一種雙極性聯(lián)動沖擊電流發(fā)生器的制造方法
【專利摘要】本發(fā)明提供一種雙極性聯(lián)動沖擊電流發(fā)生器，包括正極性沖擊電流發(fā)生器、負(fù)極性沖擊電流發(fā)生器、控制系統(tǒng)和測量系統(tǒng)；所述正極性沖擊電流發(fā)生器與所述負(fù)極性沖擊電流發(fā)生器分別設(shè)有與被測試品連接的接口，并分別通過放電球隙與所述控制系統(tǒng)相連；所述正極性沖擊電流發(fā)生器與所述負(fù)極性沖擊電流發(fā)生器在所述控制系統(tǒng)的控制下分別在不同時間段向所述被測試品放電，以產(chǎn)生沖擊電流；所述測量系統(tǒng)測量并顯示所述被測試品的電壓和電流。這種沖擊電流發(fā)生器經(jīng)濟(jì)有效，能產(chǎn)生一正一負(fù)兩個連續(xù)且間隔時間可控的沖擊電流，適合于考核金屬氧化物限壓器的能量耐受能力。
【專利說明】一種雙極性聯(lián)動沖擊電流發(fā)生器

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種電流發(fā)生器，具體講涉及一種能夠模擬并產(chǎn)生串聯(lián)補償裝置用金屬氧化物限壓器動作時電流波形的沖擊電流發(fā)生器。
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0002]
[0003]現(xiàn)有的金屬氧化物限壓器的能量耐受能力一般用其在2ms方波電流下的能量耐受能力來表示，這種波形能夠大致模擬常規(guī)交流系統(tǒng)操作過電壓下的電流波形，并用于考核避雷器的能量耐受能力。但串聯(lián)補償裝置用金屬氧化物限壓器動作時的電流波形與2ms方波差異很大。
[0004]圖1和圖2給出了典型金屬氧化物限壓器動作時的電流波形。其主要特點是:交流系統(tǒng)操作過電壓時，流經(jīng)金屬氧化物限壓器的沖擊電流為多個連續(xù)的沖擊電流，相鄰兩個沖擊電流的極性相反；電流波形與電壓波形相對應(yīng)，電流持續(xù)時間約4ms，兩個相反極性的電流波形相差約半個工頻周期。
[0005]因此，傳統(tǒng)方法中，僅用金屬氧化物限壓器在2ms方波電流下的能量耐受能力來表示其能量耐受能力顯然不夠準(zhǔn)確。需要提供一種新的技術(shù)方案，以準(zhǔn)確模擬串聯(lián)補償裝置用金屬氧化物限壓器動作時的電流波形，考核金屬氧化物限壓器的能量耐受能力。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]為了解決現(xiàn)有技術(shù)中所存在的上述問題，本發(fā)明提供一種能夠模擬并產(chǎn)生串聯(lián)補償裝置用金屬氧化物限壓器動作時電流波形的沖擊電流發(fā)生器，該電流發(fā)生器能夠產(chǎn)生一正一負(fù)兩個連續(xù)且間隔時間可控的沖擊電流，用于考核限壓器的能量耐受能力。
[0007]本發(fā)明提供的技術(shù)方案是:一種雙極性聯(lián)動沖擊電流發(fā)生器，包括正極性沖擊電流發(fā)生器、負(fù)極性沖擊電流發(fā)生器、控制系統(tǒng)和測量系統(tǒng)；其改進(jìn)之處在于:所述正極性沖擊電流發(fā)生器與所述負(fù)極性沖擊電流發(fā)生器分別設(shè)有與被測試品連接的接口，并分別通過放電球隙與所述控制系統(tǒng)相連；所述正極性沖擊電流發(fā)生器與所述負(fù)極性沖擊電流發(fā)生器在所述控制系統(tǒng)的控制下分別在不同時間段向所述被測試品放電，以產(chǎn)生沖擊電流；所述測量系統(tǒng)測量并顯示所述被測試品的電壓和電流。
[0008]優(yōu)選的，所述控制系統(tǒng)包括交流電源、可控硅、可控硅控制器、變壓器、整流器、放電系統(tǒng)和主控制器；
[0009]所述可控硅的輸入端與交流電流相連，其輸出端與所述變壓器的輸入端相連，所述變壓器的輸出端與整流器的輸入端相連，所述整流器的輸出端與放電系統(tǒng)相連；
[0010]所述主控制器通過可控硅控制器與所述可控硅的控制極連接；并通過分壓器檢測所述整流器的輸出電壓；所述主控制器根據(jù)所述整流器的輸出電壓發(fā)送信號給所述可控硅控制器，使所述可控硅控制器控制所述可控硅的導(dǎo)通或關(guān)斷，從而調(diào)節(jié)所述變壓器的輸入電壓；
[0011]所述主控制器與放電系統(tǒng)相連，用于控制所述放電系統(tǒng)產(chǎn)生高壓觸發(fā)脈沖輸出至所述正極性沖擊電流發(fā)生器的放電球隙或所述負(fù)極性沖擊電流發(fā)生器的隔離球隙和放電球隙。
[0012]進(jìn)一步，所述主控制器控制所述放電球隙和所述隔離球隙的放電時間，所述放電時間為2ms_1msο
[0013]優(yōu)選的，所述正極性沖擊電流發(fā)生器包括第一充電設(shè)備、儲能電容Cl、電感L1、第一放電球隙和電阻閥片；所述儲能電容Cl、所述電感L1、所述第一放電球隙、所述電阻閥片、以及所述被測試品依次連接形成一個閉合回路；
[0014]所述第一充電設(shè)備與所述儲能電容Cl并聯(lián)；所述儲能電容Cl與所述被測試品的連接端接地。
[0015]進(jìn)一步，負(fù)極性沖擊電流發(fā)生器包括第二充電設(shè)備、儲能電容C2、電感L2、第二放電球隙和隔離球隙；所述儲能電容C2、所述電感L2、所述第二放電球隙、所述隔離球隙、以及所述被測試品依次連接形成一個閉合回路；
[0016]所述第二充電設(shè)備與所述儲能電容C2并聯(lián)，所述儲能電容C2與所述被測試品的連接端接地。
[0017]進(jìn)一步，所述隔離球隙與所述第二放電球隙的連接端與箝位電阻的一端相連，所述箝位電阻的另一端接地。
[0018]進(jìn)一步，第一充電設(shè)備和第二充電設(shè)備分別對儲能電容Cl充正極性電和對儲能電容C2充負(fù)極性電，控制系統(tǒng)控制第一放電球隙放電時，正極性沖擊電流發(fā)生器回路導(dǎo)通，所述儲能電容Cl通過電感L1、第一放電球隙、以及電阻閥片對被測試品放電；
[0019]所述儲能電容Cl放電完成后；所述控制系統(tǒng)控制第二放電球隙和隔離球隙放電，負(fù)極性沖擊電流發(fā)生器回路導(dǎo)通，所述儲能電容C2通過電感L2、第二放電球隙、以及隔離球隙對所述被測試品放電。
[0020]優(yōu)選的，所述測量系統(tǒng)包括分壓器、分流器和示波器；所述分壓器與所述被測試品并聯(lián)，用于測量所述被測試品兩端的電壓，并將測量電壓值輸出給所述示波器進(jìn)行波形顯示;
[0021]所述分流器與所述被測試品串聯(lián)，用于測量流經(jīng)所述被測試品的電流，并將測量電流值輸出給示波器進(jìn)行波形顯示。
[0022]進(jìn)一步，所述示波器通過光電轉(zhuǎn)換方式與控制系統(tǒng)的主控制器連接，將所述被測試品的電壓和電流信號傳輸給所述主控制器，所述主控制器根據(jù)所述電壓和電流信號計算所述被測試品吸收的能量。
[0023]與最接近的技術(shù)方案相比，本發(fā)明具有如下顯著進(jìn)步:
[0024]I)本發(fā)明提供的技術(shù)方案可經(jīng)濟(jì)高效的確定金屬氧化物限壓器的能量耐受能力，克服了用工頻回路實現(xiàn)考核時容量要求大，可控性差的缺陷。
[0025]2)本發(fā)明通過在負(fù)極性沖擊電流發(fā)生器的回路中串聯(lián)隔離球隙，并通過控制系統(tǒng)控制放電球隙放電，可防止正極性沖擊電流發(fā)生器的儲能電容Cl在實際應(yīng)用中直接對負(fù)極性沖擊電流發(fā)生器的儲能電容C2放電的誤動作。
[0026]3)本發(fā)明通過在正極性沖擊電流發(fā)生器的回路中串聯(lián)電阻閥片，并通過控制系統(tǒng)控制放電球隙放電，，可防止負(fù)極性沖擊電流發(fā)生器的儲能電容C2放電時，通過正極性沖擊電流發(fā)生器回路將電流信號短路。
[0027]4)在負(fù)極性沖擊電流發(fā)生器的回路中設(shè)置箝位電阻，保證負(fù)極性沖擊電流發(fā)生器的回路能順利點火，提高了沖擊電流發(fā)生器的可靠性。
[0028]5)測量系統(tǒng)和控制系統(tǒng)之間采用光電轉(zhuǎn)換的方式進(jìn)行采集和傳輸信號，防止了系統(tǒng)中的高壓電磁干擾和地電位對控制信號的干擾。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0029]圖1為傳統(tǒng)的串補裝置發(fā)生單相接地故障，火花間隙拒動，金屬氧化物限壓器MOV電壓、電流和能耗波形圖；
[0030]圖2為傳統(tǒng)的串補裝置發(fā)生三相接地故障，火花間隙拒動，金屬氧化物限壓器MOV電壓、電流和能耗波形圖；
[0031]圖3為本發(fā)明提供的雙極性沖擊電流發(fā)生器的原理圖；
[0032]圖4為本發(fā)明的控制系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0033]圖5為本發(fā)明的測量系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0034]圖6為本發(fā)明提供的雙極性沖擊電流發(fā)生器產(chǎn)生的電壓電流波形圖。
[0035]其中:1-分流器，2-分壓器，3-放電球隙I，4-放電球隙2，5-隔離球隙，6_箝位電阻，7-被測試品，8-電阻閥片。

【具體實施方式】
[0036]為了更好地理解本發(fā)明，下面結(jié)合說明書附圖和實例對本發(fā)明的內(nèi)容做進(jìn)一步的說明。
[0037]本發(fā)明提供的雙極性聯(lián)動沖擊電流發(fā)生器主要由兩套極性相反的沖擊電流發(fā)生器、控制系統(tǒng)、保護(hù)系統(tǒng)和測量系統(tǒng)組成；
[0038]兩套極性相反的單極性沖擊電流發(fā)生器的回路設(shè)計如圖3所示，主要包括:
[0039]產(chǎn)生正極性波形的正極性沖擊電流發(fā)生器和產(chǎn)生負(fù)極性波形的負(fù)極性沖擊電流發(fā)生器；
[0040]正極性沖擊電流發(fā)生器包括儲能電容Cl、電感L1、放電球隙I和電阻閥片；儲能電容Cl、電感L1、放電球隙1、電阻閥片、以及被測試品依次連接形成一個閉合回路；儲能電容Cl通過并聯(lián)在其兩端的充電設(shè)備充正極性電，其放電由控制系統(tǒng)給放電球隙I點火來控制;
[0041 ] 負(fù)極性沖擊電流發(fā)生器包括儲能電容C2、電感L2、放電球隙2和隔離球隙；儲能電容C2、電感L2、放電球隙2、隔離球隙、以及被測試品依次連接形成一個閉合回路；儲能電容C2通過并聯(lián)在其兩端的充電設(shè)備充負(fù)極性電，其放電由控制系統(tǒng)給放電球隙2和隔離球隙點火來控制；
[0042]實際使用中，設(shè)備容易產(chǎn)生正極性沖擊電流發(fā)生器的儲能電容Cl直接對負(fù)極性沖擊電流發(fā)生器的儲能電容C2放電這樣的誤動作，為此在本發(fā)明中使用隔離球間隙和放電系統(tǒng)3來減小系統(tǒng)此方面的誤動作。
[0043]另外在正極性沖擊電流發(fā)生器的回路中串聯(lián)非線性電阻閥片，可以保證負(fù)極性沖擊電流發(fā)生器的儲能電容C2放電時不會通過正極性沖擊電流發(fā)生器的儲能電容Cl將電流信號旁路。
[0044]負(fù)極性沖擊電流發(fā)生器回路中的箝位電阻是一個ΜΩ級的電阻，用于為放電球隙2的下半部分提供參考地電位，以保證負(fù)極性沖擊電流發(fā)生器的回路能順利點火。
[0045]控制系統(tǒng)如圖4所示:正負(fù)不同極性回路的聯(lián)合動作由控制系統(tǒng)來控制，控制系統(tǒng)可以控制兩個不同極性回路的放電時間，并且放電時間可調(diào)，從2mS?1mS間可靈活設(shè)置。
[0046]控制系統(tǒng)主要包括:380V的交流電源、可控硅、可控硅控制器、變壓器、整流器、放電系統(tǒng)和主控制器；
[0047]控制回路采用閉環(huán)控制，主控制器(計算機(jī)及PLC系統(tǒng))通過分壓器檢測整流器的輸出電壓，根據(jù)整流器的輸出電壓發(fā)送信號給可控硅控制器，使可控硅控制器控制可控硅的導(dǎo)通或關(guān)斷，從而調(diào)節(jié)變壓器的輸入電壓；
[0048]主控制器與放電系統(tǒng)相連，用于控制放電系統(tǒng)產(chǎn)生高壓觸發(fā)脈沖輸出至正極性沖擊電流發(fā)生器的放電球隙或負(fù)極性沖擊電流發(fā)生器的隔離球隙和放電球隙，給放電球隙或隔咼球隙點火。
[0049]測量系統(tǒng)如圖5所示:測量系統(tǒng)可測量正極性沖擊電流波形、幅值和對應(yīng)的電壓波形、幅值；負(fù)極性沖擊電流波形、幅值和對應(yīng)的電壓波形、幅值；正負(fù)極性時間間隔、每次沖擊被測試品吸收的能量、總能量；
[0050]測量系統(tǒng)主要包括分壓器、分流器和示波器；分壓器與被測試品并聯(lián)，用于測量被測試品兩端的電壓；分流器與被測試品串聯(lián)，用于測量流經(jīng)被測試品兩端的電流；分壓器和分流器測得的電壓和電流波形均通過獨立電源示波器顯示；
[0051]獨立電源示波器與控制系統(tǒng)相連，將被測試品的電壓和電流發(fā)送給控制系統(tǒng)，通過控制系統(tǒng)計算被測試品吸收的能量。
[0052]雙極性聯(lián)動沖擊電流發(fā)生器的具體工作過程如下:
[0053]雙極性沖擊電流發(fā)生器使用2套充電設(shè)備對電容Cl充正極性電壓，對電容C2充負(fù)極性電壓。電壓充電到設(shè)定值時，控制系統(tǒng)給放電系統(tǒng)I發(fā)出放電信號，正極性沖擊電流發(fā)生器的回路接通，電容C2放電產(chǎn)生正半波的沖擊電流波形，同時測量系統(tǒng)檢測正極性回路的放電信號，并發(fā)送給控制系統(tǒng)，控制系統(tǒng)對信號進(jìn)行延時，延時時間2mS?1mS可調(diào)，隨后將信號傳遞給放電系統(tǒng)2和放電系統(tǒng)3由它們同時動作，使得充著負(fù)極性電壓的電容C2對被測試品進(jìn)行放電，從而對被測試品產(chǎn)生負(fù)極性的波形。
[0054]為了防止系統(tǒng)中高壓電磁干擾和地電位對控制信號的干擾，控制系統(tǒng)和測量系統(tǒng)之間采用光電轉(zhuǎn)換的方式采集和傳輸信號。
[0055]如圖6所示:圖6為雙極性沖擊電流發(fā)生器的電流和電壓波形圖。圖中上部分為電壓信號，下部分為電流信號。
[0056]以上僅為本發(fā)明的實施例而已，并不用于限制本發(fā)明，凡在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi)，所做的任何修改、等同替換、改進(jìn)等，均在申請待批的本發(fā)明的權(quán)利要求范圍之內(nèi)。
【權(quán)利要求】
1.一種雙極性聯(lián)動沖擊電流發(fā)生器，包括正極性沖擊電流發(fā)生器、負(fù)極性沖擊電流發(fā)生器、控制系統(tǒng)和測量系統(tǒng)；其特征在于:所述正極性沖擊電流發(fā)生器與所述負(fù)極性沖擊電流發(fā)生器分別設(shè)有與被測試品連接的接口，并分別通過放電球隙與所述控制系統(tǒng)相連；所述正極性沖擊電流發(fā)生器與所述負(fù)極性沖擊電流發(fā)生器在所述控制系統(tǒng)的控制下分別在不同時間段向所述被測試品放電，以產(chǎn)生沖擊電流；所述測量系統(tǒng)測量并顯示所述被測試品的電壓和電流。
2.如權(quán)利要求1所述的一種雙極性聯(lián)動沖擊電流發(fā)生器，其特征在于: 所述控制系統(tǒng)包括交流電源、可控硅、可控硅控制器、變壓器、整流器、放電系統(tǒng)和主控制器； 所述可控硅的輸入端與交流電流相連，其輸出端與所述變壓器的輸入端相連，所述變壓器的輸出端與整流器的輸入端相連，所述整流器的輸出端與放電系統(tǒng)相連； 所述主控制器通過可控硅控制器與所述可控硅的控制極連接；并通過分壓器檢測所述整流器的輸出電壓；所述主控制器根據(jù)所述整流器的輸出電壓發(fā)送信號給所述可控硅控制器，使所述可控硅控制器控制所述可控硅的導(dǎo)通或關(guān)斷，從而調(diào)節(jié)所述變壓器的輸入電壓； 所述主控制器與放電系統(tǒng)相連，用于控制所述放電系統(tǒng)產(chǎn)生高壓觸發(fā)脈沖輸出至所述正極性沖擊電流發(fā)生器的放電球隙或所述負(fù)極性沖擊電流發(fā)生器的隔離球隙和放電球隙。
3.如權(quán)利要求2所述的一種雙極性聯(lián)動沖擊電流發(fā)生器，其特征在于: 所述主控制器控制所述放電球隙和所述隔離球隙的放電時間，所述放電時間為2ms_10mso
4.如權(quán)利要求1所述的一種雙極性聯(lián)動沖擊電流發(fā)生器，其特征在于: 所述正極性沖擊電流發(fā)生器包括第一充電設(shè)備、儲能電容Cl、電感L1、第一放電球隙和電阻閥片；所述儲能電容Cl、所述電感L1、所述第一放電球隙、所述電阻閥片、以及所述被測試品依次連接形成一個閉合回路； 所述第一充電設(shè)備與所述儲能電容Cl并聯(lián)；所述儲能電容Cl與所述被測試品的連接端接地。
5.如權(quán)利要求4所述的一種雙極性聯(lián)動沖擊電流發(fā)生器，其特征在于: 負(fù)極性沖擊電流發(fā)生器包括第二充電設(shè)備、儲能電容C2、電感L2、第二放電球隙和隔離球隙；所述儲能電容C2、所述電感L2、所述第二放電球隙、所述隔離球隙、以及所述被測試品依次連接形成一個閉合回路； 所述第二充電設(shè)備與所述儲能電容C2并聯(lián)，所述儲能電容C2與所述被測試品的連接端接地。
6.如權(quán)利要求5所述的一種雙極性聯(lián)動沖擊電流發(fā)生器，其特征在于: 所述隔離球隙與所述第二放電球隙的連接端與箝位電阻的一端相連，所述箝位電阻的另一端接地。
7.如權(quán)利要求6所述的一種雙極性聯(lián)動沖擊電流發(fā)生器，其特征在于: 第一充電設(shè)備和第二充電設(shè)備分別對儲能電容Cl充正極性電和對儲能電容C2充負(fù)極性電，控制系統(tǒng)控制第一放電球隙放電時，正極性沖擊電流發(fā)生器回路導(dǎo)通，所述儲能電容Cl通過電感L1、第一放電球隙、以及電阻閥片對被測試品放電； 所述儲能電容Cl放電完成后；所述控制系統(tǒng)控制第二放電球隙和隔離球隙放電，負(fù)極性沖擊電流發(fā)生器回路導(dǎo)通，所述儲能電容C2通過電感L2、第二放電球隙、以及隔離球隙對所述被測試品放電。
8.如權(quán)利要求1所述的一種雙極性聯(lián)動沖擊電流發(fā)生器，其特征在于: 所述測量系統(tǒng)包括分壓器、分流器和示波器；所述分壓器與所述被測試品并聯(lián)，用于測量所述被測試品兩端的電壓，并將測量電壓值輸出給所述示波器進(jìn)行波形顯示； 所述分流器與所述被測試品串聯(lián)，用于測量流經(jīng)所述被測試品的電流，并將測量電流值輸出給示波器進(jìn)行波形顯示。
9.如權(quán)利要求8所述的一種雙極性聯(lián)動沖擊電流發(fā)生器，其特征在于: 所述示波器通過光電轉(zhuǎn)換方式與控制系統(tǒng)的主控制器連接，將所述被測試品的電壓和電流信號傳輸給所述主控制器，所述主控制器根據(jù)所述電壓和電流信號計算所述被測試品吸收的能量。
【文檔編號】G01R1/28GK104459236SQ201410770921
【公開日】2015年3月25日 申請日期:2014年12月12日 優(yōu)先權(quán)日:2014年12月12日
【發(fā)明者】張搏宇, 時衛(wèi)東, 殷禹, 賀子鳴, 艾曉宇, 周佳 申請人:國家電網(wǎng)公司, 中國電力科學(xué)研究院, 北京華天機(jī)電研究所有限公司