本發(fā)明涉及一種綜合性電氣試驗裝置，特別涉及一種用多功能線圈類設(shè)備綜合參數(shù)測試裝置的伏安特性試驗法。

背景技術(shù)：

線圈類設(shè)備(如各類變壓器、互感器等)在電力系統(tǒng)的各類設(shè)備中占有極其重要的地位，而其電氣試驗項目較其他設(shè)備而言項目往往更多且更復(fù)雜。目前市場上針對線圈類設(shè)備每項試驗基本都需配置一套專用試驗儀器，且試驗儀器都較為笨重。因此完成一個設(shè)備的試驗往往需要多臺儀器。受限于場地及電源等因素，在現(xiàn)場工作中需要反復(fù)將儀器搬前搬后以及多次重復(fù)接線，工作效率較低。

具體而言，在互感器和電力變壓器電氣試驗中，現(xiàn)在一般都是采用分立的檢測設(shè)備進行測試的。試驗電源通常采用電源控制箱(調(diào)壓器)進行調(diào)節(jié)。再配合各種電壓表、電流表和功率表等表計進行測量。電源控制箱主要是由一臺自耦調(diào)壓器構(gòu)成的，通常需要人工操作調(diào)節(jié)，試驗過程需要人工邊觀察表計邊調(diào)節(jié)電壓，還得記錄相應(yīng)的測量結(jié)果。對操作人員的要求比較高，操作過程也比較繁瑣，不利于實現(xiàn)自動測量。隨著電子技術(shù)的發(fā)展，迎來了數(shù)字化的時代，測量儀器也朝著智能化，數(shù)字化發(fā)展，目前大部分的測量儀器都已經(jīng)實現(xiàn)數(shù)字化，但在工頻耐壓、空負(fù)載及伏安特性等試驗中還是普遍采用自耦調(diào)壓器作為試驗電源，基本上以手工操作為主。試驗時需要現(xiàn)場連接電源控制箱和測量表計，比較費時費力，自動化程度不高。

目前國內(nèi)外在綜合性電氣試驗裝置的研究方面還是比較少見，大多數(shù)儀器還都存在功能單一，不同廠家的設(shè)備輸出結(jié)果的格式也不統(tǒng)一，對后期的數(shù)據(jù)分析整理歸檔也造成很多麻煩。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的在于提供一種用多功能線圈類設(shè)備綜合參數(shù)測試裝置的伏安特性試驗法，可以為電力檢測檢修工作帶來極大的便利。

為了達到上述目的，本發(fā)明的技術(shù)方案是提供一種用多功能線圈類設(shè)備綜合參數(shù)測試裝置的伏安特性試驗法：

測試裝置的顯示控制部分根據(jù)接收到的用戶操作指令，來控制測試裝置的程控試驗電源向被測的電壓互感器輸出電壓連續(xù)可調(diào)的正弦波試驗電源；

所述測試裝置的測量表計對程控試驗電源所輸出的試驗電源的電流及電壓信號進行采集，并發(fā)送給所述顯示控制部分進行數(shù)據(jù)處理；

其中，控制程控試驗電源所輸出的試驗電源，基于伏安特性設(shè)置的多個電壓點進行逐點升壓，測量表計測量得到與各電壓點相應(yīng)的勵磁電流；通過所述顯示控制部分對各電壓點及其對應(yīng)勵磁電流的數(shù)值進行記錄，并根據(jù)記錄的數(shù)值進行伏安特性的計算處理。

優(yōu)選地，設(shè)置的多個電壓點，至少包含額定電壓的設(shè)定比例的電壓值，以及相應(yīng)于額定電壓因數(shù)下的電壓值；

所述的設(shè)定比例包含：20％、50％、80％、100％、120％。

優(yōu)選地，根據(jù)記錄的數(shù)值進行伏安特性的計算處理，包含：

形成以試驗電源的電壓為橫坐標(biāo)，勵磁電流為縱坐標(biāo)的勵磁特性曲線，并在曲線上進行拐點標(biāo)注。

優(yōu)選地，根據(jù)記錄的數(shù)值進行伏安特性的計算處理，包含：

對被測的一個電壓互感器進行多次伏安特性的例行試驗的結(jié)果，與該電壓互感器進行型式試驗的結(jié)果進行比較，判斷例行試驗的結(jié)果與型式試驗的結(jié)果的差異是否大于30％。

優(yōu)選地，根據(jù)記錄的數(shù)值進行伏安特性的計算處理，包含：

對同一批生產(chǎn)、同型號的多個電壓互感器分別通過伏安特性試驗獲得的結(jié)果進行比較，判斷這些電壓互感器的伏安特性試驗的結(jié)果的差異是否大于30％。

優(yōu)選地，所述程控試驗電源通過設(shè)置在測試裝置主機上的電源輸出端，與被測的電壓互感器的二次繞組連接，來向其施加試驗電源的電壓信號；所述電壓互感器的一次繞組末端出線端接地，其他繞組均開路。

優(yōu)選地，在控制試驗電源進行逐點升壓之前，進行中斷判斷，其進一步包含：

按鍵掃描，判斷有對應(yīng)測量中斷指令的按鍵或切換其他試驗項目的按鍵被按下時，中斷測量；

過流判斷，判斷所輸出試驗電源的電流超過試驗項目要求的電流閾值時，中斷測量；

電源判斷，判斷所輸出試驗電源中斷或試驗電源的電壓超過試驗項目要求的電壓閾值時，中斷測量；

在控制試驗電源進行逐點升壓之后，進行電壓判斷，以確定試驗電源的電壓達到所設(shè)置的最高電壓點而沒有超過試驗項目要求的電壓閾值。

優(yōu)選地，所述顯示控制部分，進一步包含：

32位arm單片機構(gòu)成的主控板，以及與所述主控板信號連接的液晶顯示器、非易失性存貯器、打印機、按鍵、外存接口和通訊接口；

所述顯示控制部分的主控板，還通過內(nèi)部串口與所述程控試驗電源和測量表計分別連接，進行控制及數(shù)據(jù)傳輸。

優(yōu)選地，所述程控試驗電源設(shè)置有進行spwm調(diào)制控制的單片機，來對ipm開關(guān)模塊進行控制，以通過實現(xiàn)兩個極性相反的參考正弦波與雙向三角載波交截來產(chǎn)生功率開關(guān)驅(qū)動信號。

優(yōu)選地，所述測量表計包含測量用的電流互感器和電壓互感器，與所述電流互感器、電壓互感器相應(yīng)連接的程控放大器，與所述程控放大器連接的模數(shù)轉(zhuǎn)換器，與所述模數(shù)轉(zhuǎn)換器連接的單片機，以及與測量表計的單片機連接的存儲器和串口模塊。

本發(fā)明所述用多功能線圈類設(shè)備綜合參數(shù)測試裝置的伏安特性試驗法，其優(yōu)點在于：

1、測試裝置中集成了合理的功能模塊，有效減少試驗設(shè)備數(shù)量；

2、高效可靠地實現(xiàn)電壓互感器的伏安特性試驗，自動化程度高；

3、能夠基于電力電子技術(shù)，提供可調(diào)頻調(diào)幅的三相變頻電源；

4、通過單片機及相關(guān)采集模塊實現(xiàn)電壓、電流、功率等數(shù)據(jù)的測量和計算，最終采用液晶顯示器輸出結(jié)果，并實現(xiàn)繪制勵磁特性曲線等功能；

5、接線方案安全簡便，最大程度降低現(xiàn)場工作量。

本發(fā)明所述測試裝置及其伏安特性試驗方法，一旦在各電網(wǎng)公司和設(shè)備廠家投入使用，必將直接為電力檢測檢修工作帶來極大的便利，有效保證電網(wǎng)的安全運行，提高電網(wǎng)的安全水平，避免重大事故的發(fā)生，能夠產(chǎn)生的直接或間接的經(jīng)濟效益是巨大的。

附圖說明

圖1是本發(fā)明所述測試裝置中顯示控制部分的連接示意圖；

圖2是本發(fā)明所述測試裝置中程控試驗電源的示意圖；

圖3是本發(fā)明所述測試裝置中測量表計的示意圖；

圖4是本發(fā)明所述測試裝置進行電壓互感器伏安特性試驗的接線圖；

圖5是本發(fā)明所述測試裝置執(zhí)行伏安特性試驗的流程圖。

具體實施方式

如圖1所示，本發(fā)明所述多功能線圈類設(shè)備綜合參數(shù)測試裝置，包含三大部件：顯示控制(人機界面)部分、程控試驗電源、多功能測量表計。

其中，所述顯示控制部分能夠接受用戶操作指令，控制程控試驗電源和測量表計各自有序工作，以及顯示、打印、保存測量結(jié)果。本例中以32位arm單片機為核心，配合320×240液晶顯示器作為人機交互界面，裝置還配置了微型打印機，用于打印輸出測量結(jié)果，內(nèi)附非易失性存貯器，用于保存測量結(jié)果。還配置外存接口和通訊接口，用于聯(lián)機操作。該部分電路與程控試驗電源和測量表計部分通過內(nèi)部串口進行控制和數(shù)據(jù)傳送。使得裝置可根據(jù)用戶預(yù)設(shè)的功能進行自動測量。

如圖2所示，所述程控試驗電源采用可程控的電子調(diào)壓裝置代替?zhèn)鹘y(tǒng)的自耦調(diào)壓器，它具有可調(diào)壓調(diào)頻功能，輸出電壓頻率穩(wěn)定性好?；趕pwm調(diào)制原理，利用兩個極性相反的參考正弦波與雙向三角載波交截產(chǎn)生功率開關(guān)驅(qū)動信號。本例中以單片機經(jīng)過軟件程序編程實現(xiàn)spwm調(diào)制波，控制大功率ipm開關(guān)模塊的工作，通過反饋電壓與采樣電壓比例比較控制占空比實現(xiàn)穩(wěn)壓。這樣由高性能數(shù)字信號處理器進行控制的spwm調(diào)制技術(shù)設(shè)計的數(shù)字電源，可輸出電壓連續(xù)可調(diào)的正弦波試驗電源。

如圖3所示，所述多功能測量表計，通過一片高性能單片機分別對試驗時的電壓、電流信號進行實時采樣計算，得出電壓、電流、有功功率、功率因數(shù)及頻率等電參量。本例中采用了高性能的雙16位模數(shù)轉(zhuǎn)換器，作為主要的數(shù)據(jù)采集芯片，保證了測量的高精度。測量原理采用同步高速采樣技術(shù)，對電壓和電流信號進行同步采樣，將采樣數(shù)據(jù)保存在存儲器中，然后將采樣數(shù)據(jù)按照電工學(xué)原理進行計算得到各電參數(shù)的測量結(jié)果。

基于該測試裝置，例如可以完成電壓互感器的感應(yīng)耐壓、伏安特性和空載電流等試驗；完成35kv及以下電壓等級變壓器的感應(yīng)耐壓、短路阻抗等至少3項以上集成功能，并能實現(xiàn)一次性接線，無需外接任何設(shè)備；通過外接試驗電源(需另外購置)，可完成110kv及以上電壓等級主變壓器的特性試驗；可作為變頻電源，進行容性設(shè)備諧振耐壓試驗，并同時具有自動調(diào)諧和手動調(diào)諧兩種模式；具有過壓過流過載過溫等多項保護功能，具有自動升降壓和手動操作兩種模式。

通過本發(fā)明的測試裝置及伏安特性試驗方法，可以進行電壓互感器的型式試驗和例行試驗。其中，“型式試驗”是為了產(chǎn)品能否滿足技術(shù)規(guī)范的全部要求所進行的試驗；“例行試驗”或稱預(yù)防性試驗，是在國家標(biāo)準(zhǔn)或行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)的規(guī)定下，進行的出廠試驗、現(xiàn)場進行的交接試驗，以及運行中定期進行的試驗。

如圖4所示，對電壓互感器伏安特性進行型式試驗的接線示例中，待測電壓互感器的一次繞組末端出線端子x接地，其他繞組均開路；所述測試裝置主機上的電源輸出端，連接該電壓互感器的二次繞組(a,n端)，向其施加電壓u(50hz工頻、正弦波)，并測量相應(yīng)的勵磁電流i。

通過本發(fā)明的測試裝置，可以根據(jù)伏安特性設(shè)置的電壓點進行逐點升壓，在整個升壓過程進行過流判斷和意外中斷判斷，升壓結(jié)束后根據(jù)整個升壓過程的電壓電流，繪制以u為橫坐標(biāo)、i為縱坐標(biāo)的線性圖，得到勵磁特性曲線并進行拐點標(biāo)注。

本發(fā)明所設(shè)置的電壓點，至少包含額定電壓的20％、50％、80％、100％、120％及相應(yīng)于額定電壓因數(shù)下的電壓值，在各電壓值下測量出對應(yīng)的勵磁電流，繪制曲線。當(dāng)施加的電流值增加50％，而激勵處的電壓值增加不大于10％時，則該點是勵磁特性曲線的拐點。

而在進行例行試驗時，接線及測試過程與上述類似，并且可以將測量結(jié)果與型式試驗對應(yīng)結(jié)果做比較，差異不大于30％視為測試合格。此外，同一批生產(chǎn)的同型號互感器，其勵磁特性的差異也不應(yīng)大于30％。例行試驗時可以繪制，也可以不做出勵磁特性曲線。本發(fā)明的測試裝置，可以對一個互感器的多次試驗或?qū)Χ鄠€互感器的各次試驗分別存儲，計算并輸出顯示對這些試驗結(jié)果的比較結(jié)果(如上述差異值)。

如圖5所示，提供一個基于本發(fā)明所述測試裝置進行伏安特性試驗的方法示例，其包含以下過程：

在顯示控制部分的人機交互界面選擇伏安特性試驗項目，先進行按鍵掃描，執(zhí)行與所選項目相應(yīng)的動作。進行中斷判斷，如通過過流判斷，發(fā)現(xiàn)程控試驗電源向電壓互感器施加的試驗電源的電流超過電流規(guī)定值時，或者通過電源判斷發(fā)現(xiàn)電源意外中斷或發(fā)現(xiàn)試驗電源的電壓超過電壓規(guī)定值時，或者通過按鍵掃描發(fā)現(xiàn)按下了中斷按鍵或切換其他試驗項目的按鍵時，中斷測量。

如果沒有上述中斷測量的情況，測試裝置可以控制程控試驗電源，以自動升壓的方式向待測的電壓互感器施加電壓，并根據(jù)設(shè)置的各個電壓點逐點升壓(如額定電壓的設(shè)定比例及相應(yīng)于額定電壓因數(shù)下的電壓值)，記錄各電壓點下的勵磁電流。通過電壓判斷，確保實時輸出的試驗電源，電壓達到設(shè)定的最高電壓點而沒有超過規(guī)定閾值。

根據(jù)記錄的電壓電流數(shù)值進行計算處理，如繪制勵磁特性曲線并進行拐點標(biāo)注，比較各次試驗的差異值等。試驗期間，測試裝置可以通過人機界面，對相應(yīng)數(shù)據(jù)、試驗結(jié)果等各種信息進行顯示、打印，包含但不限于達到各電壓點時的實際電壓及電流、勵磁特性曲線及其拐點，各次試驗的差異值等。

盡管本發(fā)明的內(nèi)容已經(jīng)通過上述優(yōu)選實施例作了詳細介紹，但應(yīng)當(dāng)認(rèn)識到上述的描述不應(yīng)被認(rèn)為是對本發(fā)明的限制。在本領(lǐng)域技術(shù)人員閱讀了上述內(nèi)容后，對于本發(fā)明的多種修改和替代都將是顯而易見的。因此，本發(fā)明的保護范圍應(yīng)由所附的權(quán)利要求來限定。