專利名稱：基于變頻電源的異頻大電流多功能接地參數(shù)測試系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種接地系統(tǒng)接地參數(shù)的測試裝置，特別是基于并聯(lián)變頻電源技術(shù)的 異頻大電流多功能接地參數(shù)測試系統(tǒng)，應(yīng)用于電力系統(tǒng)大型地網(wǎng)接地參數(shù)測試。
背景技術(shù)：
電力系統(tǒng)發(fā)電廠、變電站的地網(wǎng)對電力系統(tǒng)的安全穩(wěn)定運行有著極為重要的作 用。系統(tǒng)發(fā)生短路故障時，強大的短路電流流經(jīng)地網(wǎng)使得地網(wǎng)地電位升高，如存在地網(wǎng)接地 阻抗大、地電位分布不合理或存在腐蝕、斷線等問題，地電位的升高可能會危及設(shè)備和人員 人身安全。在電力系統(tǒng)大型地網(wǎng)接地參數(shù)測量過程中，為了防止電網(wǎng)運行時產(chǎn)生的工頻干擾 信號影響，提高測量的準確性，電力行業(yè)標準規(guī)程規(guī)定，工頻大電流法的試驗電流不得小于 30安培。因而出現(xiàn)試驗設(shè)備笨重、測試過程復雜、試驗人員工作強度大、試驗周期長等問題。目前市場上常用的異頻法測試接地參數(shù)的儀器雖然具有抗干擾能力強、測試數(shù)據(jù) 穩(wěn)定、試驗設(shè)備輕便等優(yōu)點，但其測試電流低又無法準確測量場區(qū)地表電位梯度、接觸電位 差、跨步電壓差等參數(shù)。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是克服現(xiàn)有技術(shù)存在的不足，提供一種抗干擾能力強、測量精度高 的基于變頻電源的異頻大電流多功能接地參數(shù)測試系統(tǒng)。本發(fā)明的目的通過以下技術(shù)方案來實現(xiàn)一種基于變頻電源的異頻大電流多功能 接地參數(shù)測試系統(tǒng)，包括，從變電站地網(wǎng)采集的電流、電壓信號經(jīng)處理得到接地阻抗值的變 頻測量表，還具有變頻電源單元以及升壓變壓器單元；其中，變頻電源單元由兩臺15kW推 換放大式變頻電源并聯(lián)組成，該每臺變頻電源的額定輸入電壓為380V士 10%、50Hz三相交 流電，輸出正弦波0 350V連續(xù)可調(diào)，輸出頻率為20 300Hz連續(xù)可調(diào)；升壓變壓器單元由一臺升壓變壓器組成，升壓變壓器的初級線圈與變頻電源單 元的兩個輸出端連接，該升壓變壓器的次級線圈與變電站地網(wǎng)連接；該升壓變壓器的頻定 容量為15kVA，輸出電壓為200V、400V、600V、800V或1000V，預(yù)定頻率為20 300Hz。上述變頻測量表由信號采集與處理單元順次連接通信與控制單元和顯示單元組 成，信號采集與處理單元又由電壓互感器、電流互感器和放大濾波處理電路組成，電壓互感 器和電流互感器二者的信號輸出端連接放大濾波處理電路。本發(fā)明的有益效果是本裝置能實現(xiàn)大型地網(wǎng)場區(qū)地表電位梯度、接觸電位差、跨步電壓差、接地阻抗等 參數(shù)的測試，避免工頻干擾信號的影響。注入地網(wǎng)的為異頻電流信號(頻率接近工頻，但異 于工頻)，抗干擾能力強、測量精度高，且為大電流測試。由于兼?zhèn)溥x頻測量和大電流的優(yōu) 點，測量數(shù)據(jù)穩(wěn)定可靠，測試結(jié)果更可幫助電力系統(tǒng)大型地網(wǎng)的優(yōu)化設(shè)計，保證電力系統(tǒng)運 行安全。
本發(fā)明人利用該套系統(tǒng)分別對士500kV德陽換流站、IlOkV籍田變電站接地裝置 進行了測量，現(xiàn)場測試結(jié)果表明，該套設(shè)備能準確、快捷地完成接地裝置測量，并能同時滿 足大型地網(wǎng)接地阻抗與跨步電壓、接觸電勢、地表電位梯度等工頻參數(shù)的測量，解決了大型 地網(wǎng)測量的難題。


圖1是本發(fā)明系統(tǒng)與變電站地網(wǎng)的連接關(guān)系示意圖。圖2是本發(fā)明系統(tǒng)硬件框圖。圖3是圖2所示兩個推換式變頻電源并聯(lián)連接關(guān)系示意圖。圖4是變頻測量表(即變頻測量電表)交流采樣總體框圖。
具體實施例方式本發(fā)明異頻大電流多功能接地阻抗測試系統(tǒng)的核心包括變頻電源、信號采集與數(shù) 據(jù)處理兩大部分，如圖1。其中，變頻電源部分由2臺15kW推挽放大式變頻電源并聯(lián)組成(參見圖3)，可實 現(xiàn)輸出正弦波0 350V連續(xù)可調(diào)，輸出頻率為20 300Hz連續(xù)可調(diào)，并配有兩臺升壓變壓 器，可將變頻電源輸出電壓抬高至合適電壓注入地網(wǎng)。信號采集、數(shù)據(jù)處理與顯示功能由HVXP選頻電壓、電流表實現(xiàn)，該表抗干擾能力 強，可測量40 65Hz的電壓、電流信號。異頻大電流多功能接地阻抗測試系統(tǒng)的硬件設(shè)計 如圖2所示。DHVFP型推挽放大式變頻電源的技術(shù)參數(shù)及特性異頻大電流多功能接地阻抗測試系統(tǒng)采用兩臺推挽放大式變頻電源并聯(lián)作為功 率源，并聯(lián)電路如圖3所示。單臺推挽放大式變頻電源的輸出容量為15kW，主要技術(shù)參數(shù)如 下額定輸入電壓三相交流380V士 10%，50Hz ；額定輸出容量30kW;輸出電壓單相，正弦波0 350V連續(xù)可調(diào)；輸出電流0 85A;輸出電壓不穩(wěn)定度彡；輸出頻率20 300Hz連續(xù)可調(diào)；輸出頻率調(diào)節(jié)細度0. IHz ；輸出頻率不穩(wěn)定度0. ；輸出波形為標準正弦波波形畸變率< ；局部干擾放電量< IOpc ；測試時間設(shè)定范圍0 99分鐘，精度0. 1秒；絕緣水平輸入、輸出端子對地彡3kV/AC/lmin ；變頻電源允許運行時間額定輸出功率下允許運行60min ；允許溫升在額定負載下，連續(xù)工作60min，出風口溫升彡45K ；冷卻方式強迫風冷；
單臺重量48kg。2臺推挽放大式變頻并聯(lián)時只需要將輸出端對應(yīng)連接，即可將電源容量提高2倍， 不需要復雜的接線就可以實現(xiàn)超大功率輸出，且能實現(xiàn)輸出正弦波0 350V連續(xù)可調(diào)，輸 出頻率為20 300Hz連續(xù)可調(diào)。在使用中，只需要將每個并聯(lián)連接變頻電源裝置單元的信 號通過光纖同遠程的控制箱連接，就能夠輕松進行試驗，操作簡便。采用變頻電源裝置并 聯(lián)，方便設(shè)備的維護，不需要維護一個超大體積的設(shè)備，而是將設(shè)備分為兩個獨立單元來進 行，解決了超大功率變頻電源裝置生產(chǎn)過程中的難題，提高可靠性。另外，每個并聯(lián)變頻電 源裝置單元能夠獨立成為一個變頻電源，相當于兩套獨立的電源，每個并聯(lián)變頻電源裝置 單元均保留獨立保護裝置，能夠快速準確的保護被試品和設(shè)備人員安全。2) HVJDB升壓變壓器的技術(shù)參數(shù)及特性變頻電壓通過橋式放大電路輸出，通過升壓變壓器的低壓端相連，升壓變壓器的 高壓端同試驗回路相連，選擇合適的輸出電壓注入地網(wǎng)。升壓變壓器結(jié)構(gòu)為單相干式自冷。高、低壓繞組及鐵芯間均設(shè)有靜電屏蔽層，高低 壓繞組之間只有磁的聯(lián)系，沒有電的聯(lián)系，既作為升壓變壓器，又可作為隔離變壓器；內(nèi)置 過壓保護，防止擊穿反擊。勵磁變壓器有承受其總重量的搬運把手，提供高壓繞組相互組合 使用時的連接銅母線。單臺變壓器額定容量為15kVA，目前，該套地網(wǎng)測試系統(tǒng)配有兩臺，兩 臺變壓器可并聯(lián)輸出，可將變頻電源輸出電壓抬高至合適電壓，注入地網(wǎng)，作為地網(wǎng)接地電 阻測試、跨步電壓測試、分流情況測試的功率源。單臺變壓器技術(shù)參數(shù)如下額定容量15kVA;相數(shù)單相；額定輸入電壓雙繞組，2 X 350V，可串并聯(lián)使用；輸出電壓200V、400V、600V、800V、1000V(每個繞組均為滿容量輸出)；出線方式輸入、輸出繞組均在變壓器頂部引出；額定頻率20 300Hz ；絕緣水平繞組對地2kV/lmin ；局部放電量彡IOpC;噪聲水平<55dB;冷卻方式0ΝΑΝ ；額定容量下連續(xù)運行60min后溫升小于65°C ；允許運行時間額定輸出電流下允許運行60min ；重量180kg/臺；3)變頻測量表的研制與傳統(tǒng)的測量方式相比，變頻法測量接地裝置有明顯的優(yōu)點，測量的重復性好，消 除了偶然因素的影響，能有效消除干擾信號。如果對干擾信號進行分析，不難發(fā)現(xiàn)，干擾信 號的主要能量集中在工頻及其奇數(shù)倍頻處，其他頻帶的干擾能量較小。若能有效避開工頻 及其奇次諧波頻率處的地中雜散電流，在其他的頻率上進行接地電阻的測量，干擾分量將 大大降低。在本項目中，研究人員已經(jīng)成功開發(fā)出了大功率變頻電源，可以向變電站地網(wǎng)注 入變頻電壓、電流信號，因此，研究開發(fā)出一套接收變頻信號并能精確測量出其幅值和相位的測量儀表，成為本項目必須要解決的技術(shù)問題。A、變頻測量表的技術(shù)參數(shù)和測試結(jié)果本項目研究開發(fā)的接地阻抗變頻測量表具有選頻電壓測量功能，可以測量45 55Hz的電壓信號；采用變頻抗干擾技術(shù)，基于傅立葉變換和頻譜分析技術(shù)，測量選頻帶寬 可窄至0. 1Hz，可以確保測量頻率的純凈性，有效屏蔽工頻及諧波干擾信號，具有很強的抗 干擾能力，同時外接電流傳感器，可以實現(xiàn)選頻電流測量，主要技術(shù)參數(shù)如下電壓測量范圍lmV 50V ；最大分辨率0. OlmV ；測量準確度普通模式士(讀數(shù)+2個字)；深度抗干擾模式士(讀數(shù)*5 % +2個字)；測量頻率普通模式45 55Hz，0. IHz步距；測量帶寬最窄0. 1Hz，有0. 1,0. 25,0. 5Hz三種測量帶寬；干擾信號比普通模式10 1 ；深度抗干擾模式100 1，抗干擾頻率50Hz;電池工作時間約8小時；充電電源AC220V士 10%，50Hz ；儀器重量3kg為了對已開發(fā)的變頻測量表的精度進行檢測，采用了標準信號發(fā)生源進行校準檢 查，該測量結(jié)果如下表1 表3所示表1測量電壓精度檢測
權(quán)利要求
1.一種基于變頻電源的異頻大電流多功能接地參數(shù)測試系統(tǒng)，包括，從變電站地網(wǎng)采 集的電流、電壓信號經(jīng)處理得到接地阻抗值的變頻測量表，其特征是還具有變頻電源單元 以及升壓變壓器單元；其中，變頻電源單元由兩臺15kW推換放大式變頻電源并聯(lián)組成，該 每臺變頻電源的額定輸入電壓為380V士 10 %、50Hz三相交流電，輸出正弦波0 350V連續(xù) 可調(diào)，輸出頻率為20 300Hz連續(xù)可調(diào)；升壓變壓器單元由一臺升壓變壓器組成，升壓變壓器的初級線圈與變頻電源單元的 兩個輸出端連接，該升壓變壓器的次級線圈與變電站地網(wǎng)連接；該升壓變壓器的頻定容量 為15kVA，輸出電壓為200V、400V、600V、800V或1000V，預(yù)定頻率為20 300Hz。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的機遇變頻電源的異頻大電流多功能接地參數(shù)測試系統(tǒng)，特征 是所述變頻測量表由信號采集與處理單元順次連接通信與控制單元和顯示單元組成，信 號采集與處理單元又由電壓互感器、電流互感器和放大濾波處理電路組成，電壓互感器和 電流互感器二者的信號輸出端連接放大濾波處理電路。
全文摘要
一種基于變頻電源的異頻大電流多功能接地參數(shù)測試系統(tǒng)，屬用于變電站地網(wǎng)接地參數(shù)的測試裝置。主要由變頻電源單元和升壓變壓器單元組成。變頻電源單元由兩臺推換放大式變頻電源并聯(lián)組成，每臺變頻電源的額定輸入電壓為380V±10％、50Hz三相交流電，輸出正弦波0～350V連續(xù)可調(diào)，輸出頻率為20～300Hz連續(xù)可調(diào)；升壓變壓器單元由一臺升升壓變壓器組成，升壓變壓器的初級線圈與變頻電源單元的兩個輸出端連接，該升壓變壓器的次級線圈與變電站地網(wǎng)連接；該升壓變壓器的頻定容量為15kVA，輸出電壓為200V、400V、600V、800V或1000V，預(yù)定頻率為20～300Hz。它具有抗干擾能力強、測量精度高的特點。
文檔編號G01R27/18GK102087331SQ201010587390
公開日2011年6月8日 申請日期2010年12月14日 優(yōu)先權(quán)日2010年12月14日
發(fā)明者吳馳, 崔濤, 曾宏, 濮峻嵩, 葛凱, 許安 申請人:四川電力試驗研究院