一次消谐工频电压及电流参数测试装置的研制

引言

目前,变电站大多数10kV母线电磁式电压互感器中性点串接一次消谐器,以抑制电磁谐振过电压。一次消谐器是采用非线性电阻材料制作的消谐器,但由于该设备没有采用绝缘封装,非线性电阻材料直接裸露在空中,导致消谐器容易吸潮损坏。

在日常的运维或系统故障检查时,通过测试工频电压及电流参数以检查它是否合格,但由于目前市面上的常用调压器及升压器无法满足规程所要求的消谐器电压峰值、电流峰值及测量精度,导致试验效率低下。有些供电公司由于测试设备缺乏,仅开展简单的项目检测,无法有效检测出消谐器的问题:而有些供电公司试验人员每次都需要在现场搭建试验平台才能完成试验,试验组件繁琐,设备组装耗时耗力,无法达到高效运维的目的。

1一次消谐工频电压及电流参数测试装置的设计思路

(1)为了能有效地检测消谐器是否合格,必须对其工频电流、电压参数进行校验,本项目研发的一次消谐工频电压及电流参数测试装置,能实现自动检测消谐器在电流峰值为0.3mA、0.5mA、1mA、3mA、5mA、10mA时相对应的电压峰值或有效值。该装置应用于变电站10kV系统的电磁式电压互感器一次消谐器的工频电压及电流参数测试。

(2)装置采用电池供电,无需外接市电,能实现边充电边测量的功能,同时可自动设定工频电流。为满足规程测量要求,装置的测量精度等级需达到2.0级,设有0.3mA、0.5mA、1.0mA、3.0mA、5.0mA、10mA六档常用电流指示精度等级,能覆盖全部常用消谐器电流指标,适用于6~35kV消谐电阻器伏安特性测试。其输出电流为交流0~20mA:输出电压为交流0~2800V:工作电压为交流220×(1士10%)V。装置能在显示屏上同时显示电压的峰值和有效值数据,并实时打印数据,在室内室外均可使用。

(3)装置设计需轻便,能方便工作人员携带到现场使用。由于采用调压器或升压器极大地增加了装置的重量,不满足设计的要求。本装置将采用SPwM方式进行电子调压来减轻装置的重量,SPwM是一种比较成熟的、使用较广泛的PwM法。冲量相等而形状不同的窄脉冲加在具有惯性的环节上时,其效果基本相同。SPwM法就是以该结论为理论基础,用脉冲宽度按正弦规律变化而和正弦波等效的PwM波形控制逆变电路中开关器件的通断,使其输出的脉冲电压的面积与所希望输出的正弦波在相应区间内的面积相等,通过改变调制波的频率和幅值则可调节逆变电路输出电压的频率和幅值。

(4)为进一步方便测量人员的使用,将通过PID闭环控制使测量的过程自动化。

2一次消谐工频电压及电流参数测试装置的整体设计步骤

(1)通过对工频电压及电流参数测试工作的走访与调研,收集相关资料,对装置的相关技术进行技术调研。

(2)确认装置的工作原理、元件选择、工作方式等关键点,形成可行的设计方案。

(3)根据设计方案寻找加工厂家进行装置样品的试制。

(4)对研制的装置进行现场应用,并根据现场应用效果进行相应的技术改进。

(5)研制出的成果通过测试后正式进行推广应用。

3一次消谐工频电压及电流参数测试装置的调压装置设计

本装置结构包括电池、电源管理系统、MCU微控制器、正弦波发生器、H桥逆变LC滤波、升压变压器、电压及电流取样电路、模数转换器、消谐器、彩色显示屏、中文提示界面及数据打印机。

图1为正弦波电子调压电路原理图。装置中电压分档输出,能满足低压试品与高压试品的测量精度。采用的技术原理是利用高速微处理器产生SPwM正弦脉宽调制信号后,通过H桥及LC滤波回路将直流电源调制成工频源,再将低压电源通过分档控制的工频升压器将电压升高。微处理器通过对工频高压侧的电压互感器和电流互感器的采样,经过PID运算,从而控制输出电源达到试验目标的电压和电流,实现对一次消谐器工频电压及电流参数的自动化测试。由于装置采用SPwM方式进行电子调压,因此无需调压器或升压器,能有效减轻装置重量。同时PID闭环控制使测量过程自动化,无需人员干预。

4一次消谐工频电压及电流参数测试装置的优点

(1)装置采用电池供电,能边充电边测量,无需外接市电。

(2)装置操作简单,便于工作人员外出携带及现场使用。

(3)装置能自动设定工频电流,同时设有六档常用电流指示精度等级,能覆盖全部常用消谐器电流指标。

(4)能在显示屏上同时显示电压峰值和有效值数据,并能将数据实时打印。

(5)采用P1D闭环控制,测量过程无需人为干预,全程自动化。

(6)电压分档输出,满足低压试品与高压试品的测量精度要求。

(7)采用sPwM方式进行电子调压,无需调压器或升压器,减少装置内部组件数量。

5结语

综上所述,随着高压试验技术的发展,更多快捷方便的试验装置正在不断推广应用,本文所述的一次消谐工频电压及电流参数测试装置无需试验人员现场搭建试验平台,采用了电池供电,能实现边充电边测量的功能,同时可自动设定工频电流。测试仪设有彩色显示屏及中文提示界面,方便操作人员进行操作。测试结果能直接打印。测试仪设计轻便小巧,方便工作人员携带到现场使用,提高了试验的效率,满足了日益提高的试验要求。