CN111693835A - 一种工频三倍频变频三合一集成无局放试验电源 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种工频三倍频变频三合一集成无局放试验电源，信号源的输出端与数字电位器的输入端相连接，数字电位器的输出端与前级功放电路的输入端相连接，前级功放电路的输出端作为同步电源与外界局放仪的电源接口相连接，前级功放电路的输出端与桥式功放电路的输入端相连接，直流电源与桥式功放电路的工作电源接口相连接，桥式功放电路的输出端与中间升压变压器的低压端相连接，中间升压变压器的高压端与外界谐振回路及被试品的电源接口相连接，该试验电源能够进行工频、三倍频及变频的输出，实现工频试验电源、三倍频试验电源与无局放变频试验电源的合一化。
Description
技术领域
本发明属于试验电源设计领域，涉及一种工频三倍频变频三合一集成无局放试验电源。
背景技术
电力变压器电力系统主要核心部件之一，电力变压器的安全可靠运行直接关系到电网系统的安全可靠运行，因此为了确保电力变压器的产品生产质量、物流运输以及现场安装调试质量，针对电力变压器的各项性能测试一直都是质量把控的重要手段。
为了确保电力变压器的产品生产质量、现场安装调试质量，针对电力变压器的各项性能测试一直都是质量把控的重要手段。对于35KV以下变压器常规试验需要用到工频试验电源、三倍频试验电源与无局放变频试验电源对变压器进行常规耐压试验。通常需要3种试验电源分别进行试验。
其中，工频耐压测试设备和变频耐压测试设备是用于电力变压器进行“绕组连同套管的交流耐压试验”试验项目的检测仪器。
三倍频耐压测试设备用于电力变压器进行“绕组连同套管的长时感应耐压试验”试验项目的检测仪器。
无局放变频耐压测试设备可用于各类容性试品进行串联谐振压试验以及电力变压器进行“绕组连同套管的感应耐压试验”试验项目的检测仪器。
然而现有技术中需要对3种试验电源分别进行试验，试验的成本较高，安全性及可靠性较差，因此需要设计一种实验电源，该实验电源能够实现工频、三倍频及变频的输出，实现工频试验电源、三倍频试验电源与无局放变频试验电源的合一化。
发明内容
本发明的目的在于克服上述现有技术的缺点，提供了一种工频三倍频变频三合一集成无局放试验电源，该试验电源能够进行工频、三倍频及变频的输出，实现工频试验电源、三倍频试验电源与无局放变频试验电源的合一化。
为达到上述目的，本发明所述的工频三倍频变频三合一集成无局放试验电源包括信号源、数字电位器、前级功放电路、直流电源、桥式功放电路及中间升压变压器；
信号源的输出端与数字电位器的输入端相连接，数字电位器的输出端与前级功放电路的输入端相连接，前级功放电路的输出端作为同步电源与外界局放仪的电源接口相连接，前级功放电路的输出端与桥式功放电路的输入端相连接，直流电源与桥式功放电路的工作电源接口相连接，桥式功放电路的输出端与中间升压变压器的低压端相连接，中间升压变压器的高压端与外界谐振回路及被试品的电源接口相连接。
信号源输出的正弦波信号经数字电位器进行频率及电压调节，然后经前级功放电路进行放大，然后分为两路，其中一路作为同步电源进入到外界局放仪中，另一路进入到桥式功放电路中进行放大，然后经中间升压变压器升压后送入外界谐振回路及被试品中。
还包括用于对桥式功放电路进行散热的冷风系统。
直流电源包括三相380V交流电源、过流保护真空开关及整流滤波电路，其中，三相380V交流电源的输出端经过流保护真空开关与整流滤波电路的输入端相连接，整流滤波电路的输出端与桥式功放电路的工作电源接口相连接。
还包括预合闸回路，其中，整流滤波电路由滤波电容及滤波电感组成，在工作时，先通过小电流向滤波电容充电，待滤波电容充电电流小于预设值时，预合闸合闸，当分闸后，滤波电容上储存的电荷通过放电电阻释放。
还包括检测系统，其中，所述检测系统包括用于检测数字电位器输出频率、电压及电流的第一检测器以及用于检测整流滤波电路输出频率、电压及电流的第二检测器。
还包括计算机、切换开关、第一输出开关及第二输出开关；
桥式功放电路的输出端与切换开关的输入端相连接，切换开关的第一输出端与中间升压变压器的低压端相连接，切换开关的第二输出端与第一输出开关的一端相连接，中间升压变压器的高压端与经第二输出开关与外界谐振回路及被试品的电源接口相连接，第一输出开关的另一端与外界谐振回路及被试品的电源接口相连接，其中，计算机与切换开关的控制端、第一输出开关的控制端、第二输出开关的控制端、数字电位器2的控制端、前级功放电路的控制端、前级功放电路的控制端、桥式功放电路的控制端及中间升压变压器的控制端相连接。
所述整流滤波电路为三相桥式整流电路；
中间升压变压器为无局放的变压器。
本发明具有以下有益效果：
本发明所述的工频三倍频变频三合一集成无局放试验电源在具体操作时，采用逐级放大的原理实现工频、三倍频及变频的输出，具体的，通过数字电位器进行频率及电压调节，再经前级功放电路进行放大，以作为同步电源输出给局放仪，同时再经桥式功放电路进行放大，以作为工频及变频输出，同时再经中间升压变压器进行升压后作为三倍频输出，以实现工频、三倍频及变频的输出，继而实现工频试验电源、三倍频试验电源与无局放变频试验电源的合一化，结构简单，成本较低，安全性及可靠性较高。
附图说明
通过阅读下文优选实施方式的详细描述，各种其他的优点和益处对于本领域普通技术人员将变得清楚明了。附图仅用于示出优选实施方式的目的，而并不认为是对本发明的限制。而且在整个附图中，用相同的参考符号表示相同的部件。在附图中：
图1为本发明的原理图；
图2为本发明中桥式放大电路的原理图；
图3为本发明的系统构造图。
其中，1为信号源、2为数字电位器、3为前级功放电路、4为桥式功放电路、5为中间升压变压器、6为过流保护真空开关、7为整流滤波电路、8为预合闸回路、9为谐振回路及被试品、10为冷风系统、11为局放仪、12为同步电源、13为检测系统、14为切换开关、15为第二输出开关、16为第一输出开关。
具体实施方式
下面结合附图对本发明做进一步详细描述：
为了使本技术领域的人员更好地理解本发明方案，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分的实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都应当属于本发明保护的范围。
参考图1及图2，本发明所述的工频三倍频变频三合一集成无局放试验电源包括信号源1、数字电位器2、前级功放电路3、直流电源、桥式功放电路4及中间升压变压器5；信号源1的输出端与数字电位器2的输入端相连接，数字电位器2的输出端与前级功放电路3的输入端相连接，前级功放电路3的输出端作为同步电源12与外界局放仪11的电源接口相连接，前级功放电路3的输出端与桥式功放电路4的输入端相连接，直流电源与桥式功放电路4的工作电源接口相连接，桥式功放电路4的输出端与中间升压变压器5的低压端相连接，中间升压变压器5的高压端与外界谐振回路及被试品9的电源接口相连接。
信号源1输出的正弦波信号经数字电位器2进行频率及电压调节，然后经前级功放电路3进行放大，然后分为两路，其中一路作为同步电源12进入到外界局放仪11中，另一路进入到桥式功放电路4中进行放大，然后经中间升压变压器5升压后送入外界谐振回路及被试品9中。
进一步，本发明还包括用于对桥式功放电路4进行散热的冷风系统10。
进一步，本发明还包括预合闸回路，其中，整流滤波电路7由滤波电容及滤波电感组成，在工作时，先通过小电流向滤波电容充电，待滤波电容充电电流小于预设值时合闸，当分闸后，滤波电容上储存的电荷通过放电电阻释放。
进一步，本发明还包括检测系统13，其中，所述检测系统13包括用于检测数字电位器2输出频率、电压及电流的第一检测器以及用于检测整流滤波电路7输出频率、电压及电流的第二检测器。
进一步，本发明还包括计算机、切换开关14、第一输出开关16及第二输出开关15，其中，桥式功放电路4的输出端与切换开关14的输入端相连接，切换开关14的第一输出端与中间升压变压器5的低压端相连接，切换开关14的第二输出端与第一输出开关16的一端相连接，中间升压变压器5的高压端与经第二输出开关15与外界谐振回路及被试品9的电源接口相连接，第一输出开关16的另一端与外界谐振回路及被试品9的电源接口相连接，其中，计算机与切换开关14的控制端、第一输出开关16的控制端、第二输出开关15的控制端、数字电位器2的控制端、前级功放电路3的控制端、前级功放电路3的控制端、桥式功放电路4的控制端及中间升压变压器5的控制端相连接。
具体的，直流电源包括三相380V交流电源、过流保护真空开关6及整流滤波电路7，其中，三相380V交流电源的输出端经过流保护真空开关6与整流滤波电路7的输入端相连接，整流滤波电路7的输出端与桥式功放电路4的工作电源接口相连接，整流滤波电路7为三相桥式整流电路；中间升压变压器5为无局放的变压器。
本发明采用逐级放大的原理，从最初的微小功率的信号源1经过多次放大，实现大功率输出，满足试验需要。
具体的，信号源1产生一个标准的正弦波信号经过数字电位器2进行频率调节及电压调节，此时的频率与试验频率相同，通过第一检测器检测数字电位器2输出的频率、电压及电流，数字电位器2的输出信号经前级功放电路3进行放大，以实现初步功率的输出，其中，前级功放电路3的输出分为两路，其中一路产生与试验频率相同的信号作为同步电源12供给局放仪11；另外一路输入到桥式功放电路4中，桥式功放电路4用于大功率的产生，在试验过程中桥式功放电路4发热量很大，本发明中通过风冷系统对其进行散热。
另外，需要说明的是，桥式功放电路4需通过大功率的直流电源作为工作电源，本发明中的直流电源包括三相380V交流电源，所述三相380V交流电源输出的交流电经具有过流和速断保护的过流保护真空开关6送入整流滤波电路7进行处理，以形成脉动直流，然后经滤波电感和滤波电容组成的滤波电路变为平滑的直流电，以供给桥式功放电路4，需要说明的是，由于滤波电容器的电容量达到数万微法，直接合闸，充电电流很大，可能造成总电源开关跳闸，本发明中利用预合闸回路8，先经小电流向滤波电容充电，待滤波电容充电电流较小时再合闸，无较大的启动冲击电流，当分闸后，滤波电容上储存的电荷通过放电电阻缓慢地释放。
桥式功放电路4的输出端与中间升压变压器5的低压端相连，中间升压变压器5的高压端与外界的谐振回路及被试品9相连。在谐振回路与中间升压变压器5中不会造成开路状况，且始终存在一个能量释放通道，因此无论变频电源内部故障或外部电源突然停电，被试品(被试变压器)或谐振回路并没有切断，与一般试验变压器完全不同，不存在电流强制过零，本发明不会产生过电压。
另外，本发明中桥式功放电路4的输出端经切换开关14分为两路，其中一路经第一输出开关16实现工频及变频的输出，另一路经中间升压变压器5实现三倍频的输出，从而试验3种电源三合一的功能，其中，切换开关14、第一输出开关16及第二输出开关15的控制，通过软件实现。
本发明相对于现有技术具有以下优势：
本发明通过软件与硬件结合做到微秒级快速响应保护，从而更加有效的保护人员和试品的安全，并且实现快速保护，即短路保护、输出过压保护、过流保护、击穿闪络保护、开机零点位保护、掉电保护、失谐保护、超载保护、冷却风机联动保护及缺相保护等等，以多种有效的快速响应保护，从而确实在3种试验时真正做到便捷试验，可靠安全。
本发明通过系统改造不仅可以实现工频、三倍频与变频电源的协同使用，而且同时可以改造出大电流发生器等其他设备的并入协同使用，还可以进行其他的多种电源设备的合一化改造。
在实际应用时，本发明可以通过一台计算机操控所有设备，改变原来设备与人接触的情况，变更为人与计算机交互，计算机与设备交互，从而真正做到了保护人身安全，而计算机的软件集中控制方便，如局放仪11等设备的软件同时通过计算机统一集成，从而实现一体化操作。
本发明将3种变压器常用试验电源一体化设计，具备更小的体积，更高的性能与可靠性，同时简化了接线，提高了使用效率，同时减轻了实验人员的劳动强度。
使得本发明通过计算机软件更加容易的与其他设备一体化融合，例如局部放电测试仪。
经试验，本发明能够提高变压器检测试验效率50％，减少试验设备的不当操控损耗，提高设备使用寿命减轻试验人员的劳动强度，可适当减编试验人员，同时减少人员的学习时间，避免人员接触高压的危险，同时避免设备搬运、换装，避免改接线、重复接线等导致试验人员需穿梭在试验区和操控区的现状，确保人身安全保障。另外，大大简化试验设备的体积，由于模块化设计思路，将底层硬件进行优化布局，内部连接线一气呵成，使操控台表面干净整洁，便于试验环境的6S管理和上级领导的参观考察。
需要说明的是，对于前述的方法实施例，为了简单描述，故将其都表述为一系列的动作组合，但是本领域技术人员应该知悉，本发明并不受所描述的动作顺序的限制，因为依据本发明，某些步骤可以采用其他顺序或者同时进行。其次，本领域技术人员也应该知悉，说明书中所描述的实施例均属于优选实施例，所涉及的动作并不一定是本发明所必需的。
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：其依然可以对前述各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各实施例技术方案的精神和范围。
Claims (8)
1.一种工频三倍频变频三合一集成无局放试验电源，其特征在于，包括信号源(1)、数字电位器(2)、前级功放电路(3)、直流电源、桥式功放电路(4)及中间升压变压器(5)；
信号源(1)的输出端与数字电位器(2)的输入端相连接，数字电位器(2)的输出端与前级功放电路(3)的输入端相连接，前级功放电路(3)的输出端作为同步电源(12)与外界局放仪(11)的电源接口相连接，前级功放电路(3)的输出端与桥式功放电路(4)的输入端相连接，直流电源与桥式功放电路(4)的工作电源接口相连接，桥式功放电路(4)的输出端与中间升压变压器(5)的低压端相连接，中间升压变压器(5)的高压端与外界谐振回路及被试品(9)的电源接口相连接。
2.根据权利要求1所述的工频三倍频变频三合一集成无局放试验电源，其特征在于，信号源(1)输出的正弦波信号经数字电位器(2)进行频率及电压调节，然后经前级功放电路(3)进行放大，然后分为两路，其中一路作为同步电源(12)进入到外界局放仪(11)中，另一路进入到桥式功放电路(4)中进行放大，然后经中间升压变压器(5)升压后送入外界谐振回路及被试品(9)中。
3.根据权利要求1所述的工频三倍频变频三合一集成无局放试验电源，其特征在于，还包括用于对桥式功放电路(4)进行散热的冷风系统(10)。
4.根据权利要求1所述的工频三倍频变频三合一集成无局放试验电源，其特征在于，直流电源包括三相380V交流电源、过流保护真空开关(6)及整流滤波电路(7)，其中，三相380V交流电源的输出端经过流保护真空开关(6)与整流滤波电路(7)的输入端相连接，整流滤波电路(7)的输出端与桥式功放电路(4)的工作电源接口相连接。
5.根据权利要求4所述的工频三倍频变频三合一集成无局放试验电源，其特征在于，还包括预合闸回路，其中，整流滤波电路(7)由滤波电容及滤波电感组成，在工作时，先通过小电流向滤波电容充电，待滤波电容充电电流小于预设值时，预合闸合闸，当分闸后，滤波电容上储存的电荷通过放电电阻释放。
6.根据权利要求1所述的工频三倍频变频三合一集成无局放试验电源，其特征在于，还包括检测系统(13)，其中，所述检测系统(13)包括用于检测数字电位器(2)输出频率、电压及电流的第一检测器以及用于检测整流滤波电路(7)输出频率、电压及电流的第二检测器。
7.根据权利要求1所述的工频三倍频变频三合一集成无局放试验电源，其特征在于，还包括计算机、切换开关(14)、第一输出开关(16)及第二输出开关(15)，其中，桥式功放电路(4)的输出端与切换开关(14)的输入端相连接，切换开关(14)的第一输出端与中间升压变压器(5)的低压端相连接，切换开关(14)的第二输出端与第一输出开关(16)的一端相连接，中间升压变压器(5)的高压端与经第二输出开关(15)与外界谐振回路及被试品(9)的电源接口相连接，第一输出开关(16)的另一端与外界谐振回路及被试品(9)的电源接口相连接，其中，计算机与切换开关(14)的控制端、第一输出开关(16)的控制端、第二输出开关(15)的控制端、数字电位器(2)的控制端、前级功放电路(3)的控制端、前级功放电路(3)的控制端、桥式功放电路(4)的控制端及中间升压变压器(5)的控制端相连接。
8.根据权利要求1所述的工频三倍频变频三合一集成无局放试验电源，其特征在于，所述整流滤波电路(7)为三相桥式整流电路；
中间升压变压器(5)为无局放的变压器。
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