CN105021889B - 一种电流转换电压串联式可测小负荷的无钳伏安相位表 - Google Patents

一种电流转换电压串联式可测小负荷的无钳伏安相位表 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种电流转换电压串联式可测小负荷的无钳伏安相位表，利用精密电阻串联在电流互感器端子，把小电流信号转变为电压信号，不仅可以在小负荷下测量高压电力设备保护相量，克服了钳型伏安相位表不能测量小电流的先天缺陷，还去掉了钳型伏安相位表的表钳，使得测量过程更为方便、安全。解决高压电力设备首次带电需要组织大量负荷进行相量测量的难题，可以在远小于常规要求负荷的10％以下的负荷情况下检查保护相量的正确性，能及早把设备投入运行。不仅可以避免设备损坏，也可以节约大量电能，以保证电网安全运行。可以广泛应用于相量测量领域。

Description

一种电流转换电压串联式可测小负荷的无钳伏安相位表
技术领域
本发明涉及一种电流转换电压串联式可测小负荷的无钳伏安相位表，特别涉及一种电流转换电压串联式可测小负荷的无钳伏安相位表。
背景技术
在新建的负荷变压器或线路首次投入时，比如大型电厂备用/启动变或新建厂矿变压器首次带电时，需要在高压电力设备充电后立即带上大负荷检查差动保护相量。保护及表计相量正确后才能投入一次设备及其主保护。目前测量相量的器具是钳型伏安相位表。其测量电流是依靠感应电磁场的钳子来完成的，理论上当所测的最小电流值为5毫安，实际上由于现场其他回路的干扰，通常所测的电流值大于10毫安时，钳型伏安相位表才能准确测量电流值及其相位。
为保证有足够的电流保证钳型伏安相位表准确测量相量，《十八项电网重大反事故措施》第15.5.6条专门规定：所有差动保护(线路、母线、变压器、电抗器、发电机等)在投入运行前，除应在负荷电流大于电流互感器额定电流的10％的条件下测定相回路和差回路外，还必须测量各中性线的不平衡电流、电压，以保证保护装置和二次回路接线的正确性。
但这些新建的高压电力设备首次带电后立即带上大负荷比较困难，通常此时大量电气拖动设备(负荷)正在安装或者安装完毕因没有电源未进行过调试。这时如果组织大量电气拖动设备在未调试时旋转运行，不仅易造成设备损坏事故，也因空转消耗大量电能，还可能引起电力设备事故影响电力系统安全。研制出在小负荷下能测量出相量的伏安相位表成为破解上述难题的关键。
发明内容
(一)要解决的技术问题
本发明要解决的技术问题就是如何提供一种在小负荷下能测量出相量的伏安相位表。
(二)技术方案
为了解决上述技术问题，本发明提供了一种电流转换电压串联式可测小负荷的无钳伏安相位表，其特征在于，包括电流端子、电压端子、电阻、分压电阻、PLC、显示屏、电池、模数转换芯片、转换把手；
其中电阻、分压电阻、PLC、显示屏、模数转换芯片集成在一块电路板上；
电流端子有同名端和非同名端两个端子；两个端子内侧分别和电阻的两端连接，端子外侧设置为电流端子标准插孔；电流端子标准插孔上插有两根测试线的插头，两根测试线的另一侧插头插到电流回路上的电流端子插孔；同名端端子对应和电流回路上的正极性电流端子连接，非同名端端子对应和电流回路上的负极性电流端子连接；
模数转换芯片有三路以上的模拟量输入回路；电阻两端还和模数转换芯片的第一路模拟量输入连接，模数转换芯片的输出和PLC的输入连接，模数转换芯片把模拟量采样转换为数字量送给PLC；
电压端子有同名端和非同名端两个端子；端子内侧分别和分压电阻的两端连接，端子外侧设置为电压端子标准插孔；电压端子标准插孔上插有两根表笔线，同名端所连表笔线另一头连接所测电压的正极性端，非同名端所连表笔线另一头连接所测电压的负极性端；
分压电阻的输出端和模数转换芯片的第三路模拟量输入连接；分压电阻是一个高内阻分压器，把电压端子送来的电压信号缩小为0.01倍；
转换把手的档位输出和PLC的输入连接，把测量的档位信号送给PLC；
电池给PLC、显示屏和模数转换芯片提供电源；
PLC的输出和显示屏的输入连接，PLC根据模数转换芯片和转换把手送来的信号计算相应的幅值和相位，并在显示屏上显示出来。
优选地，所述电流端子包括第一路电流端子、第二路电流端子；所述电阻包括第一路电阻、第二路电阻、。
优选地，所述转换把手有第一路电流幅值、第二路电流幅值、电压幅值、第一路电流和第二路电流相位、电压和第一路电流相位、电压和第二路电流相位共六个测量档位。
优选地，所述第一路电阻(4)的电阻值为1欧姆以上8欧姆以下，精度为-0.01％至+0.01％，温度系数为5ppm/℃的精密电阻，存储固化在PLC(7)内；第二路电阻是(5)的电阻值为1欧姆以上8欧姆以下，精度为-0.01％至+0.01％，温度系数为5ppm/℃的精密电阻，存储固化在PLC(7)内。
(三)有益效果
本发明的一种电流转换电压串联式可测小负荷的无钳伏安相位表，利用精密电阻串联在电流互感器端子，把小电流信号转变为电压信号，不仅可以在小负荷下测量高压电力设备保护相量，克服了钳型伏安相位表不能测量小电流的先天缺陷，还去掉了钳型伏安相位表的表钳，使得测量过程更为方便、安全。解决高压电力设备首次带电需要组织大量负荷进行相量测量的难题，可以在远小于常规要求负荷的10％以下的负荷情况下检查保护相量的正确性，能及早把设备投入运行。不仅可以避免设备损坏，也可以节约大量电能，以保证电网安全运行。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1：本发明提供的一种电流转换电压串联式可测小负荷的无钳伏安相位表；
图中：1、第一路电流端子；2、第二路电流端子；3、电压端子；4、第一路电阻；5、第二路电阻；6、分压电阻；7、PLC；8、显示屏；9、电池；10、模数转换芯片；11、转换把手。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明的实施方式作进一步详细描述。以下实施例用于说明本发明，但不能用来限制本发明的范围。
如图1所示，本实施例的一种电流转换电压串联式可测小负荷的无钳伏安相位表，包括第一路电流端子1、第二路电流端子2、电压端子3、第一路电阻4、、第二路电阻5、分压电阻6、PLC7、显示屏8、电池9、模数转换芯片10、转换把手11。第一路电阻4、第二路电阻5、分压电阻6、PLC7、显示屏8、模数转换芯片10集成在一块电路板上。
第一路电流端子1有同名端和非同名端两个端子。端子内侧分别和第一路电阻4的两端连接，端子外侧设置为电流端子标准插孔。测量相量时两个端子的插孔分别插上两根试验线的插头，两根试验线的另一侧插头插到电流回路上的电流端子插孔。同名端端子对应和电流回路上的正极性电流端子连接，非同名端端子对应和电流回路上的负极性电流端子连接。测量时先把试验线的插头插到电流互感器端子两端的插孔，再断开电流互感器端子中间连片。测量结束后先连接电流互感器端子中间连片，再拔出试验线的插头。测量时第一路电阻4串联在电流互感器二次回路上，使电流信号转变为电压信号。
第二路电流端子2有同名端和非同名端两个端子。端子内侧分别和第二路电阻5的两端连接，端子外侧设置为电流端子标准插孔。测量相量时两个端子的插孔分别插上两根试验线的插头，两根试验线的另一侧插头插到电流回路上的电流端子插孔。同名端端子对应和电流回路上的正极性电流端子连接，非同名端端子对应和电流回路上的负极性电流端子连接。测量时先把试验线的插头插到电流互感器端子两端的插孔，再断开电流互感器端子中间连片。测量结束后先连接电流互感器端子中间连片，再拔出试验线的插头。测量时第二路电阻5串联在电流互感器二次回路上，使电流信号转变为电压信号。
第一路电流端子1和第二路电流端子2根据测量需要可以单独使用，也可同时使用。
电压端子3有同名端和非同名端两个端子。端子内侧分别和分压电阻6的两端连接，端子外侧设置为标准插孔。测量相量时两个端子的插孔分别插上两根表笔线，同名端所连表笔线另一头连接所测电压的正极性端，非同名端所连表笔线另一头连接所测电压的负极性端。
第一路电阻4是一个精密电阻，把第一路电流端子1送来的电流信号转化为电压信号；第二路电阻5是一个精密电阻，把第二路电流端子1送来的电流信号转化为电压信号；分压电阻6是一个高内阻分压器，把电压端子3送来的电压信号转化为弱的电压信号。
模数转换芯片10的模拟量输入回路分别连接第一路电阻4、、第二路电阻5、分压电阻6的输出，模数转换芯片10把模拟量采样转换为数字量；并送给PLC7。
转换把手11有第一路电流幅值、第二路电流幅值、电压幅值、第一路电流和第二路电流之间相位、电压和第一路电流之间相位、电压和第二路电流之间相位共六个测量档位。测量档位信号送给PLC7。
电池9给PLC7、显示屏8和模数转换芯片10提供电源。
PLC7根据模数转换芯片10和转换把手11送来的信号计算相应的幅值和相位，并在显示屏8上显示出来。
电流转换电压串联式可测小负荷的无钳伏安相位表测量第一路电流幅值过程如下：转换把手11扳到第一路电流幅值档位，第一路电流端子1通过测试线连接所测电流端子，断开电流端子中间连片，第一路电阻4串联在第一路电流端子1中间，电流流过第一路电阻4在第一路电阻4上产生电压，模数转换芯片10转换该电压为数字信号送给PLC7，PLC7利用电压和固化在PLC7上的R1值计算出电流值，电流值在显示屏8上显示。恢复电流端子中间连片，拔出测试线，第一路电流幅值测量结束。
电流转换电压串联式可测小负荷的无钳伏安相位表测量第二路电流幅值过程如下：转换把手11扳到第二路电流幅值档位，第二路电流端子2通过测试线连接所测电流端子，断开电流端子中间连片，第二路电阻5串联在第二路电流端子2中间，电流流过第二路电阻5在第二路电阻5上产生电压，模数转换芯片10转换该电压为数字信号送给PLC7，PLC7利用电压和固化在PLC7上的R2值计算出电流值，电流值在显示屏8上显示。恢复电流端子中间连片，拔出测试线，第二路电流幅值测量结束。
电流转换电压串联式可测小负荷的无钳伏安相位表测量电压值过程如下：转换把手11扳到电压值档位，电压端子3通过表笔线连接所测电压端子，模数转换芯片10转换该电压为数字信号送给PLC7，PLC7利用该电压值和固化在PLC7上的分压电阻6的分压变比，换算实际电压值，在显示屏8上显示。恢复电流端子中间连片，拔出表笔线，电压值测量结束。
电流转换电压串联式可测小负荷的无钳伏安相位表测量第一路电流和第二路电流相位过程如下：转换把手11扳到第一路电流和第二路电流相位档位，第一路电流端子1、第二路电流端子2通过测试线依次连接所测的两路电流端子，断开电流端子中间连片，第一路电阻4串联在第一路电流端子1中间，第二路电阻5串联在第二路电流端子2中间，一路电流流过第一路电阻4在第一路电阻4上产生电压，另一路电流流过第二路电阻5在第二路电阻5上产生电压，模数转换芯片10转换该两个电压为数字信号送给PLC7，PLC7利用电压计算出相位，相位值在显示屏8上显示。恢复电流端子中间连片，拔出测试线，第一路电流和第二路电流相位测量结束。
电流转换电压串联式可测小负荷的无钳伏安相位表测量电压和第一路电流相位过程如下：转换把手11扳到电压和第一路电流相位档位，电压端子3、第一路电流端子1连接所测的电压、电流端子，断开电流端子中间连片，模数转换芯片10转换该两个电压为数字信号送给PLC7，PLC7利用电压计算出相位，相位值在显示屏8上显示。恢复电流端子中间连片，拔出连接线，电压和第一路电流相位测量结束。
电流转换电压串联式可测小负荷的无钳伏安相位表测量电压和第二路电流相位过程如下：转换把手11扳到电压和第二路电流相位档位，电压端子3、第一路电流端子1连接所测的电压、电流端子，断开电流端子中间连片，模数转换芯片10转换该两个电压为数字信号送给PLC7，PLC7利用电压计算出相位，相位值在显示屏8上显示。恢复电流端子中间连片，拔出连接线，电压和第二路电流相位测量结束。
以上实施方式仅用于说明本发明，而非对本发明的限制。尽管参照实施例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，对本发明的技术方案进行各种组合、修改或者等同替换，都不脱离本发明技术方案的精神和范围，均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。

Claims (2)

1.一种电流转换电压串联式可测小负荷的无钳伏安相位表，其特征在于，包括电流端子、电压端子(3)、电阻、分压电阻(6)、PLC(7)、显示屏(8)、电池(9)、模数转换芯片(10)、转换把手(11)；
其中电阻、分压电阻(6)、PLC(7)、显示屏(8)、模数转换芯片(10)集成在一块电路板上；
电流端子有同名端和非同名端两个端子；两个端子内侧分别和电阻的两端连接，端子外侧设置为电流端子标准插孔；电流端子标准插孔上插有两根测试线的插头，两根测试线的另一侧插头插到电流回路上的电流端子插孔；同名端端子对应和电流回路上的正极性电流端子连接，非同名端端子对应和电流回路上的负极性电流端子连接；
模数转换芯片(10)有三路以上的模拟量输入回路；电阻两端还和模数转换芯片的第一路模拟量输入连接，模数转换芯片(10)的输出和PLC(7)的输入连接，模数转换芯片(10)把模拟量采样转换为数字量送给PLC(7)；
电压端子(3)有同名端和非同名端两个端子；端子内侧分别和分压电阻的两端连接，端子外侧设置为电压端子标准插孔；电压端子标准插孔上插有两根表笔线，同名端所连表笔线另一头连接所测电压的正极性端，非同名端所连表笔线另一头连接所测电压的负极性端；
分压电阻(6)的输出端和模数转换芯片(10)的第三路模拟量输入连接；分压电阻(6)是一个高内阻分压器，把电压端子(3)送来的电压信号缩小为0.01倍；
转换把手(11)的档位输出和PLC(7)的输入连接，把测量的档位信号送给PLC(7)；
电池(9)给PLC(7)、显示屏(8)和模数转换芯片(10)提供电源；
PLC(7)的输出和显示屏(8)的输入连接，PLC(7)根据模数转换芯片(10)和转换把手(11)送来的信号计算相应的幅值和相位，并在显示屏(8)上显示出来；所述电流端子包括第一路电流端子(1)、第二路电流端子(2)；所述电阻包括第一路电阻(4)、第二路电阻(5)；所述转换把手(11)有第一路电流幅值、第二路电流幅值、电压幅值、第一路电流和第二路电流相位、电压和第一路电流相位、电压和第二路电流相位共六个测量档位。
2.根据权利要求1所述的电流转换电压串联式可测小负荷的无钳伏安相位表，其特征在于，所述第一路电阻(4)的电阻值为1欧姆以上8欧姆以下，精度为-0.01％至+0.01％，温度系数为5ppm/℃的精密电阻，存储固化在PLC(7)内；第二路电阻(5)的电阻值为1欧姆以上8欧姆以下，精度为-0.01％至+0.01％，温度系数为5ppm/℃的精密电阻，存储固化在PLC(7)内。
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