一、串聯(lián)電抗器與進線電抗器電抗值測量技術摘要

串聯(lián)電抗器與進線電抗器的電抗值測量技術，包括：三相逆變電源單元的直流側為系統(tǒng)經整流或用蓄電池為逆變器提供的直流電源、交流側的輸出經RC組成的低通濾波器后分別接被測串聯(lián)電抗器與進線電抗器一端；被測串聯(lián)電抗器與進線電抗器另一端接系統(tǒng)中性點；三相電信號檢測單元分別串聯(lián)在三相逆變電源單元輸出至接被測串聯(lián)電抗器與進線電抗器的三相線上、其采集的電流信號分別輸出至計算控制單元的第一接線端子；計算控制單元的組成和連接關系為：依次連接的第一接線端子、調理電路、A/D、CPLD、雙口RAM和DSP，CPLD還分別外接PWM傳輸電路和開入開出電路，所述的PWM傳輸電路和開入開出電路通過第二接線端子外聯(lián)。本文具有結構緊湊、功能先進、試驗效率高、方便現(xiàn)場使用的特點，且測量準確誤差小。

新型串聯(lián)電抗器與進線電抗器電抗值測量技術

二、串聯(lián)電抗器與進線電抗器電抗值測量技術的背景

電抗器是電網中一種常用的、重要的電力設備，在電路中廣泛用于無功補償、限流、穩(wěn)流（平波）、濾波、阻尼、移相等方面。GB/T1094. 6-2011《電力變壓器第6部分：電抗器》將電抗器電抗值的測量列入出廠試驗項目；對已經投入運行的電抗器，其電抗值測量是判斷其正常運行否的重要指標，列入預防性試驗項目；且根據(jù)國家標準規(guī)定，對鐵芯電抗 器電抗測量應在大于90%額定電流下才有效。

傳統(tǒng)的串聯(lián)電抗器與進線電抗器電抗值測量裝置，由發(fā)電機、調壓器、補償電容器組、電流互感 器、電壓互感器、電壓表、電流表、連接電纜及配套緊固件組成。此類裝置存在占用空間大、 結構零散、成本高的缺點，只能用于制造廠或專業(yè)試驗機構；目前，對已經投入使用的電抗器，幾乎無法完成電抗測量。

還有，傳統(tǒng)的串聯(lián)電抗器與進線電抗器電抗值測量是基于三相對稱電壓源測量方式，本身存在 如下缺陷：（1)電感測試結果與電源內阻有關，不同的內阻測試結果不同，故存在系統(tǒng)誤 差；（2)很難做到三相電流的值較接近，三相電流大小不同通過互感影響相間感應電壓，從 而影響測量結果，關于電流偏差無規(guī)定；（3)即便能做到三相電流值相等，但三相電流未必 對稱，仍然影響相間感應電壓，導致測量不準。

三、串聯(lián)電抗器與進線電抗器電抗值測量技術核心內容

本文所要解決的第一個技術問題，就是提出一種串聯(lián)電抗器與進線電抗器電抗值測量系統(tǒng)；本文所要解決的第二個技術問題，就是提出一種采用所述系統(tǒng)進行串聯(lián)電抗器與進線電抗器電抗值的測量方法。

本文的系統(tǒng)具有結構緊湊、功能先進、試驗效率高、方便現(xiàn)場使用的特點，且采用所述系統(tǒng)進行串聯(lián)電抗器與進線電抗器的電抗值測量方法測量準確誤差小。解決上述第一個技術問題，本文采用的技術方案是：一種串聯(lián)電抗器與進線電抗器的電抗值測量系統(tǒng)，其特征是：包括三相逆變電源單元、三相電信號檢測單元和計算控制單元；所述的三相逆變電源單元的直流側為系統(tǒng)經整流或用蓄電池為逆變器提供的直流電源、交流側的輸出經RC組成的低通濾波器后分別接被測串聯(lián)電抗器與進線電抗器一端；被測串聯(lián)電抗器與進線電抗器另一端接系統(tǒng)中性點；

本文所述的三相電信號檢測單元分別串聯(lián)在三相逆變電源單元輸出至接被測串聯(lián)電抗器與進線電抗器的三相線上、其采集的電流信號分別輸出至計算控制單元的第一接線端子；本文所述的計算控制單元的組成和連接關系為：依次連接的第一接線端子、調理電 路、A/D、CPLD(ComplexProgramableLogicDevice)、雙口RAM和DSP(DigitalSignal Processing)，所述的CPLD還分別外接PWM傳輸電路和開入開出電路，所述的PWM傳輸電路 和開入開出電路通過第二接線端子外聯(lián)。

RC組成的低通濾波器為串聯(lián)的電阻和電容，在電容兩端并聯(lián)霍爾電壓傳 感器，其輸出UA、UB、uc。三相逆變電源單元采用3個單相逆變器組成，三相逆變電源單元采用PWM(脈 寬調制）技術，PWM的頻率在2?12kHz，指令周期40us，裝置輸出正弦波頻率范圍為0. 5? 50Hz；二相電f目號檢測單兀米用霍爾電流傳感器測量二相電流iA、iB、ip米用RC濾 波電路（見圖3調理電路）與霍爾電壓傳感器測量三相電壓uA、uB、uc;計算控制單元CPU采用TI公司高速浮點DSP芯片TMS320C6713,內核頻率可 達到225MHz。

邏輯芯片采用CPLD，控制外部8通道14位AD，并發(fā)出PWM指令。控制器內部 具備一定數(shù)量的開關量輸入輸出模塊，用于控制外部交流接觸器。解決上述第二個技術問題，本文采用的技術方案是：一種采用所述系統(tǒng)進行串聯(lián)電抗器與進線電抗器電抗值測量的方法，包括以下步驟：第一步，根據(jù)被測串聯(lián)電抗器與進線電抗器的額定電感值、額定電流與本系統(tǒng)的容量計算出本 系統(tǒng)所能承受的******頻率；第二步，根據(jù)本系統(tǒng)輸出頻率計算RC濾波器引起的采樣電壓相移與幅值系數(shù)，反 推電壓過零點；第三步，根據(jù)檢測電壓值找到電壓過零點，并建立sincot與coscot;式中，《為電源角頻率；t為時間；第四步，根據(jù)sincot與coscot計算輸出電流的有功與無功電流：1"、1"2分別為有功電流、無功電流峰值；N為一個周波離散點數(shù)目；ik是檢測 的電流離散信號；sin(k)、cos(k)分別是sincot與coscot的離散量；第五步，根據(jù)電壓與無功電流計算電抗器的電感值：由十串聯(lián)電抗器與進線電抗器的容量公式為Pn = 3 ?LnI2即電抗器的容量與施加電流的頻率成正比，因此在同樣的試驗電流下，減小《可以有效減小試驗容量，也就可以降低所需試驗 設備容量。

所以，本文的思路是通過減小測量電源的頻率達到降低測量設備容量問題，滿 足現(xiàn)場測量要求；制作三相受控頻率、受控電流的電流源替代三相電壓源以提高三相電感 測量的準確性。

四、與現(xiàn)有技術相比，串聯(lián)電抗器與進線電抗器電抗值測量技術的優(yōu)點：

1、本文的系統(tǒng)輸出的正弦波頻率范圍為0. 5?50Hz，而串聯(lián)電抗器與進線電抗器的容量公式為Pn = 3coLnI2因此在同樣的試驗電流下，可以有效減小所需試驗設備容量。

2、本文所述三相逆變電源單元采用電流跟蹤PWM技術，輸出的三相電流值對稱且相等，消除了電流偏差對互感電壓的不利影響，提高了測量準確度，消除了電源內阻的影響，測量結果沒有系統(tǒng)性誤差。附圖說明圖Ia是本文的結構示意圖之一（接線圖）；圖Ib是本文的結構示意圖之二（三相逆變電路）；圖2是三相電信號檢測單元的接線示意圖；圖3是計算控制單元組成和連接關系示意圖。具體實施方式：參加四年圖1-圖3,本文的串聯(lián)電抗器與進線電抗器的電抗值測量系統(tǒng)實施例，包括三相逆 變電源單元、三相電信號檢測單元和計算控制單元。

三相逆變電源單元直流側為系統(tǒng)經整流或用蓄電池為逆變器提供的直流電源、交流側的輸出經RC組成的低通濾波器（圖Ia的A、B、C對外連接電路）后分別接被測串聯(lián)電抗器與進線電抗器一端，被測串聯(lián)電抗器與進線電抗器另一端接系統(tǒng)中性點；三相電信號檢測單元分別串聯(lián)在三相逆 變電源單元輸出至接被測串聯(lián)電抗器與進線電抗器的三相線上、其采集的電流信號分別輸出至計算控制 單元的第一接線端子；計算控制單的組成和連接關系為：依次連接的第一接線端子、調理 電路、A/D、CPLD、雙口RAM和DSP，CPLD還分別外接PWM傳輸電路和開入開出電路，所述的 PWM傳輸電路和開入開出電路通過第二接線端子外聯(lián)。

三相逆變電源單元采用3個單相逆變器組成，三相逆變電源單元采用PWM(脈寬調制）技術，PWM的頻率在2?12kHz，指令周期40us，裝置輸出正弦波頻率范圍為0.5? 50Hz;三相電信號檢測單元采用霍爾電流傳感器測量三相電流iA、iB、i。采用RC濾波電路 與霍爾電壓傳感器測量三相電壓uA、uB、uc ;計算控制單元CPU采用TI公司高速浮點DSP芯片TMS320C6713,內核頻率可達到225MHz。邏輯芯片采用CPLD，控制外部8通道14位AD， 并發(fā)出PWM指令。控制器內部具備一定數(shù)量的開關量輸入輸出模塊，用于控制外部交流接 觸器。

霍爾電流傳感器采集的電流信號經控制板的RC濾波進入A/D轉換器，CPLD控制AD采樣時間，將采集的信號寫入雙口RAM;DSP根據(jù)被測串聯(lián)電抗器與進線電抗器額定電流、額定電感值與試驗設備的容量計算出指令電流的幅值與頻率，經雙口RAM寫回CPLD，CPLD采用滯環(huán)比 較方法產生所需的PWM信號，經隔離芯片送至驅動器；控制器與逆變器之間采用光纖通訊，提高試驗設備計算與控制器單元的抗干擾性能。

采用上述系統(tǒng)進行串聯(lián)電抗器與進線電抗器電抗值測量的方法，包括以下步驟：第一步，根據(jù)被測串聯(lián)電抗器與進線電抗器的額定電感值、額定電流與本系統(tǒng)的容量計算出本 系統(tǒng)所能承受的******頻率；第二步，根據(jù)本系統(tǒng)輸出頻率計算RC濾波器引起的采樣電壓相移與幅值系數(shù)，反推電壓過零點；第三步，根據(jù)檢測電壓信號找到電壓過零點，并建立sincot與coscot;第四步，根據(jù)sincot與coscot計算輸出電流的有功與無功電流；第五步，根據(jù)電壓與無功電流計算電抗器的電感值。

五、串聯(lián)電抗器與進線電抗器電抗值測量技術核心要求

1. 串聯(lián)電抗器與進線電抗器的電抗值測量系統(tǒng)，其特征是：包括三相逆變電源單元、三相電信 號檢測單元和計算控制單元； 所述的三相逆變電源單元的直流側為系統(tǒng)經整流或用蓄電池為逆變器提供的直流電 源、交流側的輸出經RC組成的低通濾波器后分別接被測串聯(lián)電抗器與進線電抗器一端；被測串聯(lián)電抗器與進線電抗器 另一端接系統(tǒng)中性點； 所述的三相電信號檢測單元分別串聯(lián)在三相逆變電源單元輸出至接被測串聯(lián)電抗器與進線電抗器 的三相線上、其采集的電流信號分別輸出至計算控制單元的第一接線端子； 所述的計算控制單元的組成和連接關系為：依次連接的第一接線端子、調理電路、 A/D、CPLD(Complex Programable Logic Device)、雙口 RAM 和 DSP(Digital Signal Processing)，所述的CPLD還分別外接PWM傳輸電路和開入開出電路，所述的PWM傳輸電路 和開入開出電路通過第二接線端子外聯(lián)。

2. 根據(jù)核心要求1所述的串聯(lián)電抗器與進線電抗器的電抗值測量系統(tǒng)，其特征是：所述的RC組成的低通濾波器為串聯(lián)的電阻和電容，在電容兩端并聯(lián)霍爾電壓傳感器，其輸出uA、uB、uc。

3. 根據(jù)核心要求2所述的串聯(lián)電抗器與進線電抗器的電抗值測量系統(tǒng)，其特征是：所述三相逆變電 源單元采用3個單相逆變器組成，三相逆變電源單元采用PWM(脈寬調制）技術，PWM的頻 率在2?12kHz，指令周期40us，裝置輸出正弦波頻率范圍為0. 5?50Hz ; 所述三相電信號檢測單元采用霍爾電流傳感器測量三相電流iA、iB、，采用RC濾波電 路（見圖3調理電路）與霍爾電壓傳感器測量三相電壓uA、uB、Uc; 所述計算控制單元CPU采用TI公司高速浮點DSP芯片TMS320C6713,內核頻率可達到 225MHz ;邏輯芯片采用CPLD，控制外部8通道14位AD，并發(fā)出PWM指令；控制器內部具備一 定數(shù)量的開關量輸入輸出模塊，用于控制外部交流接觸器。

4. 一種采用如核心要求1-3任意一項所述的系統(tǒng)進行串聯(lián)電抗器與進線電抗器電抗值測量的方法， 其特征是包括以下步驟： 第一步，根據(jù)被測串聯(lián)電抗器與進線電抗器的額定電感值、額定電流與本系統(tǒng)的容量計算出本系統(tǒng) 所能承受:的******頻率； 第二步，根據(jù)本系統(tǒng)輸出頻率計算RC濾波器引起的采樣電壓相移與幅值系數(shù)，反推電 壓過零點； 第三步，根據(jù)檢測電壓值找到電壓過零點，并建立sin cot與coscot ; 式中，〇為電源角頻率；t為時間； 第四步，根據(jù)sincot與coscot計算輸出電流的有功與無功電流：式中，別為有功電流、無功電流峰值；N為一個周波離散點數(shù)目；ik是檢測的電 流離散信號；sin (k)、cos (k)分別是sincot與coscot的離散量； 第五步，根據(jù)電壓與無功電流計算電抗器的電感值：

由于串聯(lián)電抗器與進線電抗器的容量公式為Pn = 3 ?LNI2即電抗器的容量與施加電流的頻率成正比，因此在同樣的試驗電流下，可以有效減小試驗容量，也就可以降低所需試驗設備容量。

六、串聯(lián)電抗器與進線電抗器電抗值測量技術的結語

本文涉及一種新型串聯(lián)電抗器與進線電抗器電抗值測量技術。采用該技術進行串聯(lián)電抗器與進線電抗器電抗值測量。具有如下優(yōu)點：1、在同樣的試驗電流下，利用該技術可有效減小所需試驗設備容量。2、利用該技術，輸出的三相電流值對稱且相等，消除了電流偏差對互感電壓的不利影響，提高了測量準確度，消除了電源內阻的影響，測量結果沒有系統(tǒng)性誤差。

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