CN112824911A - 用于测试消弧线圈的装置 - Google Patents
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Abstract
本公开实施例涉及用于测试消弧线圈、电容器、载流导体、干式电抗器的测试装置。该测试装置包括：储能电源，储能电源包括充电变压器、多个储能单元、多个逆变单元和控制单元，充电变压器用于使电源电压经由升压后用于对多个储能单元进行充电，多个逆变单元用于将多个储能单元的多个输出端的电能分别进行逆变变换，多个逆变单元的多个输出端彼此串联，以便形成用于测试消弧线圈的电能输出，控制单元连接至多个逆变单元中的每一个逆变单元的驱动端，以用于控制逆变单元的驱动信号；隔离开关装置；检测装置，用于检测待测试的消弧线圈处的电压、电流和功率和声音中的至少一项。本公开能够有效而便捷地进行配电设备的大容量测试。
Description
技术领域
本公开涉及配电设备的测试，更具体地，本公开涉及配电设备的测试装置，特别是消弧线圈、电容器、载流导体或者干式电抗器的测试装置。
背景技术
为了保证配电设备在电力系统中能够正常运行，通常需要对配电设备进行测试，例如对消弧线圈、电容器、载流导体或者干式电抗器等进行测试。
在传统的配电设备的测试装置中，通常采用特殊配置的测试装置或者专用线路电网供电来提供大容量的测试电源。而该特殊配置的测试装置通常造价十分昂贵，而且根据待测试设备的种类或者容量不同。需要对特殊配置的测试装置进行差异性配置。例如，在传统的测试电容器的方案中，为了匹配待测试电容器容量，通常需要配置不同容量的补偿电抗器进行感性无功补偿，因此需要配备种类繁多的补偿电抗器，进而使得测试电容器的测试过程相对繁琐、不够方便。另外，在传统的利用专用线路电网的测试方案中，也存在造价高昂、难以申请的不便之处，而且配电设备的测试过程中如发生因保护动作而导致专用线路电网所提供的试验电源过流跳闸，容易引起与专用线路电网关联的大面积停电。
因此传统的配电设备的测试装置存在造价高昂、测试过程相对繁琐、不够便利的不足之处。
发明内容
本公开提供一种用于测试配电设备的测试装置，能够有效而便捷地进行配电设备的大容量测试。
根据本公开的第一方面，提供了一种用于测试消弧线圈的测试装置。该测试装置包括：储能电源，储能电源包括充电变压器、多个储能单元、多个逆变单元和控制单元，充电变压器用于使电源电压经由升压后用于对多个储能单元进行充电，多个逆变单元用于将多个储能单元的多个输出端的电能分别进行逆变变换，多个逆变单元的多个输出端彼此串联，以便形成用于测试消弧线圈的电能输出，控制单元连接至多个逆变单元中的每一个逆变单元的驱动端，以用于控制逆变单元的驱动信号；隔离开关装置，用于将来自储能电源的电能输出提供至待测试的消弧线圈；检测装置，用于检测待测试的消弧线圈处的电压、电流和功率和声音中的至少一项，以用于基于检测结果来确定待测试的消弧线圈的性能。
根据本公开的第二方面，还提供了一种电容器的测试装置。该测试装置包括：储能电源，储能电源包括充电变压器、多个储能单元、多个逆变单元和控制单元，充电变压器用于使电源电压经由升压后用于对多个储能单元进行充电，多个逆变单元用于将多个储能单元的多个输出端的电能分别进行逆变变换，多个逆变单元的多个输出端彼此串联，以便形成用于测试电容器的电能输出，控制单元连接至多个逆变单元中的每一个逆变单元的驱动端，以用于控制逆变单元的驱动信号；隔离开关装置，用于将来自储能电源的电能输出提供至变压器；变压器，与待测试的电容器相连，用于使提供至待测试的电容器的电能与待测试的电容器的极间耐压测试需求相匹配；检测装置，用于测量待测试的电容器处的电压，以用于确定待测试的电容器的极间耐压性能。
根据本公开的第三方面，还提供了一种载流导体的测试装置。该测试装置包括：储能电源，储能电源包括充电变压器、多个储能单元、多个逆变单元和控制单元，充电变压器用于使电源电压经由升压后用于对多个储能单元进行充电，多个逆变单元用于将多个储能单元的多个输出端的电能分别进行逆变变换，多个逆变单元的多个输出端彼此串联，以便形成用于测试载流导体的电能输出，控制单元连接至多个逆变单元中的每一个逆变单元的驱动端，以用于控制逆变单元的驱动信号；隔离开关装置，用于将来自储能电源的电能输出经由高变比变压器提供至待测试的载流导体；高变比变压器，与待测试的电容器相连；检测装置，用于测量待测试的载流导体处的电流，以用于确定待测试的载流导体的性能。
根据本公开的第四方面，还提供了一种干式电抗器的测试装置。该测试装置包括：储能电源，储能电源包括充电变压器、多个储能单元、多个逆变单元和控制单元，充电变压器用于使电源电压经由升压后用于对多个储能单元进行充电，多个逆变单元用于将多个储能单元的多个输出端的电能分别进行逆变变换，多个逆变单元的多个输出端彼此串联，以便形成用于测试式电抗器的电能输出，控制单元连接至多个逆变单元中的每一个逆变单元的驱动端，以用于控制逆变单元的驱动信号；隔离开关装置，用于将来自储能电源的电能输出经由变压器提供至待测试的干式电抗器；变压器，与待测试的干式电抗器相连；检测装置，用于检测待测试的干式电抗器处的电压、电流和声音中的至少一项，以用于确定待测试的干式电抗器匝间绝缘性能。
在一些实施例中，储能电源还包括多个整流单元，用于将经由充电变压器升压后的电能进行整流，以便连接至多个储能单元；充电变压器包括多个二次侧绕组，控制单元获取来自检测装置的检测结果。
在一些实施例中，检测装置为功率分析仪，隔离开关装置包括隔离刀闸。
在一些实施例中，控制单元调节驱动信号，以便储能电源以单相、连续工作模式输出电能输出。
在一些实施例中，控制单元调节驱动信号，使得电能输出从第一预定电压值变化至第二预定电压值，以便控制单元基于检测装置所检测的电压、电流来确定待测试的消弧线圈的线性度，控制单元与检测装置相连。
在一些实施例中，第一预定电压值为待测试的消弧线圈的额定电压的10％，第二预定电压值为额定电压的110％。。
在一些实施例中，控制单元调节驱动信号，以便储能电源以冲击电源电压的模式输出电能输，以用于待测试的电容器的极间耐压测试。
在一些实施例中，控制单元调节驱动信号，以便储能电源的电能输出为带有谐波分量的功率源。
在一些实施例中，谐波分量的功率源是经由在工频基波上叠加谐波而生成的。
在一些实施例中，经叠加谐波的电能输出为处于工频基波的2至50次范围之内的高次谐波。
在一些实施例中，在工频基波上所叠加的谐波的幅值小于或等于电容器的额定电压的20％。。
在一些实施例中，检测装置为罗氏线圈，待测试的载流导体为开关或母排。
在一些实施例中，控制单元调节驱动信号，以便储能电源以短时大容量输出的模式输出电能输出，以用于待测试的载流导体的短时耐受电流测试和峰值耐受电流测试中的至少一个。
在一些实施例中，高变比变压器用于将提供至高变比变压器一次侧的电能输出转换为提供至待测试的载流导体的短时冲击大电流。
在一些实施例中，电能输出的输出容量大于等于6500kVA。
在一些实施例中，电能输出持续的时间小于等于2秒。
在一些实施例中，控制单元调节驱动信号，以便储能电源以预定相位角的投切模式输出电能输出，以确定待测试的干式电抗器匝间绝缘性能。
在一些实施例中，确定待测试的干式电抗器匝间绝缘性能包括：获取电能输出投切时声音的测量结果；确定声音的测量结果是否大于或等于预定声音阈值；响应于确定声音的测量结果，确定待测试的干式电抗器匝间绝缘性能异常。
提供发明内容部分是为了简化的形式来介绍对概念的选择，它们在下文的具体实施方式中将被进一步描述。发明内容部分无意标识本公开的关键特征或主要特征，也无意限制本公开的范围。
附图说明
通过结合附图对本公开示例性实施例进行更详细的描述，本公开的上述以及其它目的、特征和优势将变得更加明显，其中，在本公开示例性实施例中，相同的参考标号通常代表相同部件。
图1示出了根据本公开的实施例的配电设备的测试系统100的电路图；
图2示出了根据本公开的实施例的用于测试电容器的测试系统200的电路图；
图3示出了根据本公开的实施例的载流导体的测试系统300的电路图；
图4示出了根据本公开的实施例的干式电抗器的测试系统400的电路图；
图5示出了根据本公开的实施例的用于配电设备的测试方法500的流程图；以及
图6示意性示出了适于用来实现本公开实施例的控制单元的电子设备600的框图。
具体实施方式
下面将参照附图更详细地描述本公开的优选实施例。虽然附图中显示了本公开的优选实施例，然而应该理解，可以以各种形式实现本公开而不应被这里阐述的实施例所限制。相反，提供这些实施例是为了使本公开更加透彻和完整，并且能够将本公开的范围完整地传达给本领域的技术人员。
在本文中使用的术语“包括”及其变形表示开放性包括，即“包括但不限于”。除非特别申明，术语“或”表示“和/或”。术语“基于”表示“至少部分地基于”。术语“一个示例实施例”和“一个实施例”表示“至少一个示例实施例”。术语“另一实施例”表示“至少一个另外的实施例”。术语“第一”、“第二”等等可以指代不同的或相同的对象。下文还可能包括其他明确的和隐含的定义。
如上文所描述的，在传统的配电设备的测试装置中，在传统的配电设备的测试装置中，利用特殊配置的测试装置提供测试供电的方式通常造价十分昂贵，而且根据待测试设备的种类或者容量不同。需要对特殊配置的测试装置进行差异性配置。利用专用线路电网的测试方案中，不仅造价高昂、难以申请，而且容易引起与专用线路电网关联的大面积停电。
为了至少部分地解决上述问题以及其他潜在问题中的一个或者多个，本公开的示例实施例提出了一种用于测试配电设备(例如的装置。该装置包括：储能电源，储能电源包括充电变压器、多个储能单元、多个逆变单元和控制单元，充电变压器用于使电源电压经由升压后用于对多个储能单元进行充电，多个逆变单元用于将多个储能单元的多个输出端的电能分别进行逆变变换，多个逆变单元的多个输出端彼此串联，以便形成用于测试消弧线圈的电能输出，控制单元连接至多个逆变单元中的每一个逆变单元的驱动端，以用于控制逆变单元的驱动信号；隔离开关装置，用于将来自储能电源的电能输出提供至待测试的消弧线圈；检测装置，用于检测待测试的消弧线圈处的电压、电流和功率和声音中的至少一项，以用于基于检测结果来确定待测试的消弧线圈的性能。
在上述方案中，通过向多个储能单元充电储能，以及将多个储能单元的输出经多个逆变单元的逆变变换后再彼此串联输出，并且通过控制单元调整逆变单元的驱动信号使得测试装置所输出的电能输出与待测试配电设备(例如消弧线圈)匹配，能够实现基于针对小容量供电电源一定时间的储能有效而便捷地进行配电设备的大容量测试。
图1示出了根据本公开的实施例的配电设备的测试系统100的电路图。应当理解，如图1所示的系统100的电路结构和功能仅用于示例的目的，而不暗示对于本公开的范围的任何限制。本公开的实施例可以被体现在不同的电路结构和/或功能中。
如图1所示，系统100中包括储能电源110、隔离开关装置160、检测装置170、和待测的配电设备。该待测的配电设备例如是消弧线圈、电容器、载流导体和干式电抗器中的一种，图1示出的配电设备例如为消弧线圈180。
关于储能电源110，其用于提供测试配电设备的电能输出。在一些实施例中，储能电源110例如包括：充电变压器112、多个整流单元120(例如具体包括120-1、120-2至120-N)、多个储能单元130(例如具体包括130-1、130-2至130-N)、多个逆变单元140(例如具体包括140-1、140-2至140-N)、控制单元150、其中，N为自然数，代表整流单元120、储能单元130、或逆变单元140的个数。在一些实施例中，储能电源110还包括第一接触器152和第二接触器(未示出)。
充电变压器112用于使提供至充电变压器112的一次侧的电源电压182经由电磁耦合后升压后提供至多个储能单元130-1、130-2至130-N。在一些实施例中，充电变压器112为多绕组升压变压器。例如，充电变压器112的二次侧包括如图1所示的多个绕组。
多个整流单元120-1、120-2至120-N的多个输入分别与充电变压器110的二次侧的多个绕组连接，用于分别对连接至多个整流单元120-1、120-2至120-N的电能进行整流，多个整流单元120-1、120-2至120-N的多个输出分别连接至多个储能单元130-1、130-2至130-N。在一些实施例中，整流单元120-1、120-2至120-N例如而不限于是三相桥式整流电路。
多个储能单元130-1、130-2至130-N用于将提供至储能单元的电能进行储存。多个储能单元130-1、130-2至130-N分别与多个逆变单元140-1、140-2至140-N相连，以便将所储存的电能提供至逆变单元的输入。在一些实施例中，提供至储能单元130的电能例如经由充电变压器112升压和经由整流单元120整流。在一些实施例中，提供至储能单元的电能例如直接由外部供电提供。在一些实施例中，储能单元130-1、130-2至130-N例如而不限于是储能电容器。该储能电容器例如是滤波电容器、DC-Link电容器、超级电容器。在一些实施例中，储能电源110还包括多个用于储能单元的均压措施，例如多个用于均压的阻性元件。
多个逆变单元140-1、140-2至140-N用于将连接至逆变单元输入端的电能进行逆变变换。多个逆变单元140-1、140-2至140-N的多个输出端彼此串联，以便形成储能电源110的电能输出162，以用于为待测的配电设备(如消弧线圈180)提供测试供电。在一些实施例中，逆变单元140-1、140-2至140-N例如而不限于是单相桥式逆变电路。在上述方案中，通过将多个逆变单元的输出串联叠加能够输出多电平的SPWM电压，以用于对待测的配电设备(如消弧线圈180)进行测试。
在一些实施例中，控制单元150用于输出控制信号至每一个逆变单元140-1、140-2至140-N的驱动端，用于调节各逆变单元的驱动信号(例如设定各个逆变单元的驱动波形的相位角和频率)，以便测试装置100的测试输出与为待测的配电设备(如消弧线圈180)相匹配。在一些实施例中，控制单元150可以首先接通第一接触器152，使得电源供电182经由充电变压器112升压、整流后对储能单元130-1、130-2至130-N充电。当控制单元150确认储能单元130-1、130-2至130-N中的每一个储能单元的储能电压的满足预定条件时，可以断开第一接触器152，储存在储能单元130-1、130-2至130-N上的电能经由逆变单元140-1、140-2至140-N进行变换，并且串联叠加以输出用于测试配电设备的电能输出162。
隔离开关装置160，用于将来自储能电源110的电能输出162提供至待测的配电设备(如消弧线圈180)。检测装置170用于检测待测试的配电设备处的电压、电流、功率和声音中的至少一项，以用于基于检测结果来确定待测试的配电设备(如消弧线圈180)的性能。在一些实施例中，控制单元150与检测装置170相连，以进行数据交互。例如，控制单元150通过有线连接或者无线连接的方式获取来自检测装置170的检测结果，然后基于检测结果来确定待测试的配电设备(如消弧线圈180)的性能。
在上述方案中，通过使得电源电压182经由充电变压器112升压后分别向多个储能单元130充电储能，以及将多个储能单元130的储能电压经由多个逆变单元140的逆变变换后再彼此串联输出，并且通过控制单元150调整逆变单元140的驱动信号使得储能电源110输出匹配的电能以提供至配电设备，以及通过检测装置170所检测的检测结果来确定配电设备的测试性能，本公开能够实现基于小容量供电电源一定时间充电储能而输出配电设备测试所需的大容量的测试电压，不会对电网产生任何冲击。而且，通过采用电力电子变换技术，能够有效而便捷地进行配电设备的大容量测试，实现储能电源快速输出匹配不同待测试的配电设备的测试电压。
在一些实施例中，一个整流单元、一个储能单元和一个逆变单元可以被配置为一个功率单元。如图1所示，储能电源110中的整流单元120-1、储能单元130-1和逆变单元140-1例如被配置为第一功率单元，整流单元120-2、储能单元130-2和逆变单元140-2例如被配置为第二功率单元。类似的，整流单元120-N、储能单元130-N和逆变单元140-N例如被配置为第N功率单元。由于每个功率单元由的电能来源于彼此独立的二次侧绕组，有利于避免器件均压问题。而且，相对于将专用线路电网的高压直接进行逆变来提供测试电压的传统方案而言，本公开的通过串联多个功率单元来提供配电设备的大容量测试电压的方式能够有效地降低输出电压的变化率，不易对负载绝缘带来伤害。
在一些实施例中，储能电源110例如用于测试待测试的消弧线圈180。消弧线圈180作为小电流接地系统，其通常接于变压器(或发电机)的中性点与大地之间，构成消弧线圈接地系统。当消弧线圈180正常应用于电力系统输电线路中时，消弧线圈中一般无电流通过。而当特殊情况，例如是电网受到雷击或发生单相电弧性接地时，中性点电位将上升到相电压，这时流经消弧线圈的电感性电流与单相接地的电容性故障电流相互抵消，使故障电流得到补偿，以便使接地故障迅速消除，避免过电压。应当理解，用于补偿电容电流的消弧线圈180的伏安特性的测试通常需要在高压电源下完成。例如需要提供6KV的测试电压。消弧线圈180为感性负载，进行伏安特性试验时，主要需要无功功率。
利用储能电源110进行消弧线圈180测试时，供电电源182例如为AC380V、50HZ的三相供电电源。储能电源110的电能输出例如可以在AC0V至10KV(50HZ)之间变化。进行消弧线圈180测试时，可以使得控制单元150调节每一个逆变单元140-1、140-2至140-N的驱动端的驱动信号，以便储能电源110以单相、连续工作模式输出电能输出162，以用于消弧线圈180的测试供电。储能电源110的电能输出164经由包括隔离刀闸的隔离开关装置160(例如隔离刀闸柜)而被提供至消弧线圈180的两端。然后通过检测装置170(例如功率分析仪)读取消弧线圈180处的电压、电流，以便基于所测量的电压和电流的相位关系，算出相应功率。消弧线圈180具有铁芯线圈，由于铁芯线圈的饱和特性，随着电流的增大，其电感在减小。为了检测消弧线圈180的线性度，控制单元150例如调节每一个逆变单元140-1、140-2至140-N的驱动端的驱动信号，使得电能输出164从第一预定电压值(例如是消弧线圈180的额定电压的10％)变化至第二预定电压值(例如是消弧线圈180的额定电压的110％)，以及基于检测装置所检测的电压、电流来确定待测试的消弧线圈的线性度。
传统的测试消弧线圈方案例如是在低压下进行，例如其测试电压为几百伏。由于该测试电压远低于消弧线圈的实际运行时的工作电压，因此，所测量的消弧线圈的线性度仅涉及低压、小电流阶段，未覆盖高压、大电流阶段。因而上述传统测试方案无法达到测试消弧线圈正常运行环境下的性能的期望。而本公开的上述利用储能电源110来测试消弧线圈的线性度的方式，可以测量消弧线圈实际运行时的工作电压下的线性度。
图2示出了根据本公开的实施例的用于测试电容器的测试系统200的电路图。应当理解，如图2所示的系统200的电路结构和功能仅用于示例的目的，而不暗示对于本公开的范围的任何限制。本公开的实施例可以被体现在不同的电路结构和/或功能中。
如图2所示，系统200中包括储能电源210、隔离开关装置260、变压器270、检测装置(未示出)和待测的电容器280。
关于待测的电容器280，其例如是电力电容器。电容器280例如配置在电力输电线路中，使得电力输电线路串入电容器的补偿电抗，以便降低电力输电线路的压降和功率损耗，进而提高线路输电能力。待测的电容器280可以是额定电压在1KV以下的低压电容器，也可以是额定电压在1KV以上的高压电容器。在一些实施例中，电容器280例如包括：电容元件、浸渍剂、紧固件、引线、外壳和套管组成部分。其中，浸渍剂例如包括矿物油、氯化联苯、SF6气体等。浸渍剂用于提高放置于其中的电容元件的介质耐压强度，改善局部放电特性和散热条件。在一些实施例中，电容器280为额定电压为10KV及以下的高压电容器，其中每个电容元件上都串有一熔丝，以便作为电容器的内部短路保护。电力电容器的极间耐压试验需要电压高，电流大。
关于储能电源210，其用于提供测试电容器280的电能输出262。如图2所示，储能电源210例如包括：充电变压器212、多个整流单元220(例如具体包括220-1、220-2至220-N)、多个储能单元230(例如具体包括230-1、230-2至230-N)、多个逆变单元240(例如具体包括240-1、240-2至240-N)、控制单元250、其中，N为自然数。在一些实施例中，储能电源210还包括第一接触器252和第二接触器(未示出)。其中，充电变压器212用于使电源电压282经由升压后用于对多个储能单元230-1、230-2至230-N充电。多个逆变单元240-1、240-2至240-N的多个输出端彼此串联，以便形成用于测试电容器280的电能输出262。控制单元250连接至多个逆变单元中240-1、240-2至240-N的每一个逆变单元的驱动端，用于控制逆变单元的驱动信号。在储能电源210用于测试待测的电容器280时，控制单元250调节各逆变单元的驱动端的驱动信号以便储能电源210以冲击电源电压的模式输出电能输出262，以用于待测的电容器280的极间耐压测试。
隔离开关装置260用于将来自储能电源的电能输出262提供至变压器270，变压器270也可以称为中间变压器。
变压器270与待测的电容器280相连，用于使提供至待测的电容器280的测试电能与待测试的电容器的极间耐压测试需求相匹配。应当理解，不同电容器280本身的规格存在差异，极间耐压测试所需的电压也存在差别，如果电容器280极间耐压测试所需的电压在电源输出262的范围内，例如是10KV，可以直接将储能电源210的电能输出262提供至待测的电容器280，不需要配置变压器270。如果电容器280极间耐压测试所需的测试电压例如是20KV，例如超出了电源输出262的范围，则例如需要配置一个2:1的变压器270。
检测装置(未示出)用于测量待测试的电容器280处的电压，以用于确定待测试的电容器的极间耐压性能。检测装置例如包括：电流检测装置(例如钳形电流表)、电压测量装置和电容测量装置。在一些实施例中，检测装置例如将测量结果提供至控制单元250。在一些实施例中，如果在耐压测试阶段，检测装置检测到放电声音的同时，并伴随着电压检测结果的突然下降，则确定电容器280存在放电击穿现象。如果在耐压测试阶段，检测装置检测到存在声音，同时电流检测结果和电压检测结果较为稳定，则可能指示存在因放电线圈二次绕组悬浮放电现象。
电容器280进行极间耐压试验时，为了使得测试供电电源从电网获取较小的供电容量，以便减少测试电容器280对供电系统的影响，一般需要在电容器280处并联较大的补偿电抗器以进行感性无功补偿。由于电容器280的容量范围很宽，因此，在传统的测试电容器的方案中，通常需要配置不同容量的补偿电抗器进行感性无功补偿，所需配备的补偿电抗器种类繁多，而且计算补偿电抗器时还需要考虑现场存在的杂散电容等复杂因素，因此，使得测试电容器280的测试过程较为繁琐、不够方便。
在本公开的上述方案中，通过利用储能电源210的连续可调的无功电能输出可以方便地进行电容器极间耐压试验，而且，在储能电源输入容量范围内，不需要额外配置补偿电抗器；即便储能电源210的电源输出262的电压不足时，也仅需配置有限数量和规格的变压器即可完成极间耐压试验，因此有效避免了匹配补偿电抗器的繁琐过程。
在一些实施例中，当储能电源210作为冲击电源工作在连续输出模式时，其工作频率可以设置为设计范围内的任意频率。由于电力系统中存在非线性负载，因此线路中必然会出现谐波。这些谐波可能带来一些问题，例如同样幅值的谐波电流流经电容器时可能导致电容器的发热，甚至是损坏，因此有必要通过测试配电设备(例如电容器)在谐波下的性能，提早发现谐波对配电设备的不利影响。研究发现，谐波电流流经电容器280之后，电容器280会发热，而且会产生噪音，因此可以通过检测装置测量的电容器的温升检测结果和噪音检测结果，进而确定待测的电容器280耐受谐波的性能。
例如，储能电源210的电能输出262被配置为带有谐波分量的功率源模式输出。例如使得控制单元250所生成的驱动信号为多次谐波，例如是150HZ的三次谐波，使得储能电源210所提供的电能输出262为150HZ的谐波电能输出。在一些实施例中，储能电源210所提供的谐波分量的功率源例如是经由在工频基波上叠加谐波而生成的。在一些实施例中，储能电源210可以以50Hz作为基波，叠加其他谐波频率合成一个带有谐波分量的功率源。经叠加的电能输出262可以为处于工频基波的2至50次范围之内的高次谐波。储能电源210所提供的谐波电能输出可以被单次发生，也可以被随机组合。储能电源210所提供的谐波的幅值和相位可调，例如，在工频基波上所叠加的谐波的幅值可以小于或等于待测配电设备(例如是电容器280)的额定电压的20％。
图3示出了根据本公开的实施例的载流导体的测试系统300的电路图。应当理解，如图3所示的系统300的电路结构和功能仅用于示例的目的，而不暗示对于本公开的范围的任何限制。本公开的实施例可以被体现在不同的电路结构和/或功能中。
如图3所示，系统300中包括储能电源310、隔离开关装置360、高变比变压器370、检测装置(未示出)和待测的载流导体380。
关于待测的载流导体380，其例如是开关及母排。载流导体380正常运行于电力系统中时，所流经电流一般在其额定工作电流范围内，当出现异常情况时，例如电路发生短路故障、遭受雷击、绝缘击穿时，流经载流导体380的电流非常大，例如为几十个KA，由大电流及其磁场所引发的电动力效应和热效应通常给载流导体380带来机械变形、绝缘破坏、触头熔焊等严重危害。为了测试载流导体380在实际运行中当电路发生短路故障时载流导体380能否耐受短路电流所产生的电动力效应和热效应，需要对载流导体380进行短时和峰值耐受电流测试。
关于储能电源310，其用于提供测试载流导体380的电能输出。如图3所示，储能电源310例如包括：充电变压器312、多个整流单元320(例如具体包括320-1、320-2至320-N)、多个储能单元330(例如具体包括330-1、330-2至330-N)、多个逆变单元340(例如具体包括340-1、340-2至340-N)、控制单元350、其中，N为自然数。在一些实施例中，储能电源310还包括第一接触器352和第二接触器(未示出)。其中，充电变压器312用于使电源电压382经由升压后用于对多个储能单元330-1、330-2至330-N充电。多个逆变单元340-1、340-2至340-N的多个输出端彼此串联，以便形成用于测试载流导体380的电能输出362。控制单元350连接至多个逆变单元中340-1、340-2至340-N的每一个逆变单元的驱动端，用于控制逆变单元的驱动信号。在储能电源310用于测试待测的载流导体380时，控制单元350调节多个逆变单元340-1、340-2至340-N中的每一个逆变单元的驱动端的驱动信号以便储能电源以短时大容量输出的模式输出电能输出362，以用于待测试的载流导体380的短时耐受电流测试和峰值耐受电流测试中的至少一个。在一些实施例中，电能输出362的输出容量大于等于6500kVA。电能输出362持续的时间小于等于2秒。
隔离开关装置360用于将来自储能电源310的电能输出362提供至高变比变压器370。
高变比变压器370与待测的载流导体380相连，用于使提供至待测的载流导体380的电能与载流导体380的短时耐受电流测试和峰值耐受电流测试的测试需求相匹配。即在待测试的载流导体380处产生短时大电流冲击。高变比变压器370的变比例如为100：1。例如，储能电源310的电能输出362为10KV、1KA，经由高变比变压器370后，提供至待测的载流导体380的测试电压为100V，测试电流为100KA。通过控制单元350调节逆变单元的驱动端的驱动信号，可以使得电能输出362持续的时间很短，例如小于等于2秒，则可以实现提供至待测的载流导体380处的测试电能为短时耐受电流测试和峰值耐受电流测试所需的短时大电流。
检测装置(未示出)检测装置，用于测量待测试的载流导体380处的电流，以用于确定待测试的载流导体380的性能。检测装置例如包括：电流检测装置，例如为罗氏线圈。
在本公开的上述方案中，通过利用储能电源310提供的短时大容量电能输出，以及经由高变比变压器而生成的大电流，能够有效而且方便地进行载流导体的短时和峰值耐受电流测试。
图4示出了根据本公开的实施例的干式电抗器的测试系统400的电路图。应当理解，如图4所示的系统400的电路结构和功能仅用于示例的目的，而不暗示对于本公开的范围的任何限制。本公开的实施例可以被体现在不同的电路结构和/或功能中。
如图4所示，系统400中包括储能电源410、隔离开关装置460、检测装置470和待测的干式电抗器480。
关于待测的干式电抗器480，即干式空心电抗器，由于其长期处于户外运行环境中，其绝缘性能不可避免受到外部环境(例如粉尘与污物沉积、绝缘材料粉化脱落等)的影响而变劣，因此引起干式电抗器480事故的主要原因是匝间绝缘缺陷，从而导致绕组包封内部发生局部放电，以及导致绕组匝间短路甚至贯穿式放电。因此，有必要测试电抗器480，看其是否存在匝间绝缘缺陷。
关于储能电源410，其用于提供测试干式电抗器480的电能输出462。如图4所示，储能电源410例如包括：充电变压器412、多个整流单元420(例如具体包括420-1、420-2至420-N)、多个储能单元430(例如具体包括430-1、430-2至430-N)、多个逆变单元440(例如具体包括440-1、440-2至440-N)、控制单元450、其中，N为自然数。在一些实施例中，储能电源410还包括第一接触器452和第二接触器(未示出)。其中，充电变压器412用于使电源电压482经由升压后用于对多个储能单元430-1、430-2至430-N充电。多个逆变单元440-1、440-2至440-N的多个输出端彼此串联，以便形成用于测试干式电抗器480的电能输出462。控制单元450连接至多个逆变单元中440-1、440-2至440-N的每一个逆变单元的驱动端，用于控制逆变单元的驱动信号。
研究发现，干式电抗器480的匝间绝缘容易在电能投切时出现问题。特别是电能切除的时候，会在干式电抗器480两端产生很高的电压，此时，线圈的每匝之间的电压也相对较高，如果存在匝间绝缘缺陷，容易被击穿。因此，在储能电源410用于测试待测的干式电抗器480时，控制单元450可以使得储能电源410模拟电能投入时和切除时候的相位角，即控制单元450调节多个逆变单元440-1、440-2至440-N中的每一个逆变单元的驱动端的驱动信号以便储能电源以预定相位角的投切模式输出电能输出462，以使得待测试的干式电抗器与在线运行时的投切状态接近。
隔离开关装置460用于将来自储能电源410的电能输出462提供至待测试的干式电抗器。
检测装置470用于检测待测试的干式电抗器480处的检测结果。在一些实施例中，检测装置470可以检测待测试的干式电抗器480处的声音，以用于确定待测试的干式电抗器480匝间绝缘性能。这是因为，干式电抗器480的匝间绝缘一旦被击穿，会产生放电。在一些实施例中，检测装置470将所检测的声音检测结果以有线或者无线的方式提供至控制单元450。控制单元450可以基于检测装置所检测的干式电抗器480处的声音检测结果来判断是否存在一些匝间绝缘被击穿。例如，控制单元450可以确定在电能输出投切时，来自检测装置470的声音的检测结果是否大于或等于预定声音阈值；如果控制单元450确定在电能输出投切时声音的检测结果大于或者等于预定声音阈值，则确定待测试的干式电抗器480的匝间绝缘性能异常。
在本公开的上述方案中，通过利用储能电源410提供以预定相位角的投切模式输出的电能，以及基于检测装置470所检测的干式电抗器480处的声音检测结果，能够方便地测定待测试的干式电抗器480是否存在匝间绝缘缺陷。应当可以理解，也可以通过检测装置470检测待测试的干式电抗器480处的其他检测结果来确定待测试的干式电抗器480是否存在匝间绝缘异常。例如，通过储能电源410向干式电抗器480提供预定电压下的高频脉冲供电，然后比较干式电抗器480在预定电压下两端的电压波形变化趋势，来确定干式电抗器480是否存在匝间绝缘异常。例如，如果干式电抗器480存在因匝间绝缘缺陷而导致的整个干式电抗器480的电感量的变化，会通过整个振荡电路的振荡频率的变化而反映出来，因此，控制单元450可以基于预定电压下的振荡频率的变化情况，来确定是否存在干式电抗器480因匝间绝缘缺陷而导致的电感量的变化；和/或控制单元450可以基于整个振荡电路的电压和电流衰减速度变化情况，来确定是否存在干式电抗器480因短路匝内的环流而导致的损耗增加所导致的电压和电流衰减速度加快的现象。
图5示出了根据本公开的实施例的用于配电设备的测试方法500的流程图。在图5所示的实施例中，各个动作例如由处理器执行。该处理器可以集成在前文提及的储能电源110、210、310、410中的控制单元150、250、350、450之中。以下结合图1所示的测试系统100及其组成部分来说明测试方法500。方法500还可以包括未示出的附加动作和/或可以省略所示出的动作，本公开的范围在此方面不受限制。
在框502，接通电源电压182至储能电源110所包括的充电变压器112的一次侧的连接，储能电源110包括：多个储能单元130、多个逆变单元140和控制单元150，充电变压器112的二次侧的电能分别经由整流而被提供至多个储能单元130，多个逆变单元140用于将多个储能单元130的多个输出端的电能分别进行逆变变换。例如，当控制单元150接收到启动输入信号后输出第一信号，以接通第一接触器521，实现电源电压182至储能电源110中的充电变压器110的一次侧的连接。储能电源充电变压器112的二次侧的电能分别经由多个整流单元120整流后被连接至多个储能单元130，多个逆变单元140将多个储能单元的多个输出端的电能分别进行逆变变换。
在框504，控制单元150获取多个储能单元130-1、130-2至130-N中的每一个储能单元的储能电压的测量信号，以用于确认储能的情况。
在框506，如果控制单元150确定储能单元130的储能电压的测量信号满足第一预定条件时，控制单元150断开电源电压182至充电变压器110一次侧的连接。在一些实施例中，控制单元150基于多个储能单元的总储能电压或者每一个储能单元的储能电压来确定其是否满足输出第一信号的条件，以便断开第一接触器521。
例如，如果控制单元150确定储能单元130的储能电压的测量信号满足第一预定条件时，在断开第一接触器160的同时，接通测试输出至待测试配电设备(如消弧线圈180)的连接(例如接通第二接触器的连接)。
在框508，经由控制单元150调节多个逆变单元140中的每一个逆变单元的驱动端的驱动信号，以便储能电源110的电能输出162与待测试配电设备(如消弧线圈180)相匹配，该电能输出由多个逆变单元140的多个输出端彼此串联而形成，以用于为待测试配电设备提供测试供电。在一些实施例中，配电设备为消弧线圈180，控制单元150调节每一个逆变单元的驱动端的驱动信号，使得储能电源110的电能输出162以单相、连续工作模式输出，例如从第一预定电压值(例如消弧线圈的额定电压的10％)变化至第二预定电压值例如消弧线圈的(额定电压的110％)。在一些实施例中，配电设备例如为电容器，控制单元150调节驱动信号，使得储能电源以冲击电源电压的模式输出电能输出，以用于待测试的电容器的极间耐压测试。在一些实施例中，配电设备例如为开关或母排，控制单元150调节驱动信号，使得储能电源以短时大容量输出的模式输出电能输出，以用于经由高变比变压器在待测试的开关或母排处产生短时大电流冲击，进而进行开关或母排的短时耐受电流测试和峰值耐受电流测试。在一些实施例中，配电设备例如为干式电抗器，控制单元150调节驱动信号，使得储能电源以预定相位角的投切模式电能输出，以用于确定待测试的干式电抗器匝间绝缘性能。
在框510，控制单元150获取来自检测设备170的配电设备180处的检测结果，以便控制单元150基于测量结果确定配电设备的性能，该检测结果为配电设备处的电压、电流、功率和声音中的至少一项。例如，控制单元150确定在电能输出投切时声音的检测结果是否大于或等于预定声音阈值；如果控制单元150确定在电能输出投切时声音的检测结果大于或者等于预定声音阈值，则确定待测试的干式电抗器匝间绝缘性能异常。
在上述方案中，通过基于储能单元输出端的电压是否满足第一预定条件，来控供电电源对储能单元的持续储能时间，以及通过将多个逆变单元的输出经串联叠加后，并经控制单元150调整各个逆变单元140的驱动波形，能够得到配电设备的测试所需的大容量测试输出，以及控制单元150基于检测装置的检测结果确定配电设备的待测性能。因此本公开方案能够实现利用小容量的供电电源经由一段时间能量存储获得配电设备测试所需大容量电能，以及经过电力电子变换器能够使得测试输出与配电设备相适应的测试电压，一方面能够减少配电设备的测试对供电电网的冲击，而且简化了不同配电设备需配置不同测试设备的繁琐测试过程。
图6示意性示出了适于用来实现本公开实施例的控制单元的电子设备600的框图。如图6所示，设备600包括中央处理单元(CPU)601，其可以根据存储在只读存储器(ROM)602中的计算机程序指令或者从存储单元608加载到随机访问存储器(RAM)603中的计算机程序指令，来执行各种适当的动作和处理。在RAM 603中，还可存储设备600操作所需的各种程序和数据。CPU 601、ROM 602以及RAM603通过总线604彼此相连。输入/输出(I/O)接口605也连接至总线604。
设备600中的多个部件连接至I/O接口605，包括：输入单元606，例如键盘、鼠标、触摸屏等；输出单元607，例如各种类型的显示器、扬声器等；存储单元608，例如盘、光盘等；以及通信单元609，例如网卡、调制解调器、无线通信收发机等。通信单元609允许设备600通过诸如因特网的计算机网络和/或各种电信网络与其他设备交换信息/数据。
处理单元601执行上文所描述的控制单元150、250、350、450所执行的各个处理。例如，在一些实施例中，控制单元150、250、350、450所执行的各个处理可被实现为计算机软件程序，其被存储于机器可读介质，例如存储单元608。在一些实施例中，计算机程序的部分或者全部可以经由ROM 602和/或通信单元609而被载入和/或安装到设备600上。当计算机程序加载到RAM 603并由CPU 601执行时，可以执行上文描述的控制单元150、250、350、450所执行的一个或多个操作。备选地，在其他实施例中，CPU 601可以通过其他任何适当的方式(例如，借助于固件)而被配置为执行控制单元150、250、350、450所执行的一个或多个动作。
这些计算机可读程序指令可以提供给通用计算机、专用计算机或其它可编程数据处理装置的处理单元，从而生产出一种机器，使得这些指令在通过计算机或其它可编程数据处理装置的处理单元执行时，产生了实现流程图和/或框图中的一个或多个方框中规定的功能/动作的装置。
以上已经描述了本公开的各实施例，上述说明是示例性的，并非穷尽性的，并且也不限于所披露的各实施例。在不偏离所说明的各实施例的范围和精神的情况下，对于本技术领域的普通技术人员来说许多修改和变更都是显而易见的。本文中所用术语的选择，旨在最好地解释各实施例的原理、实际应用或对市场中的技术改进，或者使本技术领域的其它普通技术人员能理解本文披露的各实施例。
以上内容仅为本公开的可选实施例，并不用于限制本公开，对于本领域的技术人员来说，本公开可以有各种更改和变化。凡在本公开的精神和原则之内，所作的任何修改、等效替换、改进等，均应包含在本公开的保护范围之内。
Claims (21)
1.一种消弧线圈的测试装置，包括：
储能电源，所述储能电源包括充电变压器、多个储能单元、多个逆变单元和控制单元，所述充电变压器用于使电源电压经由升压后用于对所述多个储能单元进行充电，所述多个逆变单元用于将所述多个储能单元的多个输出端的电能分别进行逆变变换，所述多个逆变单元的多个输出端彼此串联，以便形成用于测试消弧线圈的电能输出，所述控制单元连接至所述多个逆变单元中的每一个逆变单元的驱动端，以用于控制所述逆变单元的驱动信号；
隔离开关装置，用于将来自所述储能电源的所述电能输出提供至待测试的消弧线圈；以及
检测装置，用于检测所述待测试的消弧线圈处的电压、电流和功率和声音中的至少一项，以用于基于检测结果来确定所述待测试的消弧线圈的性能。
2.根据权利要求1所述的测试装置，其中所述储能电源还包括多个整流单元，用于将经由所述充电变压器升压后的电能进行整流，以便连接至所述多个储能单元；所述充电变压器包括多个二次侧绕组，所述控制单元获取来自所述检测装置的所述检测结果。
3.根据权利要求1所述的测试装置，其中所述检测装置为功率分析仪，所述隔离开关装置包括隔离刀闸。
4.根据权利要求1所述的测试装置，其中所述控制单元调节所述驱动信号，以便所述储能电源以单相、连续工作模式输出所述电能输出。
5.根据权利要求4所述的测试装置，其中所述控制单元调节所述驱动信号，使得所述电能输出从第一预定电压值变化至第二预定电压值，以便所述控制单元基于所述检测装置所检测的所述电压、所述电流来确定所述待测试的消弧线圈的线性度，所述控制单元与所述检测装置相连。
6.根据权利要求5所述的测试装置，其中所述第一预定电压值为所述待测试的消弧线圈的额定电压的10％，所述第二预定电压值为所述额定电压的110％。
7.一种电容器的测试装置，包括：
储能电源，所述储能电源包括充电变压器、多个储能单元、多个逆变单元和控制单元，所述充电变压器用于使电源电压经由升压后用于对所述多个储能单元进行充电，所述多个逆变单元用于将所述多个储能单元的多个输出端的电能分别进行逆变变换，所述多个逆变单元的多个输出端彼此串联，以便形成用于测试电容器的电能输出，所述控制单元连接至所述多个逆变单元中的每一个逆变单元的驱动端，以用于控制所述逆变单元的驱动信号；
隔离开关装置，用于将来自所述储能电源的所述电能输出提供至变压器；
变压器，与所述待测试的电容器相连，用于使提供至所述待测试的电容器的电能与所述待测试的电容器的极间耐压测试需求相匹配；以及
检测装置，用于测量所述待测试的电容器处的电压，以用于确定所述待测试的电容器的极间耐压性能。
8.根据权利要求7所述的测试装置，其中所述控制单元调节所述驱动信号，以便所述储能电源以冲击电源电压的模式输出所述电能输，以用于所述待测试的电容器的极间耐压测试。
9.根据权利要求7所述的测试装置，其中所述控制单元调节所述驱动信号，以便所述储能电源的所述电能输出为带有谐波分量的功率源。
10.根据权利要求9所述的测试装置，其中所述谐波分量的功率源是经由在工频基波上叠加谐波而生成的。
11.根据权利要求10所述的测试装置，其中经叠加谐波的所述电能输出为处于工频基波的2至50次范围之内的高次谐波。
12.根据权利要求11所述的测试装置，其中在工频基波上所叠加的谐波的幅值小于或等于所述电容器的额定电压的20％。
13.一种载流导体的测试装置，包括：
储能电源，所述储能电源包括充电变压器、多个储能单元、多个逆变单元和控制单元，所述充电变压器用于使电源电压经由升压后用于对所述多个储能单元进行充电，所述多个逆变单元用于将所述多个储能单元的多个输出端的电能分别进行逆变变换，所述多个逆变单元的多个输出端彼此串联，以便形成用于测试载流导体的电能输出，所述控制单元连接至所述多个逆变单元中的每一个逆变单元的驱动端，以用于控制所述逆变单元的驱动信号；
隔离开关装置，用于将来自所述储能电源的所述电能输出经由高变比变压器提供至所述待测试的载流导体；
高变比变压器，与所述待测试的电容器相连；以及
检测装置，用于测量所述待测试的载流导体处的电流，以用于确定所述待测试的载流导体的性能。
14.根据权利要求13所述的测试装置，其中所述检测装置为罗氏线圈，所述待测试的载流导体为开关或母排。
15.根据权利要求13所述的测试装置，其中所述控制单元调节所述驱动信号，以便所述储能电源以短时大容量输出的模式输出所述电能输出，以用于所述待测试的载流导体的短时耐受电流测试和峰值耐受电流测试中的至少一个。
16.根据权利要求15所述的测试装置，其中所述高变比变压器用于将提供至所述高变比变压器一次侧的所述电能输出转换为提供至所述待测试的载流导体的短时冲击大电流。
17.根据权利要求16所述的测试装置，其中所述电能输出的输出容量大于等于6500kVA。
18.根据权利要求13所述的测试装置，其中所述电能输出持续的时间小于等于2秒。
19.一种干式电抗器的测试装置，包括：
储能电源，所述储能电源包括充电变压器、多个储能单元、多个逆变单元和控制单元，所述充电变压器用于使电源电压经由升压后用于对所述多个储能单元进行充电，所述多个逆变单元用于将所述多个储能单元的多个输出端的电能分别进行逆变变换，所述多个逆变单元的多个输出端彼此串联，以便形成用于测试式电抗器的电能输出，所述控制单元连接至所述多个逆变单元中的每一个逆变单元的驱动端，以用于控制所述逆变单元的驱动信号；
隔离开关装置，用于将来自所述储能电源的所述电能输出经由变压器提供至待测试的干式电抗器；
变压器，与所述待测试的干式电抗器相连；以及
检测装置，用于检测所述待测试的干式电抗器处的电压、电流和声音中的至少一项，以用于确定所述待测试的干式电抗器匝间绝缘性能。
20.根据权利要求19所述的测试装置，其中所述控制单元调节所述驱动信号，以便所述储能电源以预定相位角的投切模式输出所述电能输出，以确定所述待测试的干式电抗器匝间绝缘性能。
21.根据权利要求20所述的测试装置，其中确定所述待测试的干式电抗器匝间绝缘性能包括：
获取所述电能输出投切时所述声音的测量结果；
确定所述声音的测量结果是否大于或等于预定声音阈值；以及
响应于确定所述声音的测量结果，确定所述待测试的干式电抗器匝间绝缘性能异常。
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