CN102129032B - 变压器有载分接开关测试仪 - Google Patents
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Abstract
变压器有载分接开关测试仪，本发明电路模块结构为，采用滤波电路分别与恒流源电路、基准电压电路连接，基准电压电路又与恒流源电路连接，恒流源电路又与数据采集与处理电路连接。本发明用于测量和分析电力***中变压器有载分接开关电气性能指标的综合测量仪器，可实现对有载分接开关的过渡时间、过渡波形、过渡电阻、三相同期性等参数的测量，同具有使用方便、重量轻、抗干扰性能好、精度高的优点。
Description
技术领域
本发明涉及一种用于测量和分析电力***中变压器有载分接开关电气性能指标的综合测量仪器。
背景技术
有载分接开关的测量分为无绕组和有绕组测量两种，即不带负载(变压器)和带负载测量。无绕组测量主要用于开关生产时出厂测量，有绕组则用于开关检修时。由于有载分接开关使用时和变压器是连为一体的，测量时开关和变压器分开很麻烦，所以采用有绕组测量。有绕组测量由于回路中加入了变压器绕组，而变压器绕组呈感性，在切换过程中会阻碍回路电流的变化，产生振荡，使测得的电压和电流信号不准，造成Rx不准。因此，对有绕组测量，目前通常采用加电流源的方法，以恒流消除开关切换时变压器线圈电感对测量的影响，但这种方面目前国内制造的测试仪准确度一般不是很高，加上测试仪输出结果直接显示过渡电阻和过渡时间组成的波形，靠使用人员自己移动光标，以查看实际的过渡电阻和过渡时间，由于人员读数的差异性，造成对有载分接开关过渡电阻和过渡时间的测量误差比较大。
发明内容
本发明的目的正是为了克服上述现有技术存在的缺陷而提供一种使用方便、重量轻、抗干扰性能好、精度高的一种用于变压器有载分接开关测试仪。
本发明的目的是通过如下技术方案来实现的。
本发明电路模块结构为，采用滤波电路分别与恒流源电路、基准电压电路连接，基准电压电路又与恒流源电路连接，恒流源电路又与数据采集与处理电路连接。
本发明恒流源电路由场效应管组成的H桥和高频变压器组成；滤波电路由交流滤波与过电压抑制、直流滤波组成，其中交流滤波部分含有绕在铁氧体上的两个线圈；基准电压电路由电压芯片LM399与运放LM258组成；数据采集与处理电路由采样保持芯片LF298和AD模数转换AD7714组成。恒流源电路部分输出为1A的直流电流。
本发明能够用于测量和分析电力***中变压器有载分接开关电气性能指标的综合测量仪器，可实现对有载分接开关的过渡时间、过渡波形、过渡电阻、三相同期性等参数的测量，同具有使用方便、重量轻、抗干扰性能好、精度高。
附图说明
图1为本发明总体结构框图；
图2为恒流源电路图；
图3为滤波电路图；
图4为基准电压电路图；
图5为数据采集与处理电路图；
图6为过渡电阻和过渡时间的波形图。
具体实施方式
如图1所示，本发明的变压器有载分接开关测试仪，其电路模块结构为，采用滤波电路分别与恒流源电路、基准电压电路连接，基准电压电路又与恒流源电路连接，恒流源电路又与数据采集与处理电路连接。
恒流源电路如图2所示由场效应管组成的H桥和高频变压器组成；滤波电路如图3所示由交流滤波与过电压抑制、直流滤波组成，其中交流滤波部分含有绕在铁氧体上的两个线圈；基准电压电路如图4所示由电压芯片LM399与运放LM258组成；数据采集与处理电路如图5所示由采样保持芯片LF298和AD模数转换AD7714组成。恒流源电路部分输出为1A的直流电流。输出过渡电阻、过渡时间波形如图6所示为凹形。
本发明的基本原理为：通过恒流源电路输出1A的直流电流到变压器的有载分接开关上，同时从从有载分接开关接头处取得其直流电压信号，然后进行采样、保持、AD转换、显示等操作，通过单片机的内部处理直接显示其过渡电阻、过渡电流、三相同期性及波形。
本发明的电路原理为：
①恒流源电路
恒流源电路通过闭环控制的方式自动调节电流至1A，其具体控制方法：直流电压加载在4个MOS管组成的H桥上，然后通过变压器和VD1、VD2接到LRC的回路中，闭环控制通过PWM调制器控制MOS管的通断，从而使输出电流稳定为1A。
②滤波电路
滤波电路能有效抑制电网噪声，提高测试仪的电磁兼容性能及可靠性，在这里选用二阶共模滤波器，这里主要滤除开关噪声和由输入线引起的谐波。当电路中出现共模干扰时，由于L中两个线圈的磁通方向一致，纤过耦合后总电感量迅速增大，因而对共模信号产生很大的感抗，使之不易通过，这两个线圈分别绕在低损耗、高导磁率的铁氧体磁环上。直接接地的两个电容C1、C2主要用来滤除串模干扰。L1、D1和D2共同组成过电压抑制器即浪涌抑制器，防止超过它们额定的瞬时容量通过，保护后续电路。通过整流器后再通过直流滤波以滤除尖峰信号等。
③基准电压(Vref)电路
为了提高模数转换芯片精度和恒流源电路输出稳定，减小温度、漂移等多种因素对设备精度的影响，利用精密电压芯片LM399建立高精度电压基准，并通过运放LM258进一步使基准电压保持稳定，具体电路如图3所示。
④数据采集与处理电路
测试仪的数据采集与处理电路如图4所示，电压信号通过专门的采样保持芯片和AD采样芯片最终送到单片机内，单片机对由过渡电阻、过渡电流组成的波形(如图5所示)进行分析处理，最终直接显示在显示屏上，同时也可打印和通过RS232接口进行通信。
采样保持芯片采用LF298，它的特点是由场效应管构成，具有采样速度高、保持电压下降慢以及精度高等特点。当作为单一放大器时，其直流增益精度为0.002％，采样时间小于6μs时精度可达0.01％；输入偏置电压的调整只需在偏置端调整即可，并且在不降低偏置电流的情况下，带宽允许1MHz，这样可完全保证三相采样的同期和精度要求。
AD转换芯片采用AD7714，它是一个完整的用于低频测量应用场合的模拟前端，用于直接从电路接收小信号并输出串行数字量。它使用∑-Δ转换技术实现高达24位精度的代码而不会丢失，且有3个差分模拟输入和一个差分基准输入，用于接基准信号。
技术指标如下：
1、三相恒流输出均为1A
2、过渡时间的测量：0-250ms，精度0.1级
3、过渡电阻的测量：(0.1-40)Ω，精度0.1级
4、三相同期性：精度0.1级
Claims (1)
1.变压器有载分接开关测试仪，其特征是：其电路模块结构为：采用滤波电路分别与恒流源电路、基准电压电路连接，基准电压电路又与恒流源电路连接，恒流源电路又与数据采集与处理电路连接， 恒流源电路由场效应管组成的H桥和高频变压器组成，滤波电路由交流滤波与过电压抑制、直流滤波组成，其中交流滤波部分含有绕在铁氧体上的两个线圈，基准电压电路由电压芯片LM399与运放LM258组成，运放LM258分为两级放大，直流电压+12V分别加载在电压芯片LM399的直流电压端口3端口和运放LM258第一级放大单元的正极电压端口8端口，直流电压+12V又通过电阻R118、电阻R81、电阻R93连接到运放LM258第一级放大单元的输入端口3端口，直流电压+12V通过电阻R118连接到电压芯片LM399的输入正极端口1端口，电压芯片LM399的输入负极端口2端口接地，直流电压-12V分别加载在电压芯片LM399的直流电压端口4端口和运放LM258第一级放大单元的负极电压端口4端口，运放LM258第一级放大后输出的采样参考电压AD-VREF连接数据采集与处理电路，运放LM258第二级放大后输出的参考电压Vref连接恒流源电路的电流反馈电路，数据采集与处理电路包括采样保持芯片LF298和AD模数转换AD7714；电流反馈电路包括：输出电流反馈与参考电压Vref相减后，将减后结果输入电流环补偿网络，从而控制PWM调制器，构成电流反馈电路；恒流源电路部分输出为1A的直流电流。
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