申请/专利权人：苏州华电电气股份有限公司

申请日：2017-10-27

公开（公告）日：2024-04-02

公开（公告）号：CN107728023B

主分类号：G01R31/12

分类号：G01R31/12

优先权：

专利状态码：有效-授权

法律状态：2024.04.02#授权;2018.03.20#实质审查的生效;2018.02.23#公开

摘要：本发明涉及融入式串联谐振电感分压高压测量系统，包括具有分压抽头的谐振电感、具有原边和副边的励磁变压器、用于测量谐振电感两端电压的第一测量模块、用于测量励磁变压器副边两端电压的第二测量模块、分别与第一测量模块和第二测量模块相连接并将谐振电感两端电压与励磁变压器副边两端电压求和的智能测量仪，励磁变压器的副边与谐振电感相串联后并联于被试品的两端，构成串联谐振试验回路。本发明利用谐振系统自有电抗器，通过分压抽头方式设计，使其成为兼具测压功能的谐振电抗器，取消了常规谐振系统配置的交流高压分压器，节省了投资成本和运行费用，减少装卸工作量，尤其对于超高压和特高压交流耐压试验设备意义重大。

主权项：1.一种融入式串联谐振电感分压高压测量系统，用于连接被试品构成串联谐振系统对其进行耐压试验，其特征在于：所述测量系统包括具有分压抽头的谐振电感、具有原边和副边的励磁变压器、用于测量所述谐振电感两端电压的第一测量模块、用于测量所述励磁变压器的副边两端电压的第二测量模块、分别与所述第一测量模块和所述第二测量模块相连接并将所述谐振电感两端电压与所述励磁变压器的副边两端电压求和的智能测量仪，所述励磁变压器的原边与电源模块相连接，所述励磁变压器的副边与所述谐振电感相串联后并联于所述被试品的两端而构成谐振试验回路；所述谐振电感包括至少一个分压抽头，所述谐振电感由各所述分压抽头分为若干分段而构成电感分压器；所述第一测量模块为变比基于所述电感两端的电压与其感应电压的比例关系以及所述电感分压器的分压比例而设计的电压互感器；所述第二测量模块为电压互感器。

全文数据：融入式串联谐振电感分压局压测量系统技术领域[0001]本发明属于电气试验设备领域，具体涉及一种融入式串联谐振电感分压高压测量系统。背景技术[0002]谐振是在电力系统应用中普遍存在的现象，对其的应用非常广泛，尤其是在高电压交流耐压试验中应用更为广泛。高压试验谐振电路回路由谐振电感和谐振电容组成，根据电感和电容的连接方式分为串联、并联和串并联谐振，而高电压交流耐压试验通常采用串联谐振回路进行试验。[0003]谐振试验回路组成除了谐振电感和谐振电容，还有激励用调频电源，隔离预升压用励磁变压器，高压测量用交流分压器及带计量功能的测量仪表等构成。附图1为容性被被试品G耐压试验时串联谐振回路。[0004]谐振耐压试验时，被试品高压端均会被施加较高的交流高压电压，该电压无法直接进行测量，目前，该电压测量均是通过专门配置的高精度交流电容分压器来实现的。[0005]交流电容分压器可高压降低为测量表头能够直接测量的电压。由于谐振产生的高压为交流高压，分压器通常由多级电容串联或者电阻电容并联后再多级串联组成，从而形成分压器的高压臂电容阻容和低压臂电容阻容）。例如图1中由电容c2和电容c3。测量表头直接测量低压臂的电压，然后按照分压器的高压臂与低压臂的分压比例，进行相应的放大，即可得到实际的高压电压值，即被试品被施加的高压电压值。[0006]常规采用外附配置的交流电容分压器在实际应用中亦存在较多问题，主要体现在：1、由于分压器的细长比可达30以上，高度可达到十多米，其顶部由于均压需要，需加装直径达四米的均压环，现场搭建完成后其重心非常高，导致其稳定性极差，特别是气象条件差的现场，抗风性能也极差，存在倒伏的危险，这个是高压试验中的重大隐患；2、分压器几何尺寸分布极为不均匀，高度高且外径小，形成一个细高的圆柱体，由于高度过高，需要分节设计，每一部分都需要单独配置箱体储运。因此在每次运输时均需要拆分，现场搭建时又需串联搭建，效率极低；3、分压器由多级精密电容或阻容串联而成，其成本非常高，也是整个系统中成本较高的一个部件；4、分压器为多节充油的密封体，存在由于密封破坏导致泄漏的隐患；5、分压器为精密测量仪器，其对储存和运输都提出了较高的要求，存在由于储运不当导致分压器失效的隐患。[0007]总之，原有的谐振系统，无论分压器的单柱并联在被被试品旁边，还是把分压器和谐振电感在结构上，设计为共塔一体结构，只要涉及到高压测量，分压器都是必不可少的，从而带来的试验效率的降低，成本相应的增加，试验风险也相应提高。发明内容[0008]本发明的目的是提供一种无需外加分压器，从而提高试验效率、降低试验成本和风险的融入式串联谐振电感分压高压测量系统。[0009]为达到上述目的，本发明采用的技术方案是：一种融入式串联谐振电感分压高压测量系统，用于连接被试品构成串联谐振系统对其进行耐压试验，该测量系统包括具有分压抽头的谐振电感、具有原边和副边的励磁变压器、用于测量谐振电感两端电压的第一测量模块、用于测量励磁变压器的副边两端电压的第二测量模块、分别与第一测量模块和第二测量模块相连接并将谐振电感两端电压与励磁变压器的副边两端电压求和的智能测量仪，所述励磁变压器的原边与电源模块相连接，所述励磁变压器的副边与所述谐振电感相串联后并联于所述被试品的两端而构成谐振试验回路。[0010]优选的，所述谐振电感包括至少一个分压抽头，所述谐振电感由各所述分压抽头分为若干分段而构成电感分压器;所述第一测量模块为变比基于所述电感两端的电压与其感应电压的比例关系以及所述电感分压器的分压比例而设计的电压互感器。[0011]优选的，所述第二测量模块为电压互感器。[0012]优选的，所述智能测量仪，可测量不少于两个通道电压信号，可进行数字算法对信号进行求和比例等运算，并可测量和显示信号的有效值，峰峰值，峰值V2等高压交流耐压试验所需的测量参数。[0013]优选的，所述电源模块包括交流电源、与所述交流电源相连接的变频电源，所述励磁变压器的原边与所述变频电源相连接。[0014]优选的，所述被试品的一端和励磁变压器的一端均接地。[0015]由于上述技术方案运用，本发明与现有技术相比具有下列优点：本发明无需外配分压器，可以提高试验效率并降低试验成本，满足电压测量和校准的需求。附图说明[0016]附图1为现有的融入式串联谐振电感分压高压测量系统的电路原理图。[0017]附图2为本发明的融入式串联谐振电感分压高压测量系统的电路原理图。具体实施方式[0018]下面结合附图所示的实施例对本发明作进一步描述。[0019]实施例一：如附图2所示，一种融入式串联谐振电感分压高压测量系统，包括谐振电感L、励磁变压器T、第一测量模块、第二测量模块。励磁变压器T具有原边和副边，它的原边与电源模块相连接。电源模块包括交流电源、与交流电源相连接的变频电源，励磁变压器T的原边则与变频电源相连接。励磁变压器T的副边与谐振电感L相串联后并联于被试品一一电容Ci的两端而构成谐振试验回路，被试品电容的一端和励磁变压器T副边的一端接地。第一测量模块与谐振电感L相连接从而用于测量谐振电感L两端的电压。第二测量模块与励磁变压器T的副边相连接从而用于测量励磁变压器T的副边两端的电压。智能测量仪分别与第一测量模块和第二测量模块相通信连接，智能测量仪接收第一测量模块和第二测量模块发来的信号并将测量到的谐振电感L两端电压与励磁变压器T的副边两端电压进行求和。由于在谐振试验回路中，谐振电感L和励磁变压器T的副边所构成的线路与被试品电容Ci为并联关系，二者所承受的电压是一样的，因此智能测量仪所求得的电压值即为被试品电容Ci的电压。[0020]在本实施例中，谐振电感L是特殊定制电感，其包括一个或多个分压抽头，从而各个分压抽头将谐振电感L分为若干个分段，使得谐振电感L构成电感分压器。当设置有一个分压抽头时，分压抽头至谐振电感L的低压端形成电感分压的低压臂，分压抽头至谐振电感L的高压端形成电感分压的高压臂，从而使得谐振电感L具备了电感分压器的功能。第一测量模块采用特制变比的电压互感器，称之为第一电压互感器PT1，该第一电压互感器PT1的变比基于电感L两端的电压与其电感量的比例关系以及电感分压器的各分段的分压比例而设计使得该第一电压互感器PT1能够直接反映出电感L两端的电压。由于谐振电感L中电感量分布与电感分压抽头的几何分布位置呈非线性，与谐振电感L的阻数也呈非线性，因此，当设计完谐振电感L后，需要对其低压臂的电感量和高压臂的电感量进行精确测量，从而测得其所构成的电感分压器的分压比例。精确测量时，应采用外施电压法，测量谐振电感L低压臂的电压，同时测量整个谐振电感L的外施电压，计算其低压臂的分压比例，则第一测量模块的第一电压互感器PT1的变比即按照电感分压器的分压比例进行精确设计和生产，使得第一电压互感器PT1的输出信号中包含了谐振电感L两端电压值。第二测量模块也为特制变比的电压互感器，称之为第二电压互感器PT2,通过它可以反映出励磁变压器T两端电压的大小和相位，从而满足矢量运算所需要的幅度和相位要求。智能测量仪则能够通过数字算法，对谐振电感L两端的电压和励磁变压器T两端的电压进行求和运算，得到最终的高压电压值。智能测量仪可测量和显示信号的有效值，峰峰值，峰值V2等高压交流耐压试验所需的测量参数。[0021]上述融入式串联谐振电感分压高压测量系统具有以下优点：1、无外配分压器，同时省去了分压器用均压系统，运输和现场搭建效率大为提高；2、利用己有的谐振电感L，在不改变原有功能和参数的前提下，经过较小的改造，使得谐振电感L兼具分压器的功能；3、加装特制连续变比的高精度PT，测量谐振电感L的电压和励磁变压器T的电压，进行数字算法处理，得到和被试品端高压一致的电压测量数据，满足测量和校准的需求。[0022]上述实施例只为说明本发明的技术构思及特点，其目的在于让熟悉此项技术的人士能够了解本发明的内容并据以实施，并不能以此限制本发明的保护范围。凡根据本发明精神实质所作的等效变化或修饰，都应涵盖在本发明的保护范围之内。

权利要求：1.一种融入式串联谐振电感分压高压测量系统，用于连接被试品构成串联谐振系统对其进行耐压试验，其特征在于:所述测量系统包括具有分压抽头的谐振电感、具有原边和副边的励磁变压器、用于测量所述谐振电感两端电压的第一测量模块、用于测量所述励磁变压器的副边两端电压的第二测量模块、分别与所述第一测量模块和所述第二测量模块相连接并将所述谐振电感两端电压与所述励磁变压器的副边两端电压求和的智能测量仪，所述励磁变压器的原边与电源模块相连接，所述励磁变压器的副边与所述谐振电感相串联后并联于所述被试品的两端而构成谐振试验回路。2.根据权利要求1所述的融入式串联谐振电感分压高压测量系统，其特征在于:所述谐振电感包括至少一个分压抽头，所述谐振电感由各所述分压抽头分为若干分段而构成电感分压器;所述第一测量模块为变比基于所述电感两端的电压与其感应电压的比例关系以及所述电感分压器的分压比例而设计的电压互感器。3.根据权利要求1所述的融入式串联谐振电感分压高压测量系统，其特征在于:所述第二测量模块为电压互感器。4.根据权利要求1所述的融入式串联谐振电感分压高压测量系统，其特征在于:所述智能测量仪能够测量不少于两个通道电压信号，并且能够将信号转成数据，显示出高压交流耐压试验所需的测量参数。5.根据权利要求4所述的融入式串联谐振电感分压高压测量系统，其特征在于:所述的测量参数包括有效值、峰峰值、及峰值V2。6.根据权利要求1所述的融入式串联谐振电感分压高压测量系统，其特征在于:所述电源模块包括交流电源、与所述交流电源相连接的变频电源，所述励磁变压器的原边与所述变频电源相连接。7.根据权利要求1所述的融入式串联谐振电感分压高压测量系统，其特征在于:所述被试品的一端和所述励磁变压器的一端均接地。

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