本發(fā)明涉及一種檢測裝置及其檢測方法，具體講涉及一種火花間隙絕緣恢復電壓檢測裝置及其檢測方法。

背景技術(shù)：

中國電力科學研究院首次將串補裝置應(yīng)用到特高壓示范工程中,雖然目前的串補裝置性能參數(shù)可以滿足該工程需求，但隨著特高壓串補技術(shù)的不斷發(fā)展，后續(xù)工程對串補裝置的額定電壓和額定電流的要求將越來更高，為了提高串補裝置的額定電壓和額定電流，需要對特高壓串補裝置的性能進行深入研究。

串補裝置一般是在線路故障清除后才重新投入線路使用的，但有時候為了提高系統(tǒng)的穩(wěn)定性，會要求串補裝置在線路重投成功之前就投入到線路中，這就對串補裝置的重新投入時間提出了較高的要求，而火花間隙絕緣恢復電壓是影響串補裝置重新投入時間的主要因素，因此，需要對火花間隙的絕緣恢復電壓進行研究，以提高串補裝置的工作可靠性。

火花間隙絕緣恢復電壓指的是火花間隙被擊穿后，使火花間隙絕緣介質(zhì)恢復的電壓。現(xiàn)有技術(shù)中對火花間隙絕緣恢復電壓的檢測是通過估算的方法來進行的，具體做法為：首先推測火間隙絕緣恢復時間和絕緣恢復電壓；在火花間隙初次燃弧后，經(jīng)過推測的絕緣恢復時間后按照絕緣恢復電壓推測值施加電壓；從絕緣恢復電壓推測值附近裕度較大的范圍加壓測量，一步步縮小范圍進行檢測，直到火花間隙的絕緣性能恢復，記錄此時施加的電壓為火花間隙絕緣恢復電壓：判斷火花間隙的絕緣性能恢復是否恢復的具體方式為：在給火花間隙施加電壓的時候，如果間隙繼續(xù)放電，則絕緣性能未恢復。如果間隙不再放電，說明絕緣性能恢復，也說明在大于此推測的絕緣恢復時間和小于此次所加電壓的條件下，火花間隙絕緣性能能夠恢復，但是此范圍過于寬泛，如果需要更精確的數(shù)據(jù)，需要反復調(diào)試施加電壓和時間間隔；檢測效率特別低，檢測成本較高；另一方，火花間隙的加壓操作是通過機械開關(guān)來開通和關(guān)斷來進行的，動作時間長，多次長時間燃弧對間隙的絕緣性能影響大，得到的絕緣恢復電壓數(shù)據(jù)也不準確。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

為了解決現(xiàn)有技術(shù)中所存在的上述問題，本發(fā)明提供一種火花間隙絕緣恢復電壓檢測裝置及其檢測方法，通過這種檢測裝置和檢測方法，每次檢測都能得到一系列有效的數(shù)據(jù)點，在間隙通過一次大電流電弧燃燒后，能夠得到間隙絕緣恢復電壓隨時間變化的量化規(guī)律，降低了檢測費用，提高了檢測效率和檢測準確度。

本發(fā)明提供的技術(shù)方案是：一種火花間隙絕緣恢復電壓檢測裝置，其改進之處在于：所述檢測裝置包括：

電流產(chǎn)生裝置：其輸出端串聯(lián)可控開關(guān)K1后與火花間隙并聯(lián)，用于對火花間隙輸出電流；

電壓產(chǎn)生裝置：其輸出端串聯(lián)可控開關(guān)K2后與火花間隙并聯(lián)，用于對火花間隙輸出電壓；

分壓裝置：并聯(lián)在電壓產(chǎn)生裝置的輸出端，用于檢測所述電壓產(chǎn)生裝置的輸出電壓；

控制電路：與所述電壓產(chǎn)生裝置相連，用于檢測所述電壓產(chǎn)生裝置輸出端的交流電流和調(diào)壓器的輸出電壓，并根據(jù)所述交流電流和所述輸出電壓控制所述電壓產(chǎn)生裝置的開通或關(guān)斷。

優(yōu)選的，所述電流產(chǎn)生裝置包括電流源、升流器和斷路器；所述電流源的輸出端與升流器的輸入端并聯(lián)，所述升流器的輸出端與斷路器的進線側(cè)并聯(lián)，所述斷路器的出線側(cè)與可控開關(guān)K1串聯(lián)后與火花間隙并聯(lián)，所述火花間隙的低壓端接地，高壓端連接所述可控開關(guān)K1。

優(yōu)選的，所述電壓產(chǎn)生裝置包括電壓源、調(diào)壓器和升壓器；所述電壓源的輸出端與調(diào)壓器的輸入端并聯(lián)，所述調(diào)壓器的輸出端與所述升壓器的輸入端并聯(lián)，所述升壓器的輸出端串聯(lián)所述可控開關(guān)K2后與所述火花間隙并聯(lián)。

優(yōu)選的，所述控制電路包括電流檢測回路，速斷控制開關(guān)和隔離電源；所述隔離電源與所述速斷控制開關(guān)相連，用于給所述速斷控制開關(guān)提供工作電源；所述電流檢測回路分別連接升壓器的輸出端和所述速斷控制開關(guān)的輸入端，用于檢測所述升壓器輸出端的電流，并將檢測電流傳輸給所述速斷控制開關(guān)；所述速斷控制開關(guān)根據(jù)所述檢測電流控制所述電壓產(chǎn)生裝置的輸出。

進一步，所述電流檢測回路包括無源電流互感器、整流電路、分流電路和光纖收發(fā)電路；所述無源電流互感器的輸入端串聯(lián)在升壓器輸出端和火花間隙低壓端之間的連接線路上，其輸出端與整流電路的輸入端并聯(lián)；所述整流電路的輸出端與分流電路的輸入端并聯(lián)；所述分流電路的輸出端與所述光纖收發(fā)電路的輸入端并聯(lián)；所述光纖收發(fā)電路的輸出端通過光纖與所述速斷控制開關(guān)的輸入端連接。

進一步，所述無源電流互感器檢測所述升壓器輸出的交流電流，并將所述交流電流傳輸給所述整流電路；所述整流電路將所述交流電流轉(zhuǎn)換為直流電流后輸出給所述分流電路；所 述分流電路將所述直流電流分流后輸出給所述光纖收發(fā)電路，所述光纖收發(fā)電路將接收到的直流電流信號轉(zhuǎn)換為光信號后通過光纖傳輸給所述速斷控制開關(guān)。

進一步，所述分流電路包括電阻R1和R2、以及二極管串聯(lián)支路；所述電阻R1與所述二極管串聯(lián)支路并聯(lián)后與所述整流電路的輸出端并聯(lián)；所述二極管串聯(lián)支路的一端串聯(lián)電阻R2，另一端接地，所述電阻R2的另一端與接地端之間并聯(lián)所述光纖收發(fā)電路的輸入端。

進一步，速斷控制開關(guān)包括電壓過零點檢測回路、光電轉(zhuǎn)換電路、控制芯片、驅(qū)動和保護電路、以及功率開關(guān)；所述電壓過零點檢測回路的輸入端與調(diào)壓器的輸出端并聯(lián)，其輸出端與所述控制芯片相連，用于檢測所述調(diào)壓器的輸出電壓，并將檢測到的電壓發(fā)送給所述控制芯片；所述光電轉(zhuǎn)換電路的輸入端通過光纖與所述光纖收發(fā)電路的輸出端相連，其輸出端與所述控制芯片相連，用于將所述光纖收發(fā)電路輸出的光信號轉(zhuǎn)換為電流信號后傳輸給控制芯片；所述控制芯片通過所述驅(qū)動保護電路與所述功率開關(guān)的控制端相連，所述功率開關(guān)與調(diào)壓器的輸出端串聯(lián)；所述控制芯片根據(jù)所述光纖收發(fā)電路輸出的電流信號和所述調(diào)壓器輸出的電壓信號控制所述功率開關(guān)接通或關(guān)斷。

優(yōu)選的，所述可控開關(guān)K1和可控開關(guān)K2均為35KV斷路器；所述分壓器的輸出端與錄播設(shè)備相連，所述分壓器檢測的電壓通過所述錄播設(shè)備分析和記錄。

本發(fā)明的另一目的在于提供一種火花間隙絕緣恢復電壓檢測方法，所述方法包括：給火花間隙安裝熔絲；確保電流產(chǎn)生裝置和電壓產(chǎn)生裝置斷開；接通電流產(chǎn)生裝置，給所述火花間隙輸入電流；待火花間隙發(fā)生電流燃弧后，斷開所述電流產(chǎn)生裝置，接通所述電壓產(chǎn)生裝置，給所述火花間隙輸入電壓；檢測所述電壓產(chǎn)生裝置的輸出端電流和調(diào)壓器的輸出電壓，當檢測到所述輸出電流為脈沖電流時，斷開功率開關(guān)，當檢測到所述調(diào)壓器的輸出電壓過零時，接通所述功率開關(guān)；記錄所述電壓產(chǎn)生裝置的輸出電壓；當接通所述功率開關(guān)后，所述電壓產(chǎn)生裝置的輸出端電流為0時，所述電壓產(chǎn)生裝置的輸出電壓即為火花間隙絕緣恢復電壓。

與最接近的現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有如下顯著進步：

本發(fā)明提供的檢測方法和檢測裝置，采用數(shù)字控制技術(shù)方式，精確控制間隙電壓施加時刻，并且在燃弧后，立即切斷電壓回路，使間隙燃弧時間縮短，盡量減小燃弧對間隙及環(huán)境的影響，在輸入電壓過零點再次開通電壓回路，施加電壓在間隙兩端。根據(jù)錄波儀記錄的間隙電壓波形，可以清楚得出間隙電壓絕緣性能恢復的過程。因此得到的數(shù)據(jù)更加有效，降低了檢測成本，提高了檢測效率。

附圖說明

圖1為本發(fā)明提供的火花間隙絕緣恢復電壓檢測裝置的電路原理圖；

圖2為圖1中電流檢測回路的電路原理圖；

圖3為圖1中速斷控制開關(guān)的硬件結(jié)構(gòu)框圖。

1-電壓源；2-調(diào)壓器；3-升壓器；4-分壓器；5-可控開關(guān)K2；6-可控開關(guān)K1；7-升流器；8-電流源；9-斷路器；10-無源電流互感器。

具體實施方式

下面結(jié)合附圖對本發(fā)明的具體實施方式作進一步的詳細說明。

為了徹底了解本發(fā)明實施例，將在下列的描述中提出詳細的結(jié)構(gòu)。顯然，本發(fā)明實施例的施行并不限定于本領(lǐng)域的技術(shù)人員所熟習的特殊細節(jié)。本發(fā)明的較佳實施例詳細描述如下，然而除了這些詳細描述外，本發(fā)明還可以具有其他實施方式。

本發(fā)明提供的火花間隙絕緣恢復電壓檢測裝置電路原理示意圖如圖1所示，所述檢測裝置包括：

電流產(chǎn)生裝置：其輸出端串聯(lián)可控開關(guān)K1后與火花間隙并聯(lián)，用于對火花間隙輸出電流；

電壓產(chǎn)生裝置：其輸出端串聯(lián)可控開關(guān)K2后與火花間隙并聯(lián)，用于對火花間隙輸出電壓；

分壓裝置：并聯(lián)在電壓產(chǎn)生裝置的輸出端，用于檢測所述電壓產(chǎn)生裝置的輸出電壓；

控制電路：與所述電壓產(chǎn)生裝置相連，用于檢測所述電壓產(chǎn)生裝置輸出端的交流電流和調(diào)壓器的輸出電壓，并根據(jù)所述交流電流和所述輸出電壓控制所述電壓產(chǎn)生裝置的開通或關(guān)斷。

所述可控開關(guān)K1和所述可控開關(guān)K2均為35KV斷路器；所述分壓器的輸出端與錄播設(shè)備相連，所述分壓器檢測的電壓產(chǎn)生裝置的輸出電壓通過所述錄播設(shè)備分析和記錄。

所述電流產(chǎn)生裝置包括電流源、升流器和斷路器；所述電流源的輸出端與升流器的輸入端并聯(lián)，所述升流器的輸出端與斷路器的進線側(cè)并聯(lián)，所述斷路器的出線側(cè)與可控開關(guān)K1串聯(lián)后與火花間隙并聯(lián)，所述火花間隙的低壓端接地，高壓端連接所述可控開關(guān)K1。

所述電壓產(chǎn)生裝置包括電壓源、調(diào)壓器和升壓器；所述電壓源的輸出端與調(diào)壓器的輸入端并聯(lián)，所述調(diào)壓器的輸出端與所述升壓器的輸入端并聯(lián)，所述升壓器的輸出端串聯(lián)所述可控開關(guān)K2后與所述火花間隙并聯(lián)。

所述控制電路包括電流檢測回路，速斷控制開關(guān)和隔離電源；所述隔離電源與所述速斷控制開關(guān)相連，用于給所述速斷控制開關(guān)提供工作電源；所述電流檢測回路分別連接升壓器 的輸出端和所述速斷控制開關(guān)的輸入端，用于檢測所述升壓器輸出端的電流，并將檢測電流傳輸給所述速斷控制開關(guān)；所述速斷控制開關(guān)根據(jù)所述檢測電流控制所述電壓產(chǎn)生裝置的輸出。

所述電流檢測回路的電路原理圖如圖2所示：所述電流檢測回路包括無源電流互感器、整流電路、分流電路和光纖收發(fā)電路；所述無源電流互感器的輸入端串聯(lián)在升壓器輸出端和火花間隙低壓端之間的連接線路上，其輸出端與整流電路的輸入端并聯(lián)；所述整流電路的輸出端與分流電路的輸入端并聯(lián)；所述分流電路的輸出端與所述光纖收發(fā)電路的輸入端并聯(lián)；所述光纖收發(fā)電路的輸出端通過光纖與所述速斷控制開關(guān)的輸入端連接。

所述無源電流互感器檢測所述升壓器輸出的交流電流，并將所述交流電流傳輸給所述整流電路；所述整流電路將所述交流電流轉(zhuǎn)換為直流電流后輸出給所述分流電路；所述分流電路將所述直流電流分流后輸出給所述光纖收發(fā)電路，所述光纖收發(fā)電路將接收到的直流電流信號轉(zhuǎn)換為光信號后通過光纖傳輸給所述速斷控制開關(guān)。

所述分流電路包括電阻R1和R2、以及二極管串聯(lián)支路；所述電阻R1與所述二極管串聯(lián)支路并聯(lián)后與所述整流電路的輸出端并聯(lián)；所述二極管串聯(lián)支路的一端串聯(lián)電阻R2，另一端接地，所述電阻R2的另一端與接地端之間并聯(lián)所述光纖收發(fā)電路的輸入端；其中電阻R1的阻值為10KΩ；電阻R2的阻值為100Ω；所述二極管串聯(lián)支路包括依次串聯(lián)的四個二極管：D5，D6，D7，D8。

所述整流電路包括電容C1，二極管D1、D2、D3和D4，所述電容C1并聯(lián)在無源電流互感器的輸出端，所述二極管D1的陰極與二極管D3的陰極以及電阻R1的一端連接，其陽極與電容C1的一端以及二極管D2的陽極連接；所述二極管D2的陰極與二極管D4的陽極以及電阻R1的另一端連接；所述二極管D4的陰極連接所述二極管D3的陽極和所述電容C1的另一端；所述電容C1的容值為33nF；所述電容C1用于電流信號濾波；所述二極管D1、D2、D3、D4組成的整流橋用于將交流電流轉(zhuǎn)換為直流電流。

所述光纖收發(fā)電路包括電容C2，二極管D9和光纖收發(fā)器U1；所述電容C2和二級管D9并聯(lián)后其一端連接光纖收發(fā)器U1的輸入接口An，另一端連接光纖收發(fā)器U1的輸入接口Ca；所述電容C2的容值為0.1μF。電容C2和二極管D9分別用于濾波和阻止反相電壓通過；光纖收發(fā)器U1將火花間隙電流信號轉(zhuǎn)化為光信號后發(fā)送給速斷控制開關(guān)的光電轉(zhuǎn)換電路。

速斷控制開關(guān)的硬件框圖如圖3所示：速斷控制開關(guān)包括電壓過零點檢測回路、光電轉(zhuǎn)換電路、控制芯片、驅(qū)動和保護電路、以及功率開關(guān)；所述電壓過零點檢測回路的輸入端與 調(diào)壓器的輸出端并聯(lián)，其輸出端與所述控制芯片相連，用于檢測所述調(diào)壓器的輸出電壓，并將檢測到的電壓發(fā)送給所述控制芯片；所述光電轉(zhuǎn)換電路的輸入端通過光纖與所述光纖收發(fā)電路的輸出端相連，其輸出端與所述控制芯片相連，用于將所述光纖收發(fā)電路輸出的光信號轉(zhuǎn)換為電流信號后傳輸給控制芯片；所述控制芯片通過所述驅(qū)動保護電路與所述功率開關(guān)的控制端相連，所述功率開關(guān)與調(diào)壓器的輸出端串聯(lián)；所述控制芯片根據(jù)所述光纖收發(fā)電路輸出的電流信號和所述調(diào)壓器輸出的電壓信號控制所述功率開關(guān)接通或關(guān)斷。

本發(fā)明還提供一種采用上述火花間隙絕緣恢復電壓檢測裝置實現(xiàn)的檢測方法，該方法主要包括以下步驟：給火花間隙安裝熔絲；確保電流產(chǎn)生裝置和電壓產(chǎn)生裝置斷開；接通電流產(chǎn)生裝置，給所述火花間隙輸入電流；待火花間隙發(fā)生電流燃弧后，斷開所述電流產(chǎn)生裝置，接通所述電壓產(chǎn)生裝置，給所述火花間隙輸入電壓；檢測所述電壓產(chǎn)生裝置的輸出端電流和調(diào)壓器的輸出電壓，當檢測到所述輸出電流為脈沖電流時，斷開功率開關(guān)，當檢測到所述調(diào)壓器的輸出電壓過零時，接通所述功率開關(guān)；記錄所述電壓產(chǎn)生裝置的輸出電壓；如此反復。當接通功率開關(guān)后的再無檢測電流(脈沖電流)出現(xiàn)，即可認為間隙絕緣性能已經(jīng)恢復。采用電壓錄波儀器(如示波器或錄波儀)記錄電壓產(chǎn)生裝置的輸出電壓(即火花間隙兩端電壓)，火花間隙在擊穿瞬間為短路狀態(tài)，兩端電壓為零，當絕緣性能恢復后，兩端電壓出現(xiàn)連續(xù)正弦電壓波形，此時電壓錄波儀器中出現(xiàn)的連續(xù)的正弦波形電壓即為火花間隙絕緣恢復電壓。

給火花間隙安裝熔絲是將熔絲安裝在間隙兩端，用于大電流試驗電源對火花間隙產(chǎn)生初次燃弧現(xiàn)象。

確保電流產(chǎn)生裝置斷開是確?？煽亻_關(guān)K1斷開，確保電流產(chǎn)生裝置中電流源處于斷開狀態(tài)；確保升流器與可控開關(guān)K1之間的斷路器斷開。

確保電壓產(chǎn)生裝置斷開是確?？煽亻_關(guān)K2斷開，確保電壓產(chǎn)生裝置中電壓源處于斷開狀態(tài)。

先接通電流產(chǎn)生裝置，通流一段時間后待火花間隙發(fā)生電流燃弧后斷開可控開關(guān)K1，并聯(lián)動合上可控開關(guān)K2和電壓源，接通電壓產(chǎn)生裝置；

通過速斷控制開關(guān)檢測電壓產(chǎn)生裝置的輸出電流以及調(diào)壓器的輸出電壓；功率開關(guān)在一般情況下是接通狀態(tài)，當速斷控制開關(guān)檢測到輸出電流為脈沖電流時，斷開功率開關(guān)，使得升壓器不再向被擊穿的火花間隙提供能量；功率開關(guān)斷開一段時間后，調(diào)壓器的輸出電壓將降為零，當檢測到調(diào)壓器的輸出電壓過零時，再次接通功率開關(guān)，使得升壓器逐漸向火花間隙加壓，直到火花間隙再次擊穿；

分壓器在整個檢測過程中一直檢測電壓產(chǎn)生裝置的輸出電壓，并通過錄播設(shè)備顯示和分 析；電壓產(chǎn)生裝置的輸出電壓即為火花間隙兩端的電壓，采用電壓錄波儀器(如示波器或錄波儀)記錄火花間隙兩端電壓，火花間隙在擊穿瞬間為短路狀態(tài)，兩端電壓為0，當絕緣性能恢復后，兩端電壓出現(xiàn)連續(xù)正弦電壓波形，此時錄波設(shè)備中出現(xiàn)的連續(xù)的正弦波形電壓即為絕緣恢復電壓。

最后應(yīng)當說明的是：以上實施例僅用以說明本發(fā)明的技術(shù)方案而非對其限制，盡管參照上述實施例對本發(fā)明進行了詳細的說明，所屬領(lǐng)域的普通技術(shù)人員依然可以對本發(fā)明的具體實施方式進行修改或者等同替換，這些未脫離本發(fā)明精神和范圍的任何修改或者等同替換，均在申請待批的權(quán)利要求保護范圍之內(nèi)。