CN202975202U

CN202975202U - 大电流无线三相氧化锌避雷器带电测试仪

Info

Publication number: CN202975202U
Application number: CN 201220675664
Authority: CN
Inventors: 冼骏峰; 赵庚申
Original assignee: Baoding Jindi Scientific Instruments Co Ltd
Current assignee: Baoding Jindi Scientific Instruments Co Ltd
Priority date: 2012-12-10
Filing date: 2012-12-10
Publication date: 2013-06-05
Anticipated expiration: 2022-12-10

Abstract

一种大电流无线三相氧化锌避雷器带电测试仪，它包括内部设置有智能电流检测电路的主机和内部设置有智能电压检测电路的分机，所述主机接于被测氧化锌避雷器的计数器上，所述分机与变电站现场PT箱连接，主机与分机之间通过无线信号进行通信。本实用新型采用分体式结构，主机与分机之间通过无线信号进行通信，大大减少了现场布线工作量，降低了测试人员的劳动强度，提高了操作的安全性，同时也有效避免了测试线所受到的电磁干扰，提高了测试精度。由于采用穿心式电流互感器检测电流信号，本测试仪的全电流测量范围明显扩大，可满足不同国家生产的不同电压等级的氧化锌避雷器的带电试验要求。

Description

大电流无线三相氧化锌避雷器带电测试仪

技术领域

本实用新型涉及一种基于无线通讯的大电流量程氧化锌避雷器带电测试仪，属于测试技术领域。

背景技术

氧化锌避雷器是供电线路和供电设备的重要保护设施，如果电力系统中避雷器老化、受潮或失效，可能会造成电力设备损坏，甚至引起大型故障。为了确保氧化锌避雷器健康运行，应使用避雷器测试仪对避雷器进行定期测试。

传统避雷器测试仪大都无法做到带电测试，虽然有些仪器能做到带电测量，但多采用有线测量法，由于变电站现场PT箱和避雷器之间往往存在较长距离，有线测量法不仅大大增加了现场布线工作量，提高了测试人员的劳动强度，而且测试线受现场电磁干扰十分严重，测试误差较大。此外，现有的主流避雷器测试仪全电流测量范围多为100μA ～10mA，无法满足不同国家生产的不同电压等级的氧化锌避雷器的带电试验要求。

实用新型内容

本实用新型的目的在于针对现有技术之弊端，提供一种大电流无线三相氧化锌避雷器带电测试仪，以降低测试人员的劳动强度，提高仪器的测试精度和适用范围。

本实用新型所述问题是以下述技术方案实现的：

一种大电流无线三相氧化锌避雷器带电测试仪，构成中包括内部设置有智能电流检测电路的主机和内部设置有智能电压检测电路的分机，所述主机接于被测氧化锌避雷器的计数器上，所述分机与变电站现场PT箱连接，主机与分机之间通过无线信号进行通信。

上述大电流无线三相氧化锌避雷器带电测试仪，所述主机的智能电流检测电路包括三个穿心式电流互感器、三个滤波放大器、主机A/D转换器、主机单片机、主机无线通讯模块、键盘、显示器和U盘存储器，三个穿心式电流互感器的电流测试线分别并联在三相母线避雷器计数器两端，它们的信号输出端分别经三个滤波放大器接主机A/D转换器的不同输入通道，所述主机A/D转换器的输出端接主机单片机的输入端口，所述主机无线通讯模块接主机单片机的通讯接口，键盘接主机单片机的输入端口，显示器和U盘存储器接主机单片机的不同输出端口。

上述大电流无线三相氧化锌避雷器带电测试仪，所述分机的智能电压检测电路包括电压互感器、分机A/D转换器、分机单片机和分机无线通讯模块，所述电压互感器的一次绕组通过PT任意接三相母线电压中的一相，其信号输出端经一个滤波放大器接分机A/D转换器的输入端，所述分机A/D转换器的输出端接分机单片机的输入端口，所述分机无线通讯模块接分机单片机的通讯接口。

上述大电流无线三相氧化锌避雷器带电测试仪，所述滤波放大器包括双向稳压管、电位器、两个运算放大器、两个电容和四个电阻，第一运算放大器的同相输入端依次经第一电阻和第二电阻接电流或电压互感器的输出端并经第一电容接地，反相输入端经接输出端并经第二电容接第一电阻和第二电阻的串接点，其输出端经第三电阻接第二运算放大器的反相输入端；第二运算放大器的同相输入端经第四电阻接地，其输出端接主机或分机A/D转换器的输入端并经双向稳压管接地；所述电位器接在第二运算放大器的反相输入端与输出端之间。

本实用新型采用分体式结构，由主机与分机分别采集避雷器泄漏电流信号和参考电压信号，分机通过无线方式将采集的电压信号传送给主机，由主机对两种信号进行运算和分析，判断避雷器的健康状况。这种结构大大减少了现场布线工作量，降低了测试人员的劳动强度，提高了操作的安全性，同时也有效避免了测试线所受到的电磁干扰，提高了测试精度。由于采用穿心式电流互感器检测电流信号，本测试仪的全电流测量范围明显扩大，可满足不同国家生产的不同电压等级的氧化锌避雷器的带电试验要求。

此外，本实用新型的测试功能也比传统测试仪更加齐全，在变电站现场，一次接线就可快速进行三相氧化锌避雷器的全电流、阻性电流、基波阻性电流、3、5、7次谐波阻性电流、容性电流、电流超前电压角度、基波有功功率等参数的测试。

附图说明

下面结合附图对本实用新型作进一步说明。

图1是本实用新型的原理图；

图2是主机的电原理图；

图3是分机的电原理图；

图4是滤波放大器的电原理图。

图中所用符号清单为：U1、主机单片机，U2、主机A/D转换器，U3、主机无线通讯模块，U4、U盘存储器，U5、分机单片机，U6、分机A/D转换器，U7、分机无线通讯模块，LF1～LF4、第一滤波放大器～第四滤波放大器，KB、键盘，LCD、显示器，CTA、A相电流互感器，CTB、B相电流互感器，CTC、C相电流互感器，PT、电压互感器，F1、第一运算放大器，F2、第二运算放大器,DW、双向稳压管，W、电位器，C1、第一电容，C2、第二电容，R1～R4、第一电阻～第四电阻。

具体实施方式

本实用新型实现了对全电流和参考电压的同步采集及数据的无线传输，准确计算出氧化锌避雷器的阻性基波电流值，判断出氧化锌避雷器的健康状况。

参看图1～图4，本测试仪包括主机和分机两部分，电流和电压采集电路分开布置，多重隔离，更加安全可靠。电流测试线、电流互感器、滤波放大器、主机A/D转换器、主机单片机、主机无线通讯模块顺次级联，主机单片机再与键盘、显示器和U盘存储器相连，组成主机，电流测试线从避雷器计数器引出电流信号；参考电压测试线、电压互感器、滤波放大器、分机A/D转换器、分机单片机、分机无线通讯模块顺次级联，组成分机，参考电压测试线从PT二次侧100V/

绕组引出电压信号。主机和分机通过无线通讯模块传输控制信号和数据。滤波放大器主要包括滤波电路、放大电路及保护电路（如图4所示）。

仪器采用专用锂电池充电器给仪器内部锂电池组进行充电，锂电池组给电源模块供电，电源模块输出5V电压供各芯片使用。

电压、电流信号传输情况：

1) 母线电压由仪器面板上的“电压端子”输入，进入电压互感器PT，电压由交流57.7V左右转换成交流小电压信号，电压信号进入由两个运算放大器（LM324）组成的第四滤波放大器LF4，滤除高次谐波干扰，输入到分机A/D转换器U6的1通道中，然后进入分机单片机U5，最后由分机单片机U5控制分机无线通讯模块U7将这些信号传送到主机。

2) 三相避雷器泄漏电流由仪器面板上的“电流端子”输入，进入A相电流互感器CTA、B相电流互感器CTB、C相电流互感器CTC，电流由交流1mA左右转换成交流小电压信号，电压信号进入第一滤波放大器LF1、第二滤波放大器LF2、第三滤波放大器LF3，滤除高次谐波干扰，输入到主机A/D转换器U2的1、2、3通道中，然后进入主机单片机U1，主机单片机U1接收到电压和电流信号后，根据A/D转换值进行FFT计算，得到避雷器泄漏电流全电流有效值和参考电压与泄漏电流夹角值。通过SPI串行通讯在彩色液晶屏LCD（DMT32240T035）上显示出来。

本实用新型的信号处理过程为：

测试仪输入参考电压U，测量出3个量值：即两个幅值U和Ix，一个相位差φ,计算Ix在U方向的投影就是阻性电流：Ir=Ix×cosφ，在90°方向投影就是容性电流Ic=Ix×sinφ。这里的U、Ix、Ir、Ic是指信号基波，φ是基波之间的相位差。如果U的幅值变化，Ir的幅值也会同时变化，这样就不好确定Ir增大是由于母线电压引起的还是MOA劣化引起的。而φ只跟Ir与Ix的比值有关系，所以它们也能很好的反映MOA的性能。

角度φ对应的MOA性能

Φ

0～74.99°

75～76.99°

77～79.99°

80～82.99°

83～87.99°

≥88°

结论

劣

差

中

良

优

有干扰

。大电流的实现方法及优势：

本测试仪电流通道采用内置穿心式小电流传感器，试验时，电流测试线并联在避雷器计数器两端，将避雷器泄露电流引入仪器，由于采用的是电流互感器的取样方式，泄露电流可以被全部引入，信号失真小，保证了全电流测量的准确性，可以满足更高电压等级变电站的氧化锌避雷器带电试验需求。本测试仪的测量范围达到了100μA ～20mA，比市场上主流仪器测量范围100μA ～10mA扩大了一倍。本测试仪中电流互感器交流输入阻抗很小，电流测量准确度为±(5%+5μA)。

无线测量方式的实现及优势：

测试仪包括主机和分机两部分，电流采集电路位于主机，参考电压采集电路位于分机。分机通过无线通讯模块发出同步采集命令，分机将其采集的数据通过无线发射模块发送到主机，主机将两者数据运算处理后实时显示出来。

电压等级高的变电站现场，PT箱和避雷器距离较远，往往大于电压测试线的50米，有可能达到300米，这样就无法进行“有线法”的带电测量。本测试仪进行无线带电测量时，将主机放在避雷器附近，连接电流测试线，再将分机放在PT箱附近，连接电压测试线。二者选择统一无线通讯频道，电流采集和电压采集同时开始，从而可精确分析二者的相位关系，进而测量阻性电流。

无线通讯模块的引用也实现了电流和电压采集电路的分开布置，多重隔离，更加安全可靠。既节省了连接电压测试线的时间和劳动强度，又延长了参考电压采集距离。

本技术方案中出现的专业术语解释：

1）全电流 total current

在正常运行电压下，流过变电设备主绝缘的电流。全电流由阻性电流和容性电流组成。

① 阻性电流 resistive component of current

通过避雷器的工频电流阻性分量的峰值，是由非线性电阻片的电阻所决定的那部分电流。

② 容性电流 capacitance component of current

通过避雷器的工频电流容性分量的峰值，是由非线性电阻片的电容所决定的那部分电流。

2）参考电压 reference voltage

测试仪在进行测量时，有时需要输入一个电压信号作为参考，用于确定通过避雷器的工频电流的阻性分量和容性分量。

Claims

1.一种大电流无线三相氧化锌避雷器带电测试仪，其特征是，构成中包括内部设置有智能电流检测电路的主机和内部设置有智能电压检测电路的分机，所述主机接于被测氧化锌避雷器的计数器上，所述分机与变电站现场PT箱连接，主机与分机之间通过无线信号进行通信。

2.根据权利要求1所述的一种大电流无线三相氧化锌避雷器带电测试仪，其特征是，所述主机的智能电流检测电路包括三个穿心式电流互感器、三个滤波放大器、主机A/D转换器（U2）、主机单片机（U1）、主机无线通讯模块（U3）、键盘（KB）、显示器（LCD）和U盘存储器（U4），三个穿心式电流互感器的电流测试线分别并联在三相母线避雷器计数器两端，它们的信号输出端分别经三个滤波放大器接主机A/D转换器（U2）的不同输入通道，所述主机A/D转换器（U2）的输出端接主机单片机（U1）的输入端口，所述主机无线通讯模块（U3）接主机单片机（U1）的通讯接口，键盘（KB）接主机单片机（U1）的输入端口，显示器（LCD）和U盘存储器（U4）接主机单片机（U1）的不同输出端口。

3.根据权利要求1或2所述的一种大电流无线三相氧化锌避雷器带电测试仪，其特征是，所述分机的智能电压检测电路包括一个电压互感器、一个滤波放大器、分机A/D转换器（U6）、分机单片机（U5）和分机无线通讯模块（U7），一个电压互感器的一次绕组通过PT任意接三相母线电压中的一相，它们的信号输出端经一个滤波放大器接分机A/D转换器（U6）的输入通道，所述分机A/D转换器（U6）的输出端接分机单片机（U5）的输入端口，所述分机无线通讯模块（U7）接分机单片机（U5）的通讯接口。

4.根据权利要求3所述的一种大电流无线三相氧化锌避雷器带电测试仪，其特征是，所述滤波放大器包括双向稳压管（DW）、电位器（W）、两个运算放大器、两个电容和四个电阻，第一运算放大器（F1）的同相输入端依次经第一电阻（R1）和第二电阻（R2）接电流或电压互感器的输出端并经第一电容（C1）接地，反相输入端经接输出端并经第二电容（C2）接第一电阻（R1）和第二电阻（R2）的串接点，其输出端经第三电阻（R3）接第二运算放大器（F2）的反相输入端；第二运算放大器（F2）的同相输入端经第四电阻（R4）接地，其输出端接主机或分机A/D转换器的输入端并经双向稳压管（DW）接地；所述电位器（W）接在第二运算放大器（F2）的反相输入端与输出端之间。