[導(dǎo)讀]摘要：近年來(lái)，變電站10kV系統(tǒng)經(jīng)常出現(xiàn)三相電壓不平衡、10kV電磁式電壓互感器熔斷絲燒斷等現(xiàn)象。變電站10kV系統(tǒng)為中性點(diǎn)非有效接地系統(tǒng)，大多數(shù)10kV母線電磁式電壓互感器中性點(diǎn)串接一次消諧器接地，以抑制鐵磁諧振過(guò)電壓。一次消諧器的損壞，會(huì)引起以上故障。日常運(yùn)維或故障檢查時(shí)，開(kāi)展工頻電壓及電流參數(shù)測(cè)試工作，能有效地檢測(cè)出消諧器的好壞。根據(jù)《電磁式電壓互感器用非線性電阻型消諧器技術(shù)規(guī)范》要求，消諧器電壓峰值在40~1400V,電流峰值在1~20mA,測(cè)量?jī)x器的精度等級(jí)不低于2.0,由于市場(chǎng)上還沒(méi)有滿足規(guī)程要求的高精度檢測(cè)裝置，供電公司試驗(yàn)人員每次必須在現(xiàn)場(chǎng)通過(guò)高精度的大型調(diào)壓器、儀表搭建試驗(yàn)平臺(tái)才能完成試驗(yàn)，每次試驗(yàn)需組裝許多設(shè)備，費(fèi)時(shí)又費(fèi)力。本項(xiàng)目設(shè)計(jì)了一套便攜式測(cè)試裝置，測(cè)量精度高，能有效地對(duì)一次消諧器進(jìn)行工頻電壓及電流參數(shù)測(cè)試，方便日常運(yùn)維和系統(tǒng)故障檢查分析，減輕了工作人員的工作強(qiáng)度，提高了工作效率，保證了電力系統(tǒng)的正常運(yùn)行。

　　引言

　　目前，變電站大多數(shù)10kV母線電磁式電壓互感器中性點(diǎn)串接一次消諧器，以抑制電磁諧振過(guò)電壓。一次消諧器是采用非線性電阻材料制作的消諧器，但由于該設(shè)備沒(méi)有采用絕緣封裝，非線性電阻材料直接裸露在空中，導(dǎo)致消諧器容易吸潮損壞。

　　在日常的運(yùn)維或系統(tǒng)故障檢查時(shí)，通過(guò)測(cè)試工頻電壓及電流參數(shù)以檢查它是否合格，但由于目前市面上的常用調(diào)壓器及升壓器無(wú)法滿足規(guī)程所要求的消諧器電壓峰值、電流峰值及測(cè)量精度，導(dǎo)致試驗(yàn)效率低下。有些供電公司由于測(cè)試設(shè)備缺乏，僅開(kāi)展簡(jiǎn)單的項(xiàng)目檢測(cè)，無(wú)法有效檢測(cè)出消諧器的問(wèn)題：而有些供電公司試驗(yàn)人員每次都需要在現(xiàn)場(chǎng)搭建試驗(yàn)平臺(tái)才能完成試驗(yàn)，試驗(yàn)組件繁瑣，設(shè)備組裝耗時(shí)耗力，無(wú)法達(dá)到高效運(yùn)維的目的。

　　1一次消諧工頻電壓及電流參數(shù)測(cè)試裝置的設(shè)計(jì)思路

　　（1）為了能有效地檢測(cè)消諧器是否合格，必須對(duì)其工頻電流、電壓參數(shù)進(jìn)行校驗(yàn)，本項(xiàng)目研發(fā)的一次消諧工頻電壓及電流參數(shù)測(cè)試裝置，能實(shí)現(xiàn)自動(dòng)檢測(cè)消諧器在電流峰值為0.3mA、0.5mA、1mA、3mA、5mA、10mA時(shí)相對(duì)應(yīng)的電壓峰值或有效值。該裝置應(yīng)用于變電站10kV系統(tǒng)的電磁式電壓互感器一次消諧器的工頻電壓及電流參數(shù)測(cè)試。

　?。?）裝置采用電池供電，無(wú)需外接市電，能實(shí)現(xiàn)邊充電邊測(cè)量的功能，同時(shí)可自動(dòng)設(shè)定工頻電流。為滿足規(guī)程測(cè)量要求，裝置的測(cè)量精度等級(jí)需達(dá)到2.0級(jí)，設(shè)有0.3mA、0.5mA、1.0mA、3.0mA、5.0mA、10mA六檔常用電流指示精度等級(jí)，能覆蓋全部常用消諧器電流指標(biāo)，適用于6~35kV消諧電阻器伏安特性測(cè)試。其輸出電流為交流0~20mA:輸出電壓為交流0~2800V:工作電壓為交流220×（1士10%）V。裝置能在顯示屏上同時(shí)顯示電壓的峰值和有效值數(shù)據(jù)，并實(shí)時(shí)打印數(shù)據(jù)，在室內(nèi)室外均可使用。

　?。?）裝置設(shè)計(jì)需輕便，能方便工作人員攜帶到現(xiàn)場(chǎng)使用。由于采用調(diào)壓器或升壓器極大地增加了裝置的重量，不滿足設(shè)計(jì)的要求。本裝置將采用SPwM方式進(jìn)行電子調(diào)壓來(lái)減輕裝置的重量，SPwM是一種比較成熟的、使用較廣泛的PwM法。沖量相等而形狀不同的窄脈沖加在具有慣性的環(huán)節(jié)上時(shí)，其效果基本相同。SPwM法就是以該結(jié)論為理論基礎(chǔ)，用脈沖寬度按正弦規(guī)律變化而和正弦波等效的PwM波形控制逆變電路中開(kāi)關(guān)器件的通斷，使其輸出的脈沖電壓的面積與所希望輸出的正弦波在相應(yīng)區(qū)間內(nèi)的面積相等，通過(guò)改變調(diào)制波的頻率和幅值則可調(diào)節(jié)逆變電路輸出電壓的頻率和幅值。

　?。?）為進(jìn)一步方便測(cè)量人員的使用，將通過(guò)PID閉環(huán)控制使測(cè)量的過(guò)程自動(dòng)化。

　　2一次消諧工頻電壓及電流參數(shù)測(cè)試裝置的整體設(shè)計(jì)步驟

　　（1）通過(guò)對(duì)工頻電壓及電流參數(shù)測(cè)試工作的走訪與調(diào)研，收集相關(guān)資料，對(duì)裝置的相關(guān)技術(shù)進(jìn)行技術(shù)調(diào)研。

　?。?）確認(rèn)裝置的工作原理、元件選擇、工作方式等關(guān)鍵點(diǎn)，形成可行的設(shè)計(jì)方案。

　　（3）根據(jù)設(shè)計(jì)方案尋找加工廠家進(jìn)行裝置樣品的試制。

　?。?）對(duì)研制的裝置進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用，并根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用效果進(jìn)行相應(yīng)的技術(shù)改進(jìn)。

　　（5）研制出的成果通過(guò)測(cè)試后正式進(jìn)行推廣應(yīng)用。

　　3一次消諧工頻電壓及電流參數(shù)測(cè)試裝置的調(diào)壓裝置設(shè)計(jì)

　　本裝置結(jié)構(gòu)包括電池、電源管理系統(tǒng)、MCU微控制器、正弦波發(fā)生器、H橋逆變LC濾波、升壓變壓器、電壓及電流取樣電路、模數(shù)轉(zhuǎn)換器、消諧器、彩色顯示屏、中文提示界面及數(shù)據(jù)打印機(jī)。

　　圖1為正弦波電子調(diào)壓電路原理圖。裝置中電壓分檔輸出，能滿足低壓試品與高壓試品的測(cè)量精度。采用的技術(shù)原理是利用高速微處理器產(chǎn)生SPwM正弦脈寬調(diào)制信號(hào)后，通過(guò)H橋及LC濾波回路將直流電源調(diào)制成工頻源，再將低壓電源通過(guò)分檔控制的工頻升壓器將電壓升高。微處理器通過(guò)對(duì)工頻高壓側(cè)的電壓互感器和電流互感器的采樣，經(jīng)過(guò)PID運(yùn)算，從而控制輸出電源達(dá)到試驗(yàn)?zāi)繕?biāo)的電壓和電流，實(shí)現(xiàn)對(duì)一次消諧器工頻電壓及電流參數(shù)的自動(dòng)化測(cè)試。由于裝置采用SPwM方式進(jìn)行電子調(diào)壓，因此無(wú)需調(diào)壓器或升壓器，能有效減輕裝置重量。同時(shí)PID閉環(huán)控制使測(cè)量過(guò)程自動(dòng)化，無(wú)需人員干預(yù)。

　　4一次消諧工頻電壓及電流參數(shù)測(cè)試裝置的優(yōu)點(diǎn)

　　（1）裝置采用電池供電，能邊充電邊測(cè)量，無(wú)需外接市電。

　?。?）裝置操作簡(jiǎn)單，便于工作人員外出攜帶及現(xiàn)場(chǎng)使用。

　?。?）裝置能自動(dòng)設(shè)定工頻電流，同時(shí)設(shè)有六檔常用電流指示精度等級(jí)，能覆蓋全部常用消諧器電流指標(biāo)。

　?。?）能在顯示屏上同時(shí)顯示電壓峰值和有效值數(shù)據(jù)，并能將數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)打印。

　?。?）采用P1D閉環(huán)控制，測(cè)量過(guò)程無(wú)需人為干預(yù)，全程自動(dòng)化。

　?。?）電壓分檔輸出，滿足低壓試品與高壓試品的測(cè)量精度要求。

　?。?）采用sPwM方式進(jìn)行電子調(diào)壓，無(wú)需調(diào)壓器或升壓器，減少裝置內(nèi)部組件數(shù)量。

　　5結(jié)語(yǔ)

　　綜上所述，隨著高壓試驗(yàn)技術(shù)的發(fā)展，更多快捷方便的試驗(yàn)裝置正在不斷推廣應(yīng)用，本文所述的一次消諧工頻電壓及電流參數(shù)測(cè)試裝置無(wú)需試驗(yàn)人員現(xiàn)場(chǎng)搭建試驗(yàn)平臺(tái)，采用了電池供電，能實(shí)現(xiàn)邊充電邊測(cè)量的功能，同時(shí)可自動(dòng)設(shè)定工頻電流。測(cè)試儀設(shè)有彩色顯示屏及中文提示界面，方便操作人員進(jìn)行操作。測(cè)試結(jié)果能直接打印。測(cè)試儀設(shè)計(jì)輕便小巧，方便工作人員攜帶到現(xiàn)場(chǎng)使用，提高了試驗(yàn)的效率，滿足了日益提高的試驗(yàn)要求。

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