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智能型变压器有载分接开关参数综合测试仪
介绍了一种新型智能化的电力变压器有载分接开关参数综合测试仪。叙述了有载分接开关的工作过程及测试仪的系统结构，完成了有绕组和无绕组时过渡电阻测量电路的设计。该仪器操作简便，抗干扰性强，工作稳定可靠。对于电力系统测试装置实现智能化有重要意义。
　　关键词：有载分接开关；过渡电阻；无绕组测量；有绕组测量
　　中图分类号：TM933文献标识码：A
　　有载分接开关是指能在变压器励磁或负载状态下进行操作，用以调换线圈的分接连接位置的一种装置。根据国家电力设备预防性试验规程1997年规定，在有载分接开关生产和大修中要对有载分接开关的一系列参数进行测量。以往通常采用光线示波器记录有载分接开关的过渡波形，通过人工分析获得各种参数。这种方法测量困难，获得数据**度低。随着智能化技术的发展，电力领域迫切需要一种能够对有载开关的各种参数进行自动测试，测量精度高的智能化仪器。为此，在充分研究有载分接开关工作原理的基础上，研制了这种新型的智能型电力变压器有载分接开关参数综合测试仪。
　　 1有载分接开关的工作过程
　　电力变压器在变压供电过程中，由于高峰低谷时用电量不同，需利用有载开关在线调换分接点，以保证负载不同时电网电压稳定。切换过程通过过渡电阻辅助将负载电流无间断地或无显著变化地从一个分接转到另一个分接。 来源:http://www.tede.cn
　　整个切换的动作顺序如图1所示。图1a为切换前的状态，分接开关接在分接1上；图1b为切换开始，开关的滑动触头向分接2移动，开关通过过渡电阻R1与分接1相连；图1c中1'、2'连通滑动触头，触头通过R1,R2分别与分接1、2相连；图1d中开关通过R2与分接2相连；图1滑动触e头与分接2连上，开关完全切换到分接2上，切换结束。整个切换过程约30至60ms.从整个切换过程看，开关(或含变压器)两端的电阻值发生了变化，即从0→R→R/2→R→0.
　　
　　(a)(b)(c)(d)(e)
　　图1有载分接开关工作顺序(分接1到2,R1=R2=R)
　　因此从电阻值的变化就能判断开关的工作过程是否正确。图2为切换过程中某一相的过渡电阻随时间的变化曲线(R-t)，从曲线中可获得过渡时间，过渡电阻，三相同期性等参数。
　　
　　图2过渡电阻波形
　　 2系统组成
　　有载分接开关测试仪总体框图如图3所示。被测开关的三相电压电流信号分别经测量电路取入，放大后送采样保持器，经双多选一模拟开关分别送A/D转换成数字量送入单片机进行运算和处理，测得波形及参数可在液晶屏上显示，并可由微型打印机打印出来。本仪器自带实时时钟，可记录测试时间；可保存三组被测波形，便于现场测试后带回来分析；测试仪还配有RS232标准串行口，可将测得数据送计算机，长久存档。
　　
　　图3有载分接开关测试系统总体框图
　　 3系统工作原理
　　3.1测量电路
　　有载分接开关的测量分为无绕组和有绕组测量两种，即不带负载(变压器)和带负载测量。无绕组测量主要用于开关生产时出厂测量，有绕组则用于开关检修时。由于有载分接开关使用时和变压器是连为一体的，测量时开关和变压器分开很麻烦，所以采用有绕组测量。因有载分接开关测量大多是在出厂后，因此有绕组测量通常更重要。
　　无绕组测量采用加电压源的方法，如图4所示。在开关两分接之间加入10V电压源，串入一个取样电阻Rs,采集电压Uk及电流信号Ui,由下式
　　 Rx=UkRs/Ui
　　 (1)
　　可求得过渡电阻Rx.这种方法测量简便，且被测电阻的测量范围大。
　　
　　图4无绕组测量电路基本结构
　　有绕组测量由于回路中加入了变压器绕组，而变压器绕组呈感性，在切换过程中会阻碍回路电流的变化，产生振荡，使测得的电压和电流信号不准，造成Rx不准。因此，对有绕组测量，采用加电流源的方法，以恒流消除开关切换时变压器线圈电感对测量的影响，如图5所示，在回路中加入П型滤波电路，以防止开关切换的开始和结束瞬间在变压器线圈上产生振荡。同样，利用取样电阻Rs,采集Ui和Uk信号，由公式(1)求得Rx.
　　
　　图5有绕组测量电路基本结构　图5有绕组测量电路基本结构
　　 3.2数据采集电路
　　三相的电压Ui和Uk信号分别经前放及采样保持送入多路模拟选通开关送入A/D转换器中，A/D采用12位逐次比较型芯片AD1674,速率为10μs,转换被测信号的瞬态值，用以描绘过渡电阻的变化波形。为保证采样速度，采用两片A/D同时采集，采集后的数字量送入单片机中。
　　 3.3数据处理及回放
　　数据处理选用高速51系列单片机80C320,它在相同晶振频率下，比普通51芯片(如8031)速度高3倍左右。切换过程中，每隔100μs采集一组数据，对数据进行运算，得到各点的过渡电阻值Rx,送液晶显示屏回放。显示屏采用320×240的点阵式液晶屏，可显示菜单及图形。菜单采用汉化下拉式，并显示操作提示，所有操作都可在菜单上完成，简便易学，并能同时显示出三相的过渡波形，便于比较，波形可缩放，通过选择和移动光标可得到过渡时间，三相同期型，过渡电阻等参数。 来源:输配电设备网
　　 4结束语
　　该仪器操作简便，测量**可靠，抗强电冲击，菜单及图形显示清晰直观。该仪器已经研制完毕，并在现场调试运行成功。目前已形成产品，在电力行业中应用，得到工厂及用户的认可。该智能型测试仪的研制成功，解决了以往采用人工方法测试有载分接开关的不准确性，尤其有绕组测量避免了将变压器与开关分离的繁重工作，保证了测量的可靠性、便利性。为强电测试装置向智能化发展提供了可参考的技术依据。
　　
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