[发明专利]电力系统功率因数测量装置、方法及其系统

说明书

技术领域

本发明涉及电力电子领域，具体涉及一种功率因数测量装置、测量方法及其试验系统。

背景技术

随着用电负荷的增加和用电质量的提高，对低压大电流开关设备的安全方面的要求越来越高，因此需要对断路器和开关柜等成套开关设备进行出厂检验和型式试验。在低压大电流短路试验系统中，除了要提供满足样品测试所需要的测试电压和测试电流外，还必须使得短路试验系统所提供的功率因数满足要求，因此需要准确地测量和计算短路试验系统的功率因数，即功率因数角。

目前在短路试验系统中计算功率因数的方法有冲击系数法、直流分量法和相角差法，其中冲击系数法和直流分量法需要在线路合闸角为0°的情况下才能准确计算功率因数，当对提供三相交流电的短路试验系统进行功率因数测量时，需要对三相电分别在合闸角为0°下进行测试和计算，这样增加了测试的时间和难度。

相角差法即是检测电压和电流信号同一位置时刻的相位差然后直接计算即可得到功率因数。中国专利公开号CN1621851A公开了一种功率因数测量装置及其测量方法，采用电压互感器测量电压信号，采用电流互感器测量电流信号，检测电压信号的上升沿和周期、电流信号的上升沿，最后计算得到信号的周期，电压和电流的相位差，以及功率因数。但是对低压大电流的测试样品进行测试的电流会很大，通常在65kA以上(甚至在120kA以上)，也就是说变压器的低压侧(二次侧)的电流值很大，变压器的二次侧的保护开关(低压断路器)在导通断开过程中不能承受如此大的电流产生的电弧，容易使得低压断路器损坏，因此相角差法并不能同时测量低压大电流的电压信号和电流信号，导致无法测量该短路试验系统在短路时的功率因数。

发明内容

针对上述现有技术，本发明的一个实施例提供了一种用于电力系统的功率因数测量装置，所述电力系统包括供电线、保护开关、电力变压器和短路开关，所述电力变压器的一次侧通过所述保护开关连接在所述供电线上，所述短路开关连接在所述电力变压器的二次侧上，所述功率因数测量装置包括：

电压互感器，所述电压互感器的一次侧连接在所述供电线上；

电压测量装置，当所述保护开关处于闭合状态且所述短路开关处于断开状态时，用于同时获取所述电压互感器的二次侧的第一电压波形和所述电力变压器的二次侧的第二电压波形；以及当所述保护开关处于闭合状态且所述短路开关处于闭合状态时，获取所述电压互感器的二次侧的第三电压波形；

电流测量装置，当所述保护开关处于闭合状态且所述短路开关处于闭合状态时，用于获取所述电力变压器的二次侧的电流波形；

数据处理装置，用于根据所述第一电压波形、所述第二电压波形、所述电流波形和所述第三电压波形计算功率因数；

其中，获取所述电压互感器的二次侧的第三电压波形和获取所述电力变压器的二次侧的电流波形是同时进行的。

本发明的功率因数测量装置能够同时获得电力变压器的二次侧的模拟电压波形和二次侧的电流波形，从而准确计算出功率因数。

优选的，所述数据处理装置用于根据所述第一电压波形和所述第二电压波形计算相位时间差，再根据所述相位时间差、所述电流波形和所述第三电压波形计算功率因数。数据处理装置通过计算第一电压波形和第二电压波形的相位偏移从而准确计算功率因数。

本发明的另一个方面还提供了测量电力系统的功率因数的方法，所述电力系统包括供电线、保护开关、电力变压器和短路开关，所述电力变压器的一次侧通过所述保护开关连接在所述供电线上，所述短路开关连接在所述电力变压器的二次侧上，包括下列步骤：

-在所述供电线上连接电压互感器；

-使得所述短路开关处于断开状态，使得所述保护开关处于闭合状态，同时获取所述电压互感器的二次侧的第一电压波形和所述电力变压器的二次侧的第二电压波形；

-使得所述保护开关处于断开状态，使得所述短路开关处于闭合状态，再使得所述保护开关处于闭合状态，同时获取所述电力变压器的二次侧的电流波形和所述电压互感器的二次侧的第三电压波形；

-根据所述第一电压波形、所述第二电压波形、所述电流波形和所述第三电压波形计算功率因数。

本发明的测量方法同时获得电力变压器的二次侧的模拟电压波形和二次侧的电流波形，从而准确计算出功率因数。

优选的，根据所述第一电压波形和所述第二电压波形计算相位时间差，再根据所述相位时间差、所述电流波形和所述第三电压波形计算功率因数。通过计算第一电压波形和第二电压波形的相位偏移从而准确计算功率因数。