一种消弧线圈测控系统的校验方法、校验装置及其系统

技术领域

本发明属于电力系统计量及现场测试技术领域，具体涉及一种消弧线圈测控系统的校验方法、校验装置及其系统。

背景技术

电容电流系指无补偿的中性点不接地电力系统发生单相金属性接地时的容性电流。电容电流是电力系统固有的特性，电容电流的大小是电力系统本身网络结构及电压等级决定的。

我国国家标准GB/T50064-2014《交流电气装置的过电压保护和绝缘配合设计规范》中规定，3kV～10kV不直接连接发电机的系统和35kV，66kV系统，当单相接地故障电容电流不超过10A时，可采用不接地方式；当超过10A又需在接地故障条件下运行时，应采用中性点谐振接地方式。

通常谐振接地是指在供电的电力系统中性点接入消弧线圈，以消弧线圈产生的感性电流来补偿系统的容性电流，使故障点处的故障残余电流达到最小。当达到10A以下时，故障处的电弧易于自动熄灭，故障易于消除。目前电力系统中消弧线圈使用的最多的是调匝式。约占98％以上，且多为自动调匝式。

消弧效果的评判标准就是故障点残流的大小。残流越小，则消弧的效果越好，反之则差。而残流大小的决定因素数是消弧线圈感性电流的大小，感性电流的大小却决于消弧线圈电感量的大小，消弧线圈电感量的大小是由其匝数调节的。如何、何时调节匝数是由消弧线圈测控系统决定的。

在消弧线圈补偿系统中，消弧线圈测控系统相当于大脑和指挥部，其性能的优劣直接关系到消弧的效果。而且在运行中，除了要求故障点处残余电流绝对值小外，通常还要求残余电流的性质为感性，即感性电流要略微大于被补偿的电力系统的电容性电流，因此消弧线圈测控系统必须有较高的电容电流测量精度，既能区别电容电流的大小还能选择感性电流的大小，将消弧线圈的档位调整在适当的分头位置上。

消弧线圈测控系统除了测量电力系统的电容性电流、调整分接头的功能外，还必须有保护告警功能，以便运行维护人员及时发现问题，采取相应的措施，以防事故的发生或事故的扩大。

消弧线圈测控系统对消弧线圈的作用来说是非常重要的，在运行中必须确保其处于良好状态，因此必须定期或不定期进行校验，但校验工作非常困难，主要存在以下问题。

1)、缺乏专用的校验设备，运行中检测工作没用进行。

消弧线圈的测控系统一般由电子元器件组成，其测量控制功能及其性能一般出厂时进行校验，现场安装后或者在现场进行简单的校验或者在现场调试后直接交付运行。运行后因无检测设备，基本上就不进行校验了。

2)、缺乏有效的校验方法。

由于缺乏专用的检测设备，检测工作只能按消弧线圈生产厂家的要求进行，因此校验方法五花八门，其各种要求也不尽相同，没有统一的有效的校验方法。因此目前对消弧线圈测控系统的校验仅停留在运行人员的日常巡视中，只能得出死机或者对人的操作有无反应上面，对其相关性能无从校验。

3)、测控系统故障率高，严重影响消弧线圈的运行。

虽然消弧线圈生产厂家声称可以免维护运行，但实际上测控系统的故障率居高不下，据不完全统计，在投运一年之后，其测控系统的故障率总体达50％左右，主要表现为死机。投运时间越长，故障率越高。超过5年之后，几乎所有的消弧线圈测控系统都有各种程度不同的问题。极端者，有的产品在投运一年后测控系统基本上就不能使用了。

3)、测控系统电容电流测量准确度低、残余电流偏差大或性质错误。

通常测控系统在较小电流范围内，测量精度较高，据不完全统计，但电容电流大于120A后，测量误差就会达到10％，当电容电流达到150A以上时，误差最大的可以达到40％。可见其测量误差是随着电容电流的增大而增大的。现在随着城市的扩张，电力系统电容电流达100A以上的比比皆是。最大的电容电流已到450A。测量误差偏大会导致故障时残余电流偏大或者残余电流性质错误(如应为感性但实为容性)，这严重影响了消弧线圈的性能。测控系统的测量误差必须控制在有效范围内。

4)、测控系统性能存在衰退、劣化现象。

因测控系统许多部件均是电子元器件，存在着自然老化过程，且长期运行在较为恶劣工况环境下，受各种干扰信号的影响，会进一步加速其老化，因此一些性能就会衰退。由于元器件性能的衰退，会影响到相关测控功能的性能，从而导致消弧线圈运行异常或者出现故障。

5)、测控系统告警信号误发或不发的现象较为普遍。

由于运行环境电磁环境复杂，干扰信号强度大，波形复杂，常常导致测控系统发出告警异常信号或者出现不告警现象。运行人员是凭着相关信号来对设备进行正常与否判断的，如果误报警信号太多，除了让运行人员疲于奔命外，还会导致运行人员麻痹，放松警惕。如果不报警，会导致运行人员以为一直处于良好状态。因测控系统故障率高，在运行中常常屏蔽掉相关告警信号。总之，告警信号应反映真实情况，发挥其应有的作用。

6)、告警信号测量准确度差。

测控系统中各种告警信号的定值是设定的。但因告警信号的测量准确性相对于电容电流测量系统更差一些，一般也不予以校验，运行一段时间后，存在误发信号、误报警现象，也有可能存在不发信、不报警现象。这些现象主要是与告警测量的准确性相关的。

综上所述，针对消弧线圈测控系统，由于缺乏有效的校验方法而导致消弧线圈测控系统故障率高、测量准确度低；以及告警信号的实际测量存在的偏差而导致告警不及时或者误报的情况，亟需一种消弧线圈测控系统的校验方法，通过电容电流的测量精度以及告警信号的测量精度的两个方面检测消弧线圈测控系统的性能。

发明内容

本发明的目的是提供一种消弧线圈测控系统的校验方法、校验装置及其系统，其中，所述校验方法通过标准量以及消弧线圈测控系统的测量值进行比较，直观地反应出消弧线圈测控系统的性能，再者，两者测量近乎同步进行，可以有效降低环境因素的干扰，提高校验结果的可靠性；此外，本发明还对消弧线圈测控系统的告警性能进行校验，更加全面地对消弧线圈测控系统进行校验。

一方面，本发明提供的一种消弧线圈测控系统的校验方法，包括：电容电流的测量校验以及告警信号的测量校验；

其中，所述电容电流测量校验包括：S1.1-S1.3；

S1.1：将校验装置与所述消弧线圈测控系统连接；

其中，校验装置中设有电容电流发生器，用于模拟电容电流系统；

S1.2：在校验范围内进行若干次标准量测量以及消弧线圈测控系统的测试；

其中，在所述电容电流发生器的同一电容电流档位下，利用校验装置中的电流测量模块进行标准量测量得到标准电流，以及利用接入的消弧线圈测控系统进行电容电流测试得到测试电流；

S1.3：计算标准电流与所述测试电流的偏差，并依据偏差进行所述消弧线圈测控系统是否合格的初步判断；

所述警信号的测量校验包括：S2.1-S2.3；

S2.1：将校验装置中告警信号发生器的告警信号接入所述消弧线圈测控系统；

S2.2：调节告警信号大小并同步监测所述消弧线圈测控系统是否出现告警信号，若出现告警信号，则记录所述消弧线圈测控系统中告警信号出现时所述告警信号发生器的告警信号幅值；

S2.3：利用是否出现告警信号以及出现告警信号后步骤S2.2的告警信号幅值与所述消弧线圈测控系统的告警信号阈值进行比较得到是否合格的初步判断；

其中，依据步骤S1.3以及步骤S2.3的结果确定所述消弧线圈测控系统的性能。

可选地，若步骤S1.3以及步骤S2.3的判断结果均为合格，所述消弧线圈测控系统合格；否则，视为不合格。

可选地，步骤S1.2中进行标准量测量以及利用消弧线圈测控系统进行测试的过程时，设置如下：

利用校验装置中的电流测量模块进行标准量测量得到标准电流时，消弧线圈退出运行；

利用利用接入的消弧线圈测控系统进行电容电流测试得到测试电流时，消弧线圈接入运行。

可选地，在步骤S1.2中在校验范围内进行至少5次测试得到至少5组标准电流和测试电流。

针对多组标准电流和测试电流的偏差计算均值等参数，并通过设定的阈值标准来判定是否满足精度需求。

可选地，所述校验装置中的电流测量模块的精度高于所述消弧线圈测控系统1-2个数量级。

电流测量模块的精度越高，最终的校验结果的可靠性就越高。

二方面，本发明提供一种基于所述校验方法的校验装置，包括：电容电流发生器、电流测量模块、告警信号发生器、以及控制器，所述校验装置上设有测量接口；

其中，所述电容电流发生器与电流测量模块连接，用于测量所述电容电流发生器得到标准电流；所述告警信号发生器与所述控制器连接；

所述测量接口用于供所述消弧线圈测控系统接入所述校验装置。

三方面，本发明提供一种基于所述校验装置的校验系统，包括校验装置和消弧线圈测控系统，所述消弧线圈测控系统通过测量接口接入所述校验装置。

可选地，所述消弧线圈测控系统为调匝式消弧线圈测控系统。

有益效果

1.本发明提供的一种消弧线圈测控系统的校验方法提供了一种有效、标准的消弧线圈测控系统的校验手段，填补了消弧线圈测控系统的校验方法的技术空白。

2.所述校验方法通过比较的方式可以直观的反应消弧线圈测控系统的精度问题，其同时考虑到了电容电流的测量精度以及告警信号的测量精度，更加全面地对消弧线圈测控系统进行校验；二方面，电流测量模块可以选用现有精度更高的模块进行测量，进而提高了消弧线圈测控系统在电容电流测量方面的校验精度；尤其是标准电流与测试电流几乎同步进行，两者之间不存在环境差异以及电网电压、频率变化的影响，从而有效降低了外部因素的干扰，使得消弧线圈测控系统的校验结果更加真实、客观的反应了系统本身精度。尤其是克服了现有技术中当环境条件发生变化或其参数发生变化时、局部损坏时误判情况的发生问题。

附图说明

图1是本发明的校验装置的示意图；

图2是本发明的校验方法的流程示意图。

具体实施方式

本发明针对消弧线圈测控系统校验困难的问题，提供了一种消弧线圈测控系统的校验方法、校验装置及其系统。为了使本技术领域的人员更好地理解本发明方案，下面结合附图和具体实施方案对本发明作进一步的详细说明。显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

实施例1：

如图1所示，本实施例提供的校验装置包括：电容电流发生器、电流测量模块、告警信号发生器以及控制器，所述校验装置上设有测量接口。

其中，测量接口包括消弧线圈测控系统接口以及外部校准接口。其中，消弧线圈测控系统接口作为消弧线圈测控系统接入校验装置的接口。应当理解，电容电流发生器模拟电容电流系统，消弧线圈测控系统接口与电容电流发生器连接，并作为消弧线圈测控系统与电容电流发生器之间的连接接口，构建两者的电连接，进而实现电容电流测量得到测量电流。外部校准接口用于供校验装置与精度更高的量值表计或者量值测量系统接入，用于对校验装置进行校准。

电容电流发生器模拟电容电流系统，其利用现有的电气元件构建模拟网络，通过不同型号的元器件组合实现电容电流不同档位的调整，进而提供多档位的电容电流以供电流测量模块和消弧线圈测控系统测量。由于该模块是利用现有的元器件以及理论进行组合可以实现的，并依据实际需求进行调整的，故而对其不进行具体的阐述。

告警信号发生器用于发送告警信号，告警信号的类型是依据消弧线圈测控系统中常用告警信号而定。其目的在于生成告警信号并接入消弧线圈测控系统中，观察消弧线圈测控系统是否进行告警以及告警时的告警信号幅值。由于消弧线圈测控系统中是否出现告警是依据告警信号是否超过对应阈值来确定，进而采集到消弧线圈测控系统出现告警时的告警信号幅值并将其与对应阈值进行比较，则可以获知消弧线圈测控系统的告警功能是否正常，若是两者不一致，则说明消弧线圈测控系统的告警功能存在精度问题。

控制器作为控制中心，在一些实现方式中，其控制告警信号发生器调节告警信号的大小，并监测获取到消弧线圈测控系统中出现告警信号时告警信号的幅值。此外，在另一些实现方式中，控制器还可以作为控制中心，采集电流测量模块得到标准电流。进一步还可以作为控制中心，利用自动化布局控制电容电流发生器调节其电容电流档位，实现全自动化的校验。

上述校验装置可以实现装置小型化，便于密封安装，没有了人员接触带电部位及带电设备的可能性，确保了人生安全。并基于上述校验装置，将其与消弧线圈测控系统组成了本发明的校验系统，两者之间通过消弧线圈测控系统接口构建连接。

实施例2：

基于上述校验装置，本发明提供的一种消弧线圈测控系统的校验方法，包括：电容电流的测量校验以及告警信号的测量校验；

其中，所述电容电流测量校验包括：S1.1-S1.3；

S1.1：将校验装置与所述消弧线圈测控系统连接；

其中，校验装置中设有电容电流发生器，用于模拟电容电流系统；

S1.2：在校验范围内进行若干次标准量测量以及消弧线圈测控系统的测试；

其中，在所述电容电流发生器的同一电容电流档位下，利用校验装置中的电流测量模块进行标准量测量得到标准电流，以及利用接入的消弧线圈测控系统进行电容电流测试得到测试电流；

S1.3：计算标准电流与所述测试电流的偏差，并依据偏差进行所述消弧线圈测控系统是否合格的初步判断；

所述警信号的测量校验包括：S2.1-S2.3；

S2.1：将校验装置中告警信号发生器的告警信号接入所述消弧线圈测控系统；

S2.2：调节告警信号大小并同步监测所述消弧线圈测控系统，记录所述消弧线圈测控系统中告警信号出现时所述告警信号发生器的告警信号幅值；

S2.3：将步骤S2.2的告警信号幅值与所述消弧线圈测控系统的告警信号阈值进行比较得到是否合格的初步判断；

本实施例中，先执行电容电流的测量校验再执行告警信号的测量校验；其他可行的实施例中，可以先执行告警信号的测量校验，再执行电容电流的测量校验，本发明对其不进行具体的限定。

因此，本实施例中，所述校验方法的实际应用过程如下：

1)将消弧线圈退出运行，指脱离电力系统。

2)将校验装置与所述消弧线圈测控系统连接，并将消弧线圈的测控系统调为就地操作模式，设置为调试状态。

3)启动校验装置，校验装置按设定的点数对电容电流进行标准量测量，得到设定点上的标准量。即得到设定的电容电流档位下的标准量(电容电流值)。

4)将校验装置与消弧线圈并联接入。即将消弧线圈接入校验系统。即：消弧线圈在接入校验装置之前，必须先脱离电力系统，是一个孤立的相互线圈存在。

5)设置校验装置上的电容电流档位并在相应的电容电流大小的档位上停留一会，读取并记录消弧线圈测控系统所测量的电容电流值。

6)将在各个档位上的测量电流与本系统在此前测量的标准量进行比较，计算出相应的偏差。依据偏差进行是否合格的判断。

7)上述测控系统测量准确度检验完成后，再将检验设备置于告警信号工作模式。

8)将告警信号发生器的告警信号接入消弧线圈测控系统。

9)启动校验装置并调节告警信号大小，同时监视消弧线圈测控系统是否出现告警信号，当消弧线圈测控系统出现告警信号时，记录下相应的告警信号幅值。

10)判断依据就是告警信号是否出现及出现告警信号幅值大小是否与测控系统设定的阈值一致。其中，若出现告警信号且告警信号的幅值与阈值的大小一致，则符合要求；

11)以上两部分均符合要求就判定为合格。否则为不合格。

应当理解，通过上述手段，本发明针对消弧线圈测控系统进行了电容电流检测的校验以及告警信号的校验，更加全面的对消弧线圈测控系统进行了检查，能够及时发现消弧线圈测控系统存在的问题，确保消弧线圈测控系统处于良好受控状态。

为了提高本发明检查结果的可靠性，可以将电流测量模块作为一个独立的模块，送入更高一级的校准系统进行校准，以完成溯源要求。如进行拆卸送校，则需在断电接地、充分放电后，拆卸标准模块送到更高级计量单位进行校准。

需要强调的是，本发明所述的实例是说明性的，而不是限定性的，因此本发明不限于具体实施方式中所述的实例，凡是由本领域技术人员根据本发明的技术方案得出的其他实施方式，不脱离本发明宗旨和范围的，不论是修改还是替换，同样属于本发明的保护范围。