CN110208631A - 一种变压器过载测试系统 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种变压器过载测试系统，包括供电控制模块、操作交互模块、核心处理模块、可编程电子负载模块和温度采集模块，所述的可编程电子负载模块中包括多个可编程电子负载单元；所述的核心控制模块通过操作交互模块接收外界指令，并选择可编程电子负载模块中的可编程电子负载单元连通待测变压器，为待测变压器提供设定的负载电流；所述的供电控制模块在核心处理模块的控制下为待测变压器供电；所述的温度采集模块采集待测变压器的温度及环境温度。本发明能够自动进行变压器过载测试，可以提高测试效率，保证测试的精确性和一致性并安全可靠。
Description
技术领域
本发明涉及网电源变压器(用电网市电供电的变压器)的电气安全检测领域，具体为一种用于变压器过载测试的系统。
背景技术
医用电气设备大部分都在内部使用了网电源变压器，根据电气安全性能测试要求，要对网电源变压器的每一个绕组进行温升试验，即测试变压器在短路和过载状态下的工作状态。
目前通用标准的检测方法要求流过变压器熔断保护的电流尽可能达到熔断器制造商提供的最大值，但不能造成熔断器动作，在此状态下持续监测30min。所以检测员需要不断反复调试负载电阻以使测试系统电流达到要求电流值，然后在变压器工作的过程中用温度测试仪器测量变压器的温度并记录数据。
目前的测试方法有下述几个不足：
1)测试效率低。测试系统的搭建需要大量的人工操作，包括计算试验电流、配置并连接试验设备、设置负载电阻、频繁记录数据等。
2)精确度差。人工搭建的测试环境的精确度和一致性无法保证，在多次测试过程中难以复现。
3)危险性高。待测变压器在过载测试中都是工作在超出额定功率的状态下，如果控制不当或者操作不及时，往往会导致测试失败或者引发变压器着火的严重后果。
发明内容
为了克服现有技术的不足，本发明提供一种变压器过载测试系统，能够自动进行变压器过载测试，可以提高测试效率，保证测试的精确性和一致性并安全可靠。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：一种变压器过载测试系统，包括供电控制模块、操作交互模块、核心处理模块、可编程电子负载模块和温度采集模块。
所述的可编程电子负载模块中包括多个可编程电子负载单元；所述的核心控制模块通过操作交互模块接收外界指令，并选择可编程电子负载模块中的可编程电子负载单元连通待测变压器，为待测变压器提供设定的负载电流；所述的供电控制模块在核心处理模块的控制下为待测变压器供电；所述的温度采集模块采集待测变压器的温度及环境温度。
所述的核心处理模块通过操作交互模块接收操作人员输入的测试电压、测试电流、测试时间和限值要求，控制供电控制模块和可编程电子负载模块对待测变压器进行测试。
所述的核心处理模块通过操作交互模块接收操作人员输入的变压器额定参数及测试标准，换算为测试电压、测试电流、测试时间和限值要求，控制供电控制模块和可编程电子负载模块对待测变压器进行测试。
所述的可编程电子负载模块内部包括电流型负载、电压型负载和功率型负载，负载电流连续可调。
所述的供电控制模块通过一个受电子开关控制的带有电流传感器的可调节工频变压器为待测变压器供电，根据待测变压器的功率设定功率限值，确保测试系统的安全及正常工作。
所述的温度采集模块采集待测变压器磁芯温度、各绕组温度和环境温度。
所述的操作交互模块包括基本输入输出功能和通信功能，基本输入功能包括键盘输入、触摸屏输入和语音手势操作输入，基本输出功能包括显示器、声信号、光信号、机械动作、通信功能、震动和状态标识牌，通信功能通过有线通信或无线通信接口实现输出。
本发明的有益效果是：
本系统实现的变压器过载测试系统有两种测试模式，在自动测试模式下测试人员可以通过直接设置变压器额定参数以及测试标准，由本系统来进行测试电气参数的设置及实施。
本系统实现的变压器过载测试系统，测试人员可以快速在线设置所有参数，并且不需要复杂的外部连接，能极大的提高测试人员的工作效率。
本系统所有的参数都是经过校准的标准数据，因此不同的测试人员使用该系统测试的结果的精确度和一致性都是能确保在本系统的技术要求范围内。
本系统的所有关键参数都实现了在线实时监控，只要测试人员按照标准的操作流程使用本系统，能保证测试过程及测试人员的安全不会发生安全事故。
本系统适用范围广，可以适用于多种功率等级的变压器，能测试单绕组的变压器，也能测试多绕组的变压器。
本系统实现的变压器过载测试系统电子负载连续可调，可以精确设置实现所需的负载电流值。
附图说明
图1是本发明的原理示意图。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明进一步说明，本发明包括但不仅限于下述实施例。
本发明的电路结构如图1所示：
系统以核心处理模块为核心，使用者可以通过交互操作模块操作该系统实现所有功能。供电控制模块在核心处理模块的控制下，通过待测变压器电源接口为待测变压器提供相应的供电。可编程电子负载模块中包含有多组可编程电子负载单元，该模块通过待测变压器负载接口为待测变压器设置预定的负载电流，该模块可以在核心处理模块的控制下分别控制各个可编程电子负载单元的工作状态及参数。温度采集模块通过温度采集接口采集并处理变压器相应的温度数据。
本系统具有两种测试模式，手动测试模式和自动测试模式。手动模式下，测试人员根据待测变压器测试方法通过交互操作模块输入测试电压、测试电流、测试时间、限值要求等参数，由本系统根据这些输入参数配置相关处理模块进行测试。自动模式下，测试人员只需要输入变压器的额定参数及测试标准，包括额定电压、额定电流、测试标准。本系统即可根据测试人员输入的待测变压器参数自动生成测试系统电气参数进行测试。
所述的核心处理模块负责整个系统的逻辑控制和数据处理。具体包括：接受并处理来自使用者通过交互操作模块的输入信息，输入信息包括但不限于开始/停止测试指令、待测变压器额定电压、额定电流、过载系数、测试电压、测试电流、测试功率、测试时间、限值要求；通过交互操作模块显示输出相关信息；解读输入信息指令并通过接口输出设置供电控制模块的相关参数，供电控制模块的相关参数包括但不限于电压、最大允许电流；核心处理模块根据用户输入指令按照设计的控制逻辑关系表输出控制信号，并监测供电信息；根据使用者的操作控制可编程电子负载模块，电子负载模块内部包含有多种规格的电子负载单元，提供连续可调的电子负载，包括但不限于电流型负载(按照电流范围分为多种规格，一种分类方案如0A-3A规格单元、3A-10A规格单元、10A-100A规格单元)，电压型负载(按照电压范围分为多种规格，一种分类方案如0V-110V规格单元、110V-220V规格单元、220V-2KV规格单元)，功率型负载(按照功率范围分为多种规格，一种分类方案如0W-50W规格单元、50W-500W规格单元、500W-5KW规格单元)，核心处理模块根据用户的输入指令直接选择并设置相应的电子负载单元的工作状态，选择相应的电子负载单元并设置相应的负载电流；处理温度采集模块采集到的温度数据，温度数据为待测变压器和环境的温度，包括但不限于变压器磁芯温度、变压器各绕组温度、环境温度。其具体的实现形式可以为基于中央处理器的微型计算机，或者嵌入式微控制器片上系统，或者现场可编程整列逻辑芯片。
(2)供电控制模块在核心处理模块的控制下为待测变压器提供相应的电源供应，并能实时监测所提供的电流，使用者根据待测变压器的功率设定本模块的功率限值，确保测试系统的安全及正常工作。其具体的实现形式可以为一个受电子开关控制的带有电流传感器的可调节工频变压器。
(3)交互操作模块用来实现使用者的操作意图并反馈相关信息给使用者，包括基本输入输出功能和通信功能，基本输入功能可以为键盘输入、触摸屏输入、语音手势操作输入，基本输出功能可以为显示器、声信号、光信号、机械动作、通信功能、震动、状态标识牌，可以通过有线通信或无线通信接口实现输出。
(4)温度采集模块可以在核心处理模块的控制下用来采集变压器的温度，各个电子负载模块连接待测变压器的输出端，用来设定待测变压器为测试方法规定的工作状态。测试过程中需要采集多种温度数据，包括变压器磁芯温度、变压器各绕组温度、环境温度。
(5)可编程电子负载模块包括有多个可编程电子负载单元，用以适配不同绕组数的变压器的测量，负载电流连续可调，使用者依据待测变压器的测试方法选择需要启用的可编程电子负载单元并设定负载电流参数，系统工作过程中该模块将实时监控各个单元的负载电流，并将得到的负载电流数据通过操作交互模块显示给用户。该模块的各个可编程电子负载单元可以半导体功率器件或者半导体功率器件与电阻负载的组合，由核心处理模块根据测试参数的需要控制半导体功率器件的导通率来实现连续可变的负载调节。
(6)待测变压器电源接口用来连接待测变压器的一次绕组。
(7)温度采集接口用来连接测试系统的温度感应探头，其数量与可编程电子负载模块内的可编程电子负载单元数相对应，使用者根据待测变压器的绕组数选择启用相应的温度接口。
(8)待测变压器负载接口用来连接待测变压器的二次绕组，其启用的数量取决于待测变压器的二次绕组数。
在本实例中，(1)核心处理模块采用基于ARM-Cortox M0内核的嵌入式微处理器，其包括算数运算与逻辑处理单元，输入输出控制单元，数字通信接口，模拟信号处理单元；(2)供电控制模块采用5KVA工频变压器，电子开关采用1个最大电流20A的电磁继电器，电流传感器采用一个20:1的电流互感器；(3)操作交互模块采用7寸触控显示屏，可以实现触摸操作输入和系统信息显示输出；(4)温度采集模块采用核心处理模块内置的模拟信号处理单元，(5)可编程电子负载模块设计为电流型负载，包含5个采用半导体功率器件的电子负载单元，每个负载单元可以流过的最大电流均为20A；(6)待测变压器接口采用M6接线螺柱；(7)温度传感器接口采用5路热电偶温度传感器。
本实例可以实现总功率不大于5KVA、输出绕组不多于5路、总输出电流不大于100A的电源变压器的过载测试。
Claims (7)
1.一种变压器过载测试系统，包括供电控制模块、操作交互模块、核心处理模块、可编程电子负载模块和温度采集模块，其特征在于：所述的可编程电子负载模块中包括多个可编程电子负载单元；所述的核心控制模块通过操作交互模块接收外界指令，并选择可编程电子负载模块中的可编程电子负载单元连通待测变压器，为待测变压器提供设定的负载电流；所述的供电控制模块在核心处理模块的控制下为待测变压器供电；所述的温度采集模块采集待测变压器的温度及环境温度。
2.根据权利要求1所述的变压器过载测试系统，其特征在于：所述的核心处理模块通过操作交互模块接收操作人员输入的测试电压、测试电流、测试时间和限值要求，控制供电控制模块和可编程电子负载模块对待测变压器进行测试。
3.根据权利要求1所述的变压器过载测试系统，其特征在于：所述的核心处理模块通过操作交互模块接收操作人员输入的变压器额定参数及测试标准，换算为测试电压、测试电流、测试时间和限值要求，控制供电控制模块和可编程电子负载模块对待测变压器进行测试。
4.根据权利要求1所述的变压器过载测试系统，其特征在于：所述的可编程电子负载模块内部包括电流型负载、电压型负载和功率型负载，负载电流连续可调。
5.根据权利要求1所述的变压器过载测试系统，其特征在于：所述的供电控制模块通过一个受电子开关控制的带有电流传感器的可调节工频变压器为待测变压器供电，根据待测变压器的功率设定功率限值，确保测试系统的安全及正常工作。
6.根据权利要求1所述的变压器过载测试系统，其特征在于：所述的温度采集模块采集待测变压器磁芯温度、各绕组温度和环境温度。
7.根据权利要求1所述的变压器过载测试系统，其特征在于：所述的操作交互模块包括基本输入输出功能和通信功能，基本输入功能包括键盘输入、触摸屏输入和语音手势操作输入，基本输出功能包括显示器、声信号、光信号、机械动作、通信功能、震动和状态标识牌，通信功能通过有线通信或无线通信接口实现输出。
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