1 LYDRC-3系列配電網(wǎng)電容電流測(cè)試儀概述
目前，我國(guó)電力系統(tǒng)的電源中性點(diǎn)一般是不直接接地的，所以當(dāng)線路單相接地時(shí)流過(guò)故障點(diǎn)的電流實(shí)際是線路對(duì)地電容產(chǎn)生的電容電流。據(jù)統(tǒng)計(jì)，電力系統(tǒng)的故障很大程度是由于線路單相接地時(shí)電容電流過(guò)大導(dǎo)致起弧且電弧無(wú)法自行熄弧引起的。因此，我國(guó)的電力規(guī)程規(guī)定當(dāng)10kV和35kV系統(tǒng)電容電流分別大于30A和10A時(shí)，應(yīng)裝設(shè)消弧線圈以補(bǔ)償電容電流，這就要求對(duì)的電容電流進(jìn)行測(cè)量以做決定。另外，電力系統(tǒng)的對(duì)地電容和PT的參數(shù)配合會(huì)產(chǎn)生PT鐵磁諧振過(guò)電壓，為了驗(yàn)證該配電系統(tǒng)是否會(huì)發(fā)生PT諧振及發(fā)生什么性質(zhì)的諧振，也必須準(zhǔn)確測(cè)量電力系統(tǒng)的對(duì)地電容值。
傳統(tǒng)的測(cè)量電容電流的方法有單相金屬接地的直接法、外加電容間接測(cè)量法等，這些方法都要接觸到一次設(shè)備，因而存在試驗(yàn)危險(xiǎn)、操作繁雜，工作效率低等缺點(diǎn)。進(jìn)而出現(xiàn)了在PT二次側(cè)注入信號(hào)法測(cè)量電網(wǎng)電容電流；與傳統(tǒng)測(cè)量方法相比，該方法測(cè)量過(guò)程中，測(cè)試儀無(wú)需和一次側(cè)直接相連，因而試驗(yàn)不存在危險(xiǎn)性，無(wú)需做繁雜的**工作和等待冗長(zhǎng)的調(diào)度命令，只需將測(cè)量線接于PT的開(kāi)口三角端子就可以測(cè)量出電容電流的數(shù)據(jù)。從PT開(kāi)口三角處注入的是微弱的異頻測(cè)試信號(hào)，所以既不會(huì)對(duì)繼電保護(hù)和PT本身產(chǎn)生任何影響，又避開(kāi)了50Hz的工頻干擾信號(hào)。
但是，現(xiàn)有的基于PT二次側(cè)注入信號(hào)法的測(cè)試儀體積及重量較大，便攜性較差不利于測(cè)試量較大的工況。另外，此類(lèi)測(cè)試儀對(duì)于4PT連接方式的電網(wǎng)，測(cè)量精度極低，難以滿(mǎn)足用戶(hù)需求；需要改變PT連接方式才能準(zhǔn)確測(cè)量系統(tǒng)電容電流。
為解決這些問(wèn)題，我公司在上一代基于PT二次側(cè)注入信號(hào)法測(cè)試儀的基礎(chǔ)上，經(jīng)過(guò)重新研發(fā)設(shè)計(jì)，開(kāi)發(fā)出新一代產(chǎn)品電容電流測(cè)試儀。采用全新硬件結(jié)構(gòu)和速度更快的ARM處理器及AD轉(zhuǎn)換器，內(nèi)置全新的全數(shù)字變頻逆變電源，效率高、發(fā)熱量小、體積小、重量輕。與前一代相比，新一代體積和重量都大大減小，更加便于攜帶和現(xiàn)場(chǎng)測(cè)試。加入新的測(cè)量方法，以解決4PT連接方式電網(wǎng)電容電流測(cè)試精度不高的問(wèn)題。在任何時(shí)刻（包括測(cè)量過(guò)程中）都可準(zhǔn)確測(cè)量零序3U0電壓，從而便于用戶(hù)判斷系統(tǒng)工作狀態(tài)；并且在測(cè)試過(guò)程中，如果零序3U0電壓過(guò)高可自動(dòng)停止測(cè)量過(guò)程。
該測(cè)試儀采用工業(yè)彩色液晶屏（強(qiáng)光下可讀）、中文菜單、人機(jī)交互更加友好，并且具備U盤(pán)存儲(chǔ)和數(shù)據(jù)打印等功能。接線簡(jiǎn)單、測(cè)試速度快、測(cè)試穩(wěn)定性和數(shù)據(jù)準(zhǔn)確性高，大大減輕了試驗(yàn)人員的勞動(dòng)強(qiáng)度，提高了工作效率。
2 LYDRC-3系列配電網(wǎng)電容電流測(cè)試儀測(cè)量原理
電容電流測(cè)試儀是從PT 開(kāi)口三角側(cè)來(lái)測(cè)量系統(tǒng)的電容電流的。其測(cè)量原理如圖1所示。
在圖1中，從PT二次開(kāi)口三角處注入不同頻率的電流信號(hào)（頻率非50Hz，目的是為了消除工頻信號(hào)的干擾），在PT高壓側(cè)A、B、C三相感應(yīng)出3個(gè)電流方向相同的電流信號(hào)，此電流為零序電流，因此它在電源和負(fù)荷側(cè)均不能流通，只能通過(guò)PT和對(duì)地電容形成回路，所以圖1又可簡(jiǎn)化為圖2。
根據(jù)圖2的物理模型就可建立相應(yīng)的數(shù)學(xué)模型，通過(guò)檢測(cè)測(cè)量信號(hào)就可以測(cè)量出三相對(duì)地電容值3C0，再根據(jù)公式I=3ωCOUφ（Uφ為被測(cè)系統(tǒng)的相電壓）計(jì)算出系統(tǒng)的電容電流。
3 LYDRC-3系列配電網(wǎng)電容電流測(cè)試儀功能及特點(diǎn)
3.1 測(cè)量范圍更寬，測(cè)試速度更快。
3.2 支持3PT連接方式、兩種4PT連接方式、1PT連接方式現(xiàn)場(chǎng)電容電流測(cè)量，以及針對(duì)現(xiàn)場(chǎng)4PT連接方式測(cè)量不準(zhǔn)的情況而提出的電容器組中性點(diǎn)異頻信號(hào)注入法。
3.3 工業(yè)級(jí)彩色液晶顯示屏，分辨率320×240點(diǎn)陣，強(qiáng)光下可讀。
3.4 人機(jī)交互界面更加友好：
(1)對(duì)于一些重要的操作及參數(shù)設(shè)置，顯示其提示信息和幫助說(shuō)明。
(2)測(cè)量結(jié)果及相關(guān)參數(shù)顯示和打印更加詳細(xì)，便于用戶(hù)日后分析。
(3)選擇PT連接方式時(shí)，可顯示各種PT連接方式下的接線原理圖，便于用戶(hù)判別現(xiàn)場(chǎng)PT連接方式及測(cè)試線連接位置。
(4)屏幕頂部狀態(tài)欄實(shí)時(shí)顯示優(yōu)盤(pán)插入狀態(tài)，對(duì)未連接的設(shè)備進(jìn)行操作時(shí)，顯示相應(yīng)的未連接提示信息。
3.5 實(shí)時(shí)測(cè)量和顯示零序3U0電壓值，便于用戶(hù)判斷系統(tǒng)工作狀態(tài)；并且，在測(cè)量工程中如果發(fā)現(xiàn)零序3U0電壓過(guò)高，可自動(dòng)停止測(cè)量過(guò)程。
3.6 具備多重零序3U0過(guò)壓保護(hù)電路，測(cè)試儀輸出端可耐受AC100V 50HZ電壓而不損壞。
3.7 內(nèi)置全數(shù)字變頻逆變電源，具有輸出頻率準(zhǔn)確、輸出電流可調(diào)、輸出效率高、發(fā)熱量小、體積小、重量輕、長(zhǎng)時(shí)間工作穩(wěn)定等特點(diǎn)。
3.8 具備輸出短路保護(hù)功能。
3.9 具備實(shí)時(shí)時(shí)鐘，可實(shí)時(shí)顯示當(dāng)前時(shí)間和日期；測(cè)量結(jié)果包括測(cè)量日期及時(shí)間。
3.10 測(cè)量數(shù)據(jù)存儲(chǔ)方式分為本機(jī)存儲(chǔ)和優(yōu)盤(pán)存儲(chǔ)，其中本機(jī)存儲(chǔ)可存儲(chǔ)測(cè)量數(shù)據(jù)150條，并且本機(jī)存儲(chǔ)可轉(zhuǎn)存至優(yōu)盤(pán)；優(yōu)盤(pán)存儲(chǔ)數(shù)據(jù)格式為Word格式，可直接在電腦上編輯打印。
3.11 熱敏打印機(jī)打印功能，快速、無(wú)聲。
3.12 體積小、重量輕，方便攜帶使用。
4 LYDRC-3系列配電網(wǎng)電容電流測(cè)試儀技術(shù)指標(biāo)
4.1 電容電流測(cè)量
4.1.1 測(cè)量范圍：0.3μF～200μF 1A～400A
4.1.2 準(zhǔn)確度： ±(讀數(shù)×5%+2字)
4.1.3 分辨率： 0.3～9.999（0.001） 10～99.99（0.01） 100～999.9（0.1）
≥1000（1）
4.1.4 電壓等級(jí)：0.1KV～99.9KV連續(xù)可調(diào)
4.2 零序3U0電壓測(cè)量
4.2.1 測(cè)量范圍：1V～100V AC 50HZ
4.2.2 準(zhǔn)確度： ±(讀數(shù)×1%+10字)
4.2.3 分辨率： 1～9.999（0.001） 10～99.99（0.01）
4.3 使用條件及外形
4.3.1 工作電源：AC100-240VAC 0.8A, 50/60Hz
4.3.2 儀器重量：4.5Kg
4.3.3 儀器體積：320mm(長(zhǎng))×270mm(寬)×150mm(高)
4.3.4 使用溫度：-10℃～50℃
4.3.5 相對(duì)濕度：＜90%，不結(jié)露
5 LYDRC-3系列配電網(wǎng)電容電流測(cè)試儀面板及各部件功能介紹
5.1 電流輸出：接測(cè)試線一端的彈棒，測(cè)試線另一端接PT二次側(cè)。
5.2 保險(xiǎn)管： 電流輸出保險(xiǎn)管，串聯(lián)在測(cè)試回路中，熔斷電流2A。
5.3 顯示屏： 工業(yè)級(jí)320×240點(diǎn)陣彩色液晶屏，LED背光，顯示操作菜單和測(cè)試結(jié)果。
5.4 按鍵： 操作儀器用。 “↑↓”為“上下”鍵，選擇移動(dòng)或修改數(shù)據(jù)；“←→”為“左右”鍵，選擇移動(dòng)或修改數(shù)據(jù)；“確認(rèn)”鍵，確認(rèn)當(dāng)前操作；“取消”鍵，放棄當(dāng)前操作。
5.5 優(yōu)盤(pán)接口：外接優(yōu)盤(pán)用，用來(lái)存儲(chǔ)測(cè)試數(shù)據(jù)，請(qǐng)使用FAT或FAT32格式的U盤(pán)。在存儲(chǔ)過(guò)程中，嚴(yán)禁撥出優(yōu)盤(pán)。
5.6 打印機(jī)： 打印測(cè)試結(jié)果。
5.7 接地端子：儀器必須可靠接地?，F(xiàn)場(chǎng)接地點(diǎn)可能有油漆或銹蝕，必須清理干凈。
5.8 電源開(kāi)關(guān)：整機(jī)電源開(kāi)關(guān)。
5.9 電源輸入：交流AC220V電源輸入。
6 補(bǔ)償電容器組中性點(diǎn)異頻信號(hào)注入法
6.1 測(cè)量方法說(shuō)明及測(cè)量特點(diǎn)
常用的異頻信號(hào)注入法是從PT開(kāi)口三角處注入異頻信號(hào)，其測(cè)量原理中假設(shè)電壓互感器三相勵(lì)磁特性和漏抗一致，且在測(cè)試過(guò)程中忽略了勵(lì)磁阻抗。而在實(shí)際現(xiàn)場(chǎng)，電壓互感器往往會(huì)出現(xiàn)由于生產(chǎn)批次的不同而導(dǎo)致的三相勵(lì)磁特性和漏抗不一致，尤其對(duì)于4PT連接方式電壓互感器的差異將大大影響電容電流的測(cè)量準(zhǔn)確性。
針對(duì)以上情況，提出了補(bǔ)償電容器組中性點(diǎn)異頻信號(hào)注入法，此測(cè)量方法避免了電壓互感器參數(shù)不一致的影響，且無(wú)需退出高低壓消諧裝置，既保證了電網(wǎng)運(yùn)行**，又保證了測(cè)量的準(zhǔn)確性。
6.2 測(cè)量原理
圖4中：
PT：外接單相電磁式電壓互感器，電壓互感器變比為
（UL電壓互感器額定高壓）
X： 耐壓電纜
DL：斷路器
DS：隔離開(kāi)關(guān)
ES：接地開(kāi)關(guān)
L： 限流電抗器
Ca、Cb、Cc： 補(bǔ)償電容器組
C11、C22、C33：線路三相對(duì)地電容
見(jiàn)圖4所示，電容電流測(cè)試儀與單相電壓互感器的二次繞組相連，電壓互感器的一次繞組經(jīng)耐壓電纜與補(bǔ)償電容器組中性點(diǎn)相連，通過(guò)補(bǔ)償電容器組向三相注入異頻零序電流。電容電流測(cè)試儀通過(guò)測(cè)量電壓互感器二次繞組的電壓和電流，計(jì)算得到對(duì)地電容和電容電流。
注：補(bǔ)償電容器組中性點(diǎn)異頻信號(hào)注入法，在測(cè)量之前必須確定電容器組Ca、Cb、Cc的確切電容量；且需要一個(gè)外置單相電磁式電壓互感器，為了提高測(cè)量精度，可選用精度較高的電壓互感器，電壓互感器變比為
（UL電壓互感器額定高壓）；測(cè)試儀的參數(shù)設(shè)置中“PT方式”應(yīng)選擇“C1PT”。
6.3 測(cè)量步驟
6.3.1 查看不接地系統(tǒng)的接線方式和運(yùn)行方式，系統(tǒng)所有線路均已投入。
6.3.2 現(xiàn)場(chǎng)已配置消弧線圈的，根據(jù)接線方式和運(yùn)行方式，退出與被測(cè)系統(tǒng)有電氣聯(lián)系的所有消弧線圈。
6.3.3 外置單相電壓互感器置于絕緣墊上，高壓尾端、低壓尾端和外殼分別一點(diǎn)接地。
6.3.4 將電容電流測(cè)試儀的電流輸出端與單相電壓互感器二次繞組相連。儀器置于絕緣墊上，且與互感器的距離不小于2m（10kV）和3m（35kV），電容電流測(cè)試儀外殼應(yīng)可靠接地。
6.3.5將單根耐壓電纜一端與外置的單相電壓互感器高壓端相連。在該補(bǔ)償電容器組中性點(diǎn)隔離開(kāi)關(guān)處，利用絕緣操作桿將電纜的另一端與該補(bǔ)償電容器組中性點(diǎn)相連。無(wú)中性點(diǎn)隔離開(kāi)關(guān)的補(bǔ)償電容器組可在其它操作方便處將電纜與中性點(diǎn)相連。連接部位需可靠接觸。
6.3.6 單相電壓互感器周?chē)O(shè)置**圍欄，**圍欄與互感器的距離不小于0.7m（10kV）、1m（35kV），向外懸掛“止步、高壓危險(xiǎn)”標(biāo)示牌。
6.3.7 測(cè)試人員位于絕緣墊上開(kāi)始測(cè)試。
山東濰坊供電公司員工在春節(jié)保電特巡中應(yīng)用電力定制無(wú)人機(jī)巡檢10千伏高密線。這標(biāo)志著國(guó)網(wǎng)山東省電力公司在國(guó)家電網(wǎng)有限公司系統(tǒng)率先應(yīng)用電力定制無(wú)人機(jī)開(kāi)展配網(wǎng)自主巡檢作業(yè)。
當(dāng)前，多旋翼無(wú)人機(jī)已廣泛應(yīng)用于配網(wǎng)線路巡檢，但該無(wú)人機(jī)為多行業(yè)通用機(jī)型，存在無(wú)機(jī)載算力、實(shí)時(shí)避障能力不足、重點(diǎn)部位拍攝質(zhì)量不高等問(wèn)題。對(duì)此，國(guó)網(wǎng)山東電力與國(guó)網(wǎng)智能科技股份有限公司聯(lián)合研發(fā)了電力定制無(wú)人機(jī)，并率先在濰坊電網(wǎng)落地應(yīng)用。
據(jù)介紹，電力定制無(wú)人機(jī)通過(guò)集成4G或5G通信模組解決了遙控信號(hào)遮擋問(wèn)題；采用融合北斗定位及毫米波雷達(dá)技術(shù)，保障了無(wú)人機(jī)在配網(wǎng)復(fù)雜環(huán)境中巡檢的**性；通過(guò)搭載電力專(zhuān)用機(jī)載芯片及定制算法，可智能識(shí)別線路桿塔，開(kāi)展自主巡檢，智能拍攝缺陷照片，實(shí)現(xiàn)低成本、高質(zhì)效自主巡檢。截至目前，濰坊供電公司已應(yīng)用電力定制無(wú)人機(jī)巡檢配網(wǎng)線路14條，共發(fā)現(xiàn)缺陷9處，信號(hào)失聯(lián)率降低65%。
在現(xiàn)有試點(diǎn)應(yīng)用的基礎(chǔ)上，國(guó)網(wǎng)山東電力將加大電力定制無(wú)人機(jī)推廣應(yīng)用的力度，進(jìn)一步拓寬電力定制無(wú)人機(jī)在交叉跨越、林區(qū)山地等復(fù)雜場(chǎng)景的應(yīng)用。
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