1000kV特高压CVT一次性接线自动测试装置及方法技术领域
本发明为电容与介损值的检测装置，具体涉及一种1000kV特高压CVT一次性接线
自动测试装置及方法。
背景技术
传统1000kVCVT测试的电气原理接线图，如图1所示，要测量C11，C12，C13，C14，C15与C2
的电容与介损值，在C11，C12，C13，C14，C15两电容之间的接线点按顺序分别为a、b、c、d，C2末端
接线点为&，在使用内高压内标准的情况下只有两个测量接口，分别是高压采样接口GX1及
低压采样接口CX1，母线接地的情况下C11用反接高压屏蔽法测试，C12，C13，C14分别用正接法，
C15与C2用CVT自激法测试。测量电路采用傅立叶变换滤掉干扰，分离出信号基波，对标准电
流和试品电流进行矢量运算，也就是通过电流采集板所采集到的测量与标准通道的电压幅
值进行比较计算出电容值，通过所采集的两通道的相位差计算tgδ值。由于滤除干扰，分离
出基波信号所以现场应用过程中的抗干扰性能优异，数据准确稳定。但接线、测试要分五次
完成，接线次数多，测量次数多，费时多，工作量大，效率低，试验时间长。
发明内容
针对上述问题，本发明提出一种一次性接线，就能完成所有电容与介损值测量的
1000kV特高压CVT一次性测量自动测试装置及方法。
实现上述技术目的，达到上述技术效果，本发明通过以下技术方案实现：
一种1000kV特高压CVT一次性接线自动测试装置，包括CVT电路和测试电路，其特
征在于：所述CVT电路包括顺次连接的第一电容C11、第二电容C12、第三电容C13、第四电容
C14、第五电容C15，相邻两个电容之间均设有接线点，分别为a、b、c、d四个接线点，接线点d
与b分别与第一低压采样接口CX1和第二低压采样接口CX2相连，CVT电路还包括第六电容C2
和第一变压器，第六电容C2的一端与第五电容C15相连，另一端设有接线点&，第五电容C15
和第六电容C2之间设有接线点e，第一变压器的初级线圈的两端分别与接线点e和地相连；
所述测试电路包括第二变压器、标准电容CN，第二变压器包括初级绕组、升压绕组、降压绕
组，升压绕组通过第一继电器S1、第六继电器S10和第二高压采样接口GX2与接线c点相连，
第一继电器S1还通过导线与第二继电器S2相连，第二继电器S2的输出端连接有标准电容信
号采集通道，所述标准电容CN的两端分别与第三继电器S3和第二继电器S2相连；第三继电
器S3的其中一个输出端通过第四继电器S4和第一高压采样接口GX1与接线a点相连，另一个
输出端通过第五继电器S5和CVT自激高压专用接口CVT-HV与接线点&相连；降压绕组通过第
七继电器S11和CVT自激低压输出接口CVT-LV与第一变压器的其中一组降压二次线圈相连。
所述的一种1000kV特高压CVT一次性接线自动测试装置，还包括外面板，所述第一
低压采样接口CX1、第二低压采样接口CX2、第一高压采样接口GX1、第二高压采样接口GX2、
CVT自激高压专用接口CVT-HV、CVT自激低压输出接口CVT-LV均设置在外面板上，分别用于
与被试品相连进行测试。
所述第二变压器为高压变压器。
所述第二变压器的升压绕组用于将电压升压到0-10KV；降压绕组用于将电压降压
到0-50V。
所述第一继电器S1、第二继电器S2、第三继电器S3、第四继电器S4、第五继电器S5、
第六继电器S10和第七继电器S11均为高压真空继电器。
所述第六继电器S10的其中一个输入电极接地；第七继电器S11的其中一个输入电
极空接。
一种1000kV特高压CVT一次性接线自动测试装置的测试方法，其特征在于，包括以
下步骤：
步骤一、施加高压至第一高压采样接口GX1，根据电容反接法，第一高压采样接口
GX1采集高压电流I1，电流I1为流经第一电容C11的电流I2与第二电容C12的电流I3的总电流，
再将电流I1与流过标准电容CN的电流ICN作比较得出第一电容C11与第二电容C12并联状态下
的高压电流I1的大小与相位，保存结果；根据电容正接法，流过第二电容C12的电流I3进入第
二低压采样接口CX2，与标准电容CN的电流ICN进行比较分析得出流过第二电容C12的电流I3
的大小与相位，得到第二电容C12的电容值与介损值，将采集到的电流I1与电流I3，结合公式
计算得出电流I2的相位与大小值，得出第一电容C11的电容值与介损值；
步骤二、切换高压到与接点c连接的第二高压采样接口GX2，将第一高压采样接口
GX1接地，第二高压采样接口GX2输出的高压施加到第三电容C13和第四电容C14，分别产生电
流I5、电流I6，电流I5、电流I6分别进入第二低压采样接口CX2与第一低压采样接口CX1，将电
流I5、电流I6分别与流过标准电容CN的电流ICN进行电流与相位的分析比较得出C13与C14的电
容值与介损值；
步骤三、采用CVT自激法对第五电容C15与第六电容C2进行测试，控制第一高压真空
继电器S1和第三高压真空继电器S3动作，将第二电容C2与标准电容CN串联，产生流过标准电
容CN的电流ICN，并将接点c点接地，使得第二高压采样接口GX2与第一高压采样接口GX1的无
高压输出；输出电压到第二变压器的初级线圈，其降压绕组产生一个自激电压并供给第一
变压器的其中一个降压绕组，经过第一变压器升压后，e点产生高压，高压电流I7经接点e点
分成电流I8、电流I9，第一低压采样接口CX1采集流过第五电容C15的电流I8，通过与流过标
准电容CN的电流ICN比较得出C15的电容值与介损值；动作第一高压真空继电器S1、第二高压
真空继电器S2，切断内高压，短路标准电容CN，流过第六电容C2的电流I9不经标准电容CN，直
接进入到标准电容信号采集通道，通过将电流I8作为标准与标准电容信号采集通道的电流
I9进行大小与相位的比较计算出C2的电容值和介损值。
所述第二变压器的升压绕组用于将电压升压到0-10KV；降压绕组用于将电压降压
到0-50V。
本发明的有益效果：
本发明通过有效的功能整合，实现一次性接线，一次性测量，提高工作效率，降低
劳动强度，有效的缩短了测试时间。
附图说明
图1为为传统1000kVCVT测试的五次接线电气原理图。
图2为本发明一种实施例的结构示意图。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合实施例，对本发明
进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于
限定本发明。
下面结合附图对本发明的应用原理作详细的描述。
如图2所示，一种1000kV特高压CVT一次性接线自动测试装置，包括CVT电路和测试
电路，所述CVT电路包括顺次连接的第一电容C11、第二电容C12、第三电容C13、第四电容
C14、第五电容C15，相邻两个电容之间均设有接线点，分别为a、b、c、d四个接线点，接线点d
与b分别与第一低压采样接口CX1和第二低压采样接口CX2相连，CVT电路还包括第六电容C2
和第一变压器，第六电容C2的一端与第五电容C15相连，另一端设有接线点&，第五电容C15
和第六电容C2之间设有接线点e，第一变压器的初级线圈的两端分别与接线点e和地相连
(即第一变压器的初级线圈的其中一端接地，另一端与接线点e相连)；所述测试电路包括第
二变压器、标准电容CN，第二变压器包括初级绕组、升压绕组、降压绕组，升压绕组通过第一
继电器S1、第六继电器S10和第二高压采样接口GX2与接线c点相连，第一继电器S1还通过导
线与第二继电器S2相连，第二继电器S2的输出端连接有标准电容信号采集通道，所述标准
电容CN的两端分别与第三继电器S3和第二继电器S2相连；第三继电器S3的其中一个输出端
通过第四继电器S4和第一高压采样接口GX1与接线a点相连(优选地，在第四继电器S4和第
一高压采样接口GX1间还设有反接采样板)，另一个输出端通过第五继电器S5和CVT自激高
压专用接口CVT-HV与接线点&相连；降压绕组通过第七继电器S11和CVT自激低压输出接口
CVT-LV与第一变压器的其中一组二次线圈相连。
进一步地，所述的一种1000kV特高压CVT一次性接线自动测试装置，还包括外面
板，所述第一低压采样接口CX1、第二低压采样接口CX2、第一高压采样接口GX1、第二高压采
样接口GX2、CVT自激高压专用接口CVT-HV、CVT自激低压输出接口CVT-LV均设置在外面板
上，用于与被试品相连进行测试。
进一步地，所述第二变压器为高压变压器。
进一步地，所述第二变压器的升压绕组用于将电压升压到0-10KV；降压绕组用于
将电压降压到0-50V。
进一步地，所述第一继电器S1、第二继电器S2、第三继电器S3、第四继电器S4、第五
继电器S5、第六继电器S10、第七继电器S11均为高压真空继电器。
进一步地，所述第六继电器S10的其中一个输入电极接地；第七继电器S11的其中
一个输入电极空接。
一种1000kV特高压CVT一次性接线自动测试装置的测试方法，包括以下步骤：
步骤一、施加高压至第一高压采样接口GX1，根据电容反接法，第一高压采样接口
GX1采集高压电流I1，电流I1为流经第一电容C11的电流I2与第二电容C12的电流I3的总电流，
再将电流I1与流过标准电容CN的电流ICN作比较得出第一电容C11与第二电容C12并联状态下
的高压电流I1的大小与相位，保存结果；根据电容正接法，流过第二电容C12的电流I3进入第
二低压采样接口CX2，与标准电容CN的电流ICN进行比较分析得出流过第二电容C12的电流I3
的大小与相位，得到第二电容C12的电容值与介损值，将采集到的电流I1与电流I3，结合公式
计算得出电流I2的相位与大小值，得出第一电容C11的电容值与介损值；
步骤二、切换高压到与接点c连接的第二高压采样接口GX2，将第一高压采样接口
GX1接地，第二高压采样接口GX2输出的高压施加到第三电容C13和第四电容C14，分别产生电
流I5、电流I6，电流I5、电流I6分别进入第二低压采样接口CX2与第一低压采样接口CX1，将电
流I5、电流I6分别与流过标准电容CN的电流ICN进行电流与相位的分析比较得出C13与C14的电
容值与介损值；
步骤三、采用CVT自激法对第五电容C15与第六电容C2进行测试，控制第一高压真空
继电器S1和第三高压真空继电器S3动作，将第二电容C2与标准电容CN串联，产生流过标准电
容CN的电流ICN，并将接点c点接地，使得第二高压采样接口GX2与第一高压采样接口GX1的无
高压输出；输出电压到第二变压器的初级线圈，其降压绕组产生一个自激电压并供给第一
变压器的其中一个降压绕组，经过第一变压器升压后，e点产生高压，高压电流I7经接点e点
分成电流I8、电流I9，第一低压采样接口CX1采集流过第五电容C15的电流I8，通过与流过标
准电容CN的电流ICN比较得出C15的电容值与介损值；动作第一高压真空继电器S1、第二高压
真空继电器S2，切断内高压，短路标准电容CN，流过第六电容C2的电流I9不经标准电容CN，直
接进入到标准电容信号采集通道，通过将电流I8作为标准与标准电容信号采集通道的电流
I9进行大小与相位的比较计算出C2的电容值和介损值。
综上，本发明的测试原理具体说明如下：
通过第一低压采样接口CX1、第二低压采样接口CX2、第一高压采样接口GX1、第二高
压采样接口GX2、CVT自激高压专用接口CVT-HV、CVT自激低压输出接口CVT-LV实现一次性接
六根线，自动测试装置的自动控制分步进行测试，一次性得出C11，C12，C13，C14，C15，C2的电容
值与介损值。
自动测试装置测试整个流程分步进行，首先会对C11与C12进行测试，其原理是自动
测试装置的第一高压采样接口GX1采集高压电流I1(电容反接法)，此电流为流经C11(I2)与
C12(I3)的总电流，再将其与流过标准电容CN的电流ICN作比较得出C11与C12并联状态下的高
压电流I1的大小与相位，结果保存。再以低压采样的方式(电容正接法)即流过C12的电流I3
进入第二低压采样接口CX2，与标准电流ICN进行比较分析得出流过C12的电流I3的大小与相
位，也就得出C12的电容与介损值，此时I1与I3相位与大小值已经采集完毕，根据公式
计算得出流过C11的电流I2的相位与大小值，也就得出了C11的电容与介损值，C11
与C12的电容与介损值就测试完成。
电容量及介损值测量机理是：在自动测试装置内部有一个标准电容CN，这个标准
电容采用50pF、介损值为接近0，也就是说，在程序设计的时候把流过电容CN的电流默认为
已知量，当同时向被试品(即CVT)和标准电容CN施加一个电压时候，通过比较被试品的电流
和标准电容CN的电流ICN，比较他们的幅值大小可以计算出电容值，比较它们的角度可以计
算出介损值。例如：测量电容值为100pF、介损值为0.02的电容CX时，在测量高压的作用时，
标准电容CN上产生电流ICN，被试品产生电流IX，此时若电流IX幅值比电流ICN大2倍{(U*ω*
100)/U*ω*50}，电容值相差2倍，且IX角度滞后ICN约1.14576度(即arctan(0.02))。本发明
中的电容量和介损值也可以采用其他现有的方法计算得到。
接下来切换高压到与c点连接的第二高压采样接口GX2，将第一高压采样接口GX1接
地。第二高压采样接口GX2输出的高压施加到C13和C14，产生两个电流I5、I6分别进入第二低
压采样接口CX2与第一低压采样接口CX1。将I5、I6分别与ICN进行电流与相位的分析比较就得
出了C13与C14的电容与介损值。
C11、C12、C13、C14都已经测试完成，接下来就开始对C15与C2进行CVT自激法的测试。控
制高压真空继电器S1与S3动作，使得GX2与GX1无高压输出，并将c点接地。输出0-160V电压到
第二变压器的初级线圈，此时其降压绕组产生一个0～50V自激电压供给第一变压器的其中
一个降压绕组，经过第一变压器升压后，e点产生(0～4kV)的高压，高压电流I7经e点分两路
电流I8、I9，第一低压采样接口CX1采集流过C15的电流I8，通过与流过标准电容的ICN电流比
较得出C15的电容与介损值。第二变压器为内高压变压器，它有三个绕组，初级绕组为160V，
升压绕组为10KV，降压绕组为50V。输出0-160V的电压到内高变压器初级绕组，内高压变压
器将升压到0-10KV的电压经S1输出到各个测量环节；同时也会在降压绕组里面产生0-50V
的电压，用于CVT自激法输出。在电容正接法和电容反接法测量过程中，S1、S2不动作(如图2
中所示)，内高压变压器产生的高压分两路走：其中一路流过与标准电容CN相连的标准电容
信号采集通道，另一路经过S3或者S10到被试品。当采用CVT自激法的时候，S11动作，0-50输
出到CVT的第一变压器的低压侧任意一个降压绕组，e点将产生0-4KV的高压；S1动作切断内
高压输出，S3动作接通C2电容，使得C2电容与标准电容CN串联，产生ICN电流，由于C2电容值
远大于标准电容CN，通过对比ICN和I8的大小和角度计算出C15的电容及介损。第二步S2动
作，切断内高压，短路标准电容CN，此时进入标准电容信号采集通道的是C2上的电流I9，通
过对比之前已经算出的I8电流计算出C2的电容和介损值，即第二步中将S2动作，将标准电容
CN短路，流过C2的电流I9不经标准电容CN，直接流入标准电容信号采集通道，然后将之前已
经测试得出的流过C15的电流I8作标准与标准电容信号采集通道中的电流I9进行大小与相
位的比较就得出了C2的电容与介损值。这样就完成了一次性接线，对C11、C12、C13、C14、C15、C2
的一次性测试。
一次性给出以上6个电容的电容与介损值。本发明通过有效的功能整合，实现一次
性接线，一次性测量，提高工作效率，降低劳动强度，有效的缩短了测试时间。其余未述部分
与现有技术相同。
以上显示和描述了本发明的基本原理和主要特征和本发明的优点。本行业的技术
人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本
发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变
化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其
等效物界定。