專利名稱：變壓器有載分接開關(guān)過渡電阻模擬裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型涉及ー種變壓器有載分接開關(guān)過渡電阻模擬裝置，屬于對電カ測試儀器的校準(zhǔn)、檢定與檢測領(lǐng)域，特別涉及一種可對變壓器有載分接開關(guān)測試儀過渡電阻及過渡時間測量功能進(jìn)行高準(zhǔn)確度同步校驗的裝置。
背景技術(shù)：
變壓器有載分接開關(guān)測試儀，是用于測量和分析電カ變壓器有載分接開關(guān)電氣性
能的綜合測量儀器，通過專門設(shè)計的測量電路可實現(xiàn)對有載分接開關(guān)的過渡波形、過渡時間、過渡電阻、三相同期性、分離角等參數(shù)的自動測量。在變壓器有載分接開關(guān)測試儀器的校準(zhǔn)、檢定與檢測工作中，對過渡過程(包括過渡電阻和過渡時間)測量功能的校驗是最重要的校驗項目。傳統(tǒng)的校驗方法是對被試儀器的過渡電阻測量功能采用標(biāo)準(zhǔn)電阻器進(jìn)行校驗；對被試儀器的過渡時間測量功能采用標(biāo)準(zhǔn)方波進(jìn)行校驗。該校驗方法對變壓器有載分接開關(guān)的過渡電阻和過渡時間分別進(jìn)行模擬，具有一定的局限性，不能充分的評價變壓器有載分接開關(guān)測試儀器對過渡電阻和過渡時間的現(xiàn)場測量能力。專利文件ZL200720088602. 2公開了ー種變壓器有載分接開關(guān)測試儀校驗裝置，該裝置通過若干低溫度系數(shù)低分布參數(shù)的功率型精密電阻與超低導(dǎo)通電阻的功率型場效應(yīng)管串聯(lián)回路實現(xiàn)變壓器有載分接開關(guān)過渡電阻和過渡時間的高準(zhǔn)確度同步模擬。但該裝置仍是以實物電阻的形式進(jìn)行模擬，僅能提供一些離散的過渡電阻值，且對元器件自身老化等因素導(dǎo)致的阻值變動，不能方便的進(jìn)行修正。近年來，模擬電阻技術(shù)發(fā)展迅速。通過電子線路模擬電阻的外特性，可提供連續(xù)變化的電阻值，且易于實現(xiàn)模擬電阻值的快速切換。目前，根據(jù)申請人所知，市場上的變壓器有載分接開關(guān)測試儀標(biāo)稱的過渡電阻測量范圍已可達(dá)到0. I Q ^lOO Q，最大輸出電流可達(dá)2A，且其過渡電阻測量不僅有基于四端法電阻測量方式，還有基于兩端法電阻測量方式。而市場上已有的模擬電阻技術(shù)，存在一定的局限性，難以滿足變壓器有載分接開關(guān)測試儀器的校驗要求。例如，專利文件ZL200310113470.0公開了ー種數(shù)字式變阻裝置，可用于模擬小功率電阻，但其方案在現(xiàn)在技術(shù)條件下，對中大功率標(biāo)準(zhǔn)電阻以及低阻值標(biāo)準(zhǔn)電阻的高準(zhǔn)確度模擬則不易實現(xiàn)；專利文件ZL1200520096406. 0公開了ー種能模擬四端大功率標(biāo)準(zhǔn)電阻的標(biāo)準(zhǔn)電阻器，但其技術(shù)方案無法準(zhǔn)確模擬兩端標(biāo)準(zhǔn)電阻。有鑒于此，有必要提供一種變壓器有載分接開關(guān)過渡電阻模擬裝置，可對變壓器有載分接開關(guān)測試儀過渡電阻及過渡時間測量功能進(jìn)行高準(zhǔn)確度同步校驗，以滿足エ業(yè)應(yīng)
用需要。
發(fā)明內(nèi)容本實用新型所要解決的技術(shù)問題是針對現(xiàn)有變壓器有載分接開關(guān)測試儀器過渡電阻校驗裝置的不足，提供一種改進(jìn)的變壓器有載分接開關(guān)過渡電阻模擬裝置，可以對變壓器有載分接開關(guān)測試儀的過渡電阻和過渡時間測量功能進(jìn)行高準(zhǔn)確度的同步校驗，從而為變壓器有載分接開關(guān)測試儀的高準(zhǔn)確度校驗工作提供條件和保障。本實用新型所采用的技術(shù)方案是一種變壓器有載分接開關(guān)過渡電阻模擬裝置，由第一端ロ A、第二端ロ B、可變電阻模塊、電流取樣模塊、程控衰減模塊及比例分壓模塊構(gòu)成，其特征在干所述可變電阻模塊，包括場效應(yīng)管、運算放大器、大功率電阻、電阻、電容；運算放大器和電阻、電容組成積分電路，其輸出接場效應(yīng)管柵級；場效應(yīng)管漏極連接第一端ロ A，源極連接電流取樣模塊的運算放大器反相輸入端；大功率電阻連接場效應(yīng)管漏極和源極；所述電流取樣模塊，包括運算放大器、三極管、采樣電阻；運算放大器同相輸入端連接第二端ロ B，輸出連接三極管基極；采樣電阻一端連接運算放大器反相輸入端，另一端連接三極管發(fā)射極；三極管集電極連接負(fù)電源端；所述程控衰減模塊，包括數(shù)模轉(zhuǎn)換器以及與之連接的控制器；數(shù)模轉(zhuǎn)換器參考電壓輸入端連接電流取樣模塊三極管發(fā)射扱，輸出連接可變電阻模塊積分電路反相輸入端；所述比例分壓模塊，包括由兩個電阻組成的分壓電路；分壓電路輸入端連接可變電阻模塊場效應(yīng)管漏極和源極，輸出端連接可變電阻模塊積分電路同相輸入端。如上所述的變壓器有載分接開關(guān)過渡電阻模擬裝置，其特征在于，所述可變電阻模塊的場效應(yīng)管為N溝道增強型功率場效應(yīng)管；運算放大器為精密低漂移運算放大器。如上所述的變壓器有載分接開關(guān)過渡電阻模擬裝置，其特征在于，所述電流取樣模塊的運算放大器為精密低漂移運算放大器；三極管為PNP型功率三極管；采樣電阻為功率型精密金屬箔電阻。如上所述的變壓器有載分接開關(guān)過渡電阻模擬裝置，其特征在于，所述程控衰減模塊的數(shù)模轉(zhuǎn)換器為16位乘法型數(shù)模轉(zhuǎn)換器。如上所述的變壓器有載分接開關(guān)過渡電阻模擬裝置，其特征在于，所述比例分壓模塊的電阻為精密金屬箔電阻。本實用新型的有益效果是通過模擬電阻技術(shù)和數(shù)字式控制方式，實現(xiàn)變壓器有載分接開關(guān)過渡電阻和過渡時間的同步高準(zhǔn)確度模擬。過渡電阻模擬范圍可達(dá)O. I Ω 100Ω，最大輸入電流可達(dá)2A，可滿足四端法和兩端法電阻測量需要。除場效應(yīng)管外，所有有源器件工作在低電壓狀態(tài)，無需配置高電壓電源即可滿足高達(dá)100V的電壓輸入；功率型器件可滿足高達(dá)2Α的電流輸入；可模擬出的最小過渡電阻僅由場效應(yīng)管最低導(dǎo)通電阻決定，與采樣電阻無關(guān)，使得采樣電阻可選用較大阻值，省掉前置放大環(huán)節(jié)，配合過渡電阻阻值的數(shù)字式快速控制，實現(xiàn)過渡電阻和過渡時間的同步高準(zhǔn)確度模擬。

圖I是本實用新型變壓器有載分接開關(guān)過渡電阻模擬裝置的原理框圖。圖2是本實用新型變壓器有載分接開關(guān)過渡電阻模擬裝置的電路原理示意圖。
具體實施方式
為了更好地理解本實用新型，下面結(jié)合實施例進(jìn)ー步闡明本實用新型的內(nèi)容，但本實用新型的內(nèi)容不僅僅局限于下面的實施例。本領(lǐng)域技術(shù)人員可以對本實用新型作各種改動或修改，這些等價形式同樣在本申請所列權(quán)利要求書限定范圍之內(nèi)。各圖中標(biāo)號的說明1 一可變電阻模塊、2—電流取樣模塊、3—程控衰減模塊、4一比例分壓模塊、A—第一端ロ、B—第二端ロ、NI—電流取樣模塊運算放大器、N2—數(shù)模轉(zhuǎn)換器、N3—可變電阻模塊運算放大器、Rl—大功率電阻、R2—采樣電阻、R3、R4—分壓電阻、R5—積分電阻、Clー積分電容、Ql—場效應(yīng)管、Q2—三極管、Uab—第一端ロ A與第二端點B之間電壓、Iab—流經(jīng)第一端ロ A與第二端點B之間電流、Ul電流取樣模塊運算放大器反相輸入端電壓、Ul+—電流取樣模塊運算放大器同相輸入端電壓、U2—電流取樣模塊輸出電壓、U3—程控衰減模塊輸出電壓、U4 —比例分壓模塊輸出電壓、GND—參考地電位點、-Vcc—負(fù)電源端。如圖I所示，本實用新型提供的一種變壓器有載分接開關(guān)過渡電阻模擬裝置，它包括第一端ロ A、第二端ロ B、可變電阻模塊I、電流取樣模塊2、程控衰減模塊3、比例分壓模塊4。所述可變電阻模塊I包括場效應(yīng)管Q1、運算放大器N3、大功率電阻R1、電阻R5、電 容Cl。運算放大器N3和電阻R5、電容Cl組成積分電路，其輸出接場效應(yīng)管Ql柵級；場效應(yīng)管Ql漏極連接第一端ロ A，源極連接電流取樣模塊2的運算放大器NI反相輸入端；大功率電阻Rl連接場效應(yīng)管Ql漏極和源扱。所述可變電阻模塊I的場效應(yīng)管Ql為N溝道增強型功率場效應(yīng)管；運算放大器N3為精密低漂移運算放大器。所述電流取樣模塊2包括運算放大器NI、三極管Q2、采樣電阻R2。運算放大器NI同相輸入端連接第二端ロ B，輸出連接三極管Q2基極；采樣電阻R2 —端連接運算放大器NI反相輸入端，另一端連接三極管Q2發(fā)射極；三極管Q2集電極連接負(fù)電源端。所述電流取樣模塊2的運算放大器NI為精密低漂移運算放大器；三極管Q2為PNP型功率三極管；采樣電阻R2為功率型精密金屬箔電阻。所述程控衰減模塊3包括數(shù)模轉(zhuǎn)換器N2以及與之連接的控制器。數(shù)模轉(zhuǎn)換器N2參考電壓輸入端連接電流取樣模塊2三極管Q2發(fā)射極，輸出連接可變電阻模塊I積分電路反相輸入端。所述程控衰減模塊3的數(shù)模轉(zhuǎn)換器N2為16位乘法型數(shù)模轉(zhuǎn)換器。所述比例分壓模塊4包括由兩個電阻R3、R4組成的分壓電路。分壓電路輸入端連接可變電阻模塊I場效應(yīng)管Ql漏極和源極，輸出端連接可變電阻模塊I積分電路同相輸入端。所述比例分壓模塊4的電阻R3、R4為精密金屬箔電阻。本實用新型的工作原理是電流取樣模塊對流經(jīng)第一端ロ A與第二端ロ B之間的電流進(jìn)行取樣轉(zhuǎn)換，所得電壓信號由程控衰減模塊按控制器設(shè)定的比例衰減后，與比例分壓模塊輸出電壓一起送入可調(diào)電阻模塊積分電路輸入端，積分電路輸出電壓控制場效應(yīng)管工作點變化，以模擬出電阻的外特性。整體電路構(gòu)成負(fù)反饋網(wǎng)絡(luò)，使得比例分壓模塊輸出電壓始終與程控衰減模塊輸出電壓保持一致。通過模擬電阻技術(shù)和數(shù)字式控制方式，實現(xiàn)變壓器有載分接開關(guān)過渡電阻和過渡時間的同步高準(zhǔn)確度模擬。所述變壓器有載分接開關(guān)過渡電阻模擬裝置，其過渡電阻模擬范圍可達(dá)0. I Q^lOOQ ,最大輸入電流可達(dá)2A。[0032]如圖2所示，為本實用新型變壓器有載分接開關(guān)過渡電阻模擬裝置的電路原理示意圖。由運算放大器虛短、虛斷概念可知U±_ = u14 = O (I)U2 ニ 一IabR2(2)程控衰減模塊衰減系數(shù)kl由控制信號設(shè)定，-I < kl < O。有U3 = U1U2(3)聯(lián)立公式(2)、(3)，得U3 =-U1IabR2 (4)比例分壓模塊分壓系數(shù)為k2。有U4 = UzUab(5)可變電阻模塊通過調(diào)節(jié)場效應(yīng)管工作點，使得積分電路輸入端電壓U3與U4相等。例如當(dāng)U3 > U4吋，積分電路輸出端電壓上升，使得場效應(yīng)管導(dǎo)通能力增強，若Iab恒定，則Uab下降，由公式(5)知，U4下降；若Uab恒定,則Iab上升，由公式⑷知，U3上升。同理，U3 < U4吋，為上述逆過程。所以U3 = U4(6)又
權(quán)利要求1.一種變壓器有載分接開關(guān)過渡電阻模擬裝置，由第一端ロ A、第二端ロ B、可變電阻模塊、電流取樣模塊、程控衰減模塊及比例分壓模塊構(gòu)成，其特征在于 所述可變電阻模塊，包括場效應(yīng)管、運算放大器、大功率電阻、電阻、電容；運算放大器和電阻、電容組成積分電路，其輸出接場效應(yīng)管柵級；場效應(yīng)管漏極連接第一端ロ A，源極連接電流取樣模塊的運算放大器反相輸入端；大功率電阻連接場效應(yīng)管漏極和源極； 所述電流取樣模塊，包括運算放大器、三極管、采樣電阻；運算放大器同相輸入端連接第二端ロ B，輸出連接三極管基極；采樣電阻一端連接運算放大器反相輸入端，另一端連接三極管發(fā)射極；三極管集電極連接負(fù)電源端； 所述程控衰減模塊，包括數(shù)模轉(zhuǎn)換器以及與之連接的控制器；數(shù)模轉(zhuǎn)換器參考電壓輸入端連接電流取樣模塊三極管發(fā)射扱，輸出連接可變電阻模塊積分電路反相輸入端； 所述比例分壓模塊，包括由兩個電阻組成的分壓電路；分壓電路輸入端連接可變電阻模塊場效應(yīng)管漏極和源極，輸出端連接可變電阻模塊積分電路同相輸入端。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的變壓器有載分接開關(guān)過渡電阻模擬裝置，其特征在于，所述可變電阻模塊的場效應(yīng)管為N溝道增強型功率場效應(yīng)管；運算放大器為精密低漂移運算放大器。
3.根據(jù)權(quán)利要求I所述的變壓器有載分接開關(guān)過渡電阻模擬裝置，其特征在于，所述電流取樣模塊的運算放大器為精密低漂移運算放大器；三極管為PNP型功率三極管；采樣電阻為功率型精密金屬箔電阻。
4.根據(jù)權(quán)利要求I所述的變壓器有載分接開關(guān)過渡電阻模擬裝置，其特征在于，所述程控衰減模塊的數(shù)模轉(zhuǎn)換器為16位乘法型數(shù)模轉(zhuǎn)換器。
5.根據(jù)權(quán)利要求I所述的變壓器有載分接開關(guān)過渡電阻模擬裝置，其特征在于，所述比例分壓模塊的電阻為精密金屬箔電阻。
專利摘要本實用新型提供一種變壓器有載分接開關(guān)過渡電阻模擬裝置，由第一端口A、第二端口B、可變電阻模塊、電流取樣模塊、程控衰減模塊及比例分壓模塊構(gòu)成，其特征在于所述可變電阻模塊，包括場效應(yīng)管、運算放大器、大功率電阻、電阻、電容；所述電流取樣模塊，包括運算放大器、三極管、采樣電阻；所述程控衰減模塊，包括數(shù)模轉(zhuǎn)換器以及與之連接的控制器；所述比例分壓模塊，包括由兩個電阻組成的分壓電路。本裝置通過模擬電阻技術(shù)和數(shù)字式控制方式，實現(xiàn)變壓器有載分接開關(guān)過渡電阻和過渡時間的同步高準(zhǔn)確度模擬。過渡電阻模擬范圍可達(dá)0.1Ω~100Ω，最大輸入電流可達(dá)2A，可滿足四端法和兩端法電阻測量需要。
文檔編號G01R35/00GK202404223SQ201120482938
公開日2012年8月29日 申請日期2011年11月29日 優(yōu)先權(quán)日2011年11月29日
發(fā)明者付濟良, 張軍, 徐晨, 陳習(xí)文, 雷民, 齊聰 申請人:國網(wǎng)電力科學(xué)研究院