CN109507500A - 一种用于电气试验的专用计算装置 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种用于电气试验的专用计算装置，其包括显示模块、操作模块、存储模块和微控制器模块；所述显示模块、操作模块设置于壳体表面，所述存储模块和微控制器模块设置于壳体内部，所述操作模块的输出端与微控制器模块的输入端电连接，所述微控制器模块的输出端与显示模块的输入端电连接，所述微控制器模块和存储模块通过扩展接口相连接；所述微控制器模块搭载包括直流电阻温度换算模块、变压器直流电阻不平衡率计算模块、相线电阻值换算模块、线相电阻值换算模块、绝缘电阻温度换算模块和介质损耗因数温度换算模块；本发明能够快速处理电气试验现场计算和换算且能对试验结果是否符合规程要求给出明确判断。
Description
技术领域
本发明涉及一种用于电气试验的专用计算装置，其属于计算工具领域。
背景技术
变电站各类一次设备需要进行多种电气试验，其中许多试验项目需要经过数据计算和换算后，才能与现行的各类国家标准、行业标准比较，得出试验结论。
这些计算和换算数据量大，重复性高。比如，计算一台220kV变压器的绕组直阻不平衡率需要进行19次相同的计算。这些数据处理过程占据了试验人员大量的时间，严重影响了试验速度，如果造成逾期送电，会对公司和用户造成不必要的损失。有些情况下，受到送电时间的影响，试验人员不得不凭借经验大致估算试验结果，待试验结束后，才能准确计算出各项数据是否符合规程要求，这样会对电网的安全稳定运行带来巨大的隐患。
传统方法需试验人员使用计算器通过纸笔进行计算，并且现有的计算器功能复杂，体积较大，不适合电气试验作业现场使用。
发明内容
本发明涉及一种快速处理电气试验现场计算和换算且能对试验结果是否符合规程要求给出明确判断的用于电气试验的专用计算装置。
本发明采用了如下技术方案：
一种用于电气试验的专用计算装置，其包括显示模块、操作模块、存储模块和微控制器模块；所述显示模块、操作模块设置于壳体表面，所述存储模块和微控制器模块设置于壳体内部，所述操作模块的输出端与微控制器模块的输入端电连接，所述微控制器模块的输出端与显示模块的输入端电连接，所述微控制器模块和存储模块通过扩展接口相连接；所述微控制器模块搭载包括直流电阻温度换算模块、变压器直流电阻不平衡率计算模块、相线电阻值换算模块、线相电阻值换算模块、绝缘电阻温度换算模块和介质损耗因数温度换算模块；
通过操作模块选择微控制器模块中搭载的相应模块并进行如下数据处理：
1)当选择所述直流电阻温度换算模块时，选择铜芯绕组或者铝芯绕组，直流电阻温度换算模块通过操作模块获取已知温度t1、需换算温度t2和已知温度条件下电阻值R1，通过如下公式(1)计算后通过显示模块输出需换算温度下电阻值R2：
R2＝R1(T+t2)/(T+t1) (1)
其中，R2为需换算温度下电阻值；
R1为已知温度条件下电阻值；
T为温度系数；
t1为已知温度；
t2为需换算温度；
2)当选择所述变压器直流电阻不平衡率计算模块时，选择电压等级220kV或110kV，变压器直流电阻不平衡率计算模块通过操作模块分别获取各个分接位置以及中压、低压处的三项直流电阻值，通过如下公式(2)计算后通过显示模块输出220kV或110kV下各个分接位置以及中压、低压处的绕组不平衡率：
其中，S为三相绕组不平衡率，其包括相电阻不平衡率和线电阻不平衡率；
Rmax为三相绕组中直流电阻最大值；
Rmin为三相绕组中直流电阻最小值；
R0为三相绕组中直流电阻中间值；
为三相绕组中三项直流电阻的算术平均值；当选择所述变压器直流电阻不平衡率计算模块时，计算得到220kV或110kV下各个分接位置以及中压、低压处的绕组不平衡率的同时，根据所述绕组不平衡率的大小比较判断其所对应的绕组是否合格，并通过显示模块输出判断结果，所述判断方法如下：
a)对于容量在1.6MVA以上的变压器，所述相电阻不平衡率小于等于2％；无中性点引出的绕组，所述线电阻不平衡率小于等于1％；
b)对于容量在1.6MVA以下的变压器，所述相电阻不平衡率小于等于4％，线电阻不平衡率小于等于2％；
c)在扣除原始差异之后，同一温度下所述相电阻不平衡率或线电阻不平衡率小于等于2％；
d)同相初值差不超过±2％。
3)当选择所述相线电阻值换算模块时，选择Y型连接或△型连接，相线电阻值换算模块通过操作模块分别获取三个相电压值，通过如下公式(3)-公式(4)计算后通过显示模块输出三个线电压值：
当绕组为Y型接线时，
Ra＝(Rab+Rac-Rbc)/2
Rb＝(Rab+Rbc-Rac)/2
Rc＝(Rbc+Rac-Rab)/2 (3)
当绕组为△型接线时，
Ra＝(Rac-Rp)-RabRbc/(Rac-Rp)
Rb＝(Rab-Rp)-RacRbc/(Rab-Rp)
Rc＝(Rbc-Rp)-RabRac/(Rbc-Rp)
Rp＝(Rab+Rbc+Rac)/2 (4)
4)当选择所述线相电阻值换算模块时，选择Y型连接或△型连接，线相电阻值换算模块通过操作模块分别获取三个线电压值，通过上述公式(3)-公式(4)计算后通过显示模块输出三个相电压值；
5)当选择所述绝缘电阻温度换算模块时，绝缘电阻温度换算模块通过操作模块获取已知温度t3、需换算温度t4和已知温度条件下绝缘电阻值R3，通过如下公式(5)计算后通过显示模块输出需换算条件下绝缘电阻值R4：
其中，R4为需换算条件下绝缘电阻值；
R3为已知温度条件下绝缘电阻值；
t3为已知温度；
t4为需换算温度；
6)当选择所述介质损耗因数温度换算模块时，介质损耗因数温度换算模块通过操作模块获取已知温度t0、已知温度的介质损耗因数tanδ0和需换算至温度t，通过如下公式：计算后通过显示模块输出需换算至温度t的介质损耗因数tanδ。
进一步的，所述操作模块包括开关机键(2)、方向控制键(3)、功能切换键(4)、删除键(5)、确认键(6)和数字键(7)。
进一步的，所述变压器直流电阻不平衡率计算模块包括分接位置(1)至分接位置(17)以及中压、低压共计19个计算单元。
进一步的，本发明还包括电池模块，所述电池模块的输出端分别电连接显示模块、操作模块、存储模块和微控制器模块。
进一步的，所述电池模块采用A4—HC6P大容量锂电池。
进一步的，所述微控制器模块采用ARM Cortex-A9处理器。
进一步的，所述显示模块为IPS数字显示屏。
本发明的有益效果如下：
1)本发明采用操作模块直接获取相应数据，然后通过微控制器模块进行计算并驱动显示模块输出结果，本发明代替了常规计算器，进行特定试验结果的计算和换算，节约了时间，有效地确保了试验进度，避免造成逾期送电，从而减少对公司和用户造成的不必要损失。本发明通过显示模块、操作模块、存储模块和微控制器模块的组合，将计算集成化模块化，加快了送电时间同时能够准确计算出各项数据是否符合规程要求，对电网的安全稳定运行提供了有力保障。
2)本发明集成了6种电气试验数据处理中的计算和换算，功能强大，降低传统方法占用的时间，体积小，便于携带，更适应电气试验作业现场使用。
附图说明
图1为本发明的操作面板示意图。
图2为本发明的内部硬件结构框图。
其中，1显示模块、2开关机键、3方向控制键、4功能切换键、5删除键、6确认键、7数字键。
具体实施方式
下面结合图1-图2和具体实施例对本发明做进一步说明。
如图1-图2所示，本实施例涉及一种用于电气试验的专用计算装置，其包括显示模块1、操作模块、存储模块和微控制器模块；所述显示模块1、操作模块设置于壳体表面，所述存储模块和微控制器模块设置于壳体内部，所述操作模块的输出端与微控制器模块的输入端电连接，所述微控制器模块的输出端与显示模块的输入端电连接，所述微控制器模块和存储模块通过扩展接口相连接；所述微控制器模块搭载包括直流电阻温度换算模块、变压器直流电阻不平衡率计算模块、相线电阻值换算模块、线相电阻值换算模块、绝缘电阻温度换算模块和介质损耗因数温度换算模块；
通过操作模块选择微控制器模块中搭载的相应模块并进行如下数据处理：
1)当选择所述直流电阻温度换算模块时，选择铜芯绕组或者铝芯绕组，直流电阻温度换算模块通过操作模块获取已知温度t1、需换算温度t2和已知温度条件下电阻值R1，通过如下公式(1)计算后通过显示模块1输出需换算温度下电阻值R2：
R2＝R1(T+t2)/(T+t1) (1)
其中，R2为需换算温度下电阻值；
R1为已知温度条件下电阻值；
T为温度系数，所述铜芯绕组的温度系数为235，所述铝芯绕组的温度系数225；
t1为已知温度；
t2为需换算温度；
2)当选择所述变压器直流电阻不平衡率计算模块时，选择电压等级220kV或110kV，变压器直流电阻不平衡率计算模块通过操作模块分别获取各个分接位置以及中压、低压处的三项直流电阻值，通过如下公式(2)计算后通过显示模块1输出220kV或110kV下各个分接位置以及中压、低压处的绕组不平衡率：
其中，S为三相绕组不平衡率，其包括相电阻不平衡率和线电阻不平衡率；
Rmax为三相绕组中直流电阻最大值；
Rmin为三相绕组中直流电阻最小值；
R0为三相绕组中直流电阻中间值；
为三相绕组中三项直流电阻的算术平均值；当选择所述变压器直流电阻不平衡率计算模块时，计算得到220kV或110kV下各个分接位置以及中压、低压处的绕组不平衡率的同时，根据所述绕组不平衡率的大小比较判断其所对应的绕组是否合格，并通过显示模块1输出判断结果，所述判断方法如下：
a)对于容量在1.6MVA以上的变压器，所述相电阻不平衡率小于等于2％；无中性点引出的绕组，所述线电阻不平衡率小于等于1％；
b)对于容量在1.6MVA以下的变压器，所述相电阻不平衡率小于等于4％，线电阻不平衡率小于等于2％；
c)在扣除原始差异之后，同一温度下所述相电阻不平衡率或线电阻不平衡率小于等于2％；
d)同相初值差不超过±2％。
3)当选择所述相线电阻值换算模块时，选择Y型连接或△型连接，相线电阻值换算模块通过操作模块分别获取三个相电压值，通过如下公式(3)-公式(4)计算后通过显示模块1输出三个线电压值：
当绕组为Y型接线时，
Ra＝(Rab+Rac-Rbc)/2
Rb＝(Rab+Rbc-Rac)/2
Rc＝(Rbc+Rac-Rab)/2 (3)
当绕组为△型接线时，
Ra＝(Rac-Rp)-RabRbc/(Rac-Rp)
Rb＝(Rab-Rp)-RacRbc/(Rab-Rp)
Rc＝(Rbc-Rp)-RabRac/(Rbc-Rp)
Rp＝(Rab+Rbc+Rac)/2 (4)
4)当选择所述线相电阻值换算模块时，选择Y型连接或△型连接，线相电阻值换算模块通过操作模块分别获取三个线电压值，通过上述公式(3)-公式(4)计算后通过显示模块1输出三个相电压值；
5)当选择所述绝缘电阻温度换算模块时，绝缘电阻温度换算模块通过操作模块获取已知温度t3、需换算温度t4和已知温度条件下绝缘电阻值R3，通过如下公式(5)计算后通过显示模块1输出需换算条件下绝缘电阻值R4：
R4＝R3×1.5(t3-t4)/10 (5)
其中，R4为需换算条件下绝缘电阻值；
R3为已知温度条件下绝缘电阻值；
t3为已知温度；
t4为需换算温度；
6)当选择所述介质损耗因数温度换算模块时，介质损耗因数温度换算模块通过操作模块获取已知温度t0、已知温度的介质损耗因数tanδ0和需换算至温度t，通过如下公式计算后通过显示模块1输出需换算至温度t的介质损耗因数tanδ。
进一步的，所述操作模块包括开关机键2、方向控制键3、功能切换键4、删除键5、确认键6和数字键7。
进一步的，所述变压器直流电阻不平衡率计算模块包括分接位置1至分接位置17以及中压、低压共计19个计算单元。
进一步的，本发明还包括电池模块，所述电池模块的输出端分别电连接显示模块1、操作模块、存储模块和微控制器模块。
进一步的，所述电池模块采用A4—HC6P大容量锂电池。
进一步的，所述微控制器模块采用ARM Cortex-A9处理器。
进一步的，所述显示模块1为IPS数字显示屏。
本实施例的工作过程如下：
例如，按开关机键2，打开本方案所述专用计算器，按方向控制键3，选择直流电阻温度换算模块，按数字键7输入测量温度值、测量直流电阻值以及需换算至温度值，按确认键6，通过显示模块1输出换算至温度对应直流电阻值。
例如，按开关机键2，打开本方案所述专用计算器，按方向控制键3，选择变压器直流电阻不平衡率计算模块，按方向控制键3选择变压器等级，按数字键7输入测量的三相绕组的三项直流电阻值，按确认键6，通过显示模块1输出变压器直流电阻不平衡率，进一步改进，还可输出变压器直流电阻不平衡率是否合格。例如，按开关机键2，打开本方案所述专用计算器，按方向控制键3，选择相线电阻值换算模块，按键数字键7输入绕组接线类型，输入线电阻值，按确认键6，通过显示模块1输出相电阻。
例如，按开关机键2，打开本方案所述专用计算器，按方向控制键3，选择线相电阻值换算模块，按键数字键7输入绕组接线类型，输入相电阻值，按确认键6，通过显示模块1输出线电阻。
例如，按开关机键2，打开本方案所述专用计算器，按方向控制键3，选择绝缘电阻温度换算模块，按数字键7输入测试温度值、绝缘电阻值以及需转换至的温度值，按确认键6，通过显示模块1输出需转换至的温度对应的绝缘电阻值。
例如，按开关机键1，打开本方案所述专用计算器，按方向控制键3，选择介质损耗因数温度换算模块，按数字键7输入已知温度、已知温度的介质损耗因数以及需转换至的温度值，按确认键6，通过显示模块1输出需转换至的温度对应的介质损耗因数。
本方案所述专用计算器搭建基于ARM处理器的硬件平台。
最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明实施例技术方案的精神和范围。
Claims (10)
1.一种用于电气试验的专用计算装置，其特征在于：其包括显示模块、操作模块、存储模块和微控制器模块；所述显示模块、操作模块设置于壳体表面，所述存储模块和微控制器模块设置于壳体内部，所述操作模块的输出端与微控制器模块的输入端电连接，所述微控制器模块的输出端与显示模块的输入端电连接，所述微控制器模块和存储模块通过扩展接口相连接；所述微控制器模块搭载包括直流电阻温度换算模块、变压器直流电阻不平衡率计算模块、相线电阻值换算模块、线相电阻值换算模块、绝缘电阻温度换算模块和介质损耗因数温度换算模块；
通过操作模块选择微控制器模块中搭载的相应模块并进行如下数据处理：
1)当选择所述直流电阻温度换算模块时，选择铜芯绕组或者铝芯绕组，直流电阻温度换算模块通过操作模块获取已知温度t1、需换算温度t2和已知温度条件下电阻值R1，通过如下公式(1)计算后通过显示模块输出需换算温度下电阻值R2：
R2=R1(T+t2)/(T+t1) (1)
其中，R2为需换算温度下电阻值；
R1为已知温度条件下电阻值；
T为温度系数；
t1为已知温度；
t2为需换算温度；
2)当选择所述变压器直流电阻不平衡率计算模块时，选择电压等级220kV或110kV，变压器直流电阻不平衡率计算模块通过操作模块分别获取各个分接位置以及中压、低压处的三项直流电阻值，通过如下公式(2)计算后通过显示模块输出220kV或110kV下各个分接位置以及中压、低压处的绕组不平衡率：
其中，S为三相绕组不平衡率，其包括相电阻不平衡率和线电阻不平衡率；
Rmax为三相绕组中直流电阻最大值；
Rmin为三相绕组中直流电阻最小值；
R0为三相绕组中直流电阻中间值；
为三相绕组中三项直流电阻的算术平均值；
3)当选择所述相线电阻值换算模块时，选择Y型连接或△型连接，相线电阻值换算模块通过操作模块分别获取三个相电压值，通过如下公式(3)-公式(4)计算后通过显示模块输出三个线电压值：
当绕组为Y型接线时，
Ra＝(Rab+Rac-Rbc)/2
Rb＝(Rab+Rbc-Rac)/2
Rc＝(Rbc+Rac-Rab)/2 (3)
当绕组为△型接线时，
Ra＝(Rac-Rp)-RabRbc/(Rac-Rp)
Rb＝(Rab-Rp)-RacRbc/(Rab-Rp)
Rc＝(Rbc-Rp)-RabRac/(Rbc-Rp)
Rp＝(Rab+Rbc+Rac)/2 (4)
4)当选择所述线相电阻值换算模块时，选择Y型连接或△型连接，线相电阻值换算模块通过操作模块分别获取三个线电压值，通过上述公式(3)-公式(4)计算后通过显示模块输出三个相电压值；
5)当选择所述绝缘电阻温度换算模块时，绝缘电阻温度换算模块通过操作模块获取已知温度t3、需换算温度t4和已知温度条件下绝缘电阻值R3，通过如下公式(5)计算后通过显示模块输出需换算条件下绝缘电阻值R4：
其中，R4为需换算条件下绝缘电阻值；
R3为已知温度条件下绝缘电阻值；
t3为已知温度；
t4为需换算温度；
6)当选择所述介质损耗因数温度换算模块时，介质损耗因数温度换算模块通过操作模块获取已知温度t0、已知温度的介质损耗因数tanδ0和需换算至温度t，通过如下公式：计算后通过显示模块输出需换算至温度t的介质损耗因数tanδ。
2.根据权利要求1所述的用于电气试验的专用计算装置，其特征在于：当选择所述变压器直流电阻不平衡率计算模块时，计算得到220kV或110kV下各个分接位置以及中压、低压处的绕组不平衡率的同时，根据所述绕组不平衡率的大小比较判断其所对应的绕组是否合格，并通过显示模块输出判断结果，所述判断方法如下：
a)对于容量在1.6MVA以上的变压器，所述相电阻不平衡率小于等于2％；无中性点引出的绕组，所述线电阻不平衡率小于等于1％；
b)对于容量在1.6MVA以下的变压器，所述相电阻不平衡率小于等于4％，线电阻不平衡率小于等于2％。
3.根据权利要求2所述的用于电气试验的专用计算装置，其特征在于：所述判断方法还包括在扣除原始差异之后，同一温度下所述相电阻不平衡率或线电阻不平衡率小于等于2％。
4.根据权利要求2或3所述的用于电气试验的专用计算装置，其特征在于：所述判断方法还包括同相初值差不超过±2％。
5.根据权利要求1所述的用于电气试验的专用计算装置，其特征在于：所述操作模块包括开关机键(2)、方向控制键(3)、功能切换键(4)、删除键(5)、确认键(6)和数字键(7)。
6.根据权利要求1所述的用于电气试验的专用计算装置，其特征在于：所述变压器直流电阻不平衡率计算模块包括分接位置(1)至分接位置(17)以及中压、低压共计19个计算单元。
7.根据权利要求1所述的用于电气试验的专用计算装置，其特征在于：其还包括电池模块，所述电池模块的输出端分别电连接显示模块、操作模块、存储模块和微控制器模块。
8.根据权利要求7所述的用于电气试验的专用计算装置，其特征在于：所述电池模块采用A4—HC6P大容量锂电池。
9.根据权利要求1所述的用于电气试验的专用计算装置，其特征在于：所述微控制器模块采用ARM Cortex-A9处理器。
10.根据权利要求1所述的用于电气试验的专用计算装置，其特征在于：所述显示模块为IPS数字显示屏。
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| 高山 等: "《电机设备运行与维护（技能训练）》", 31 August 2012, 中国电力出版社 * |
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN110134635A (zh) * | 2019-06-27 | 2019-08-16 | 广东电网有限责任公司 | 一种高压试验用多功能计算器及其运算流程 |
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