CN106772003A - 一种变压器有载开关测试系统及方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种变压器有载开关测试系统及方法，该系统包括上、下位机；上位机包括测试界面模块、查询模块、存储模块、数据处理模块和上位机USB模块；下位机包括ARM处理器、下位机USB模块、电源模块、存储器、LCD显示屏、键盘、信号处理电路、传感器接入模块、同步动态随机存储器和NorFlash闪存。该方法是采用上、下位机的测试，下位机能够通过下位机USB模块与上位机进行通信，上、下位机对信号进行分析处理和显示，以判断高压开关的性能，保护电网的正常运行。本发明构思合理，测试简便、快捷，可通过使直流波形和交流波形同步比较，相互参考，给出更为准确的测试结果，测试结果更加全面。

Description

一种变压器有载开关测试系统及方法

技术领域

本发明涉及一种测试方法，具体是一种变压器有载开关测试系统及方法。

背景技术

目前对变压器有载分接开关特性进行测试的测试方法有：

1)直流测试法：直流测试法优点在于能测出变压器有载分接开关过度电阻、过度时间等具体参数且可以根据得到的参数与铭牌数据进行对比，作为测试的重要依据。缺点在于直流源测试过程中易受变压器绕组冲击或直流电压太低无法击穿油膜而导致恒流源短时间内断流等情况出现，从而对变压器有载分接开关切换过程中是否接触不良等现象难以给出准确判断。

2)交流测试法：变压器有载分接开关交流测试方法的优点在于交流源和变压器运行条件相近，测试波形数据更能反映变压器有载分接开关在运行中的实际情况，对切换过程中出现接触不良或断线等情况给出准确的判断。缺点在于不能测试出过度电阻、切换时间等铭牌数据。

鉴于直流测试法和交流测试法的测试特点，亟需一种能同时进行交流特性和直流特性的变压器有载分接开关特性测试装置，至少部分减少上述两种测试方法的缺点，优化组合，使测试简便快捷，测试结果更准确全面。

发明内容

针对上述问题，本发明提出了一种构思合理，测试简便、快捷，可通过使直流波形和交流波形同步比较，相互参考，给出更为准确的测试结果，测试结果更加全面的变压器有载开关测试方法及方法。

本发明的技术方案如下：

上述的变压器有载开关测试系统，包括上位机及与所述上位机相连的下位机；所述上位机包括测试界面模块、查询模块、存储模块、数据处理模块和上位机USB模块；所述测试界面模块与所述查询模块连接，所述查询模块分别连接所述存储模块和数据处理模块，所述存储模块和数据处理模块均与所述上位机USB模块连接并通过所述上位机USB模块连接所述下位机；所述下位机包括ARM处理器、下位机USB模块、电源模块、存储器、LCD显示屏、键盘、信号处理电路、传感器接入模块、同步动态随机存储器和NorFlash闪存；所述ARM处理器分别与所述下位机USB模块、电源模块、存储器、LCD显示屏、键盘、同步动态随机存储器和NorFlash闪存连接；同时，所述ARM处理器通过所述下位机USB模块与所述上位机USB模块连接；所述信号处理电路一端连接所述ARM处理器，另一端连接所述传感器接入模块并通过所述传感器接入模块与变压器有载开关连接。

所述变压器有载开关测试系统，其中：所述信号处理电路是由二极管D1～D2、电容C1～C3、电阻R1～R7、光电耦合器U1和单向可控硅VS连接组成；所述二极管D2为稳压二极管，所述电容C1为滤波电容，所述电容C2为去耦电容；所述电阻R6一端通过电压输入端Vi连接所述传感器接入模块，另一端连接所述电阻R5一端；所述电阻R5另一端连接所述电容C3一端，所述电容C3另一端分别连接所述单向可控硅VS的K极和所述光电耦合器U1内发光二极管阴极；所述单向可控硅VS的A极接地，所述单向可控硅VS的G极连接于所述电阻R5与R6的连接点；所述电阻R7一端接地，另一端连接所述单向可控硅VS的G极；所述光电耦合器U1内发光二极管阴极连接所述电阻R4并通过所述电阻R4连接电源VCC2，所述光电耦合器U1内发光二极管阳极连接所述电阻R3并通过所述电阻R3连接电源VCC2，所述光电耦合器U1内光敏三极管集电极连接所述电阻R1并通过所述电阻R1连接电源VCC2，所述光电耦合器U1内光敏三极管发射极通过输出端Vo连接所述ARM处理器；所述电阻R2一端接地，另一端连接所述光电耦合器U1内光敏三极管发射极；所述电容C1和C2均一端接地，另一端连接所述光电耦合器U1内光敏三极管发射极；所述二极管D2的阳极端接地，阴极端连接所述光电耦合器U1内光敏三极管发射极；所述二极管D1的阳极端连接所述光电耦合器U1内光敏三极管发射极，所述二极管D1的阴极端连接电源VCC1。

所述变压器有载开关测试系统，其中：所述单向可控硅VS的型号为TL431。

一种变压器有载开关测试方法，其基于变压器有载开关测试系统，是采用上、下位机的测试，下位机能够通过下位机USB模块与上位机进行通信，上、下位机对信号进行分析处理和显示，以判断高压开关的性能，保护电网的正常运行；测试方法具体包括如下步骤：

(1)对高压开关测试装置进行系统性的分析

根据系统的需求制定相应的测试方法及参数，选择用直线位移传感器进行测量，测试出分合闸线圈的电流峰值以及变化曲线，制定出下位机需要实现的功能要求，提出整体测试数据；

(2)下位机硬件电路系统的分析

围绕ARM处理器设计符合要求存储器、下位机USB模块、LCD显示屏、信号处理电路一系列的功能模块电路，检测的行程信号通过位移传感器引入系统，经过模块转换后变成计算机可以识别的数字信号，电流信号采样采用ARM处理器内部自带的8通道10位AD模块来进行模数转换，确定电流信号的调理电路，开关量信号采样反映断路器实际所处的状态、测试流程以及计算特性参数时的样本数据，增加光耦模块，系统进行测试时，针对分合闸线圈带电判别，选择分合闸线圈，带电时刻作为系统开始采样的起始点；

(3)系统的下位机软件的分析；

(4)对下位机进行调试和测试。

有益效果：

本发明变压器有载开关测试系统及方法构思合理，测试准确且效果高，集成优化了变压器有载分接开关特性测试的两种方式，使得测试变得更加简便和快捷，可通过使直流波形和交流波形同步比较，相互参考，给出更为准确的测试结果，优化现有两种测试方法，测试结果更加全面。

附图说明

图1为本发明变压器有载开关测试系统的结构框图；

图2为本发明变压器有载开关测试系统的信号处理电路的电路图。

具体实施方式

如图1、2所示，本发明变压器有载开关测试系统，包括上位机1和下位机2。

该上位机1包括测试界面模块11、查询模块12、存储模块13、数据处理模块14和上位机USB模块15；其中，该测试界面模块11与查询模块12电连接，该查询模块12分别连接存储模块13和数据处理模块14，该存储模块13和数据处理模块14均与上位机USB模块15连接并通过上位机USB模块15连接下位机2。

该下位机2包括ARM处理器20、下位机USB模块21、电源模块22、存储器23、LCD显示屏24、键盘25、信号处理电路26、传感器接入模块27、同步动态随机存储器28和NorFlash闪存29；其中，该ARM处理器20分别与下位机USB模块21、电源模块22、存储器23、LCD显示屏24、键盘25、同步动态随机存储器28和NorFlash闪存29连接；同时，该ARM处理器20通过下位机USB模块21与上位机1的上位机USB模块15连接；该信号处理电路26一端连接ARM处理器20，另一端连接传感器接入模块27并通过传感器接入模块27与变压器有载开关3连接。

该信号处理电路26是由二极管D1～D2、电容C1～C3、电阻R1～R7、光电耦合器U1和单向可控硅VS连接组成，该二极管D2为稳压二极管，该电容C1为滤波电容，该电容C2为去耦电容，单向可控硅VS的型号为TL431；其中，该电阻R6一端连接电压输入端Vi，另一端连接电阻R5一端；该电阻R5另一端连接电容C3一端，电容C3的另一端分别连接单向可控硅VS的K极和光电耦合器U1内发光二极管阴极；该单向可控硅VS的A极接地，单向可控硅VS的G极连接于电阻R5与R6的连接点；该电阻R7一端接地，另一端连接单向可控硅VS的G极；该光电耦合器U1内发光二极管阴极连接电阻R4并通过电阻R4连接电源VCC2，该光电耦合器U1内发光二极管阳极连接电阻R3并通过电阻R3连接电源VCC2，该光电耦合器U1内光敏三极管集电极连接电阻R1并通过电阻R1连接电源VCC2，该光电耦合器U1内光敏三极管发射极接通过输出端Vo连接ARM处理器20；该电阻R2一端接地，另一端连接光电耦合器U1内光敏三极管发射极；该电容C1～C2一端接地，另一端连接光电耦合器U1内光敏三极管发射极；该二极管D2的阳极端接地，阴极端连接光电耦合器U1内光敏三极管发射极；该二极管D1的阳极端连接光电耦合器U1内光敏三极管发射极，该二极管D1的阴极端连接电源VCC1。

其中，电压信号从输入端Vi获得，输入端Vi连接传感器接入模块27，电阻R6、R7为输出电压采样电阻，当输入端Vi电压高于设定值时，单向可控硅VS导通，光电耦合器U1导通，输出端Vo输出稳定的直流电压，电容C1和C2起滤波作用，可以将系统不需要的高频和低频噪声滤除掉，提高系统信号处理的精度和稳定性，另外采用稳压二极管D2限制输入电压幅值，同时输入电压V1还通过二极管与电源VCC1相连，以吸收瞬间的电压尖峰。当电压超过二极管D2的阀值时，二极管D2导通，电压尖峰的能量被与电源并联的电容C1和电容C2吸收；并联电阻R4的目的是给单向可控硅VS提供偏置电流，保证单向可控硅VS至少有1mA的电流流过；电容C3和电阻R3作为反馈网络的补偿元件，用以优化系统的频率特性。

本发明变压器有载开关测试方法，其基于上述的变压器有载开关测试系统，具体是采用上、下位机的测试，下位机能够通过下位机USB模块与上位机进行通信，上、下位机都能对信号进行分析处理和显示，得以判断高压开关的性能，保护电网的正常运行；

本发明变压器有载开关测试方法具体包括如下步骤：

(1)对高压开关测试装置进行系统性的分析

根据系统的需求制定相应的测试方法及参数，选择用直线位移传感器进行测量，测试出分合闸线圈的电流峰值以及变化曲线，制定出下位机系统需要实现的功能要求，提出整体测试数据；

(2)下位机硬件电路系统的分析

围绕ARM处理器设计符合要求存储器、下位机USB模块、LCD显示屏、信号处理电路一系列的功能模块电路，检测的行程信号通过位移传感器引入系统，经过模块转换后变成计算机可以识别的数字信号，电流信号采样采用ARM处理器内部自带的8通道10位AD模块来进行模数转换，确定电流信号的调理电路，开关量信号采样反映断路器实际所处的状态，是测试流程以及计算特性参数时的样本数据，增加光耦模块，系统进行测试时，针对分合闸线圈带电判别，选择分合闸线圈，带电时刻作为系统开始采样的起始点；

(3)系统的下位机软件的分析；

(4)对下位机进行调试和测试。

综上所述，本发明集成优化了变压器有载分接开关特性测试的两种方式，使得测试变得更加简便和快捷，可通过使直流波形和交流波形同步比较，相互参考，给出更为准确的测试结果，优化现有两种测试方法，测试结果更加全面。

对于本领域技术人员而言，显然本发明不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本发明的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本发明。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本发明的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本发明内。不应将权利要求中的任何附图标记视为限制所涉及的权利要求。

此外，应当理解，虽然本说明书按照实施方式加以描述，但并非每个实施方式仅包含一个独立的技术方案，说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见，本领域技术人员应当将说明书作为一个整体，各实施例中的技术方案也可以经适当组合，形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。

Claims (4)

1.一种变压器有载开关测试系统，包括上位机及与所述上位机相连的下位机；其特征在于：所述上位机包括测试界面模块、查询模块、存储模块、数据处理模块和上位机USB模块；所述测试界面模块与所述查询模块连接，所述查询模块分别连接所述存储模块和数据处理模块，所述存储模块和数据处理模块均与所述上位机USB模块连接并通过所述上位机USB模块连接所述下位机；

所述下位机包括ARM处理器、下位机USB模块、电源模块、存储器、LCD显示屏、键盘、信号处理电路、传感器接入模块、同步动态随机存储器和NorFlash闪存；所述ARM处理器分别与所述下位机USB模块、电源模块、存储器、LCD显示屏、键盘、同步动态随机存储器和NorFlash闪存连接；同时，所述ARM处理器通过所述下位机USB模块与所述上位机USB模块连接；所述信号处理电路一端连接所述ARM处理器，另一端连接所述传感器接入模块并通过所述传感器接入模块与变压器有载开关连接。

2.如权利要求1所述的变压器有载开关测试系统，其特征在于：所述信号处理电路是由二极管D1～D2、电容C1～C3、电阻R1～R7、光电耦合器U1和单向可控硅VS连接组成；所述二极管D2为稳压二极管，所述电容C1为滤波电容，所述电容C2为去耦电容；

所述电阻R6一端通过电压输入端Vi连接所述传感器接入模块，另一端连接所述电阻R5一端；所述电阻R5另一端连接所述电容C3一端，所述电容C3另一端分别连接所述单向可控硅VS的K极和所述光电耦合器U1内发光二极管阴极；所述单向可控硅VS的A极接地，所述单向可控硅VS的G极连接于所述电阻R5与R6的连接点；所述电阻R7一端接地，另一端连接所述单向可控硅VS的G极；所述光电耦合器U1内发光二极管阴极连接所述电阻R4并通过所述电阻R4连接电源VCC2，所述光电耦合器U1内发光二极管阳极连接所述电阻R3并通过所述电阻R3连接电源VCC2，所述光电耦合器U1内光敏三极管集电极连接所述电阻R1并通过所述电阻R1连接电源VCC2，所述光电耦合器U1内光敏三极管发射极通过输出端Vo连接所述ARM处理器；所述电阻R2一端接地，另一端连接所述光电耦合器U1内光敏三极管发射极；所述电容C1和C2均一端接地，另一端连接所述光电耦合器U1内光敏三极管发射极；所述二极管D2的阳极端接地，阴极端连接所述光电耦合器U1内光敏三极管发射极；所述二极管D1的阳极端连接所述光电耦合器U1内光敏三极管发射极，所述二极管D1的阴极端连接电源VCC1。

3.如权利要求2所述的变压器有载开关测试系统，其特征在于：所述单向可控硅VS的型号为TL431。

4.一种变压器有载开关测试方法，其基于权利要求1至3任一所述的变压器有载开关测试系统，其特征在于：所述测试方法是采用上、下位机的测试，下位机能够通过下位机USB模块与上位机进行通信，上、下位机对信号进行分析处理和显示，以判断高压开关的性能，保护电网的正常运行；

所述测试方法具体包括如下步骤：

(1)对高压开关测试装置进行系统性的分析

根据系统的需求制定相应的测试方法及参数，选择用直线位移传感器进行测量，测试出分合闸线圈的电流峰值以及变化曲线，制定出下位机需要实现的功能要求，提出整体测试数据；

(2)下位机硬件电路系统的分析

围绕ARM处理器设计符合要求存储器、下位机USB模块、LCD显示屏、信号处理电路一系列的功能模块电路，检测的行程信号通过位移传感器引入系统，经过模块转换后变成计算机可以识别的数字信号，电流信号采样采用ARM处理器内部自带的8通道10位AD模块来进行模数转换，确定电流信号的调理电路，开关量信号采样反映断路器实际所处的状态、测试流程以及计算特性参数时的样本数据，增加光耦模块，系统进行测试时，针对分合闸线圈带电判别，选择分合闸线圈，带电时刻作为系统开始采样的起始点；

(3)系统的下位机软件的分析；

(4)对下位机进行调试和测试。