一种GIS回路电阻测量装置及方法与流程

本发明涉及一种gis状态评估技术，尤其是涉及一种gis回路电阻测量装置及方法。

背景技术：

气体绝缘金属封闭开关设备(gasinsulatedswitchgear，gis)具有占地面积小、故障概率低、安全性能高、环境影响小、便于安装维护等优点，可以大幅提高供电可靠性，gis会因其设备制造的材料、装配工艺、设备运输以及安装等方面出现的问题，造成电接触内部接触不良，gis的导电回路电阻一直以来都是评估设备质量和运行状态的重要技术指标，在相关的国家标准、行业标准中均规定了gis回路电阻测量的试验项目，通过实际测量确定导电回路电阻值是否在允许范围内，来检查设备安装质量和回路的完整性，及早发现接触不良的缺陷，保证gis设备长期载流和短路时通过极限电流的能力。在工程应用中，gis导电回路电阻的传统测量方法是直流法，对导电回路施加大于等于100a的直流电流，测量回路电压降，从而得到回路电阻值。由于导电连接件的直流测量状态和交流运行状态间存在差异，所以该方法存在缺陷。

现有技术也给出了一些解决方案，中国专利cn201310131893.9提出了一种gis导电回路电气参数测量方法，采用二阶非振荡电路产生千安级的冲击电流，通过电压隔离传感器采集标准电阻和gis导电杆的电压降信号，获取冲击电流峰值，即电流变化率为零时刻的瞬时电流值和其对应时刻的导电连接件的电压降，测得回路电阻，消除导电杆电感分量对回路电阻测量的影响，在准确测量回路电阻的基础上，提取冲击电流的斜率，并根据对应的导电杆电压降测量gis导电杆的电感量。

但该专利存在以下问题：

电容器充满电荷后进行放电，产生冲击电流，获得gis导电杆的电流波形和电压降波形并计算1次gis导电杆的回路电阻，之后需要继续对电容器进行充电才能继续下一次测量，测量的效率低，一次测量的数据样本少，单次试验结果误差相对较大。

技术实现要素：

本发明的目的就是为了克服上述现有技术存在的缺陷而提供一种gis回路电阻测量装置及方法，准确性高，效率高。

本发明的目的可以通过以下技术方案来实现：

一种gis回路电阻测量装置，包括超级电容器、开关元件、电流采集元件、电压采集元件、放电支路，所述的gis设备、电流采集元件和超级电容器和开关元件依次连接，构成主放电回路，所述的开关元件连接有控制器，控制开关元件的导通和断开，所述的超级电容器连接有充电器，电压采集元件与gis设备连接，所述的放电支路包括放电电阻，该放电支路与gis设备和电流采集元件并联，构成分放电回路，所述的电流采集元件采集电流信号，所述的电压采集元件采集gis设备两端的电压信号。

充电器向超级电容器充电至设定值，随后停止充电；然后导通开关元件，所述的主放电回路导通，超级电容器对主放电回路进行放电，产生冲击电流，所述的超级电容器的电压降低；当达到设定条件，如经过gis设备的电流达到1个峰值后下降至设定值或持续时间达到了设定时长，截断开关元件，gis回路的电感对分放电回路进行放电；当满足重复测量条件时，如超级电容器电压高于设定值或测量次数小于设定值，再次导通开关元件，超级电容器继续对主放电回路进行放电；当达到设定条件后，关断开关元件，gis回路的电感对分放电回路进行放电；持续进行多次主放电回路和分放电回路的循环放电过程，至不满足重复测量设定条件时，测量结束。增设放电支路使得超级电容器充电一次后能够得到多个电流值下的回路电阻值，可以获得回路电阻值随电流的变化情况，提高了回路电阻的测量效率，减小了测量误差，试验结果的精度高，增加了判断回路的接触状态的数据样本量，提高了判断准确性。

进一步地，所述的开关元件为igbt，高耐压、导通压降低、开关速度快。

进一步地，所述的控制器连接有采集卡，该采集卡与电压采集元件以及电流采集元件连接，所述的控制器控制采集卡采集电流和电压信号。

进一步地，所述的电流采集元件为罗氏线圈。

进一步地，所述的电压采集元件为电压差分探头。

一种采用所述的一种gis回路电阻测量装置的测量方法，具体为：

s1：所述的开关元件断开，所述的充电器向超级电容器充电，充满后超级电容器与充电器断开；

s2：所述的开关元件导通，所述的超级电容器对主放电回路进行放电，所述的电流采集元件和电压采集元件分别采集gis设备的电流信号和电压信号，通过gis设备的电流达到峰值，根据电流和电压计算gis设备的回路电阻，当满足设定条件时开关元件断开，所述的gis设备内的电感对分放电回路进行放电，再计算一次gis设备的回路电阻；

s3：当满足重复测量条件时重复步骤s2，实现对gis设备的回路电阻的多次测量，否则，测量结束。

进一步地，所述的设定条件为以下任意一项：

通过gis设备的电流经过一个峰值后且下降了设定值；

通过gis设备的电流经过一个峰值后且持续时间达到设定时长。

进一步地，所述的重复测量条件为以下任意一项：

超级电容器的电压高于设定值；

测量次数小于设定值。

与现有技术相比，本发明具有以如下有益效果：

(1)本发明依次连接的gis设备、电流采集元件和超级电容器和开关元件，构成主放电回路，超级电容器连接有充电器，gis设备连接有电压采集元件，gis设备和电流采集元件还并联有放电支路，该放电支路与gis设备和电流采集元件构成分放电回路，超级电容器充一次电后开关元件导通，超级电容器对主放电回路进行一次放电，开关元件截断后gis设备内的电感对分放电回路放一次电，当超级电容器电压高于设定值或测量次数小于设定值，再次导通开关元件，超级电容器继续对主放电回路进行放电，如上循环，超级电容器可以在充电一次后得到多个电流值下的回路电阻值，方便获得回路电阻值随电流的变化情况，提高了回路电阻的测量效率，减小了测量误差，试验结果的精度高，增加了判断回路的接触状态的数据样本量，提高了判断的准确性。

(2)本发明采用igbt作为开关元件，高耐压、导通压降低、开关速度快；

(3)本发明采用罗氏线圈采集高频、大电流，线性度好，安装方便，无二次开路危险。

附图说明

图1为本发明的电路拓扑图；

图2为本发明的仿真电路图；

图3为0.1s内的超级电容器电压随时间的变化曲线图；

图4为0.1s内的通过gis回路的电流随时间的变化曲线图；

图5为0.1s内的gis回路的电压随时间的变化曲线图；

图6为0.1s内回路电阻值变化图；

图7为1s内的超级电容器电压随时间的变化曲线图；

图8为1s内的通过gis回路的电流随时间的变化曲线图；

图9为1s内的gis回路的电压随时间的变化曲线图；

图10为1s内回路电阻值变化图；

图中标号说明：

1.充电器，2.超级电容器，3.开关元件，4.放电支路，5.gis设备，6.控制器，7.采集卡，8.电压采集元件，9.电流采集元件。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本发明进行详细说明。本实施例以本发明技术方案为前提进行实施，给出了详细的实施方式和具体的操作过程，但本发明的保护范围不限于下述的实施例。

实施例1

一种gis回路电阻测量装置，如图1包括超级电容器2、开关元件3、电压采集元件8、电流采集元件9、放电支路4和控制器6，gis设备5、电流采集元件9和超级电容器2和开关元件3依次连接，构成主放电回路，超级电容器2连接有充电器1，电压采集元件8与gis设备5连接，该放电支路4与gis设备5和电流采集元件9并联，构成分放电回路，控制器6与开关元件3连接，向开关元件3发送触发信号，工控机连接有采集卡7，该采集卡7与电压采集元件8以及电流采集元件9连接，用于采集电压信号和电流信号，电流采集元件9采用罗氏线圈，电压采集元件8为电压差分探头，型号为keysightn2791a。

仿真电路图如图2所示，超级电容器2的电容值为165f，内阻rin为0.006ω，充电电压为15v，开关元件3为igbt，具体型号为auirgdc0250，gis设备5的电阻r为0.0001ω，电感l为1μh，采集卡7的采样率设置为200khz，放电支路4采用rf，rf与串联的电阻r和电感l并联，当igbt断开时rf、r和l构成回路，l进行放电。当gis设备5上的电流每经过一个峰值且下降100a时控制器6关断igbt，主放电回路断开，电感l通过分放电回路进行放电，当分放电回路的电流下降到100a时工控机再次控制igbt模块导通，主放电回路导通，超级电容器2再次对gis设备5进行放电，采集卡7的采样率保持不变，罗氏线圈采集电流实时波形，电压差分探头采集电压实时波形，0.1s内的超级电容器2电压变化曲线图如图3所示，0.1s内的gis设备5的电流变化曲线图如图4所示，0.1s内的gis设备5的电压变化曲线图如图5所示，图6为经过gis设备5的电流值达到极值点时所计算的r电阻值，1s内的超级电容器2电压变化曲线图如图7所示，1s内的gis设备5的电流变化曲线图如图8所示，1s内的gis设备5的电压变化曲线图如图9所示，图10为1s内经过gis设备5的电流值达到极值点时所计算的r电阻值，通过电阻随电流的变化率来判断gis设备5的触头接触是否良好，电阻随电流的变化率越大则接触越差，当超过设定值时判定gis设备5接触不良。

对于gis设备5，多次开断测量可以减小误差，也可以研究所测得的接触电阻随电流变化的趋势，可以通过电阻随电流变化的曲线来判定，此处仿真设置的是0.0001ω的电阻r，误差来源于采样频率等。

实施例2

与实施例1对应的一种gis回路电阻测量方法，具体为：

s1：开关元件3断开，充电器1向超级电容器2充电，充满后超级电容器2与充电器1断开；

s2：开关元件3导通，超级电容器2对主放电回路进行放电，电流采集元件9和电压采集元件8分别采集gis设备5的电流信号和电压信号，通过gis设备5的电流达到峰值根据电流和电压计算gis设备的回路电阻，当满足设定条件时开关元件3断开，gis设备5内的电感对分放电回路进行放电，再计算一次gis设备的回路电阻；

s3：当满足重复测量条件时重复步骤s2，实现对gis设备的回路电阻的多次测量，否则，测量结束。

设定条件为以下任意一项：

通过gis设备5的电流经过一个峰值后且下降了设定值；

通过gis设备5的电流经过一个峰值后且持续时间达到设定时长。

重复测量条件为以下任意一项：

超级电容器2的电压高于设定值；

测量次数小于设定值。

实施例1和实施例2提出了一种gis回路电阻测量装置及方法，超级电容器2可以在充电一次后得到多个电流值下的gis设备5的回路电阻值，方便获得回路电阻值随电流的变化情况，提高了回路电阻的测量效率，减小了测量误差，试验结果的精度高，增加了判断回路的接触状态的数据样本量，提高了判断的准确性。

以上详细描述了本发明的较佳具体实施例。应当理解，本领域的普通技术人员无需创造性劳动就可以根据本发明的构思作出诸多修改和变化。因此，凡本技术领域中技术人员依本发明的构思在现有技术的基础上通过逻辑分析、推理或者有限的实验可以得到的技术方案，皆应在由权利要求书所确定的保护范围内。