CN212255673U - 一种现场快速测试电容式电压互感器的多功能测试装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供了一种现场快速测试电容式电压互感器的多功能测试装置，包括工控机，工控机通过RS232串口与主控制器DSP相互连接，主控制器DSP与采样输入单元连接，采样输入单元包括分别与主控制器DSP连接的感应电压采样电路、输出电压采样电路以及输出电流采样电路。本实用新型提供了一种现场快速测试电容式电压互感器的多功能测试装置，本装置依据电容式电压互感器的工作原理和工作模型设计，具有体积小、重量轻、输出信号小、测试精度高等优点，有效的解决现场CVT测试时需要升压装置和标准电压换气的问题，便于电力部门快速及时有效的发现超差、存在隐患的CVT，保证电网的精确计量和稳定运行。

Description

一种现场快速测试电容式电压互感器的多功能测试装置

技术领域

本实用新型涉及一种现场快速测试电容式电压互感器的多功能测试装置，属于电容式电压互感器测量技术领域。

背景技术

电容式电压互感器(CVT)被越来越多的用到了发电厂和变电站，尤其是110kV及以上的电力系统中。目前针对CVT的现场误差测试广泛采用的是用同电压等级标准互感器和被试互感器对比的方法，简称比对法，该方法采用一系列的设备，包括调压器、谐振电抗器、标准电压互感器、负荷箱和误差测试装置。

目前采用的比对法测试电容式电压互感器的缺点主要有以下几个方面：1、试验难度大，需要测试电源的容量非常大，并且随着电网电压等级的不断增高检测设备的体积和重量还会成倍的增加，需要的操作电源的容量也会随之增加，因此造成现场检测十分困难甚至一般现场试验条件根本无法满足；2、测试过程复杂，测试效率低。

发明内容

为了解决现有技术的不足，本实用新型提供了一种现场快速测试电容式电压互感器的多功能测试装置，本装置依据电容式电压互感器(CVT)的工作原理和工作模型设计，具有体积小、重量轻、输出信号小、测试精度高等优点，有效的解决现场CVT测试时需要升压装置和标准电压换气的问题，便于电力部门快速及时有效的发现超差、存在隐患的CVT，保证电网的精确计量和稳定运行。

本实用新型为解决其技术问题所采用的技术方案是：提供了一种现场快速测试电容式电压互感器的多功能测试装置，包括工控机，工控机通过RS232串口与主控制器DSP相互连接，主控制器DSP与采样输入单元连接，采样输入单元包括分别与主控制器DSP连接的感应电压采样电路、输出电压采样电路以及输出电流采样电路，其中感应电压采样电路包括依次串联的感应测量接口、第一EMC滤波器、第一放大器以及接入主控制器DSP的第一模数转换器，感应测量接口用于与电容式电压互感器的P1端和P2端连接；输出电压采样电路包括依次串联的输出测量接口、第二EMC滤波器、第二放大器以及接入主控制器DSP的第二模数转换器，输出测量接口用于与电容式电压互感器的S1端和S2端连接；输出电流采样电路包括依次串联的数模转换器、逆变电源、第三EMC滤波器、第三放大器以及接入主控制器DSP的第三模数转换器，其中第三EMC滤波器还与电容式电压互感器的a端子和n端子连接，同时通过升压装置与电容式电压互感器的A端子和N端子连接。

工控机分别与键盘、显示模组、存储单元和输入输出单元连接。

输入输出设备包括模拟输入输出设备和数字通讯输入输出设备。

第一放大器、第二放大器和第三放大器均采用AD620仪表放大器。

工控机采用控制器MCU。

工控机与无线数据发送模块连接。

工控机通过无线数据发送模块与服务器无线连接。

本实用新型基于其技术方案所具有的有益效果在于：

(1)本实用新型采用电压法测试原理，测试过程中无需电源调压器、大电流发生器、标准电流互感器和互感器误差校验设备仅需单台装置就可以测试多种参数，大大简化了测试过程；

(2)本实用新型包含了两个主控制器，分别是主控制器DSP和工控机即输出控制器MCU，其中主控制DSP部分主要负责处理实时采集数据的运算、逆变模块的饿控制和中间数据与工控机的交互，工控机主要完成中间数据运算、最终结果数据的处理显示及存储传输功能，逆变电源模块能够实现增强测试信号的抗干扰能力以及励磁导纳特性曲线的测试；

(3)本实用新型可通过高精度模拟采样和数字滤波相结合的手段提高测量精度；

(4)本实用新型的工控机还可加装无线数据发送模块，通过3g、4g等公共无线网络将数据发送至服务器进行存储和用于进一步分析。

附图说明

图1是本实用新型提供的一种现场快速测试电容式电压互感器的多功能测试装置的模块连接示意图。

图2是电容式电压互感器的原理图。

图3是电容式电压互感器的等效回路示意图。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本实用新型作进一步说明。

本实用新型提供了一种现场快速测试电容式电压互感器的多功能测试装置，参照图1，包括工控机，工控机通过RS232串口与主控制器DSP相互连接，主控制器DSP与采样输入单元连接，采样输入单元包括分别与主控制器DSP连接的感应电压采样电路、输出电压采样电路以及输出电流采样电路，其中感应电压采样电路包括依次串联的感应测量接口、第一EMC滤波器、第一放大器以及接入主控制器DSP的第一模数转换器(即第一A/D转换器)，感应测量接口用于与电容式电压互感器的P1端和P2端连接；输出电压采样电路包括依次串联的输出测量接口、第二EMC滤波器、第二放大器以及接入主控制器DSP的第二模数转换器(即第二A/D转换器)，输出测量接口用于与电容式电压互感器的S1端和S2端连接；输出电流采样电路包括依次串联的数模转换器、逆变电源、第三EMC滤波器、第三放大器以及接入主控制器DSP的第三模数转换器(即第三A/D转换器)，其中第三EMC滤波器还与电容式电压互感器的a端子和n端子连接，同时通过升压装置与电容式电压互感器的A端子和N端子连接。

工控机分别与键盘、显示模组、存储单元和输入输出单元连接。

输入输出设备包括模拟输入输出设备和数字通讯输入输出设备。

第一放大器、第二放大器和第三放大器均采用AD620仪表放大器。

工控机采用控制器MCU。

工控机与无线数据发送模块连接。

工控机通过无线数据发送模块与服务器无线连接，具体通过蓝牙或Wifi为传输媒介实现。

下面对本实用新型的测试原理进行描述：

(1)测试原理：

参照图2和图3，C1和C2为高压和中压电容；Lk为补偿电抗器；T为中间变压器；a、n、da和dn分别为二次绕组端子和剩余绕组端子；ZL为二次负荷；ZX为阻尼器，对于等效电路，Xc为等值电容(C1+C2)的电抗；R1为中压变压器一次绕组和补偿电抗器绕组直流电阻及电容分压器损耗等值电阻之和(R1＝Rc+Rk+Rt1)；R2’为中压变压器二次绕组的直流电阻(折算到一次侧)；Zm为中压变压器的励磁阻抗；Xk为补偿电抗器的电抗。电容式电压互感器的误差主要由激磁支路引起的空载误差和负荷支路引起(包括阻尼器负荷)的负载误差组成。

空载误差是有空载电流Im在一次阻抗上产生的电压降引起的，负载误差是有负荷电流I2在回路阻抗上产生的压降引起的。在电压互感器一次电压不变的情况下，空载励磁电流也基本不变，在电压互感器的二次侧加上负荷后，产生了二次负荷电流，同时在一次侧感应产生一次负荷电流。两侧的负荷电流和绕组内阻抗有关，而绕组内阻抗基本是线性的，可以认为不随负荷电流改变。这样负荷误差和负荷电流成正比，可以采用仿真负荷法测量电容式电压互感器的负荷误差。因此，误差可以用ε＝εk+εf表示，其中ε为误差，εk为空载误差，εf为负载误差；

(2)空载误差测试原理：

电容式电压互感器的空载误差与电磁式电压互感器不同，不能直接由低端的空载误差推算到高端的空载误差，而是采用间接的方法推算出高端的空载误差。根据等效电路，空载误差由两部分组成，第一部分为电容分压比误差引起的误差εk1，第二部分为中间变压器的空载误差εk1，即：εk＝εk1+εk2。

在空载情况下，由于电容式电压互感器分压电容与中间变压器等部件并联，并且由于中间天涯器励磁阻抗Zm为非线性，造成了分压比误差的非线性，测量方法如下：

测试中间变压器的空载误差，此时和电磁式互感器类似测量出一次电压为U1(2400V)对应二次电压下的导纳值Y2400，算出导纳的差值△Y80、△Y100、△Y120，由导纳插值推出误差差值。

(3)负载误差测试原理：

在测量U1(2400V)下的空载误差εk和特性负载Y下的负载误差ε2，

ε2＝εk+εf，其中εf为负载误差，可得：

ε2＝εk-Y(Z’1+Z2)，

-(Z’1+Z2)＝(ε2-εk)/Y，

U3(80％～120％U)下的不同额定负载Y1误差就是-(Z’1+Z2)*Y1，也即Y1*(εk-ε2)/Y，

式中Z1’为一次折算到二次的内阻抗；Z2为二次的内阻抗；Y1为铭牌额定负荷。

基于上述测试原理，本实用新型提供的一种现场快速测试电容式电压互感器的多功能测试装置的工作过程为：

(1)将本实用新型提供的一种现场快速测试电容式电压互感器的多功能测试装置的A、N端与电容式电压互感器一次侧的A、N侧连接，并将S1、S2与电容式电压互感器的二次侧a、x连接，通过MCU控制器控制逆变装置和升压器升压至2500～3000V，实时测量输出的电压和电容式电压互感器二次感应的电压值；

(2)升压完成后测试装置根据捕捉的实时值计算当前电容式电压互感器的变比、并根据参数计算空载误差和负载误差，然后使输出降压至0V，准备更改接线继续下一步测试；

(3)移除电容式电压互感器一次侧的A、X的测试端子，并保留二次侧a、x连接进行励磁导纳测试，装置根据被试品类型的不同自动选择励磁点进行输出测试，同时捕捉不同励磁下的频率、电压、电流以及功率因数；

(4)进行二次电阻测试项目，S1和S2端口输出直流电压测试二次绕组直流电阻；

(5)根据前三步测试结果计算各规程测试点下的角差和比差，并把结测试果数据上传至工控机；

(6)测量数据通过显示模组现场显示，并后台自动通过无线数据发送模块传输至服务器进行存储。

本说明书涉及的测试原理及计算公式均为本领域技术人员所知的公知技术。

本实用新型提供了一种现场快速测试电容式电压互感器的多功能测试装置，依据电容式电压互感器(CVT)的工作原理和工作模型设计，将人工记录采集数据后再计算得到测量参数的过程省略，通过工控机控制进行信号采集和计算，具有体积小、重量轻、输出信号小、测试精度高等优点，有效的解决现场CVT测试时需要升压装置和标准电压换气的问题，便于电力部门快速及时有效的发现超差、存在隐患的CVT，保证电网的精确计量和稳定运行。

Claims (7)

1.一种现场快速测试电容式电压互感器的多功能测试装置，包括工控机，其特征在于：工控机通过RS232串口与主控制器DSP相互连接，主控制器DSP与采样输入单元连接，采样输入单元包括分别与主控制器DSP连接的感应电压采样电路、输出电压采样电路以及输出电流采样电路，其中感应电压采样电路包括依次串联的感应测量接口、第一EMC滤波器、第一放大器以及接入主控制器DSP的第一模数转换器，感应测量接口用于与电容式电压互感器的P1端和P2端连接；输出电压采样电路包括依次串联的输出测量接口、第二EMC滤波器、第二放大器以及接入主控制器DSP的第二模数转换器，输出测量接口用于与电容式电压互感器的S1端和S2端连接；输出电流采样电路包括依次串联的数模转换器、逆变电源、第三EMC滤波器、第三放大器以及接入主控制器DSP的第三模数转换器，其中第三EMC滤波器还与电容式电压互感器的a端子和n端子连接，同时通过升压装置与电容式电压互感器的A端子和N端子连接。

2.根据权利要求1所述的现场快速测试电容式电压互感器的多功能测试装置，其特征在于：工控机分别与键盘、显示模组、存储单元和输入输出单元连接。

3.根据权利要求2所述的现场快速测试电容式电压互感器的多功能测试装置，其特征在于：输入输出设备包括模拟输入输出设备和数字通讯输入输出设备。

4.根据权利要求1所述的现场快速测试电容式电压互感器的多功能测试装置，其特征在于：第一放大器、第二放大器和第三放大器均采用AD620仪表放大器。

5.根据权利要求1所述的现场快速测试电容式电压互感器的多功能测试装置，其特征在于：工控机采用控制器MCU。

6.根据权利要求1所述的现场快速测试电容式电压互感器的多功能测试装置，其特征在于：工控机与无线数据发送模块连接。

7.根据权利要求6所述的现场快速测试电容式电压互感器的多功能测试装置，其特征在于：工控机通过无线数据发送模块与服务器无线连接。

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