[發明專利]GIS隔離開關操作形成的瞬態電流的測量系統及方法

在審

• 申請號: 201710035098.8
• 申請日: 2017-01-17
• 公開（公告）號: CN106771499A
• 公開（公告）日: 2017-05-31
• 發明（設計）人: 趙軍;張建功;干喆淵;張業茂;路遙;李東云;程慧青;劉興發;周兵;倪園;謝輝春;李妮;王延召;劉健犇;劉震寰;滕子涵
• 申請（專利權）人: 中國電力科學研究院;國家電網公司;國網福建省電力有限公司
• 主分類號: G01R19/00
• 分類號: G01R19/00
• 代理公司: 北京工信聯合知識產權代理事務所(普通合伙)11266
• 代理人: 方艷輝

技術領域

本發明涉及電流測量技術領域，具體而言，涉及一種GIS隔離開關操作形成的瞬態電流的測量系統及方法。

背景技術

變電站GIS隔離開關帶電操作時會在母線產生特快速瞬態電流(very fast transient current,VFTC)，電流波形幅值大、上升時間短、頻帶寬，典型幅值可達數十kA，高頻可達100MHz，低頻一般關注到工頻50Hz。因此，對用于GIS隔離開關操作形成的特快速瞬態電流測量系統的技術要求集中在幅值范圍和頻率范圍兩方面，需要測量最大幅值達到100kA，測量帶寬為50Hz～100MHz。

瞬態電流測量常見的有檢流電阻方法和線圈方法兩種。檢流電阻方法是測量流經電阻的電壓，但是會影響被測電氣回路、不能實現高壓隔離。測量瞬態電流的線圈方法有羅氏線圈和Pearson線圈兩類。羅氏線圈又稱為微分電流傳感器，是一個均勻纏繞在非鐵磁性材料上的環形線圈，輸出信號是電流對時間的微分，通過積分電路還原測量電流。羅氏線圈的測量范圍寬、精度高和穩定可靠，但是測量高頻帶寬有限，特別當羅氏線圈長度較大時，高頻帶寬只有數MHz。Pearson線圈結構緊湊、具有鐵心，為自積分式電流傳感器，輸出信號不需要積分，線圈尺寸很小時高頻帶寬可以達到100MHz，但是Pearson線圈由于鐵心飽和問題導致測量范圍受限，難以超過50kA。

GIS母線由中心銅導體和圓柱鋁管殼組成，管內充有六氟化硫氣體作為高強度絕緣氣體。隔離開關操作時，母線對管殼的絕緣裕度是很低的，測量母線瞬態電流時必須保證不損害絕緣。檢流電阻方法是將電阻串接在GIS母線上，對GIS母線的絕緣有所損壞，因此檢流電阻方法在工程應用上是不允許的，因此該方法是不適用的。羅氏線圈是非接觸式測量，符合工程應用要求，其不存在鐵心飽和問題，測量100kA電流很容易實現；但為了測量時不影響母線絕緣，羅氏線圈須沿著管殼的內壁布置，但由于管壁周長較大，使得羅氏線圈的高頻帶寬測量受到限制。Pearson線圈雖然也是非接觸式測量，但由于其尺寸和鐵心飽和問題，不適用GIS母線瞬態電流測量。

發明內容

鑒于此，本發明提出了一種GIS隔離開關操作形成的瞬態電流的測量系統及方法，旨在解決現有技術中羅氏線圈測量高頻帶寬有限和Pearson線圈測量范圍有限導致的不能準確測量GIS母線瞬態電流的問題。

一個方面，本發明提出了一種GIS隔離開關操作形成的瞬態電流的測量系統。該系統包括：第一檢測裝置、第二檢測裝置、示波器和控制器；其中，第一檢測裝置用于檢測并輸出小于等于預設頻率的GIS母線的第一瞬態電流信號；第二檢測裝置用于檢測并輸出大于預設頻率的GIS母線的第二瞬態電流信號；示波器與第一檢測裝置和第二檢測裝置均電連接，示波器用于接收第一瞬態電流信號和第二瞬態電流信號，以及輸出第一波形信號和第二波形信號；控制器與示波器的輸出端電連接，控制器用于接收第一波形信號和第二波形信號，并根據第一波形信號和第二波形信號分別確定第一頻帶響應和第二頻帶響應，以及根據第一頻帶響應和第二頻帶響應確定GIS母線的瞬態電流。

進一步地，上述GIS隔離開關操作形成的瞬態電流的測量系統中，第一檢測裝置包括：第一積分器和羅氏線圈；其中，羅氏線圈與第一積分器的輸入端電連接，羅氏線圈繞設于GIS母線的外殼的內壁，羅氏線圈用于獲取第一瞬態電流并輸出第一瞬態電流的第一微分信號；第一積分器的輸出端與示波器的第一輸入端電連接，第一積分器用于接收第一微分信號，并對第一微分信號進行積分，以及輸出積分得到的第一瞬態電流信號。

進一步地，上述GIS隔離開關操作形成的瞬態電流的測量系統中，第一檢測裝置還包括：衰減器；其中，衰減器的輸入端與第一積分器的輸出端電連接，衰減器的輸出端與示波器的第一輸入端電連接，衰減器用于接收第一瞬態電流信號，并對第一瞬態電流信號進行衰減，示波器用于接收衰減后的第一瞬態電流信號。

進一步地，上述GIS隔離開關操作形成的瞬態電流的測量系統，還包括：第一屏蔽箱內；其中，衰減器、第一積分器和示波器均置于第一屏蔽箱內。

進一步地，上述GIS隔離開關操作形成的瞬態電流的測量系統中，第二檢測裝置包括：第二積分器和環形天線；其中，環形天線與第二積分器的輸入端電連接，環形天線置于GIS母線的外殼內，環形天線用于獲取第二瞬態電流并輸出第二瞬態電流的第二微分信號；第二積分器的輸出端與示波器的第二輸入端電連接，第二積分器用于接收第二微分信號，并對第二微分信號進行積分，以及輸出積分得到的第二瞬態電流信號。