一種用於乾式空心電抗器綜合電氣性能參數測試的系統及方法與流程
2023-10-10 01:47:34
本發明涉及測量電變量技術領域，更具體地，涉及一種用於乾式空心電抗器綜合電氣性能參數測試的系統及方法。
背景技術：
隨著電力行業的迅猛發展，電力系統對其中的各類元器件的精度和穩定性的要求越來越高。電抗器作為常用的電氣元件，在電力系統中有著豐富的使用環境，可以完成無功補償、抑制諧波以及限制電流等需求，而電抗器自身的電氣性能參數的準確性，會直接影響到其實際效果，甚至影響整個電力系統，所以對電抗器的中和電氣性能參數測試十分重要。目前交流和直流輸電系統中常用的是乾式空心電抗器，該電抗器需要測試的參數包括直流電阻、交流電阻、電抗、電感、品質因數、直流損耗以及諧波損耗功率等，而目前測量這些參數需要使用不同的測量儀器及系統，有些參數無法直接測得，還需要使用多種儀器測量後再計算得出，測試步驟多，測試時間長；且對同一電抗器進行多次測量，因無法保證每次測量時，如人員操作以及環境溫度等的環境因素無法保證一致，會存在不可避免的誤差，使得測量結果可信度不高；同時因集成度低，各測試儀器系統分散，不方便在各種試驗現場測試。
技術實現要素：
為了解決背景技術存在的對乾式空心電抗器各綜合電氣性能參數的測試集成度低、測試步驟多、測試時間長且存在誤差的問題，本發明提供了一種用於乾式空心電抗器綜合電氣性能參數測試的系統及方法。
所述一種用於乾式空心電抗器綜合電氣性能參數測試的系統包括：
電流採集模塊，所述電流採集模塊用於獲取待測乾式空心單抗器的工作電流，電流採集模塊輸入端與待測乾式空心電抗器連接，電流採集模塊輸出端與計算機連接；
電壓採集模塊，所述電壓採集模塊用於獲取待測乾式空心單抗器的工作電壓，電壓採集模塊輸入端與待測乾式空心電抗器連接，電壓採集模塊輸出端與計算機連接；
功率採集模塊，所述功率採集模塊用於獲取待測乾式空心單抗器的損耗功率，功率採集模塊輸入端與待測乾式空心電抗器連接，功率採集模塊輸出端與計算機連接；
電源模塊，所述電源模塊為多頻高精度線性電源，電源模塊由380v三相電壓供電，用於給電流採集模塊、電壓採集模塊、功率採集模塊以及待測乾式空心電抗器提供特定頻率的線性電源；
控制模塊，所述控制模塊有plc控制器構成，用於控制三相380v電源的接入及高精度線性電源的輸出；
計算機，所述計算機用於記錄電流採集模塊、電壓採集模塊以及功率採集模塊的採集數據，並依據採集的特定頻率下乾式空心電抗器的電壓、電流以及損耗功率，計算出各綜合電氣性能參數；
進一步的，所述測試系統包括三組電壓保護模塊，所述電壓保護模塊由高頻電容與電感並聯組成，所述三組電壓保護模塊分別連接待測乾式空心電抗器與電流採集模塊、電壓採集模塊、功率採集模塊，用以避免乾式空心電抗器感應電壓對各採集模塊造成的損壞；
進一步的，所述測試系統包括啟動保護模塊，所述啟動保護模塊連接在控制模塊上，在啟動電源前自檢確保電源從0開始輸出，用於避免由誤操作對所述系統及實驗人員造成的危害；
進一步的，所述待測試的乾式空心電抗器是乾式空心並聯電抗器、乾式空心限流電抗器以及乾式空心平波電抗器；
進一步的，所述綜合電氣性能參數包含：交流阻抗、直流電阻、交流等效電阻、電感、電抗、品質因數、直流損耗以及諧波損耗功率；
進一步的，所述諧波測試電流的頻率為50nhz，其中0≤n≤50，n為整數；
進一步的，所述數據採集模塊直流帶寬範圍為0～30mhz，數據採集模塊準確度等級為0.03，數據採集模塊電壓測量範圍為0～1000v，數據採集模塊電流測量範圍為0～20a；
優選地，所述功率分析儀使用norma5000型功率分析儀；
優選地，所述plc採用松下fpx0-l40r可編程控制器；
優選地，所述電流採集模塊使用電流互感器；
優選地，所述電壓採集模塊使用電壓互感器；
所述一種用於乾式空心電抗器綜合電氣性能參數測試的方法包含：
步驟一：控制模塊控制電源模塊以特定頻率給電流採集模塊、電壓採集模塊、功率採集模塊以及待測乾式空心電抗器供電；
步驟二：電流採集模塊測量待測乾式空心電抗器工作電流，並將所述電流數據傳輸至計算機；
步驟三：電壓採集模塊測量待測乾式空心電抗器工作電壓，並將所述電壓數據傳輸至計算機；
步驟四：功率採集模塊測量待測乾式空心電抗器損耗功率，並將所述功率數據傳輸至計算機；
步驟五：計算機計算得出各電氣性能參數，所述各電氣性能參數指交流阻抗、直流電阻、交流等效電阻、電感、電抗、品質因數、直流損耗以及諧波損耗功率；
進一步的，所述電氣性能參數測試電源輸出為特定頻率下的諧波電流有效值，所述特定頻率為50hhz，其中0≤h≤50，h為整數；當h＝0時，電源輸出為直流電流；
進一步的，所述交流阻抗為乾式空心電抗器工作電壓與工作電流的比值；
進一步的，所述直流電阻為頻率為0時交流阻抗的值；
進一步的，所述交流等效電阻為頻率為h時乾式空心電抗器損耗功率與工作電流平方的比值；
進一步的，所述電抗為頻率為h時交流阻抗平方與交流等效電阻平方差值的開平方值；
進一步的，所述電感為頻率為h時電抗與2π倍頻率的比值；
進一步的，所述品質因數為頻率為h時電抗與交流等效電阻的比值；
進一步的，所述直流損耗功率為頻率為0時的乾式空心電抗器工作電流的平方與直流電阻的乘積；
進一步的，所述諧波損耗功率為頻率為h時乾式空心電抗器工作電流的平方與交流等效電阻的乘積；
本發明的有益效果為：本發明的技術方案，給出了一種用於乾式空心電抗器綜合電氣性能參數測試的系統及方法，該系統集成度高，可同時測得乾式空心電抗器的所有電氣性能參數，避免了因環境因素導致的測量誤差，並提高了測量效率，便於攜帶，可布置在各種試驗現場進行測試。
附圖說明
圖1為本發明具體實施方式的一種用於乾式空心電抗器綜合電氣性能參數測試系統的結構圖；以及
圖2為本發明具體實施方式的一種用於乾式空心電抗器綜合電氣性能參數測試方法的流程圖。
具體實施方式
現在參考附圖介紹本發明的示例性實施方式，然而，本發明可以用許多不同的形式來實施，並且不局限於此處描述的實施例，提供這些實施例是為了詳盡地且完全地公開本發明，並且向所屬技術領域的技術人員充分傳達本發明的範圍。對於表示在附圖中的示例性實施方式中的術語並不是對本發明的限定。在附圖中，相同的單元/元件使用相同的附圖標記。
除非另有說明，此處使用的術語(包括科技術語)對所屬技術領域的技術人員具有通常的理解含義。另外，可以理解的是，以通常使用的詞典限定的術語，應當被理解為與其相關領域的語境具有一致的含義，而不應該被理解為理想化的或過於正式的意義。
圖1為本發明具體實施方式的一種用於乾式空心電抗器綜合電氣性能參數測試系統的結構圖；所述實施方式提出了一種用於乾式空心電抗器綜合電氣性能參數測試系統，所述系統包括：
電流採集模塊101，所述電流採集模塊用於獲取待測乾式空心單抗器的工作電流，電流採集模塊輸入端與待測乾式空心電抗器連接，電流採集模塊輸出端與計算機連接；
電壓採集模塊102，所述電壓採集模塊用於獲取待測乾式空心單抗器的工作電壓，電壓採集模塊輸入端與待測乾式空心電抗器連接，電壓採集模塊輸出端與計算機連接；
功率採集模塊103，所述功率採集模塊用於獲取待測乾式空心單抗器的損耗功率，功率採集模塊輸入端與待測乾式空心電抗器連接，功率採集模塊輸出端與計算機連接；
電源模塊104，所述電源模塊為多頻高精度線性電源，電源模塊由380v三相電壓供電，用於給電流採集模塊、電壓採集模塊、功率採集模塊以及待測乾式空心電抗器提供特定頻率的線性電源；
控制模塊105，所述控制模塊有plc控制器構成，用於控制三相380v電源的接入及高精度線性電源的輸出；
計算機106，所述計算機用於記錄電流採集模塊、電壓採集模塊以及功率採集模塊的採集數據，並依據採集的特定頻率下乾式空心電抗器的電壓、電流以及損耗功率，計算出各綜合電氣性能參數；
進一步的，所述測試系統包括三組電壓保護模塊，所述電壓保護模塊由高頻電容與電感並聯組成，所述三組電壓保護模塊分別連接待測乾式空心電抗器與電流採集模塊、電壓採集模塊、功率採集模塊，用以避免乾式空心電抗器感應電壓對各採集模塊造成的損壞；
進一步的，所述測試系統包括啟動保護模塊，所述啟動保護模塊連接在控制模塊上，在啟動電源前自檢確保電源從0開始輸出，用於避免由誤操作對所述系統及實驗人員造成的危害；
進一步的，所述待測試的乾式空心電抗器是乾式空心並聯電抗器、乾式空心限流電抗器以及乾式空心平波電抗器；
進一步的，所述綜合電氣性能參數包含：交流阻抗、直流電阻、交流等效電阻、電感、電抗、品質因數、直流損耗功率以及諧波損耗功率；
進一步的，所述諧波測試電流的頻率為50nhz，其中0≤n≤50，n為整數；
進一步的，所述數據採集模塊直流帶寬範圍為0～30mhz，數據採集模塊準確度等級為0.03，數據採集模塊電壓測量範圍為0～1000v，數據採集模塊電流測量範圍為0～20a；
優選地，所述功率分析儀使用norma5000型功率分析儀；
優選地，所述plc採用松下fpx0-l40r可編程控制器；
優選地，所述電流採集模塊使用電流互感器；
優選地，所述電壓採集模塊使用電壓互感器；
圖2為本發明具體實施方式的一種用於乾式空心電抗器綜合電氣性能參數測試方法的流程圖，所述實施方式提出了一種用於乾式空心電抗器綜合電氣性能參數測試的方法，所述方法包括：
步驟201：控制模塊控制電源模塊以特定頻率給電流採集模塊、電壓採集模塊、功率採集模塊以及待測乾式空心電抗器供電；
步驟202：電流採集模塊測量待測乾式空心電抗器工作電流，並將所述電流數據傳輸至計算機；
步驟203：電壓採集模塊測量待測乾式空心電抗器工作電壓，並將所述電壓數據傳輸至計算機；
步驟204：功率採集模塊測量待測乾式空心電抗器損耗功率，並將所述功率數據傳輸至計算機；
步驟205：計算機計算得出各電氣性能參數，所述各電氣性能參數指交流阻抗、直流電阻、交流等效電阻、電感、電抗、品質因數、直流損耗功率以及諧波損耗功率；
進一步的，所述電氣性能參數測試電源輸出為特定頻率下的諧波電流有效值，所述特定頻率為50hhz，其中0≤h≤50，h為整數；當h＝0時，電源輸出為直流電流；
進一步的，所述交流阻抗為乾式空心電抗器工作電壓與工作電流的比值；
進一步的，所述直流電阻為頻率為0時交流阻抗的值；
進一步的，所述交流等效電阻為頻率為h時乾式空心電抗器損耗功率與工作電流平方的比值；
進一步的，所述電抗為頻率為h時交流阻抗平方與交流等效電阻平方差值的開平方值；
進一步的，所述電感為頻率為h時電抗與2π倍頻率的比值；
進一步的，所述品質因數為頻率為h時電抗與交流等效電阻的比值；
進一步的，所述直流損耗功率為頻率為0時的乾式空心電抗器工作電流的平方與直流電阻的乘積；
進一步的，所述諧波損耗功率為頻率為h時乾式空心電抗器工作電流的平方與交流等效電阻的乘積。