CN103543432B - 互感器现场检查仪 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种互感器现场检查仪，包括电压测量电路、误差计算显示控制电路、电压显示电路、继电器以及误差显示电路；所述的电压显示电路与电压测量电路的输出端连接；所述的误差显示电路与误差计算显示控制电路的输出端连接；所述的继电器的一端由误差计算显示控制电路控制；另一端连接负载和互感器；所述的电压测量电路检测互感器的两次电压值，通过通信总线将检测到的数据传输给误差计算显示控制电路，并由误差计算显示控制电路进行电压误差计算后再由电压显示电路以及误差显示电路进行显示。本发明不仅能够反映TV的运行质量；而且无需一次停电；现场易操作，安全措施不高于现场校表的要求，可以与校表同时进行。

Description

互感器现场检查仪

技术领域

本发明涉及电气设备领域，尤其是一种用于电力系统中现场检查电能计量设备的检查仪。

背景技术

现场周期校验是保证计量装置稳定可靠运行的重要技术手段，但目前的现场校验的主要对象是电能表及二次回路，互感器基本没有涉及，规程也只规定：对于运行中的高压互感器，每10年现场检定一次。这其中的主要原因是使用传统的方法检定互感器时，均需一次设备停电，在没有明显外观损坏或电量异常的情况下，用户不愿为误差的检定中断供电；而且，互感器的现场检定需要的设备多，安全措施及工作流程复杂，对于管理的上千套高压客户要求像电能表一样进行停电周期校验也不现实。但是，计量装置是由互感器、电能表、二次回路共同组成的一个整体，任一部分出现问题都不能准确计量，正因为互感器没有像电能表那样有一个动态、稳定的现场检测方法，我们无法得知互感器在这10年中的误差变化趋势，更不能及时准确地发现其内部一些因长时间积累而渐进式发展成的隐性故障，如长期谐波或谐振过电压使TV误差特性恶化、各类损耗的热作用破坏TV铁芯的导磁率、安装中线圈发生轻微损伤长期运行发展成层间或匝间短路等。即使10年后进行现场检定，所起的作用也十分有限，合格的依然合格，不合格的也因不能准确判定故障发生时间和发展趋势而无法对损失电量进行有效地追补。所以，对于目前互感器的运行维护，我们只能坐等故障发生或电量异常后再进行处理，这完全是一种被动的、原始的方式，无法满足前瞻性和预防性的要求。在计量管理日益精细化的今天，需要一种简单有效的方法，能够在不停电的情况下安全方便地对互感器的运行状态进行现场周期性的监视或检查，准确地判定互感器的运行状态，及时发现设备存在的隐患，及时处理，这样就可以对现场运行互感器实行动态、有针对性的管理，有效的提高计量装置的整体运行可靠率和服务水平，降低故障率和差错电量追补的难度，比单纯地对互感器进行停电检定而得出一个合格误差值更有意义。

发明内容

本发明要解决的技术问题是：提供一种互感器现场检查仪，具有集成电压测试及二次负载自动投退的功能。

由于在运行中的高压互感器分为电流互感器（TA）及电压互感器（TV）两种，根据运行经验，TV损坏的概率要远大于TA。原因有两点：

1、造成互感器损坏的干扰来源主要在一次，且主要形式与差模类似，即不同相之间的干扰相位不同，相间的干扰是放大的；运行中TA 的一次为等电位，一次侧两端基本不存在差模干扰；而TV一次分别接于两相或相与地之间，差模干扰是存在甚至是放大的；

2、结构特点：TA一次线圈线径大且匝数少，TV一次线圈线径小且匝数多，从机械和电气特性上说，运行中TA比TV的抗冲击能力强。

所以，检查TV的运行特性是要关注的主要课题。而误差是反映TV运行的主要技术指标，要判断TV是否运行正常，能够停电测试误差当然最好，但也可以在不知道具体误差数据的情况下，通过一个测试值来定性地判断是否处于正常的运行状态：这个测试值在某一定值下是为正常状态；在某两个值之间为注意状态，需要增加测试的次数；大于某个值则为隐患状态，需停电进行现场测试及更换。

从负载—误差曲线图分析，TV的负载（导纳）与误差之间基本成正比的关系，负载越大，误差越大。所以室内检定时，需要分别检定其在二次满载（额定负载）和轻载（1/4额定负载）时的误差，一台合格的TV在这两个负载点下误差均合格是最基本要求。那么，即使按照最极端的情况考虑，TV在两个负载点之间的误差变化也就是两倍的准确度等级，而且平时的检定结果表明这两个负载点下的误差值的变化也一般就在TV的准确度等级之间波动。所以，在影响TV误差的各项原因中，二次负载是最直接，也是最大的因素，这就是TV负载特性。

正因为TV在不同负载点下误差的波动值有一个限制，这是合格TV的一个固有属性。那么，反过来说，如果这种属性被破坏，运行中TV负载特性变差，在不同负载点误差的波动值过大，超过允许值很多，也就说明TV的负载特性已经被破坏，内部可能出现故障，必须停电检查；再进一步分析，TV误差包括幅值误差和相位误差两部分，投运前须经过室内首检合格，运行中如果出现故障，绝不存在相位误差合格而幅值误差不合格的情况，所以，只测量TV在满载和轻载时的电压大小（幅值），再计算出TV在两个负载点下的电压值的变化程度，仍然可以在不知道TV具体误差值的情况下判定其负载特性，进而判断出TV内部是否出现故障。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：一种互感器现场检查仪，包括电压测量电路、误差计算显示控制电路、电压显示电路、继电器以及误差显示电路；所述的电压显示电路与电压测量电路的输出端连接；所述的误差显示电路与误差计算显示控制电路的输出端连接；所述的继电器的一端由误差计算显示控制电路控制；另一端连接负载和互感器；所述的电压测量电路检测互感器的两次电压值，通过RS485通信和/或RS232通信。将检测到的数据传输给误差计算显示控制电路，并由误差计算显示控制电路进行电压误差计算后再由电压显示电路以及误差显示电路进行显示。

本发明的工作原理为：测出TV实际运行状态下的二次电压值；自动投入需增加的二次负载，使TV二次达到满载；测试满载下TV的二次电压值；计算出两次电压变化的百分数；自动退出增加的二次负载，恢复正常运行方式。

为了测量互感器带负载前后的电压变化率，这就需要测量两次电压，一次为未带负载时的电压值；一次为带负载后的电压值，因此测量回路需要进行两次电压之间的切换。通过控制继电器的吸合来控制不带载回路与带载回路之间的切换。

本发明所述的电压测量电路在进行互感器带负载时的电压值时，其负载值为满载；所述的电压测量电路的测量精度为±5%V；测量值通过电压显示电路显示；所述的电压显示电路的显示方式为数码管显示。

本发明所述的误差计算显示控制电路接收电压测量电路传输过来的数据进行处理及误差计算；所述的计算结果通过误差显示电路显示；所述的误差显示电路的显示方式为数码管显示。

本发明的操作面板上设置有电压显示窗口、误差显示窗口、状态指示灯、测试按键、复位按键、电源按键以及与被测设备连接的电压接口。电压显示窗口能够显示空载与负载电压；误差显示窗口显示计算出来的误差值；状态指示显示整个测试过程是否正常；测试按键为按下此键后，进行测试；复位按键为中断实验，回到原始状态；电源按键为设备的电源开关；电压接口为被测设备的接口。

本发明的有益效果是：

1、TV二次负载箱是计量中心的通用配置，容量有2.5VA-200VA的多档位，满足目前各类TV的实际二次容量；同时，考虑到独立性的要求，目前计量装置或计量回路已经专用，TV运行中实际所带的二次负载仅为电能表及采集终端，一般为6VA左右，而TV的二次额定负载一般为20VA及以上，要使TV二次达到额定负载是需要增加的，不需要拆除回路以减小负载，这就为负载箱的投退提供了可能。

 2、TV二次负载是并接于回路中的，增加负载时只需将需增加的负载用实验夹子夹住二次端即可，不需要临时拆除及恢复试验端子，这即增加了操作的安全性及方便性，也为平稳、连续的测试提供了可能。

3、使用该仪器进行检查时需要的条件与电能表现场校验一样，安全上及技术上没有更多的要求，所以只需带负载箱，就可与电能表现场校验同时进行，非常方便。

 4、从工作流程上看，也只需执行电压测试、负载投退（控制继电器接点的开断实现）、数值计算，这都是目前很常用的功能，技术上实现并不复杂。

附图说明

下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。

图1是本发明的工作原理图。

图2是电源电路图。

图3是电压显示电路图。

图4是继电器切换电路图。

图5是误差显示电路图。

图6是主电路及通信电路图。

图7是软件流程图。

图8是现场测试接线图。

具体实施方式

现在结合附图和优选实施例对本发明作进一步详细的说明。这些附图均为简化的示意图，仅以示意方式说明本发明的基本结构，因此其仅显示与本发明有关的构成。

如图1所示的互感器现场检查仪，包括电压测量电路、误差计算显示控制电路、电压显示电路、继电器以及误差显示电路；电压测量选用测量精度为±0.5%，有效位5位，小数点后两位，测量范围150V的电压测量表头。此表头负责测试及显示电压值，将测试电压数据通过232通信传送给误差计算显示控制电路，进行电压误差的计算。测量的电压值以数码管的形式显示。

误差计算显示控制电路：此部分主要实现以下三个功能：（1）将测量表头传输过来电压数据按要求进行处理及误差计算。（2）计算误差的显示，误差以数码管的形式显示。（3）空载回路及负载回路的切换工作。

误差显示：主要显示测量计算的误差，误差有效位数4位，第一位显示正负号。此部分功能包含在误差计算显示控制电路中。

主要技术指标。

1、测量范围：0V~150     V；

2、测量精度：±0.5%；

3、电压值读取次数：

带负载前3次；

带负载后3次；

4、带负载后读取电压值间隔时间：＞1S；

5、测试过程所需时间：＜3S；

6、误差有效位数：4位。

操作面板上电压显示窗口能够显示空载与负载电压；误差显示窗口显示计算出来的误差值；状态指示显示整个测试过程是否正常；测试按键为按下此键后，进行测试；复位按键为中断实验，回到原始状态；电源按键为设备的电源开关；电压接口为被测设备的接口。

图8是现场测试接线图，保证按图示正确接线，才能实现设备的测试功能。

当接线完成后，打开设备电源，每次开机后，先按下复位键，再进行实验测试。此时电压显示区显示未带负载时电压，误差显示区显示“0”。等电压显示稳定后，按下测试键，则计算误差开始，在按下测试键的瞬间（300ms后），状态指示灯亮，表明空载电压已经读取完成，负载箱已经投入整个回路进行工作，在按下测试键的同时，误差显示区显示计数秒计时，在2秒完不到3秒时误差显示，整个测试过程完成，此时电压显示区显示带负载后的电压值。

在整个实验数据记录完成后，按下复位键，则状态指示灯灭，电压显示区显示空载时的电压，待电压显示稳定后，可以进行下一次误差测试。为了得到更为准确的误差值，可以进行多次测量。

整个实验完成后，关闭设备电源，整理设备连接线。

设备采用可充电电池供电，能够保证最少2小时连续工作。当电量不足时，设备开机将无任何显示，当设备出现开机或者使用过程中数码管无任何显示情况，应立即给设备进行充电操作。否则，电池长时间处于缺电状态将造成电池亏电，电池将不能再使用。正常充电时，充电器指示灯为红色，充满后，则变为绿色。

以上说明书中描述的只是本发明的具体实施方式，各种举例说明不对本发明的实质内容构成限制，所属技术领域的普通技术人员在阅读了说明书后可以对以前所述的具体实施方式做修改或变形，而不背离发明的实质和范围。

Claims (1)

1.一种互感器现场检查仪，其特征在于：包括电压测量电路、误差计算显示控制电路、电压显示电路、继电器以及误差显示电路；所述的电压显示电路与电压测量电路的输出端连接；所述的误差显示电路与误差计算显示控制电路的输出端连接；所述的继电器的一端由误差计算显示控制电路控制；另一端连接负载和互感器；所述的电压测量电路检测互感器的两次电压值，通过通信总线将检测到的数据传输给误差计算显示控制电路，并由误差计算显示控制电路进行电压误差计算后再由电压显示电路以及误差显示电路进行显示；所述的检测互感器的两次电压值是：测出TV实际运行状态下的二次电压值；自动投入需增加的二次负载，使TV二次达到满载；测试满载下TV的二次电压值；计算出两次电压变化的百分数；自动退出增加的二次负载，恢复正常运行方式；所述的两次电压值读取次数：带负载前3次；带负载后3次；

所述的电压测量电路分别检测互感器带负载时的电压值以及互感器未带负载时的电压值；所述的两次检测通过继电器的吸合来控制两次检测之间的切换；

所述的电压测量电路在进行互感器带负载时的电压值时，其负载值为满载；所述的电压测量电路的测量精度为±5％V；测量值通过电压显示电路显示；所述的电压显示电路的显示方式为数码管显示；

所述的误差计算显示控制电路接收电压测量电路传输过来的数据进行处理及误差计算；所述的计算结果通过误差显示电路显示；所述的误差显示电路的显示方式为数码管显示；

所述的互感器现场检查仪还包括表面的操作面板；所述的操作面板上设置有电压显示窗口、误差显示窗口、状态指示灯、测试按键、复位按键、电源按键以及与被测设备连接的电压接口；

所述的通信总线包括RS485通信和／或RS232通信。