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技術(shù)文章

智能型變壓器有載分接開關(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關(guān)參數(shù)綜合測(cè)試儀。敘述了有載分接開關(guān)的工作過程及測(cè)試儀的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)，完成了有繞組和無繞組時(shí)過渡電阻測(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：有載分接開關(guān)；過渡電阻；無繞組測(cè)量；有繞組測(cè)量
　　中圖分類號(hào)：TM933文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A
　　有載分接開關(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，在有載分接開關(guān)生產(chǎn)和大修中要對(duì)有載分接開關(guān)的一系列參數(shù)進(jìn)行測(cè)量。以往通常采用光線示波器記錄有載分接開關(guān)的過渡波形，通過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關(guān)參數(shù)綜合測(cè)試儀。
　　 1有載分接開關(guān)的工作過程
　　電力變壓器在變壓供電過程中，由于高峰低谷時(shí)用電量不同，需利用有載開關(guān)在線調(diào)換分接點(diǎn)，以保證負(fù)載不同時(shí)電網(wǎng)電壓穩(wěn)定。切換過程通過過渡電阻輔助將負(fù)載電流無間斷地或無顯著變化地從一個(gè)分接轉(zhuǎn)到另一個(gè)分接。來源: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)，分接開關(guān)接在分接1上；圖1b為切換開始，開關(guān)的滑動(dòng)觸頭向分接2移動(dòng)，開關(guān)通過過渡電阻R1與分接1相連；圖1c中1'、2'連通滑動(dòng)觸頭，觸頭通過R1,R2分別與分接1、2相連；圖1d中開關(guān)通過R2與分接2相連；圖1滑動(dòng)觸e頭與分接2連上，開關(guān)完全切換到分接2上，切換結(jié)束。整個(gè)切換過程約30至60ms.從整個(gè)切換過程看，開關(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關(guān)的工作過程是否正確。圖2為切換過程中某一相的過渡電阻隨時(shí)間的變化曲線(R-t)，從曲線中可獲得過渡時(shí)間，過渡電阻，三相同期性等參數(shù)。
　　
　　圖2過渡電阻波形
　　 2系統(tǒng)組成
　　有載分接開關(guān)測(cè)試儀總體框圖如圖3所示。被測(cè)開關(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。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。
　　
　　圖3有載分接開關(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
　　有載分接開關(guān)的測(cè)量分為無繞組和有繞組測(cè)量?jī)煞N，即不帶負(fù)載(變壓器)和帶負(fù)載測(cè)量。無繞組測(cè)量主要用于開關(guān)生產(chǎn)時(shí)出廠測(cè)量，有繞組則用于開關(guān)檢修時(shí)。由于有載分接開關(guān)使用時(shí)和變壓器是連為一體的，測(cè)量時(shí)開關(guān)和變壓器分開很麻煩，所以采用有繞組測(cè)量。因有載分接開關(guān)測(cè)量大多是在出廠后，因此有繞組測(cè)量通常更重要。
　　無繞組測(cè)量采用加電壓源的方法，如圖4所示。在開關(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_kR_s/U_i
　　 (1)
　　可求得過渡電阻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無繞組測(cè)量電路基本結(jié)構(gòu)
　　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，以恒流消除開關(guān)切換時(shí)變壓器線圈電感對(duì)測(cè)量的影響，如圖5所示，在回路中加入П型濾波電路，以防止開關(guān)切換的開始和結(jié)束瞬間在變壓器線圈上產(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)顯示出三相的過渡波形，便于比較，波形可縮放，通過選擇和移動(dòng)光標(biāo)可得到過渡時(shí)間，三相同期型，過渡電阻等參數(shù)。來源: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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