL+e)]+eI(L)sin(2LπL+e)---(16)I12=[Σn=0L-1I(n)cos(2nπL+e)]+eI(L)cos(2LπL+e)---(17)U11=[Σn=0L-1U(n)sin(2nπL+e)]+eU(L)sin(2LπL+e)---(18)U12=[Σn=0L-1U(n)cos(2nπL+e)]+eU(L)cos(2LπL+e)---(19)式中：I(n)＝I(nTs)；U(n)＝U(nTs),则介损角为δ=π2-arctanI12I11-U12U111+I12U12I11U11---(20)。...

【技术特征摘要】
1.一种测量高压断路器均压电容试验方法,其特征在于:该方法的步骤如下:电压信号为u(t)，电流信号为i(t)，表达式分别为式中：I0和U0分别为电流和电压直流分量；ω为基波角频率；Ik1和Ik2分别为电流k次谐波的正弦和余弦分量；Uk1和Uk2分别为电压k次谐波的正弦和余弦分量；u(t)、i(t)所采集的是所测高压断路器均压电容时所施加的电压和对应的输出电流；fs定义为相应的信号采样频率，Ts为1/fs则是相应采样时间间隔，则基波的周期：T＝(N+M+e)Ts(15)其中N、M为整数，L＝N+M；e是一个大于0小于1的数值，M和e仅在信号频率偏离理想频率时存在；介损角在数值上取决于相对比值，所以为了方便计算，在基波信...

【专利技术属性】
技术研发人员：宇文静，
申请(专利权)人：国家电网公司，辽宁省电力有限公司检修分公司，
类型：发明
国别省市：