一種新型便攜式互感器測試儀的開發(fā)

1研發(fā)背景

電流互感器測試是變電運(yùn)維的常見工作,無論是在大修技改前后,還是新設(shè)備投運(yùn)前,都需要進(jìn)行互感器測試,其內(nèi)容一般包括測試伏安特性、變比、極性、二次負(fù)載等。傳統(tǒng)的互感器測試儀重量、體積大,不易搬運(yùn),適用于停電高電壓場地。因此,近期有許多研究都著力于將測試簡便化、測試儀輕便化。文獻(xiàn)提出的一種便攜式交流變頻法互感器測試儀,將測量結(jié)果發(fā)送至移動(dòng)終端進(jìn)行顯示,把常見于設(shè)備上的屏幕、鍵盤取消,從而減小了設(shè)備體積。文獻(xiàn)針對電力系統(tǒng)的計(jì)量互感器,提出了一種極性及計(jì)量接線判別測試儀,其能減少一次側(cè)接線,并用無線傳輸技術(shù)代替二次側(cè)的接線,使測試工作得到了簡化。文獻(xiàn)提出的110kVGIs設(shè)備電壓互感器校驗(yàn)儀,既縮減了校驗(yàn)儀的體積,又保證了測試工作的精確度和效率。

在實(shí)際工作中,10kV饋線數(shù)量多,互感器測試中的絕大部分為饋線的電流互感器測試,且用戶對供電可靠性的要求高,不能經(jīng)常停電。因此,研究適用于10kV現(xiàn)場測量的便攜式互感器測量儀器具有重要意義。針對10kV互感器的應(yīng)用場景,研發(fā)了一種便攜式互感器測試儀,它的重量僅有1.5kg,體積小巧,能完成極性、變比、阻抗測量,精度高,可在無法使用升流器的場合替代升流器完成升流試驗(yàn)。

2研發(fā)內(nèi)容

2.1界面設(shè)計(jì)

本互感器測試儀一共有3個(gè)模式:變比、阻抗、升流。用戶可通過功能"按鈕來切換各個(gè)模式,并通過選擇"按鈕對測量參數(shù)進(jìn)行調(diào)整,按下測試"按鈕進(jìn)行測量。本互感器測試儀的交互界面操作原理流程如圖1所示。

2.2狀態(tài)機(jī)設(shè)計(jì)

為了提高CPU使用效率及程序邏輯完備性,采用了狀態(tài)機(jī)的編程方法。測試儀的功能可抽象為多個(gè)菜單狀態(tài),程序根據(jù)當(dāng)下的菜單狀態(tài)這一全局變量來決定顯示的界面內(nèi)容、讀入按鈕的編號、要執(zhí)行的函數(shù),從而可靠控制測試儀按當(dāng)前的菜單狀態(tài)來工作,并能準(zhǔn)確快速切換工作模式。筆者定義了以下6個(gè)狀態(tài):

（1）升流:程序在屏幕上顯示當(dāng)前模式、提醒用戶接線,在主循環(huán)里判斷功能"按鈕、選擇"按鈕、測試"按鈕是否被按下。

（2）升流測試:程序在屏幕上顯示測試儀輸出的電流值,讓測試儀產(chǎn)生3～9A的電流輸出,在主循環(huán)里判斷"選擇"按鈕和測試"按鈕是否被按下。

（3）變比:程序在屏幕上顯示當(dāng)前模式、當(dāng)前連接的互

感器的二次額定電流值、提示用戶接線,在主循環(huán)里判斷功能"按鈕、選擇"按鈕、測試"按鈕是否被按下。

（4）變比測試:程序讓測試儀進(jìn)行極性測試,再進(jìn)行變比測試,測試完成后將結(jié)果顯示在屏幕上:顯示出結(jié)果后,判斷選擇"按鈕、測試"按鈕是否被按下。

（5）阻抗:程序在屏幕上顯示當(dāng)前模式,并提醒用戶接線。在主循環(huán)里判斷功能"按鈕、選擇"按鈕、測試"按鈕是否被按下。

（6）阻抗測試:程序讓測試儀輸出1A或5A電流,測量負(fù)載電壓值:測試完成后,在屏幕上顯示測量結(jié)果:顯示結(jié)果后,判斷選擇"按鈕、測試"按鈕是否被按下。

該狀態(tài)機(jī)的實(shí)現(xiàn)流程圖如圖2所示。

3實(shí)施方式

3.1變比極性測試功能

在變比菜單下,測試儀測量互感器變比與極性。進(jìn)入變比菜單后,用戶通過按"選擇"按鈕來選擇測量的互感器類型。在測試前,界面顯示文字提醒用戶接好CT一次、二次測試線。用戶可在二次回路導(dǎo)線上用鉗形電流表進(jìn)行測量,亦可斷開二次回路,把二次回路的兩極接入測試儀輸入端。接好測試線、"測試"按鈕按下后,系統(tǒng)根據(jù)接線方式,計(jì)算互感器的一次電流、二次電流、相角差、變比、極性,并將結(jié)果顯示在界面中。若二次回路開路、二次回路斷開、互感器變比過大,測試儀會顯示相應(yīng)信息提醒用戶。

本測試儀在測試時(shí),用直流法先在互感器一次側(cè)施加直流電壓,而后測量二次側(cè)電壓,比較二者從而得出極性測試結(jié)果。完成極性測試后,測試儀在電流互感器一次側(cè)輸入工頻交流電流?；ジ衅鞫蝹?cè)兩端若直接接入測試儀的"二次直接輸入"端,測試儀的這對端口則具備電流表的功能,可測出二次電流值:若互感器二次側(cè)短接后經(jīng)鉗形電流表輸入測試儀的"二次鉗形輸入"端,測試儀則會將鉗形電流表的輸出進(jìn)行模數(shù)轉(zhuǎn)換實(shí)現(xiàn)電流測量。在極性與變比的測量均完成后,測試儀把結(jié)果一并顯示在屏幕上。

3.2阻抗測試功能

進(jìn)入阻抗測試菜單,測試儀測量互感器二次回路阻抗與容量。用戶把互感器的二次回路所連的負(fù)載連接至測試儀的"一次/阻抗"端后,按下"測試"按鈕,測試儀自動(dòng)進(jìn)行測量,后在屏幕上顯示出電阻、電抗、阻抗、電壓、電流、電壓電流間角度值。

實(shí)現(xiàn)原理:測試儀對互感器二次回路連接的負(fù)載加入1A或5A的額定交流電流,之后測量兩端的電壓值,再把測量出的電壓及計(jì)算出的電阻、電抗、阻抗、電壓電流相角差、容量均顯示在屏幕上。該實(shí)驗(yàn)儀測量的阻抗可達(dá)毫歐級精確度。

3.3升流功能

進(jìn)入升流菜單,測試儀可用作升流器將電流加到互感器的一次回路上模擬實(shí)際運(yùn)行情況,電能信息通過二次回路傳遞至各個(gè)保護(hù)、測控、計(jì)量裝置。在升流測試的界面,測試儀提供了3～9A的輸出電流值,用戶按"選擇"按鈕可選擇需要的輸出電流值,再按下"測試"按鈕即可輸出相應(yīng)的交流恒定電流。此時(shí)按下"選擇"按鈕,用戶可更改輸出電流值:按下"測試"鍵,退出測試。

4結(jié)語

經(jīng)過現(xiàn)場實(shí)驗(yàn),本文提出的便攜式電流互感器測試儀在10kV饋線部分的電流互感器上能實(shí)現(xiàn)高精度的極性、變比、阻抗的測試,且可在不允許使用升流器的場合替代升流器完成升流試驗(yàn)。該互感器測試儀有效消除了傳統(tǒng)互感器測試儀體積、重量大的缺點(diǎn),為變電運(yùn)維工作中大量的10kV部分電流互感器測試工作提供了新的解決方案,提升了變電運(yùn)維人員的工作效率。