電壓互感器二次消諧裝置檢測儀的製作方法

2023-04-29 10:34:26 1

本發明一種電壓互感器二次消諧裝置檢測儀，屬於電力系統二次設備檢測領域。

背景技術：

目前，PT（電壓互感器）二次消諧裝置作為農網變電站兩大消諧核心設備之一，其良好的服役性能是保證農網變電站供電質量和穩定性重要條件。但在已投運變電站不乏有PT二次消諧裝置損壞導致的事故。如2015年12月27日，xx變電站10kV#4母線PT燒毀，經調查發現PT諧振時，諧振電壓未達到一次消諧器啟動值，二次消諧裝置早已損壞無法消除電網諧振。目前PT二次消諧裝置的功能檢驗均採用繼電保護測試儀加量的傳統測試方法，其存在測試瞬時諧振電流過大，易損壞繼電保護測試儀，甚至可能影響人員安全。因此，傳統檢驗檢驗方法存在易損壞測試儀、安全隱患、測試難等問題。

技術實現要素：

為解決上述技術問題，本發明提供一種高精度、快速、安全的電壓互感器二次消諧裝置檢測儀，其能夠模擬35kV及其以下電網發生諧振、接地、過電壓等故障，快速檢驗PT二次消諧裝置的消諧及接地、過電壓告警等功能，確保PT二次消諧裝置穩定可靠運行。有效的解決了傳統方法存在易損壞測試儀、安全隱患、測試難等問題。

本發明採取的技術方案為；

電壓互感器二次消諧裝置檢測儀，包括面板與儲存單元、控制電源單元、數字處理器單元、諧波發生單元、輸出切換及接口、檢測單元、保護單元。所述面板與儲存單元包括上位機處理器單元、USB接口、數據存儲器、顯示屏、鍵盤。上位機處理器單元分別連接USB接口、數據存儲器、顯示屏、鍵盤。控制電源單元分別連接上位機處理器單元、數字處理器單元。所述數字處理器單元分別連接上位機處理器單元、檢測單元、保護單元，數字處理器單元接收這些單元的信號，完成信號處理後，向上位機處理器單元和D/A轉換及放大單元發送信息。

所述諧波發生單元包括D/A轉換及放大模塊、功放母線電壓單元、基波功率放大模塊、諧波功率放大模塊；D/A轉換及放大模塊連接數字處理器單元和基波功率放大模塊，諧波功率放大模塊完成諧波的D/A轉換及放大，功放母線電壓單元分別向基波功率放大模塊和諧波功率放大模塊發出信號；基波功率放大模塊接收D/A轉換及放大模塊的信號，並向輸出切換及接口發送信號；諧波功率放大模塊接收D/A轉換及放大模塊的信號，並向輸出切換及接口發送信號。

所述輸出切換及接口分別連接基波功率放大模塊，諧波功率放大模塊，輸出切換及接口接收基波功率放大模塊和諧波功率放大模塊指令，並向檢測單元、保護單元提供反饋信號，同時向PT二次消諧裝置提供試驗量。

所述檢測單元連接輸出切換及接口，檢測單元檢測輸出切換及接口發出的電壓電流變化檢測信號，並向數字處理器單元發出指令。

所述保護單元連接輸出切換及接口，保護單元接受輸出切換及接口發出的保護信號，並向數字處理器單元發出指令。

上位機處理器單元連接USB接口，USB接口用於試驗數據的拷貝；

上位機處理器單元連接數據存儲器，數據存儲器用於試驗數據的實時存儲；

上位機處理器單元連接顯示屏，顯示屏用於實時顯示電壓情況、頻率大小、試驗結果；

上位機處理器單元連接鍵盤，鍵盤對試驗條件進行編輯。

本發明一種電壓互感器二次消諧裝置檢測儀，與現有技術比較，具有顯著的優點與積極效果 ：

1、本發明保護單元可以精準的對測試儀和PT二次消諧裝置進行保護，避免常規試驗時PT二次消諧裝置在諧振瞬間產生大電流時，因過流而燒毀測試儀和PT二次消諧裝置；

2、本發明基波輸出電壓為0-200V、電流為0-2A, 諧波輸出電壓為0-50V、電流為0-16A，採用基波發生部分和諧波發生部分自動切換，可優化檢驗基頻、分頻及倍頻分別對應不同動作電壓時，所需諧波發生單元電源功率的最優化。

3、本發明能在1s內，快速自動檢驗出二次消諧裝置動作情況，自動判定二次消諧裝置功能是否正確。

4、本發明外觀尺寸小、質量輕、操作智能化，方便單兵攜帶檢修。

附圖說明

圖1為本發明的結構示意圖。

具體實施方式

下面通過詳細描述本發明，結合附圖1，對本發明的技術方案其進行進一步說明。應當注意的是，下述實施例中所列舉的某型號的PT二次消諧裝置9的其消諧原理滿足當下電力系統PT二次消諧裝置的要求，普遍性較強。

不同類型的PT二次消諧裝置，其均採用判定不同頻率下3U0的大小。其消諧裝置原理如下：

諧振判據：17HZ諧波電壓≥17V，25HZ諧波電壓≥25V，150HZ諧波電壓≥33V；

接地判據：基波電壓≥30V；

過壓判據：基波電壓≥120V。

如圖1所示，電壓互感器二次消諧裝置檢測儀，包括測試儀殼體1、面板與儲存單元2、控制電源單元3、數字處理器單元4、諧波發生單元5、輸出切換及接口6、檢測單元7、保護單元8，

所述面板與儲存單元2包括上位機處理器單元21、USB接口22、數據存儲器23、顯示屏24、鍵盤25。

上位機處理器單元21分別連接USB接口22、數據存儲器23、顯示屏24、鍵盤25。

控制電源單元3分別連接上位機處理器單元21、數字處理器單元4。

所述數字處理器單元4分別連接上位機處理器單元21、檢測單元7、保護單元8，數字處理器單元4接收這些單元的信號，完成信號處理後，向上位機處理器單元21和D/A轉換及放大單元51發送信息。

所述諧波發生單元5包括D/A轉換及放大模塊51、功放母線電壓單元52、基波功率放大模塊53、諧波功率放大模塊54；D/A轉換及放大模塊51連接數字處理器單元4和基波功率放大模塊53，諧波功率放大模塊54完成諧波的D/A轉換及放大，功放母線電壓單元52分別向基波功率放大模塊53和諧波功率放大模塊54發出信號；基波功率放大模塊53接收D/A轉換及放大模塊51的信號，並向輸出切換及接口6發送信號；諧波功率放大模塊54接收D/A轉換及放大模塊51的信號，並向輸出切換及接口6發送信號。

所述輸出切換及接口6分別連接基波功率放大模塊53，諧波功率放大模塊54，輸出切換及接口6接收基波功率放大模塊53和諧波功率放大模塊54指令，並向檢測單元7、保護單元8提供反饋信號，同時向PT二次消諧裝置9提供試驗量。

所述檢測單元7連接輸出切換及接口6，檢測單元7檢測輸出切換及接口6發出的電壓電流變化檢測信號，並向數字處理器單元4發出指令。

所述保護單元8連接輸出切換及接口6，保護單元8接受輸出切換及接口6發出的保護信號，並向數字處理器單元4發出指令。

上位機處理器單元21連接USB接口22，USB接口22用於試驗數據的拷貝。

上位機處理器單元21連接數據存儲器23，數據存儲器23用於試驗數據的實時存儲。

上位機處理器單元21連接顯示屏24，顯示屏24用於實時顯示電壓情況、頻率大小、試驗結果。

上位機處理器單元21連接鍵盤25，鍵盤25對試驗條件進行編輯。

其中：

所述上位機處理器單元21包括微處理器STM32F103VET6，微處理器STM32F103VET6連接

通信晶片MAX3221CDBR、USB晶片CH376S。

所述數據存儲器23包括：存儲器單元SST39VF6401-70-4I-EK、結型場效應管IS62C256AL-45UL和三端穩壓晶片NCP1117DT33RKG。

所述顯示屏24 採用QPY6448-056-NN09L，顯示屏24連接控制晶片RA8835AP3N和數據處理晶片MAX3221CDBR。

所述控制電源單元3由升降壓轉換器TPS63020DJSR、直流-直流轉換器NCV3163PW連接構成。

所述數字處理器單元4由DSP處理器TMS320F2808PZA、集成電路XC9572TQ100AMM-10C和集成電路TCM809RENB713構成。

所述D/A轉換及放大模塊51由DAC7644E和比較器晶片OP07C構成。

功放母線電壓單元52由​整​流​橋GBJ2510、整流橋堆KBP310、KBU810和穩壓晶片LM317構成。

基波功率放大模塊53由功率場效應管IRFP460、預算放大器OPA277、放大器晶片INA132構成。

諧波功率放大模塊54由IXTQ36N50P、三極體J5027和A1156晶片構成；

輸出切換及接口6由單片機AT89C2051、ULN2003AG4和繼電器951-2C-24D晶片構成。

檢測單元7由LM393P、比較器晶片OP07C和光耦TLP181構成。

保護單元8由三極體2N5551和CMOS晶片74HC32構成。

實施步驟：

在該發明裝置的面板與儲存單元2上，通過鍵盤25將所需發生電壓3U0的初始幅值、截止幅值、幅值變化量、頻率大小等參量進行設置，顯示在顯示屏24，儲存於數據存儲器23，並通過上位機處理器單元21轉換成數位訊號傳輸給數字處理器單元4。所述數字處理器單元4對該信號進行識別、疊加和變換等數字處理，傳輸給諧波發生單元5。所述諧波發生單元5的D/A轉換及放大模塊51將數位訊號轉化為模擬信號，並進行信號的初步放大；通過基波功率放大模塊53對該輸入的基波信號進行功率放大、也可以採用諧波功率放大模塊54對該輸入的諧波信號進行功率放大，並採用功放母線電壓單元52確保輸出的電源為滿足不同頻率的穩定電壓源；

輸出切換及接口6的電壓切換繼電器，將該不同頻率的穩定電壓源通過進行基頻、分頻和倍頻的電壓切換，經切換後的電壓作用於PT二次消諧裝置9。當達到PT二次消諧裝置9的諧振、接地、過壓功能判據後，PT二次消諧裝置9消諧元件動作，將產生較大的瞬時短路電流，同時PT二次消諧裝置9兩端電壓也將發生變化。

檢測單元7將檢測輸出切換及接口6處的電壓變化率和電流變化率的信號，並將信號傳遞給數字處理器單元4，數字處理器單元4將信號處理後，一方面傳遞給諧波發生單元5停止諧波發生，另一方面，將採集的電壓變化信號和處理結果傳遞給面板與儲存單元2進行顯示和儲存。

保護單元8 在PT二次消諧裝置9消諧元件動作後，快速接入大電阻，消除瞬時短路電流的衝擊，避免燒毀測試儀和PT二次消諧裝置9。

所述面板與儲存單元2中的USB接口22，採用USB3.0接口，用於試驗數據的拷貝。