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智能型變壓器有載分接開(kāi)關(guān)參數(shù)綜合測(cè)試儀
介紹了一種新型智能化的電力變壓器有載分接開(kāi)關(guān)參數(shù)綜合測(cè)試儀。敘述了有載分接開(kāi)關(guān)的工作過(guò)程及測(cè)試儀的系統(tǒng)結(jié)構(gòu),完成了有繞組和無(wú)繞組時(shí)過(guò)渡電阻測(cè)量電路的設(shè)計(jì)。該儀器操作簡(jiǎn)便,抗干擾性強(qiáng),工作穩(wěn)定可靠。對(duì)于電力系統(tǒng)測(cè)試裝置實(shí)現(xiàn)智能化有重要意義。
關(guān)鍵詞:有載分接開(kāi)關(guān);過(guò)渡電阻;無(wú)繞組測(cè)量;有繞組測(cè)量
中圖分類(lèi)號(hào):TM933文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼:A
有載分接開(kāi)關(guān)是指能在變壓器勵(lì)磁或負(fù)載狀態(tài)下進(jìn)行操作,用以調(diào)換線(xiàn)圈的分接連接位置的一種裝置。根據(jù)國(guó)家電力設(shè)備預(yù)防性試驗(yàn)規(guī)程1997年規(guī)定,在有載分接開(kāi)關(guān)生產(chǎn)和大修中要對(duì)有載分接開(kāi)關(guān)的一系列參數(shù)進(jìn)行測(cè)量。以往通常采用光線(xiàn)示波器記錄有載分接開(kāi)關(guān)的過(guò)渡波形,通過(guò)人工分析獲得各種參數(shù)。這種方法測(cè)量困難,獲得數(shù)據(jù)**度低。隨著智能化技術(shù)的發(fā)展,電力領(lǐng)域迫切需要一種能夠?qū)τ休d開(kāi)關(guān)的各種參數(shù)進(jìn)行自動(dòng)測(cè)試,測(cè)量精度高的智能化儀器。為此,在充分研究有載分接開(kāi)關(guān)工作原理的基礎(chǔ)上,研制了這種新型的智能型電力變壓器有載分接開(kāi)關(guān)參數(shù)綜合測(cè)試儀。
1有載分接開(kāi)關(guān)的工作過(guò)程
電力變壓器在變壓供電過(guò)程中,由于高峰低谷時(shí)用電量不同,需利用有載開(kāi)關(guān)在線(xiàn)調(diào)換分接點(diǎn),以保證負(fù)載不同時(shí)電網(wǎng)電壓穩(wěn)定。切換過(guò)程通過(guò)過(guò)渡電阻輔助將負(fù)載電流無(wú)間斷地或無(wú)顯著變化地從一個(gè)分接轉(zhuǎn)到另一個(gè)分接。
來(lái)源:http://www.tede.cn
整個(gè)切換的動(dòng)作順序如圖1所示。圖1a為切換前的狀態(tài),分接開(kāi)關(guān)接在分接1上;圖1b為切換開(kāi)始,開(kāi)關(guān)的滑動(dòng)觸頭向分接2移動(dòng),開(kāi)關(guān)通過(guò)過(guò)渡電阻R1與分接1相連;圖1c中1'、2'連通滑動(dòng)觸頭,觸頭通過(guò)R1,R2分別與分接1、2相連;圖1d中開(kāi)關(guān)通過(guò)R2與分接2相連;圖1滑動(dòng)觸e頭與分接2連上,開(kāi)關(guān)完全切換到分接2上,切換結(jié)束。整個(gè)切換過(guò)程約30至60ms.從整個(gè)切換過(guò)程看,開(kāi)關(guān)(或含變壓器)兩端的電阻值發(fā)生了變化,即從0→R→R/2→R→0.
(a)(b)(c)(d)(e)
圖1有載分接開(kāi)關(guān)工作順序(分接1到2,R1=R2=R)
因此從電阻值的變化就能判斷開(kāi)關(guān)的工作過(guò)程是否正確。圖2為切換過(guò)程中某一相的過(guò)渡電阻隨時(shí)間的變化曲線(xiàn)(R-t),從曲線(xiàn)中可獲得過(guò)渡時(shí)間,過(guò)渡電阻,三相同期性等參數(shù)。
圖2過(guò)渡電阻波形
2系統(tǒng)組成
有載分接開(kāi)關(guān)測(cè)試儀總體框圖如圖3所示。被測(cè)開(kāi)關(guān)的三相電壓電流信號(hào)分別經(jīng)測(cè)量電路取入,放大后送采樣保持器,經(jīng)雙多選一模擬開(kāi)關(guān)分別送A/D轉(zhuǎn)換成數(shù)字量送入單片機(jī)進(jìn)行運(yùn)算和處理,測(cè)得波形及參數(shù)可在液晶屏上顯示,并可由微型打印機(jī)打印出來(lái)。本儀器自帶實(shí)時(shí)時(shí)鐘,可記錄測(cè)試時(shí)間;可保存三組被測(cè)波形,便于現(xiàn)場(chǎng)測(cè)試后帶回來(lái)分析;測(cè)試儀還配有RS232標(biāo)準(zhǔn)串行口,可將測(cè)得數(shù)據(jù)送計(jì)算機(jī),長(zhǎng)久存檔。
來(lái)源:http://www.tede.cn
圖3有載分接開(kāi)關(guān)測(cè)試系統(tǒng)總體框圖
3系統(tǒng)工作原理
3.1測(cè)量電路
有載分接開(kāi)關(guān)的測(cè)量分為無(wú)繞組和有繞組測(cè)量?jī)煞N,即不帶負(fù)載(變壓器)和帶負(fù)載測(cè)量。無(wú)繞組測(cè)量主要用于開(kāi)關(guān)生產(chǎn)時(shí)出廠測(cè)量,有繞組則用于開(kāi)關(guān)檢修時(shí)。由于有載分接開(kāi)關(guān)使用時(shí)和變壓器是連為一體的,測(cè)量時(shí)開(kāi)關(guān)和變壓器分開(kāi)很麻煩,所以采用有繞組測(cè)量。因有載分接開(kāi)關(guān)測(cè)量大多是在出廠后,因此有繞組測(cè)量通常更重要。
無(wú)繞組測(cè)量采用加電壓源的方法,如圖4所示。在開(kāi)關(guān)兩分接之間加入10V電壓源,串入一個(gè)取樣電阻Rs,采集電壓Uk及電流信號(hào)Ui,由下式
R
x
=U
k
R
s
/U
i
(1)
可求得過(guò)渡電阻Rx.這種方法測(cè)量簡(jiǎn)便,且被測(cè)電阻的測(cè)量范圍大。
圖4無(wú)繞組測(cè)量電路基本結(jié)構(gòu)
來(lái)源:輸配電設(shè)備網(wǎng)
有繞組測(cè)量由于回路中加入了變壓器繞組,而變壓器繞組呈感性,在切換過(guò)程中會(huì)阻礙回路電流的變化,產(chǎn)生振蕩,使測(cè)得的電壓和電流信號(hào)不準(zhǔn),造成Rx不準(zhǔn)。因此,對(duì)有繞組測(cè)量,采用加電流源的方法,以恒流消除開(kāi)關(guān)切換時(shí)變壓器線(xiàn)圈電感對(duì)測(cè)量的影響,如圖5所示,在回路中加入П型濾波電路,以防止開(kāi)關(guān)切換的開(kāi)始和結(jié)束瞬間在變壓器線(xiàn)圈上產(chǎn)生振蕩。同樣,利用取樣電阻Rs,采集Ui和Uk信號(hào),由公式(1)求得Rx.
圖5有繞組測(cè)量電路基本結(jié)構(gòu) 圖5有繞組測(cè)量電路基本結(jié)構(gòu)
3.2數(shù)據(jù)采集電路
三相的電壓Ui和Uk信號(hào)分別經(jīng)前放及采樣保持送入多路模擬選通開(kāi)關(guān)送入A/D轉(zhuǎn)換器中,A/D采用12位逐次比較型芯片AD1674,速率為10μs,轉(zhuǎn)換被測(cè)信號(hào)的瞬態(tài)值,用以描繪過(guò)渡電阻的變化波形。為保證采樣速度,采用兩片A/D同時(shí)采集,采集后的數(shù)字量送入單片機(jī)中。
3.3數(shù)據(jù)處理及回放
數(shù)據(jù)處理選用高速51系列單片機(jī)80C320,它在相同晶振頻率下,比普通51芯片(如8031)速度高3倍左右。切換過(guò)程中,每隔100μs采集一組數(shù)據(jù),對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行運(yùn)算,得到各點(diǎn)的過(guò)渡電阻值Rx,送液晶顯示屏回放。顯示屏采用320×240的點(diǎn)陣式液晶屏,可顯示菜單及圖形。菜單采用漢化下拉式,并顯示操作提示,所有操作都可在菜單上完成,簡(jiǎn)便易學(xué),并能同時(shí)顯示出三相的過(guò)渡波形,便于比較,波形可縮放,通過(guò)選擇和移動(dòng)光標(biāo)可得到過(guò)渡時(shí)間,三相同期型,過(guò)渡電阻等參數(shù)。
來(lái)源:輸配電設(shè)備網(wǎng)
4結(jié)束語(yǔ)
該儀器操作簡(jiǎn)便,測(cè)量**可靠,抗強(qiáng)電沖擊,菜單及圖形顯示清晰直觀。該儀器已經(jīng)研制完畢,并在現(xiàn)場(chǎng)調(diào)試運(yùn)行成功。目前已形成產(chǎn)品,在電力行業(yè)中應(yīng)用,得到工廠及用戶(hù)的認(rèn)可。該智能型測(cè)試儀的研制成功,解決了以往采用人工方法測(cè)試有載分接開(kāi)關(guān)的不準(zhǔn)確性,尤其有繞組測(cè)量避免了將變壓器與開(kāi)關(guān)分離的繁重工作,保證了測(cè)量的可靠性、便利性。為強(qiáng)電測(cè)試裝置向智能化發(fā)展提供了可參考的技術(shù)依據(jù)。
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