引言

目前,變電站大多數(shù)10kV母線電磁式電壓互感器中性點(diǎn)串接一次消諧器,以抑制電磁諧振過電壓。一次消諧器是采用非線性電阻材料制作的消諧器,但由于該設(shè)備沒有采用絕緣封裝,非線性電阻材料直接裸露在空中,導(dǎo)致消諧器容易吸潮損壞。

在日常的運(yùn)維或系統(tǒng)故障檢查時(shí),通過測(cè)試工頻電壓及電流參數(shù)以檢查它是否合格,但由于目前市面上的常用調(diào)壓器及升壓器無法滿足規(guī)程所要求的消諧器電壓峰值、電流峰值及測(cè)量精度,導(dǎo)致試驗(yàn)效率低下。有些供電公司由于測(cè)試設(shè)備缺乏,僅開展簡(jiǎn)單的項(xiàng)目檢測(cè),無法有效檢測(cè)出消諧器的問題:而有些供電公司試驗(yàn)人員每次都需要在現(xiàn)場(chǎng)搭建試驗(yàn)平臺(tái)才能完成試驗(yàn),試驗(yàn)組件繁瑣,設(shè)備組裝耗時(shí)耗力,無法達(dá)到高效運(yùn)維的目的。

1一次消諧工頻電壓及電流參數(shù)測(cè)試裝置的設(shè)計(jì)思路

(1)為了能有效地檢測(cè)消諧器是否合格,必須對(duì)其工頻電流、電壓參數(shù)進(jìn)行校驗(yàn),本項(xiàng)目研發(fā)的一次消諧工頻電壓及電流參數(shù)測(cè)試裝置,能實(shí)現(xiàn)自動(dòng)檢測(cè)消諧器在電流峰值為0.3mA、0.5mA、1mA、3mA、5mA、10mA時(shí)相對(duì)應(yīng)的電壓峰值或有效值。該裝置應(yīng)用于變電站10kV系統(tǒng)的電磁式電壓互感器一次消諧器的工頻電壓及電流參數(shù)測(cè)試。

(2)裝置采用電池供電,無需外接市電,能實(shí)現(xiàn)邊充電邊測(cè)量的功能,同時(shí)可自動(dòng)設(shè)定工頻電流。為滿足規(guī)程測(cè)量要求,裝置的測(cè)量精度等級(jí)需達(dá)到2.0級(jí),設(shè)有0.3mA、0.5mA、1.0mA、3.0mA、5.0mA、10mA六檔常用電流指示精度等級(jí),能覆蓋全部常用消諧器電流指標(biāo),適用于6~35kV消諧電阻器伏安特性測(cè)試。其輸出電流為交流0~20mA:輸出電壓為交流0~2800V:工作電壓為交流220×(1士10%)V。裝置能在顯示屏上同時(shí)顯示電壓的峰值和有效值數(shù)據(jù),并實(shí)時(shí)打印數(shù)據(jù),在室內(nèi)室外均可使用。

(3)裝置設(shè)計(jì)需輕便,能方便工作人員攜帶到現(xiàn)場(chǎng)使用。由于采用調(diào)壓器或升壓器極大地增加了裝置的重量,不滿足設(shè)計(jì)的要求。本裝置將采用SPwM方式進(jìn)行電子調(diào)壓來減輕裝置的重量,SPwM是一種比較成熟的、使用較廣泛的PwM法。沖量相等而形狀不同的窄脈沖加在具有慣性的環(huán)節(jié)上時(shí),其效果基本相同。SPwM法就是以該結(jié)論為理論基礎(chǔ),用脈沖寬度按正弦規(guī)律變化而和正弦波等效的PwM波形控制逆變電路中開關(guān)器件的通斷,使其輸出的脈沖電壓的面積與所希望輸出的正弦波在相應(yīng)區(qū)間內(nèi)的面積相等,通過改變調(diào)制波的頻率和幅值則可調(diào)節(jié)逆變電路輸出電壓的頻率和幅值。

(4)為進(jìn)一步方便測(cè)量人員的使用,將通過PID閉環(huán)控制使測(cè)量的過程自動(dòng)化。

2一次消諧工頻電壓及電流參數(shù)測(cè)試裝置的整體設(shè)計(jì)步驟

(1)通過對(duì)工頻電壓及電流參數(shù)測(cè)試工作的走訪與調(diào)研,收集相關(guān)資料,對(duì)裝置的相關(guān)技術(shù)進(jìn)行技術(shù)調(diào)研。

(2)確認(rèn)裝置的工作原理、元件選擇、工作方式等關(guān)鍵點(diǎn),形成可行的設(shè)計(jì)方案。

(3)根據(jù)設(shè)計(jì)方案尋找加工廠家進(jìn)行裝置樣品的試制。

(4)對(duì)研制的裝置進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用,并根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用效果進(jìn)行相應(yīng)的技術(shù)改進(jìn)。

(5)研制出的成果通過測(cè)試后正式進(jìn)行推廣應(yīng)用。

3一次消諧工頻電壓及電流參數(shù)測(cè)試裝置的調(diào)壓裝置設(shè)計(jì)

本裝置結(jié)構(gòu)包括電池、電源管理系統(tǒng)、MCU微控制器、正弦波發(fā)生器、H橋逆變LC濾波、升壓變壓器、電壓及電流取樣電路、模數(shù)轉(zhuǎn)換器、消諧器、彩色顯示屏、中文提示界面及數(shù)據(jù)打印機(jī)。

圖1為正弦波電子調(diào)壓電路原理圖。裝置中電壓分檔輸出,能滿足低壓試品與高壓試品的測(cè)量精度。采用的技術(shù)原理是利用高速微處理器產(chǎn)生SPwM正弦脈寬調(diào)制信號(hào)后,通過H橋及LC濾波回路將直流電源調(diào)制成工頻源,再將低壓電源通過分檔控制的工頻升壓器將電壓升高。微處理器通過對(duì)工頻高壓側(cè)的電壓互感器和電流互感器的采樣,經(jīng)過PID運(yùn)算,從而控制輸出電源達(dá)到試驗(yàn)?zāi)繕?biāo)的電壓和電流,實(shí)現(xiàn)對(duì)一次消諧器工頻電壓及電流參數(shù)的自動(dòng)化測(cè)試。由于裝置采用SPwM方式進(jìn)行電子調(diào)壓,因此無需調(diào)壓器或升壓器,能有效減輕裝置重量。同時(shí)PID閉環(huán)控制使測(cè)量過程自動(dòng)化,無需人員干預(yù)。

4一次消諧工頻電壓及電流參數(shù)測(cè)試裝置的優(yōu)點(diǎn)

(1)裝置采用電池供電,能邊充電邊測(cè)量,無需外接市電。

(2)裝置操作簡(jiǎn)單,便于工作人員外出攜帶及現(xiàn)場(chǎng)使用。

(3)裝置能自動(dòng)設(shè)定工頻電流,同時(shí)設(shè)有六檔常用電流指示精度等級(jí),能覆蓋全部常用消諧器電流指標(biāo)。

(4)能在顯示屏上同時(shí)顯示電壓峰值和有效值數(shù)據(jù),并能將數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)打印。

(5)采用P1D閉環(huán)控制,測(cè)量過程無需人為干預(yù),全程自動(dòng)化。

(6)電壓分檔輸出,滿足低壓試品與高壓試品的測(cè)量精度要求。

(7)采用sPwM方式進(jìn)行電子調(diào)壓,無需調(diào)壓器或升壓器,減少裝置內(nèi)部組件數(shù)量。

5結(jié)語

綜上所述,隨著高壓試驗(yàn)技術(shù)的發(fā)展,更多快捷方便的試驗(yàn)裝置正在不斷推廣應(yīng)用,本文所述的一次消諧工頻電壓及電流參數(shù)測(cè)試裝置無需試驗(yàn)人員現(xiàn)場(chǎng)搭建試驗(yàn)平臺(tái),采用了電池供電,能實(shí)現(xiàn)邊充電邊測(cè)量的功能,同時(shí)可自動(dòng)設(shè)定工頻電流。測(cè)試儀設(shè)有彩色顯示屏及中文提示界面,方便操作人員進(jìn)行操作。測(cè)試結(jié)果能直接打印。測(cè)試儀設(shè)計(jì)輕便小巧,方便工作人員攜帶到現(xiàn)場(chǎng)使用,提高了試驗(yàn)的效率,滿足了日益提高的試驗(yàn)要求。