一種變壓器綜合參數測試儀校驗裝置的製作方法
2023-09-12 08:01:30
專利名稱：一種變壓器綜合參數測試儀校驗裝置的製作方法
技術領域：
本發明涉及一種變壓器綜合參數測試儀校驗裝置，屬於電力測試儀器的校 準、檢定與檢測領域，利用該校驗裝置可以對變壓器綜合參數測試儀的主要測
量功能即空載損耗、負載損耗、空載電流、負載電流、短路阻抗、阻抗電壓、
功率、功率因數、頻率等進行高效率、高準確度的校驗。
背景技術：
變壓器是電力系統一次主設備，其安全運行至關重要。《DL/T 596 — 1996 電力設備預防性試驗規程》、《GB1094. 1 - 1094. 5電力變壓器》等標準明確要求 在電力變壓器從出廠到交接、預防性試驗等環節中需要對變壓器的空載損耗、 負載損耗、空載電流、負載電流、短路阻抗、阻抗電壓等技術參數進行測量。 鑑於這種情況，國內很多電力測試儀器製造廠家開始研製、生產變壓器綜合參 數測試儀。但據調查，國內巿場上的變壓器綜合參數測試儀質量參差不齊，對 這類測試儀進行校驗並對用戶提供可靠的校驗數據對提高預防性試驗的質量具 有積極意義。
目前國內有關技術單位校驗變壓器綜合參數測試儀的方法還是釆取"常規的 標準源法"，其工作原理主要是利用通用的標準信號源(如三表檢定裝置)向 被試變壓器綜合參數測試儀注入預置的標準三相電壓、電流信號，並對試品示 值讀數，從而達到對試品校驗的目的。這種"常規的標準源法"有諸多不足， 具體分析如下
首先，利用"常規的標準源法"輸出的電壓、電流、角度、頻率的靈活性有 限。因為該類標準裝置基本原理是針對電壓表、電流表、功率表設計，提供給 檢定人員的設置空間僅為電壓、電流、功率和角度等，頻率範圍也盡在工頻左 右。若檢定人員利用該類標準裝置對變壓器綜合參數測試儀的測量功能(如空 載損耗、負載損耗、空載電流、負載電流、短路阻抗、阻抗電壓、功率、功率因數等)需要事先進行複雜的計算，也就是將預置的空載損耗、負載損耗等標 準值先換算成基本的電壓、電流、角度等量再進行輸出，這樣不僅增加了工作 量，也增加了校驗工作出錯的概率。
其次，利用"常規的標準源法"輸出的電壓、電流、角度、頻率等標準信號， 其量程、準確度等參數和開展變壓器綜合參數測試儀校驗工作的要求也有不同。
綜上所述，目前國內可以參考的"常規的標準源法"在用於對變壓器綜合參 數測試儀開展校驗工作時，存在工作繁瑣、計算複雜、容易出錯、量程和準確 度不完全適應等不足。有必要設計針對性強、準確度高的變壓器綜合參數測試 儀校驗裝置，以提高相關校驗工作的效率。
發明內容
本發明的目的是針對現有"常規的標準源法"在對變壓器綜合參數測試儀 開展校驗工作時的不足之處，提供專門的一種變壓器綜合參數測試儀校驗裝置， 具有良好的針對性，準確度高。
為了實現上述目的，本發明技術方案提供一種變壓器綜合參數測試儀校驗 裝置，包括上位機和下位機，所述上位機包括用於接受檢定人員預置的標準參 數信息，並將標準參數信息自動換算成相應的電流、電壓、相位基本信息並與 下位機的控制模塊輸入端相連的用戶界面，所述下位機包括與上位機的用戶界 面相連、接收上位機的信息並發出控制字的控制模塊，所述控制模塊的輸出分
別與6路信號產生模塊相連，其中3路信號產生模塊的輸出分別連接相應的3 路精密恆流源模塊的輸入，另外3路信號產生模塊的輸出分別連接的3路精密 電壓源模塊的輸入。
如上所述的變壓器綜合參數測試儀校驗裝置，其特徵在於所述3路精密 恆流源模塊可與外置量程擴展模塊相連，即所述3路精密恆流源模塊可直接作 為3相電流輸出，也可經過外置量程擴展模塊精密升流輸出；所述3路精密電 壓源模塊可與外置量程擴展模塊相連，即3路精密電壓源模塊可直接作為3相 電壓輸出，也可經過外置量程擴展模塊精密升壓輸出。
在用戶界面的信息輸入以及控制模塊的控制作用下，每個信號產生模塊可 以產生獨立的幅值、頻率、相角可調的高度平滑的正弦信號單元，這些正弦信
4號單元可用於激勵後級相互獨立的精密恆流源模塊、精密電壓源模塊，從而形
成相互獨立的3相電流和3相電壓，3相電流和3相電壓可直接作為標準信號輸
出，也可經過外置量程擴展模塊升流、升壓進行擴展輸出。
如上所述的變壓器綜合參數測試儀校驗裝置，其特徵在於用戶界面接受 檢定人員預置的標準參數，標準參數主要包括空載損耗、負載損耗、空載電 流、負載電流、短路阻抗、阻抗電壓、功率、功率因數、頻率等。這種設計的 有益效果在於檢定人員輸入這些參數後即可直接有針對性的對變壓器綜合參 數測試儀進行檢驗，而不用再將這些參數人工計算並分解為抽象的電流、電壓、 相位等基本信息，從而提高了工作效率，減少了出錯概率。
如上所述的變壓器綜合參數測試儀校驗裝置，其特徵在於所述信號產生 模塊包括DDS晶片AD"51,釆取基於DDS晶片AD9951的電路設計，用DDS晶片
的直接數字合成技術來方便的產生頻率穩定可調、幅值穩定可調、相位穩定可 調並且曲線髙度平滑穩定的正弦信號。這種設計的有益效果在於這些正弦信 號單元將用來激勵後置的電流源電路和恆壓源電路，利用DDS技術產生的正弦 信號的頻率除了可為50Hz基波外，還可方便的配置成各種頻率，6路信號相互 獨立，並且非常穩定；正弦信號的幅值解析度可達14位，滿足本發明的需要； 更重要的是正弦信號曲線雖然仍為離散化的，但是曲線幅值的刷新間隔小於 lus，非常平滑，通過普通示波器已看不到"階梯"，這種"曲線高度平滑"的 效果完全可以避免釆取後續的濾波電路，從而大大減少的濾波電路帶來的幅值 和相位的負面效應。
如上所述的變壓器綜合參數測試儀校驗裝置，其特徵在於所述6路信號 產生模塊相互獨立，在所述信號產生模塊與精密恆流源模塊之間、信號產生模 塊與精密電壓源模塊還包括信號隔離電路。精密恆流源模塊和精密電壓源模塊 採取了電氣隔離的設計方案，即6路信號產生模塊推出的6路正弦電壓信號相 互獨立，且均經過精密電流型電壓互感器或精密隔離運放引入到3路精密恆流 源模塊和3路精密電壓源模塊，其中，恆流源模塊、電壓源模塊供電電源各自 電氣隔離，從而進一步產生3路電氣隔離的電流源和3路電氣隔離的電壓源。 這種設計的有益效果在於3路精密恆流源模塊設計參數為每路輸出5A電流，3路精密電壓源模塊設計參數為每路輸出200V電壓，若不採取電氣隔離手段，則 信號產生模塊推出的6路正弦電壓信號直接引入對應的恆流源、電壓源模塊， 由於大電流、高電壓很容易通過公共迴路相互串擾，即使採取"一點共地"等 設計方案，也較難獲得好的電路製作效果；若採取電氣隔離的設計方案，則各
個電流、電壓產生迴路相互電氣隔離，信號串擾等大大減少，有利於提高本發 明的實際能參數。
如上所述的變壓器綜合參數測試儀校驗裝置，其特徵在於設計了外置量
程擴展模塊用於擴展3相電流和3相電壓的輸出範圍，外置量程擴展模塊包括3 路5A/30A的精密升流互感器和3路200V/500V的的精密升壓互感器。這種設計 的有益效果在於若直接通過精密恆流源電路獲得30A高準確度的設計電流是 比較困難，同時直接通過精密電壓源模塊獲得500V高準確度的設計電壓也是比 較困難；若採取外置量程擴展模塊，則前級電流輸出和電壓輸出的壓力就會大 大減小，通過選擇合適的精密大電流運放和精密高壓運放即可容易高性能實現 電流5A和電壓200V的三相輸出，再通過外置量程擴展模塊即可實現全量程輸 出，簡潔可靠。
本發明的有益效果是使用本變壓器綜合參數測試儀校驗裝置，可以對變 壓器綜合參數測試儀主要的測量功能即空載損耗、負載損耗、空載電流、負 載電流、短路阻抗、阻抗電壓、功率、功率因數、頻率等測量功能進行高效率、 高準確度的校驗；並且針對變壓器綜合參數測試儀測量功能的特點設計了用戶 界面，用戶可以針對性的直接預置空載損耗、負載損耗、空載電流、負載電流、 短路阻抗、阻抗電壓、功率、功率因數、頻率等標準值，而不需額外人工再換 算成相應的電流、電壓、角度等值，有利於提高的校驗工作的效率。
圖l是用"常規的標準源法"進行變壓器綜合參數測試儀校驗工作的接線圖； 圖2是用本發明實施例進行變壓器綜合參數測試儀校驗工作的接線圖； 圖3是本發明實施例的變壓器綜合參數測試儀校驗裝置下位機原理框圖； 圖4是本發明實施例中控制模塊的電路原理圖； 圖5是本發明實施例中l路信號產生模塊的電路原理圖；圖6是本發明實施例中1路信號隔離部分的電路原理圖； 圖7是本發明實施例中1路精密恆流源模塊的電路原理圖； 圖8是本發明實施例中1路精密電壓源模塊的電路原理圖。
具體實施例方式
以下結合附圖和實施例對本發明做進一步的說明。
參見圖1所示，是用"常規的標準源法"進行變壓器綜合參數測試儀校驗 工作的接線圖。其工作原理是"常規的標準源法" 一般具備電流、電壓、功率 等標準信號設置功能，檢定人員進行變壓器綜合參數測試儀校驗工作時，首先 需要將空載損耗、負載損耗、空載電流、負載電流、短路阻抗、阻抗電壓、功 率、功率因數等標準值換算成抽象的電壓、電流、相位或功率等常規的標準信 號源可以直接設置的標準值，然後注入被試變壓器綜合參數測試儀。該方法的 不足是校驗工作針對性差、工作繁瑣、計算複雜、容易出錯、量程和準確度 不完全適應等。
參見圖2所示，是用本發明實施例進行變壓器綜合參數測試儀校驗工作的 接線圖。其工作原理是檢定人員通過校驗裝置上位機界面有針對性的直接進 行空載損耗、負載損耗、空載電流、負載電流、短路阻抗、阻抗電壓、功率、 功率因數等標準值的設置，設置參數經過本實施例自動計算，換算成抽象的電 壓、電流、相位等基本信息，按照通信協議經過通信串口下傳給校驗裝置下位 機，校驗裝置下位機為具體執行機構，將檢定人員的下傳數據轉換成具體的電 壓、電流、相位信號並注入到被試變壓器綜合參數測試儀。該設計方案的優點 是檢定人員在上位機設置標準參數後即可直接針對性的對變壓器綜合參數測 試儀進行檢驗，而不用再將這些參數人工計算並分解為抽象的電流、電壓、相 位等基本信息，從而提高了工作效率，減少了出錯概率。
參見圖3所示，為本發明實施例的變壓器綜合參數測試儀校驗裝置下位機 原理框圖。在用戶界面的參數設置以及控制模塊的控制作用下，6路信號產生模 塊可以產生獨立的幅值、頻率、相角可調的高度平滑的6路正弦信號單元，這 些產生的正弦信號經過6路信號隔離電路輸入後級電力隔離的3路精密恆流源 模塊、3路精密電壓源模塊，從而形成相互獨立的3相電流和3相電壓，3相電流和3相電壓可直接作為標準信號輸出，也可經過外置量程擴展模塊升流、升 壓進行擴展輸出。
參見圖4所示，為本發明實施例中控制模塊的電路原理圖。Ul為控制晶片
C8051F020,其工作為向6路信號產生模塊發送控制字，然後啟動6路信號產 生模塊工作以產生相應的正弦信號；控制字的內容主要包括幅值、頻率、相位
等信息。
參見圖5所示，為本發明實施例中1路信號產生模塊的電路原理圖。U8為 DDS信號產生晶片，U8型號為AD9951, U8在U1的控制下，在CH1和CHl/引腳 間產生差分正弦信號，該差分正弦型號通過精密儀表運放U2放大為單端正弦信 號Sig」n, U2型號為INA128;經過6路信號產生模塊共會得到6路放大後的單 端正弦信號，分別輸入後級的6路信號隔離電路。
參見圖6所示，為本發明實施例中l路信號隔離電路的原理圖。U2輸出的 單端正弦信號Sig—in,經過一個串聯精密電阻RJ2，輸入到精密電壓互感器T1 的原邊，Tl為0.05級精密電流型電壓互感器，Tl的副邊電流信號接入精密運 放U35和RJ49組成的電流/電壓變換電路，U35型號為OPA228， U35的輸出信號 Sig-out和U2的輸出信號Sig—in成線性比例關係，並且信號電氣隔離；經過6 路信號隔離電路共會得到6路經過電氣隔離的單端正弦信號，分別輸入後級的3 路精密恆流源模塊和3路精密電壓源模塊。
參見圖7所示，為本發明實施例中1路精密恆流源模塊的電路原理圖，本 圖以A相精密恆流源模塊為例。該模塊為單端輸出壓控恆流源電路，該模塊由 精密大電流運放U15,精密運放U17， 4個1K的精密電阻和1歐的精密釆樣電阻 RJ51構成，其中U15型號為PA12A， U17型號為OPA228;該模塊的電流輸出端 子為Ia-out,其輸出電流和U35的輸出電壓信號Sig-out成線性比例關係，為 壓控電流源。
參見圖8所示，為本發明實施例中1路精密電壓源模塊的電路原理圖，本 圖以A相精密電壓模塊為例。信號隔離電路的相關輸出信號Sig-in-4引入到精 密電壓源模塊的精密高壓運放U36的同向輸入端，本模塊利用精密電阻RJ2K和 RJ20K,構成同向比例放大電路，U36輸出信號Ua—out是輸入信號Sig-in—4的
8線性比例放大信號。
除上述實施例外，凡採用等同替換或等效變換的形式所獲得的技術方案, 均落在本發明的保護範圍之內。
權利要求
1.一種變壓器綜合參數測試儀校驗裝置，包括上位機和下位機，所述上位機包括用於接受檢定人員預置的標準參數信息，並將標準參數信息自動換算成相應的電流、電壓、相位基本信息並與下位機的控制模塊輸入端相連的用戶界面，所述下位機包括與上位機的用戶界面相連、接收上位機的信息並發出控制字的控制模塊，其特徵在於所述控制模塊的輸出分別與6路信號產生模塊相連，其中3路信號產生模塊的輸出分別連接相應的3路精密恆流源模塊的輸入，另外3路信號產生模塊的輸出分別連接3路精密電壓源模塊的輸入。
2. 根據權利要求l所述的變壓器綜合參數測試儀校驗裝置，其特徵在於 所述3路精密恆流源模塊分別與外置量程擴展模塊相連；所述3路精密電壓源 模塊分別與外置量程擴展模塊相連。
3. 根據權利要求2所述的變壓器綜合參數測試儀校驗裝置，其特徵在於 外置量程擴展模塊包括3路5A/30A的精密升流互感器和3路200V/500V的的精 密升壓互感器。
4. 根據權利要求1或2或3所述的變壓器綜合參數測試儀校驗裝置，其特 徵在於所述標準參數包括空載損耗、負載損耗、空載電流、負載電流、短 路阻抗、阻抗電壓、功率、功率因數、頻率。
5. 根據權利要求1或2或3所述的變壓器綜合參數測試儀校驗裝置，其特 徵在於所述信號產生模塊包括DDS晶片AD9951。
6. 根據權利要求1或2或3所述的變壓器綜合參數測試儀校驗裝置，其特 徵在於所述6路信號產生模塊相互獨立，在所述信號產生模塊與精密恆流源 模塊之間、信號產生模塊與精密電壓源模塊還包括信號隔離電路。
7. 根據權利要求6所述的變壓器綜合參數測試儀校驗裝置，其特徵在於所述信號隔離電路包括串聯精密電阻Rn，串聯精密電阻RH與精密電壓互感器Tl的原邊相接，精密電壓互感器Tl的副邊與精密運放U35和RJ49組成的電流/電壓變換電路相接。
全文摘要
本發明公開了一種變壓器綜合參數測試儀校驗裝置，包括上位機和下位機，所述上位機包括用於接受檢定人員預置的標準參數信息，並將標準參數信息自動換算成相應的電流、電壓、相位基本信息並與下位機的控制模塊輸入端相連的用戶界面，所述下位機包括與上位機的用戶界面相連、接收上位機的信息並發出控制字的控制模塊，其特徵在於所述控制模塊的輸出分別與6路信號產生模塊相連，其中3路信號產生模塊的輸出分別連接相應的3路精密恆流源模塊的輸入，另外3路信號產生模塊的輸出分別連接3路精密電壓源模塊的輸入。本發明可實現對變壓器綜合參數測試儀進行高效率、高準確度的校驗，且不需額外人工換算，提高了校驗工作的效率。
文檔編號G01R35/02GK101614800SQ20091018169
公開日2009年12月30日 申請日期2009年7月27日 優先權日2009年7月27日
發明者包玉樹, 軍 張, 琦 朱, 雪 李, 楊志新, 真 符 申請人:江蘇省電力試驗研究院有限公司