《GIS耐壓測試方法》是重慶市電力公司電力科學研究院於2012年2月14日申請的專利，該專利的申請號為2012100327654，公布號為CN102590717A，授權公布日為2012年7月18日，發明人是王謙、吳高林、唐世宇、葛凱、何寧、印華、肖前波、逄凱。
《GIS耐壓測試方法》公開了一種GIS耐壓測試方法，該方法包括：同頻同相電源、串聯諧振裝置、分壓器和示波器，其中：同頻同相電源的參考電壓輸入端與雙母線接線的GIS設備變電站任一母線上的電壓互感器的低壓繞組相連線，電壓輸出端與串聯諧振裝置的輸入端相連線，用於產生與參考電壓同頻同相的輸出電壓；串聯諧振裝置的輸出端與待測試間隔相連線；分壓器的高壓端與待測試間隔的出線套管相連線，接地端接地，並且分壓器的測試端與同頻同相電源的反饋電壓輸入端相連線；示波器與同頻同相電源的同頻同相信號輸出端。
2018年12月20日，《GIS耐壓測試方法》獲得第二十屆中國專利優秀獎。
（概述圖為《GIS耐壓測試方法》摘要附圖）
基本介紹
- 中文名：GIS耐壓測試方法
- 公告號：CN102590717A
- 授權日：2012年7月18日
- 申請號：2012100327654
- 申請日：2012年2月14日
- 申請人：重慶市電力公司電力科學研究院
- 地址：重慶市渝北區黃山大道中段80號
- 發明人：王謙、吳高林、唐世宇、葛凱、何寧、印華、肖前波、逄凱
- Int.Cl.：G01R31/12(2006.01)I
- 代理機構：北京集佳智慧財產權代理有限公司
- 代理人：逯長明
- 類別：發明專利
專利背景,發明內容,專利目的,技術方案,改善效果,附圖說明,技術領域,權利要求,實施方式,操作內容,實施案例,榮譽表彰,
專利背景
GIS（GasInsu lated Switchgear，氣體絕緣金屬封閉開關）設備，主要用於將一座變電站中除變壓器以外的一切設備，包括斷路器、隔離開關、接地開關、電壓互感器、電流互感器、避雷器、母線、電纜終端、進出線套管等，經最佳化設計有機地組合成一個整體。由於GIS設備占地面積小、可靠性高、運行維護工作量少，在電力系統中套用越來越廣，特別適合於城市變電站，尤其對用地緊張和可靠性要求高的情況其優點更突出。因此，各大城市電網陸續投運了大量的GIS設備，大大提高了高壓開關設備的運行可靠性，顯著減少了設備運行維護工作量。
但在推廣套用GIS設備的過程中出現了一些問題，特別是採用雙母線接線的GIS變電站，在間隔擴建或檢修後，為滿足現場試驗條件，並且避免母線隔離開關斷口不發生試驗電壓疊加母線反向運行相電壓擊穿而危及運行設備的情況，該電壓等級的母線必須全部停電，這將對互帶能力不強的電網的可靠供電造成很大影響，停電協調極其困難，尤其有些對供電可靠性要求特別高的用戶根本無法停電（如電鐵、煉鋼廠等），而根據《氣體絕緣金屬封閉電器現場耐壓試驗導則》（DL/T555-94）要求，GIS新安裝部分、擴建部分及解體檢修的部分均應做絕緣耐壓試驗，《氣體絕緣金屬封閉開關設備現場交接試驗規程》（DL/T618-1997）也對絕緣耐壓試驗進行了明確要求。
因此如何在雙母線接線的GIS變電站對試驗間隔進行交流耐壓試驗時避免變電站母線全部停電，是亟待解決的問題。
發明內容
專利目的
《GIS耐壓測試方法》實施例提供一種GIS耐壓測試方法，以實現在雙母線接線的GIS變電站對試驗間隔進行交流耐壓試驗時無需變電站母線全部停電。
技術方案
《GIS耐壓測試方法》實施例提供的技術方案如下：
一種氣體絕緣金屬封閉開關GIS耐壓測試方法，套用於雙母線接線的GIS設備變電站，其中：待測間隔與原運行GIS設備之間的隔離開關斷開，該方法包括以下步驟：
獲取所述雙母線接線的GIS設備變電站上任意一個母線上電壓互感器的低壓繞組上的電壓，且將該電壓作為參考電壓；
獲取所述待測間隔上的試驗電壓，並利用分壓器對所述試驗電壓進行採樣得到反饋電壓；
比較所述參考電壓和反饋電壓，根據比較結果生成一與所述參考電壓的頻率相同、相位一致的初級輸出電壓，並將所述初級輸出電壓放大後經過由勵磁變壓器和電抗器組成的串聯諧振電路輸出到所述待測試間隔上。
優選地，比較所述參考電壓和反饋電壓，根據比較結果生成一與所述參考電壓的頻率相同、相位一致的初級輸出電壓，具體包括：
將所述參考電壓和反饋電壓相比較，得到一直流電壓；
對所述直流電壓進行低通濾波；
將所述直流電壓作為控制電壓，控制壓控振盪器生成一與參考電壓的頻率和相位均一致的電壓；
計算生成的所述電壓與所述參考電壓的頻率差和相位差；
判斷所述頻率差是否為零，且判斷所述相位差是否大於1度；
且當所述頻率差為零且所述相位差大於1度，將生成的所述電壓作為反饋電壓向所述相位比較器傳送；
當所述頻率差為零且所述相位差小於等於1度，將生成的所述電壓作為初級輸出電壓並輸出。
優選地，該方法進一步包括：
當所述頻率差不為零時，生成斷電信號，並向監護保護模組傳送，阻止相所述待測試間隔上輸出電壓。
優選地，該方法進一步包括：
當所述頻率差為零，且所述相位差小於等於1度，利用示波器或者指示燈進行指示。
優選地，該方法進一步包括：
判斷串聯諧振電路是否滿足工頻串聯諧振狀態要求；
當所述串聯諧振電路滿足工頻串聯諧振狀態要求時，改變對調節後直流電壓的放大倍率，並將倍率放大後的直流電壓作為輸出電壓輸出；
當所述串聯諧振電路不滿足工頻串聯諧振狀態要求時，調節串聯諧振電路的電感量，並再次判斷串聯諧振電路是否滿足工頻串聯諧振狀態要求。
改善效果
《GIS耐壓測試方法》實施例提供的該GIS耐壓測試方法，通過採集母線上的參考電壓，並對待測試間隔上的試驗電壓進行取樣得到反饋電壓，然後將參考電壓和反饋電壓進行比較，生成一與參考電壓同頻同相的輸出電壓，並且將該輸出電壓經過串聯諧振迴路輸出到待測試間隔上。由於參考電壓為母線上的電壓，反饋電壓與試驗電壓的頻率相同，且相位一致，所以將參考電壓和反饋電壓比較，就可以判斷出輸出到待測試間隔上的試驗電壓的頻率和相位是否與參考電壓一致，根據判斷結果將與參考電壓同頻同相的輸出電壓輸出到待測試間隔上。
因此該方法可以保證在對待測試間隔進行測試時，輸出到待測試間隔上的測試電壓與母線的電壓頻率相同、相位一致。該方法可以在雙母線接線的GIS設備變電站中的兩條母線均運行的情況下對待測試間隔進行耐壓測試，避免了對待測試間隔進行測試時要求變電站母線全部停電的問題。
附圖說明
圖1為《GIS耐壓測試方法》實施例提供的雙母線接線的GIS設備變電站的電氣連線示意圖；
圖2為《GIS耐壓測試方法》實施例提供的一種GIS耐壓測試系統的連線示意圖結構示意圖；
圖3為《GIS耐壓測試方法》實施例提供的一種GIS耐壓測試方法的流程示意圖；
圖4為《GIS耐壓測試方法》實施例提供的一種生成初級輸出電壓的流程示意圖；
圖5為《GIS耐壓測試方法》實施例提供的另一種生成初級輸出電壓的流程示意圖；
圖6為《GIS耐壓測試方法》實施例提供的另一種GIS耐壓測試方法的流程示意圖。
技術領域
《GIS耐壓測試方法》涉及電力技術領域，特別是涉及一種GIS耐壓測試方法。
權利要求
1.一種氣體絕緣金屬封閉開關GIS耐壓測試方法，套用於雙母線接線的GIS設備變電站，其中：待測間隔與原運行GIS設備之間的隔離開關斷開，其特徵在於，包括以下步驟：獲取所述雙母線接線的GIS設備變電站上任意一個母線上電壓互感器的低壓繞組上的電壓，且將該電壓作為參考電壓；獲取所述待測間隔上的試驗電壓，並利用分壓器對所述試驗電壓進行採樣得到反饋電壓；比較所述參考電壓和反饋電壓，根據比較結果生成一與所述參考電壓的頻率相同、相位一致的初級輸出電壓，並將所述初級輸出電壓放大後經過由勵磁變壓器和電抗器組成的串聯諧振電路輸出到所述待測間隔上；比較所述參考電壓和反饋電壓，根據比較結果生成一與所述參考電壓的頻率相同、相位一致的初級輸出電壓，具體包括：將所述參考電壓和反饋電壓相比較，得到一直流電壓；對所述直流電壓進行低通濾波；將所述直流電壓作為控制電壓，控制壓控振盪器生成一與參考電壓的頻率和相位均一致的電壓；計算生成的所述電壓與所述參考電壓的頻率差和相位差；判斷所述頻率差是否為零，且判斷所述相位差是否大於1度；且當所述頻率差為零且所述相位差大於1度，將生成的所述電壓作為反饋電壓向相位比較器傳送；當所述頻率差為零且所述相位差小於等於1度，將生成的所述電壓作為初級輸出電壓並輸出；進一步包括：當所述頻率差不為零時，生成斷電信號，並向監護保護模組傳送，阻止向所述待測間隔上輸出電壓；進一步包括：當所述頻率差為零，且所述相位差小於等於1度，利用示波器或者指示燈進行指示。
2.根據權利要求1所述的方法，其特徵在於，進一步包括：判斷串聯諧振電路是否滿足工頻串聯諧振狀態要求；當所述串聯諧振電路滿足工頻串聯諧振狀態要求時，改變對調節後直流電壓的放大倍率，並將倍率放大後的直流電壓作為輸出電壓輸出；當所述串聯諧振電路不滿足工頻串聯諧振狀態要求時，調節串聯諧振電路的電感量，並再次判斷串聯諧振電路是否滿足工頻串聯諧振狀態要求。
實施方式
操作內容
圖1為《GIS耐壓測試方法》實施例提供的雙母線接線的GIS設備變電站的電氣連線示意圖。
如圖1所示，圖中I和II為兩條母線，1621、1622為隔離開關，16260、16230、16240為接地開關，CT（CurrentTransformator）為電流互感器，2918、2028為隔離開關，20180、20280為接地開關，PT（PressureTransformator）為電壓互感器，圖中虛線框表示待測試間隔，待測試間隔可以為擴建後的間隔，也可以為檢修後的間隔。
圖2為《GIS耐壓測試方法》實施例提供的一種GIS耐壓測試系統的連線示意圖結構示意圖。
如圖2所示，該系統所選擇的母線可以為兩條母線中的任意一條，PT為設定在母線上的電壓互感器，PT的高壓繞組一端與母線相連線，另一端接地，並且PT具有至少一個低壓繞組，Cx為待測試間隔，並且在測試時，待測試間隔Cx內的接地開關全部斷開，並且將除母線側隔離開關外的其他隔離開關全部閉合。
如圖2所示，同頻同相電源1、串聯諧振裝置2、分壓器3和示波器4，其中：
同頻同相電源1上的參考電壓輸入端與PT的一個低壓繞組相連線，用於獲取PT的一個低壓繞組上的電壓，並將獲取的電壓作為參考電壓；同頻同相電源1的反饋電壓輸入端與分壓器3的測試端相連線，接收一反饋電壓，並且電壓輸出端與串聯諧振裝置2的輸入端相連線。
同頻同相電源1的作用是根據參考電壓和反饋電壓，產生一與參考電壓同頻同相的輸出電壓並輸出到串聯諧振裝置2中。
串聯諧振裝置2的輸出端與待測試間隔Cx的出線套管相連線，串聯諧振裝置2與待測間隔Cx的等效電容形成串聯諧振的條件，使得該串聯諧振裝置2可以對輸出電壓進行變壓，向待測試間隔Cx上輸出高的試驗電壓。
分壓器3的高壓端與待測試間隔Cx的出線套管相連線，接地端接地，並且分壓器3的測試端與同頻同相電源1的反饋電壓輸入端相連線，分壓器3的作用是對待測試間隔Cx上的試驗電壓進行採樣，並將採樣後的電壓作為反饋電壓輸入到同頻同相電源1中。
示波器4與同頻同相電源1的同頻同相信號輸出端，用於顯示輸出電壓與參考電壓的頻率和相位關係。
實施案例
- 實施例一：
圖3為《GIS耐壓測試方法》實施例提供的一種GIS耐壓測試方法的流程示意圖。
《GIS耐壓測試方法》實施例提供該GIS耐壓測試方法，在測試時，其中：待測間隔與原運行GIS設備之間的隔離開關斷開。
如圖3所示，該方法包括以下流程：
S100：獲取參考電壓。
在每一母線上均設定有電壓互感器，並且電壓互感器具有至少一個低壓繞組，其中：電壓互感器的高壓繞組一端與母線相連線，另一端接地。通過電壓互感器的低壓繞組，就可以獲取母線上的電壓，將該電壓作為參考電壓，以便對試驗電壓進行調節。
S200：獲取反饋電壓。
獲取所述待測間隔上的試驗電壓，並利用分壓器對所述試驗電壓進行採樣得到反饋電壓。
S300：比較參考電壓和反饋電壓，根據比較結果生成一與所述參考電壓的頻率相同、相位一致的初級輸出電壓，並將初級輸出電壓放大後作為輸出電壓輸出。
S400：將輸出電壓經過由勵磁變壓器和電抗器組成的串聯諧振裝置輸出到待測試間隔上。
由於反饋電壓是通過分壓器獲取的待測試間隔上的試驗電壓，所以反饋電壓與試驗電壓的頻率相同、相位一致，因此在該步驟中，比較參考電壓和反饋電壓，就可以判斷出輸出到待測試間隔上的試驗電壓與參考電壓的頻率、相位關係。
根據比較結果將初級輸出電壓調節成與參考電壓的頻率相同、相位一致後，初級輸出電壓經過放大後經過串聯諧振迴路作為試驗電壓輸出到待測試間隔上。因此，通過該步驟就可以保證在對待測試間隔進行測試時，輸出到待測試間隔上的試驗電壓與母線上的電壓的頻率相同、相位一致。
在《GIS耐壓測試方法》實施例中，如圖4所示，步驟S300具體包括：
S301：將參考電壓和反饋電壓相比較，得到一直流電壓。
將參考電壓和反饋電壓進行比較，得到兩者的相位差值，並將其轉換成一直流電壓來表示。這裡得到的直流電壓正比於參考電壓和反饋電壓的相位差。
S302：對得到的直流電壓進行低通濾波。
對得到的直流脈衝電壓進行低通濾波，將直流電壓中的高壓干擾濾出，避免高壓干擾對後續測試的影響。
S303：將所述直流電壓作為控制電壓，控制壓控振盪器生成一與參考電壓的頻率和相位均一致的電壓。
利用濾波後直流電壓控制壓控振盪器，使得壓控振盪器生成電壓與參考電壓的相位差縮小，且頻率與參考電壓一致，即對參考電壓的頻率和相位進行跟蹤，且生成的電壓與參考電壓達到一致時就鎖定。
S304：計算生成的所述電壓與所述參考電壓的頻率差和相位差。
通常情況下，壓控振盪器生成電壓和參考電壓的頻率均為工業用電頻率50Hz，兩者的頻率不會出現較大的變化，但為了保證得到的待測是間隔上的試驗電壓與參考電壓為同頻同相，所以需要計算反饋電壓與參考電壓的頻率差。
S305：判斷頻率差是否為零，且判斷相位差是否大於1度。
試驗電壓與參考電壓的相位之間允許一定的相位差別，在《GIS耐壓測試方法》實施例中，相位差允許在1度以內（包括1度）。
S306：當頻率差為零且相位差大於1度，將生成的電壓作為反饋電壓並再次將參考電壓和反饋電壓相比較。
頻率差為零時，生成的電壓與參考電壓的頻率相同，而相位差大於1度，則表示生成的電壓的相位不符契約頻同相的要求，所以需要將本次生成的電壓作為反饋電壓再次與參考電壓進行比較，並持續對生成的電壓進行調整，直至頻率差為零，且相位差小於等於1度為止。
S307：當頻率差為零且相位差小於等於1度，將生成的電壓放大後作為輸出電壓輸出。
當相位差小於等於1度，即可認為生成的電壓與參考電壓為同頻同相，所以可以直接將生成的電壓信號放大後作為輸出電壓輸出。
此外，如圖5所示，步驟S300還可以包括：
S308：當頻率差不為零時，阻止將調節後的直流電壓放大後輸出。
當頻率差不為零時，即調節後的直流電壓與參考電壓的頻率不同，此時將調節後的直流電壓輸出的待測試間隔上，會導致待測試間隔上的試驗電壓的頻率與母線的電壓的頻率（即參考電壓）將會不相同，那么就會出現待測試間隔上的試驗電壓最大值與運行母線電壓最大值反相180度疊加，造成母線隔離開關斷口突然擊穿的危險，所以此時需要阻止將壓控振盪器生成的電壓輸出到放大迴路，在《GIS耐壓測試方法》實施例中，具體步驟可以包括：
生成斷電信號並將斷電信號向監護保護模組傳送，監護控制模組將放大電路的電源斷開，阻止將生成的電壓信號輸出到迴路。
S309：當頻率差為零，且相位差小於等於1度，利用示波器或者指示燈進行指示。
為了方便測試人員可以直觀地知道試驗電壓是否與參考電壓同頻同相，在《GIS耐壓測試方法》實施例中，還可以設定有示波器或指示燈，並且當頻率差為零，且相位差小於等於1度，利用示波器顯示，或者向指示燈供電，以便對同頻同相進行指示。
在實際套用中，測試人員可以根據試驗條件不同，來操作待測試間隔內的斷路器、隔離開關和接地開關的導通或關閉，進而改變試驗條件，完成不同試驗條件對待測室間隔的耐壓測試。
- 實施例二：
上述實施例中，僅僅對待測間隔進行了一次加壓測試，為了對待測間隔進行更好地耐壓測試，在《GIS耐壓測試方法》實施例中，如圖6所示，在將生成的電壓放大後作為輸出電壓輸出後，該GIS耐壓測試方法還可以包括：
S500：判斷串聯諧振電路是否滿足工頻串聯諧振狀態要求。
這裡滿足工頻串聯諧振要求是指串聯諧振電路達到或接近工頻串聯諧振狀態。
當判斷結果為是時，進行步驟S600；當判斷結果為否時，進行步驟S700。
S600：改變對生成的初級輸出電壓的放大倍率，並將倍率放大後的電壓作為輸出電壓輸出。
改變對生成的初級輸出電壓的放大倍率，其目的是是為了提高待測間隔上的試驗電壓，以檢測待測間隔的耐壓程度。
S700：調節串聯諧振電路的電感量，並再次判斷串聯諧振電路是否滿足工頻串聯諧振狀態要求。
當串聯諧振電路不接近工頻串聯諧振狀態時，此時需要調節串聯諧振電路中的可調感電抗器的電感量，來對串聯諧振電路的諧振狀態進行改變。
榮譽表彰
2018年12月20日，《GIS耐壓測試方法》獲得第二十屆中國專利優秀獎。
