一种人体安全的冲激偶式互感器变比检测方法与流程

1.本发明涉及互感器检测的技术领域，尤其是涉及一种人体安全的冲激偶式互感器变比检测方法。


背景技术：

2.变电站工程现场中，互感器的变比检测是一项基础而重要的工作，直接关系二次装置能否正确运行，现阶段由于互感器一次侧存在串并联的问题、二次侧存在抽头的问题，互感器变比尤其是电流互感器的变比并不唯一，在设备验收中互感器所采用的变比需现场检测。
3.现阶段，互感器变比检测采用通入大电压或者大电流的方式实际检测，而电压或电流往往需借助升压装置或者大电流发生器，人身风险高、设备昂贵、重量大、易损坏。为了克服互感器的变比检测人身风险高、设备昂贵、重量大、易损坏的现场问题，基于此本专利提出了一种人体安全的冲激偶式互感器变比检测方法。


技术实现要素：

4.本发明提供了一种人体安全的冲激偶式互感器变比检测方法，解决了操作人员在现有的互感器变比检测中人身风险高、设备昂贵、重量大、易损坏的现场问题。
5.本发明解决其技术问题是采取以下技术方案实现的：
6.一种人体安全的冲激偶式互感器变比检测方法，具体步骤如下：
7.步骤1、基于互感器rlc无源网络的相关参数和传递函数，获取互感器单位冲激偶冲击激励下折算到高压侧的波形参数与互感器rlc无源网络的相关参数的关系；
8.步骤2、基于互感器单位冲激偶冲击激励下折算到高压侧的波形参数与互感器rlc无源网络的相关参数的关系，获取互感器单位冲激偶冲击激励下推导折算到高压侧的波形参数之间的数学关系；
9.步骤3、基于获取互感器单位冲激偶冲击激励下推导折算到高压侧的波形参数之间的数学关系，获取互感器单位冲激偶冲击激励下低压侧未折算的波形参数之间的数学关系；
10.步骤4、基于获取的互感器单位冲激偶冲击激励下低压侧未折算的波形参数之间的数学关系，获取互感器的变比值；
11.步骤5、基于互感器二次侧输出衰减的震荡波形，获取互感器二次侧输出波形实测参数；
12.步骤6、获取互感器二次侧绕组线圈及其外部导线的直阻总和的实测值r
l
'；
13.步骤7、通过对互感器二次侧制作预制导线，获取互感器二次侧固定电容c2'；
14.步骤8、利用获取的互感器二次侧输出波形实测参数、互感器二次侧绕组线圈及其外部导线的直阻总和的实测值r
l
'和互感器二次侧固定电容c2'，获取互感器的变比推算值；
15.优选地，所述步骤1中基于互感器rlc无源网络的相关参数包括高压侧电感lh、高
压侧电阻rh、低压侧折算后的电感l
l
、低压侧折算后的电阻r
l
、励磁电抗mm、励磁电阻rm、表一次侧导线电容c1、二次侧导线电容c2、一次侧所加实验电压ui和二次侧输出电压u0；
16.利用上述获取的互感器rlc无源网络相关参数获取互感器rlc无源网络的传递函数，具体为：
17.获取互感器rlc无源网络对应支路的复数阻抗z1、z2和z3，具体公式如下：
[0018][0019]
z2＝(lh+l
l
)s+rh+r
l
；
[0020][0021]
式中：
[0022]
s表示复频率，
[0023]
z1、z2、z3分别表示对应支路的复数阻抗；
[0024]
利用获取互感器rlc无源网络对应支路的复数阻抗z1、z2和z3可得出关系式为：
[0025][0026]
优选地，所述步骤1中获取互感器单位冲激偶冲击激励下折算到高压侧的波形参数与互感器rlc无源网络的相关参数的关系包括，
[0027]
对互感器输入波形为单位冲激偶，即形式满足
[0028]
根据拉普拉斯变换公式ui(s)＝s，可得具体公式如下：
[0029][0030]
根据拉氏变换对照表，上述公式形式满足关系式
[0031]
式中：
[0032]
阻尼比
[0033]
固有频率
[0034]
根据拉氏变换对照表，在形式满足上述关系式下，可得进行拉氏反变换的时域表达式为：
[0035][0036]
式中：
[0037][0038]
得到互感器单位冲激偶冲击激励下折算到高压侧的波形参数与互感器rlc无源网络的相关参数的关系式如下：
[0039][0040]
利用上述互感器单位冲激偶冲击激励下折算到高压侧的波形参数与互感器rlc无源网络的相关参数的关系式，可得到互感器单位冲激偶冲击激励下折算到高压侧的波形参数，具体包括振幅a、角速度ω和衰减时间常数τ，具体公式如下：
[0041][0042][0043][0044]
优选地，所述步骤2中互感器rlc无源网络相关参数包括高压侧电阻rh、低压侧折算后的电阻r
l
和二次侧导线电容c2；
[0045]
所述基于获取的互感器单位冲激偶冲击激励下折算到高压侧的波形参数包括互感器折算到高压侧的输出波形的振幅a、角速度ω、衰减时间常数τ，
[0046]
利用互感器折算到高压侧的输出波形的振幅a、角速度ω、衰减时间常数τ、高压侧电阻rh、低压侧折算后的电阻r
l
和二次侧导线电容c2，可得互感器单位冲激偶冲击激励下推导折算到高压侧的波形参数之间的数学关系式如下：
[0047][0048]
优选地，所述步骤3中获取互感器单位冲激偶冲击激励下低压侧未折算的波形参数之间的数学关系包括利用互感器单位冲激偶冲击激励下折算到高压侧的波形参数与互感器单位冲激偶冲击激励下折算到低压侧的波形参数的对应关系式a＝a'n、ω＝ω'、τ＝τ'、和r
l
＝n2r
l
'可得具体关系式如下：
[0049][0050]
式中：
[0051]
a'为互感器低压侧输出波形的幅值；
[0052]
ω'为互感器低压侧输出波形的角频率；
[0053]
c2'为互感器低压侧实际电容；
[0054]
n为互感器变比值；
[0055]
τ'为互感器低压侧输出波形的衰减时间常数；
[0056]rl
'为互感器低压侧实际电阻；
[0057]
rh为互感器高压侧实际电阻；
[0058]
优选地，所述步骤4中基于获取的互感器单位冲激偶冲击激励下低压输出波形的幅值，获取互感器低压侧变比值的具体计算公式如下：
[0059][0060]
由于：
[0061][0062]
进而推得：
[0063]
根据上述关系式，可推导出关系式如下：
[0064][0065]
优选地，所述步骤5中互感器二次侧输出衰减的震荡波形包括提取三个互感器二次侧输出衰减的震荡波形的三个最大值分别为y1、y2、y3以及y1与y2的时间差t1、y2与y3的时间差t2，
[0066]
所述获取互感器二次侧输出波形实测参数，包括互感器低压侧输出波形的幅值a'、互感器低压侧输出波形的角频率ω'和互感器低压侧输出波形的衰减时间常数τ'，
[0067]
利用所述三个互感器二次侧输出衰减的震荡波形的三个最大值分别为y1、y2、y3以及y1与y2的时间差t1、y2与y3的时间差t2进行计算以获取互感器低压侧输出波形的幅值a'、互感器低压侧输出波形的角频率ω'和互感器低压侧输出波形的衰减时间常数τ'，具体公式如下：
[0068][0069][0070][0071]
优选地，所述步骤8中利用获取的互感器二次侧输出波形实测参数、互感器二次侧绕组线圈及其外部导线的直阻总和的实测值r
l
'和互感器二次侧固定电容c2'，获取互感器的变比推算值的具体计算公式如下：
[0072][0073]
本发明的优点和积极效果是：
[0074]
本发明涉及的一种人体安全的冲激偶式互感器变比检测方法，该互感器变比检测技术具有如下优点：
[0075]
1、本专利借助人体承受范围内的低压直流电，推导得出变电站电流互感器、电压互感器的互感器变比检测技术；
[0076]
2、本专利技术改变了工程现场变比检测借助升压装置或大电流发生器做变比试验的方式，改变了变比检测人身风险高、设备昂贵、重量大、易损坏的现状，使得现场变比检测工作变得简便、无人身风险；
[0077]
3、改变了当前变电站互感器验收设备资产较重的现状，为现场传统验收工艺向精益化、科技化、高端化转变提供了借鉴；
[0078]
4、专利方法克服了现阶段互感器变比检测采用通入大电压或者大电流的方式实际检测，而电压或电流往往需借助升压装置或者大电流发生器，人身风险高、设备昂贵、重量大、易损坏，便可快速、安全得到互感器变比数值。
附图说明
[0079]
图1为本发明的人体安全的低压直流冲激偶式互感器变比检测的方法流程图；
[0080]
图2为互感器的rlc输入输出无源网络图；
[0081]
图3为互感器的rlc复数阻抗无源网络图；
[0082]
图4为互感器二次侧输出衰减的震荡波形图；
[0083]
图5为互感器低压侧绕组线圈及其外部导线的直阻总和的实测值图；
[0084]
图6为互感器二次侧制作预制导线示意图。
具体实施方式
[0085]
本发明提供了一种人体安全的冲激偶式互感器变比检测方法，如图1所示，具体步
骤如下：
[0086]
步骤1、基于互感器rlc无源网络的相关参数和传递函数，获取互感器单位冲激偶冲击激励下折算到高压侧的波形参数与互感器rlc无源网络的相关参数的关系；
[0087]
在此步骤中，如图2所示，所述基于互感器rlc无源网络的相关参数包括高压侧电感lh、高压侧电阻rh、低压侧折算后的电感l
l
、低压侧折算后的电阻r
l
、励磁电抗mm、励磁电阻rm、表一次侧导线电容c1、二次侧导线电容c2、一次侧所加实验电压ui和二次侧输出电压u0；
[0088]
利用上述获取的互感器rlc无源网络相关参数获取互感器rlc无源网络的传递函数，具体为：
[0089]
获取互感器rlc无源网络对应支路的复数阻抗z1、z2和z3，具体公式如下：
[0090][0091]
z2＝(lh+l
l
)s+rh+r
l
；
[0092][0093]
式中：
[0094]
s表示复频率，
[0095]
z1、z2、z3分别表示对应支路的复数阻抗；利用获取互感器rlc无源网络对应支路的复数阻抗z1、z2和z3可得出关系式为：
[0096][0097]
在此步骤中，所述获取互感器单位冲激偶冲击激励下折算到高压侧的波形参数包括，对互感器输入波形为单位冲激偶，即形式满足
[0098]
根据拉普拉斯变换公式ui(s)＝s，可得具体公式如下：
[0099][0100]
根据拉氏变换对照表，上述公式形式满足关系式
[0101]
式中：
[0102]
阻尼比
[0103]
固有频率
[0104]
根据拉氏变换对照表，在形式满足上述关系式下，可得进行拉氏反变换的时域表达式为：
[0105][0106]
式中：
[0107][0108]
得到互感器单位冲激偶冲击激励下折算到高压侧的波形参数与互感器rlc无源网络的相关参数的关系式如下：
[0109][0110]
利用上述互感器单位冲激偶冲击激励下折算到高压侧的波形参数与互感器rlc无源网络的相关参数的关系式，可得到互感器单位冲激偶冲击激励下折算到高压侧的波形参数，具体包括振幅a、角速度ω和衰减时间常数τ，具体公式如下：
[0111][0112][0113][0114]
步骤2、基于互感器单位冲激偶冲击激励下折算到高压侧的波形参数与互感器rlc无源网络的相关参数的关系，获取互感器单位冲激偶冲击激励下推导折算到高压侧的波形参数之间的数学关系；
[0115]
在此步骤中，所述互感器rlc无源网络相关参数包括高压侧电阻rh、低压侧折算后的电阻r
l
和二次侧导线电容c2；
[0116]
所述基于获取的互感器单位冲激偶冲击激励下折算到高压侧的波形参数包括互感器折算到高压侧的输出波形的振幅a、角速度ω、衰减时间常数τ，
[0117]
利用互感器折算到高压侧的输出波形的振幅a、角速度ω、衰减时间常数τ、高压侧电阻rh、低压侧折算后的电阻r
l
和二次侧导线电容c2，可得互感器单位冲激偶冲击激励下推导折算到高压侧的波形参数之间的数学关系式如下：
[0118][0119]
步骤3、基于获取互感器单位冲激偶冲击激励下推导折算到高压侧的波形参数之
间的数学关系，获取互感器单位冲激偶冲击激励下低压侧未折算的波形参数之间的数学关系：
[0120]
在此步骤中，所述获取互感器单位冲激偶冲击激励下低压侧未折算的波形参数之间的数学关系包括利用互感器单位冲激偶冲击激励下折算到高压侧的波形参数与互感器单位冲激偶冲击激励下折算到低压侧的波形参数的对应关系式a＝a'n、ω＝ω'、τ＝τ'、和r
l
＝n2r
l
'可得具体关系式如下：
[0121][0122]
式中：
[0123]
a'为互感器低压侧输出波形的幅值；
[0124]
ω'为互感器低压侧输出波形的角频率；
[0125]
c2'为互感器低压侧实际电容；
[0126]
n为互感器变比值；
[0127]
τ'为互感器低压侧输出波形的衰减时间常数；
[0128]rl
'为互感器低压侧实际电阻；
[0129]
rh为互感器高压侧实际电阻；
[0130]
步骤4、基于获取的互感器单位冲激偶冲击激励下低压侧未折算的波形参数之间的数学关系，获取互感器的变比值；
[0131]
具体计算公式如下：
[0132][0133]
由于：
[0134][0135]
进而推得：
[0136]
根据上述关系式，可推导出关系式如下：
[0137][0138]
步骤5、基于互感器二次侧输出衰减的震荡波形，获取互感器二次侧输出波形实测
参数；
[0139]
在此步骤中，如图3所示，所述互感器二次侧输出衰减的震荡波形包括提取三个互感器二次侧输出衰减的震荡波形的三个最大值分别为y1、y2、y3以及y1与y2的时间差t1、y2与y3的时间差t2，
[0140]
所述获取互感器二次侧输出波形实测参数，包括互感器低压侧输出波形的幅值a'、互感器低压侧输出波形的角频率ω'和互感器低压侧输出波形的衰减时间常数τ'，
[0141]
利用所述三个互感器二次侧输出衰减的震荡波形的三个最大值分别为y1、y2、y3以及y1与y2的时间差t1、y2与y3的时间差t2进行计算以获取互感器低压侧输出波形的幅值a'、互感器低压侧输出波形的角频率ω'和互感器低压侧输出波形的衰减时间常数τ'，具体公式如下：
[0142][0143][0144][0145]
步骤6、获取互感器二次侧绕组线圈及其外部导线的直阻总和的实测值r
l
'；
[0146]
步骤7、通过对互感器二次侧制作预制导线，获取互感器二次侧固定电容c2'；
[0147]
步骤8、利用获取的互感器二次侧输出波形实测参数、互感器二次侧绕组线圈及其外部导线的直阻总和的实测值r
l
'和互感器二次侧固定电容c2'，获取互感器的变比推算值；
[0148]
具体计算公式如下：
[0149][0150]
所述领域的技术人员可以清楚地了解到，为描述的方便和简洁，上述描述装置的具体安装和工作过程，可以参考上述实施例中的对应过程，在此不再赘述。
[0151]
首先，需要说明的是，以下将以示例方式来具体说明本发明的具体结构、特点和优点等，然而所有的描述仅是用来进行说明的，而不应将其理解为对本发明形成任何限制。此外，在本文所提及各实施例中予以描述或隐含的任意单个技术特征，仍然可在这些技术特征(或其等同物)之间继续进行任意组合或删减，从而获得可能未在本文中直接提及的本发明的更多其他实施例。
[0152]
需要注意的是，这里所使用的术语仅是为了描述具体实施方式，而非意图限制根据本技术的示例性实施方式。如在这里所使用的，除非上下文另外明确指出，否则单数形式也意图包括复数形式，此外，术语“包括”和“具有”以及他们的任何变形，意图在于覆盖不排他的包含，例如，包含了一系列步骤或单元的过程、方法、系统、产品或设备不必限于清楚地列出的那些步骤或单元，而是可包括没有清楚地列出的或对于这些过程、方法、产品或设备
固有的其它步骤或单元。
[0153]
需要说明的是，在不冲突的情况下，本技术中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。
[0154]
需要强调的是，本发明所述的实施例是说明性的，而不是限定性的，因此本发明包括并不限于具体实施方式中所述的实施例，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，同样属于本发明保护的范围。