CN107064694A - 基于多功能线圈类设备综合参数测试装置的空载试验方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种基于多功能线圈类设备综合参数测试装置的空载试验方法：测试装置的显示控制部分控制程控试验电源向被测设备输出电压连续可调的正弦波试验电源；通过测量表计对程控试验电源所输出的试验电源的电流及电压进行采集；所述显示控制部分进行中断判断后，控制所述程控试验电源以自动升压的方式输出试验电源直到达到试验项目的电压设定值后，所述显示控制部分对空载电流比进行计算，或者对功率损耗值进行记录及处理。本发明可以高效可靠地执行线圈类设备(电压互感器、变压器等)的空载试验，自动化程度高，为电力检测检修工作带来极大的便利。

Description

基于多功能线圈类设备综合参数测试装置的空载试验方法

技术领域

本发明涉及一种综合性电气试验装置，特别涉及一种基于多功能线圈类设备综合参数测试装置的空载试验方法。

背景技术

线圈类设备(如各类变压器、互感器等)在电力系统的各类设备中占有极其重要的地位，而其电气试验项目较其他设备而言项目往往更多且更复杂。目前市场上针对线圈类设备每项试验基本都需配置一套专用试验仪器，且试验仪器都较为笨重。因此完成一个设备的试验往往需要多台仪器。受限于场地及电源等因素，在现场工作中需要反复将仪器搬前搬后以及多次重复接线，工作效率较低。

具体而言，在互感器和电力变压器电气试验中，现在一般都是采用分立的检测设备进行测试的。试验电源通常采用电源控制箱(调压器)进行调节。再配合各种电压表、电流表和功率表等表计进行测量。电源控制箱主要是由一台自耦调压器构成的，通常需要人工操作调节，试验过程需要人工边观察表计边调节电压，还得记录相应的测量结果。对操作人员的要求比较高，操作过程也比较繁琐，不利于实现自动测量。随着电子技术的发展，迎来了数字化的时代，测量仪器也朝着智能化，数字化发展，目前大部分的测量仪器都已经实现数字化，但在工频耐压、空负载及伏安特性等试验中还是普遍采用自耦调压器作为试验电源，基本上以手工操作为主。试验时需要现场连接电源控制箱和测量表计，比较费时费力，自动化程度不高。

目前国内外在综合性电气试验装置的研究方面还是比较少见，大多数仪器还都存在功能单一，不同厂家的设备输出结果的格式也不统一，对后期的数据分析整理归档也造成很多麻烦。

发明内容

本发明的目的在于提供一种基于多功能线圈类设备综合参数测试装置的空载试验方法，可以为电力检测检修工作带来极大的便利。

为了达到上述目的，本发明的技术方案是提供一种基于多功能线圈类设备综合参数测试装置的空载试验方法：

测试装置的显示控制部分根据接收到的用户操作指令，来控制测试装置的程控试验电源向被测设备输出电压连续可调的正弦波试验电源；

所述测试装置的测量表计对程控试验电源所输出的试验电源的电流及电压信号进行采集，并发送给所述显示控制部分进行数据处理；

所述显示控制部分进行中断判断，来判断是否出现中断测量的情况；

没有出现中断测量的情况时，控制所述程控试验电源以自动升压的方式输出试验电源，由所述显示控制部分记录升压过程中的电压及对应电流值；

所述显示控制部分进行电压判断，来判断所输出的试验电源的电压是否达到试验项目的电压设定值；

当电压达到电压设定值时，所述显示控制部分对空载电流比进行计算，或者对功率损耗值进行记录及处理。

可选地，所述试验项目是空载电流试验，则所述显示控制部分对空载电流比进行计算，包含：对升压到电压设定值时的对应电流值，与Un/√3时的电流值的比值进行计算，得到所述空载电流比；Un为被测设备的额定电压。

可选地，所述试验项目是空载损耗试验，则所述电压设定值是被测设备的额定电压，所述显示控制部分控制所述程控试验电源，逐相将试验电源升压到额定电压，并由所述显示控制部分记录试验电源电压达到额定电压时的功率损耗值；之后，所述显示控制部分对所记录的三相功率损耗值进行比较，并对三相功率损耗值累加得到总功率损耗。

可选地，所述被测设备是电压互感器，则所述程控试验电源通过设置在测试装置主机上的电源输出端，与被测的电压互感器的二次绕组连接，来向其施加试验电源；所述电压互感器的一次绕组末端出线端接地，其他绕组均开路。

可选地，所述被测设备是三相变压器，则其中任意一相的接线方式，包含：所述程控试验电源通过设置在测试装置主机上的电源输出端，连接至所述三相变压器上形成星形连接的一侧线圈来向其施加试验电源，而所述三相变压器上的另一侧线圈形成三角形连接。

可选地，所述中断判断进一步包含：

按键扫描，判断有对应测量中断指令的按键或切换其他试验项目的按键被按下时，中断测量；

过流判断，判断所输出试验电源的电流超过试验项目要求的电流规定值时，中断测量；

电源判断，判断所输出试验电源中断时，中断测量。

可选地，所述显示控制部分，进一步包含：

32位ARM单片机构成的主控板，以及与所述主控板信号连接的液晶显示器、非易失性存贮器、打印机、按键、外存接口和通讯接口；

所述显示控制部分的主控板，还通过内部串口与所述程控试验电源和测量表计分别连接，进行控制及数据传输。

可选地，所述程控试验电源设置有进行SPWM调制控制的单片机，来对IPM开关模块进行控制，以通过实现两个极性相反的参考正弦波与双向三角载波交截来产生功率开关驱动信号。

可选地，所述测量表计包含测量用的电流互感器和电压互感器，与所述电流互感器、电压互感器相应连接的程控放大器，与所述程控放大器连接的模数转换器，与所述模数转换器连接的单片机，以及与测量表计的单片机连接的存储器和串口模块。

本发明所述基于多功能线圈类设备综合参数测试装置的空载试验方法，其优点在于：

1、测试装置中集成了合理的功能模块，有效减少试验设备数量；

2、高效可靠地实现线圈类设备空载试验(如电压互感器空载电流试验、变压器的空载电流及空载损耗试验等)，自动化程度高；

3、能够基于电力电子技术，提供可调频调幅的三相变频电源；

4、通过单片机及相关采集模块实现电压、电流、功率等数据的测量和计算，最终采用液晶显示器输出结果，并实现绘制励磁特性曲线等功能；

5、接线方案安全简便，最大程度降低现场工作量。

本发明所述测试装置及其空载试验方法，一旦在各电网公司和设备厂家投入使用，必将直接为电力检测检修工作带来极大的便利，有效保证电网的安全运行，提高电网的安全水平，避免重大事故的发生，能够产生的直接或间接的经济效益是巨大的。

附图说明

图1是本发明所述测试装置中显示控制部分的连接示意图；

图2是本发明所述测试装置中程控试验电源的示意图；

图3是本发明所述测试装置中测量表计的示意图；

图4是本发明所述测试装置进行电压互感器空载电流试验的接线图；

图5是本发明所述测试装置进行变压器空载电流、空载损耗试验时的单相加压接线图；

图6是本发明所述测试装置进行空载电流试验的流程图；

图7是本发明所述测试装置进行空载损耗试验的流程图。

具体实施方式

如图1所示，本发明所述多功能线圈类设备综合参数测试装置，包含三大部件：显示控制(人机界面)部分、程控试验电源、多功能测量表计。

其中，所述显示控制部分能够接受用户操作指令，控制程控试验电源和测量表计各自有序工作，以及显示、打印、保存测量结果。本例中以32位ARM单片机为核心，配合320×240液晶显示器作为人机交互界面，装置还配置了微型打印机，用于打印输出测量结果，内附非易失性存贮器，用于保存测量结果。还配置外存接口和通讯接口，用于联机操作。该部分电路与程控试验电源和测量表计部分通过内部串口进行控制和数据传送。使得装置可根据用户预设的功能进行自动测量。

如图2所示，所述程控试验电源采用可程控的电子调压装置代替传统的自耦调压器，它具有可调压调频功能，输出电压频率稳定性好。基于SPWM调制原理，利用两个极性相反的参考正弦波与双向三角载波交截产生功率开关驱动信号。本例中以单片机经过软件程序编程实现SPWM调制波，控制大功率IPM开关模块的工作，通过反馈电压与采样电压比例比较控制占空比实现稳压。这样由高性能数字信号处理器进行控制的SPWM调制技术设计的数字电源，可输出电压连续可调的正弦波试验电源。

如图3所示，所述多功能测量表计，通过一片高性能单片机分别对试验时的电压、电流信号进行实时采样计算，得出电压、电流、有功功率、功率因数及频率等电参量。本例中采用了高性能的双16位模数转换器，作为主要的数据采集芯片，保证了测量的高精度。测量原理采用同步高速采样技术，对电压和电流信号进行同步采样，将采样数据保存在存储器中，然后将采样数据按照电工学原理进行计算得到各电参数的测量结果。

基于该测试装置，例如可以完成电压互感器的感应耐压、伏安特性和空载电流等试验；完成35kV及以下电压等级变压器的感应耐压、短路阻抗等至少3项以上集成功能，并能实现一次性接线，无需外接任何设备；通过外接试验电源(需另外购置)，可完成110kV及以上电压等级主变压器的特性试验；可作为变频电源，进行容性设备谐振耐压试验，并同时具有自动调谐和手动调谐两种模式；具有过压过流过载过温等多项保护功能，具有自动升降压和手动操作两种模式。

如图4所示，测试装置在进行电压互感器的空载电流试验中，测试装置主机上的电源输出端连接被测电压互感器的二次绕组(a,n端)，向其施加试验电源；所述电压互感器的一次绕组末端出线端子X接地，其他绕组均开路。

如图5所示，测试装置在三相变压器的空载电流、空载损耗试验中进行A相加压接线时，测试装置主机上的电源输出端可连接被测三相变压器上的任意一侧线圈向其施加试验电源；本例中是连接至星形接线的初级线圈(a,n端)，而使变压器的次级线圈三角形连接。B、C相加压时的接线类似。

本发明使用所述测试装置进行的空载电流试验，是将电压升压到设定点并记录电流值与电压，将设定点时的电流值与在Un/√3时的电流值进行比较计算出他们的比值(即空载电流比)，整个过程中进行过压过流、电源状态和键盘中断判断。

如图6所示，空载电流试验包含以下流程：在显示控制部分的人机交互界面选择空载电流试验项目，测试装置进行按键扫描，来执行与该项目相应的动作。先进行中断判断，例如当过流判断发现超过空载电流试验规定的电流值，或通过电源判断发现电源意外中断时，或者扫描发现按下了中断按键或切换其他试验项目的按键时，中断测量。

如果没有中断测量的情况，测试装置可以通过程控试验电源，以自动升压的方式向待测设备(电压互感器或变压器等)提供试验电源，并对供电电源的电压进行过压判断，直到电压达到试验规定的阈值后，对空载电流比进行计算及结果显示。试验期间，测试装置还会在人机界面显示试验项目相应的参数及其调整数值、试验结果等各种信息。

本发明使用所述测试装置进行的空载损耗试验，是逐相将电源升压到额定电压下并记录功率值保存，等三相测量结束后进行累加计算出总功率损耗，并且各相功率损耗可以显示比较，整个过程进行过压过流、电源状态和键盘中断判断。其软件流程如下显示：

如图7所示，空载损耗试验包含以下过程：在显示控制部分的人机交互界面选择空载损耗试验项目，测试装置进行按键扫描，来执行与该项目相应的动作。先进行中断判断(按键扫描、过流判断及电源判断)，若发现相应中断情况则中断测量。

如果没有中断测量的情况，测试装置可以通过程控试验电源，以自动升压的方式向待测三相变压器的其中一相提供试验电源，并对供电电源的电压进行过压判断，直到电压达到而没有超过试验规定的数值后，对这一相的功率损耗值进行记录。判断是否完成了所有三相功率损耗值的记录，如果没有完成，则进行升压初始化，将试验电源的电压恢复到升压前的初始值，以便在切换为另一相接线后能够重新进行自动升压至功率损耗值记录的操作过程；如果所有三相功率损耗值的记录都已完成，则可以进行空载损耗的计算处理。试验期间，测试装置会在人机界面显示试验项目相应的参数及其调整数值、试验结果等各种信息。

尽管本发明的内容已经通过上述优选实施例作了详细介绍，但应当认识到上述的描述不应被认为是对本发明的限制。在本领域技术人员阅读了上述内容后，对于本发明的多种修改和替代都将是显而易见的。因此，本发明的保护范围应由所附的权利要求来限定。

Claims (9)

1.一种基于多功能线圈类设备综合参数测试装置的空载试验方法，其特征在于：

测试装置的显示控制部分根据接收到的用户操作指令，来控制测试装置的程控试验电源向被测设备输出电压连续可调的正弦波试验电源；

所述测试装置的测量表计对程控试验电源所输出的试验电源的电流及电压信号进行采集，并发送给所述显示控制部分进行数据处理；

所述显示控制部分进行中断判断，来判断是否出现中断测量的情况；

没有出现中断测量的情况时，控制所述程控试验电源以自动升压的方式输出试验电源，由所述显示控制部分记录升压过程中的电压及对应电流值；

所述显示控制部分进行电压判断，来判断所输出的试验电源的电压是否达到试验项目的电压设定值；

当电压达到电压设定值时，所述显示控制部分对空载电流比进行计算，或者对功率损耗值进行记录及处理。

2.如权利要求1所述的空载试验方法，其特征在于，

所述试验项目是空载电流试验，则所述显示控制部分对空载电流比进行计算，包含：对升压到电压设定值时的对应电流值，与Un/√3时的电流值的比值进行计算，得到所述空载电流比；Un为被测设备的额定电压。

3.如权利要求1所述的空载试验方法，其特征在于，

所述试验项目是空载损耗试验，则所述电压设定值是被测设备的额定电压，所述显示控制部分控制所述程控试验电源，逐相将试验电源升压到额定电压，并由所述显示控制部分记录试验电源电压达到额定电压时的功率损耗值；之后，所述显示控制部分对所记录的三相功率损耗值进行比较，并对三相功率损耗值累加得到总功率损耗。

4.如权利要求1或2所述的空载试验方法，其特征在于，

所述被测设备是电压互感器，则所述程控试验电源通过设置在测试装置主机上的电源输出端，与被测的电压互感器的二次绕组连接，来向其施加试验电源；所述电压互感器的一次绕组末端出线端接地，其他绕组均开路。

5.如权利要求1或2或3所述的空载试验方法，其特征在于，

所述被测设备是三相变压器，则其中任意一相的接线方式，包含：所述程控试验电源通过设置在测试装置主机上的电源输出端，连接至所述三相变压器上形成星形连接的一侧线圈来向其施加试验电源，而所述三相变压器上的另一侧线圈形成三角形连接。

6.如权利要求1-5中任意一项所述的空载试验方法，其特征在于，

所述中断判断进一步包含：

按键扫描，判断有对应测量中断指令的按键或切换其他试验项目的按键被按下时，中断测量；

过流判断，判断所输出试验电源的电流超过试验项目要求的电流规定值时，中断测量；

电源判断，判断所输出试验电源中断时，中断测量。

7.如权利要求1所述的空载试验方法，其特征在于，

所述显示控制部分，进一步包含：

32位ARM单片机构成的主控板，以及与所述主控板信号连接的液晶显示器、非易失性存贮器、打印机、按键、外存接口和通讯接口；

所述显示控制部分的主控板，还通过内部串口与所述程控试验电源和测量表计分别连接，进行控制及数据传输。

8.如权利要求7所述的空载试验方法，其特征在于，

所述程控试验电源设置有进行SPWM调制控制的单片机，来对IPM开关模块进行控制，以通过实现两个极性相反的参考正弦波与双向三角载波交截来产生功率开关驱动信号。

9.如权利要求8所述的空载试验方法，其特征在于，

所述测量表计包含测量用的电流互感器和电压互感器，与所述电流互感器、电压互感器相应连接的程控放大器，与所述程控放大器连接的模数转换器，与所述模数转换器连接的单片机，以及与测量表计的单片机连接的存储器和串口模块。