專利名稱：變壓器有載分接開關(guān)測試儀校驗(yàn)裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型屬于對(duì)電力測試儀器的校準(zhǔn)、檢定與檢測領(lǐng)域，具體的說涉及一種校驗(yàn) 裝置和校驗(yàn)方法，利用該校驗(yàn)裝置和校驗(yàn)方法可以對(duì)變壓器有載分接開關(guān)測試儀主要的 測量功能即過渡電阻和過渡時(shí)間測量功能進(jìn)行髙準(zhǔn)確度的校驗(yàn)。
背景技術(shù)：
變壓器有載分接開關(guān)是與變壓器髙壓回路聯(lián)接的唯一運(yùn)動(dòng)部件，其故障率較高。 據(jù)統(tǒng)計(jì)，變壓器有載分接開關(guān)的故障發(fā)生次數(shù)幾乎占變壓器故障總次數(shù)的20%以上， 且隨著有載調(diào)壓變壓器臺(tái)數(shù)的增多和運(yùn)行年份的增長，故障率呈上升趨勢。因此，對(duì)有 載分接開關(guān)的檢查試驗(yàn)越來越引起重視。在《DL/T 596-1996電力設(shè)備預(yù)防性試驗(yàn)規(guī)程》 中要求檢査有載分接開關(guān)的動(dòng)作順序、動(dòng)作角度、測量切換時(shí)間。變壓器有載分接開關(guān) 測試儀，是用于測量和分析電力變壓器有載分接開關(guān)電氣性能的綜合測量儀器，通過專 門設(shè)計(jì)的測量電路可實(shí)現(xiàn)對(duì)有載分接開關(guān)的過渡波形、過渡時(shí)間、過渡電阻、三相同期 性、分離角等參數(shù)的自動(dòng)測量。但是，目前變壓器有載分接開關(guān)測試儀的質(zhì)量參差不齊， 而且對(duì)于衡量有載分接開關(guān)測試儀器測量準(zhǔn)確性和有效性的校驗(yàn)裝置和校驗(yàn)方法還很 不完善，因此，迫切需要提出合理可行的校驗(yàn)方法并研制相應(yīng)的校驗(yàn)裝置，以用于對(duì)變 壓器有載分接開關(guān)測試儀器進(jìn)行校準(zhǔn)、檢定與檢測。目前，國內(nèi)對(duì)變壓器有載分接開關(guān) 測試儀器開展的校驗(yàn)項(xiàng)目主要涉及過渡電阻、過渡時(shí)間、三相同期性、紋波系數(shù)、分離 角等，依據(jù)的校驗(yàn)規(guī)程主要是《DL/T 846.8-2004高電壓測試設(shè)備通用技術(shù)條件第八部 分有載分接開關(guān)測試儀》，其中對(duì)過渡過程(包括過渡電阻和過渡時(shí)間)的校驗(yàn)是最重 要的校驗(yàn)項(xiàng)目。目前，根據(jù)申請(qǐng)人所知，國內(nèi)有關(guān)單位對(duì)變壓器有載分接開關(guān)測試儀的過渡電阻、 過渡時(shí)間測量功能的校驗(yàn)方法是通常采取"分別校驗(yàn)"的方法。"分別校驗(yàn)"的方法如圖1所示，其特點(diǎn)是對(duì)被試儀器的過渡電阻測量功能僅依 據(jù)電阻測試儀相關(guān)檢定方法單獨(dú)采用標(biāo)準(zhǔn)電阻器進(jìn)行校驗(yàn)；對(duì)被試儀器的過渡時(shí)間測量功能僅依據(jù)時(shí)間間隔測量儀相關(guān)檢定方法單獨(dú)給出標(biāo)準(zhǔn)時(shí)間間隔進(jìn)行校驗(yàn)。這種"分別 校驗(yàn)"方法的不足是并不能充分的評(píng)價(jià)變壓器有載分接開關(guān)測試儀器對(duì)過渡電阻和過 渡時(shí)間的現(xiàn)場測量能力，因?yàn)?，現(xiàn)場變壓器有載分接開關(guān)在分接切換瞬間的過渡電阻和 過渡時(shí)間的變化是"同步"體現(xiàn)的，具體的表現(xiàn)形式是一個(gè)過渡波形，這就需要變壓器有 載分接開關(guān)測試儀器在準(zhǔn)確測量出過渡電阻的同時(shí)也能夠準(zhǔn)確且同步地測量出相應(yīng)過 渡電阻經(jīng)歷的過渡時(shí)間。所以，當(dāng)采用"分別校驗(yàn)"的方法對(duì)變壓器有載分接開關(guān)測試儀 器進(jìn)行校驗(yàn)時(shí)，對(duì)該試品的過渡電阻及過渡時(shí)間測量功能進(jìn)行的評(píng)價(jià)是具有不足的；換 言之，即使一臺(tái)變壓器有載分接開關(guān)測試儀器對(duì)標(biāo)準(zhǔn)電阻和標(biāo)準(zhǔn)時(shí)間間隔在"分別"測量 的情況下能"分別"得到較好測量結(jié)果，我們也不能簡單的推斷出該儀器對(duì)過渡過程(過 渡過程是過渡電阻和過渡時(shí)間的同步體現(xiàn))能"同步"的準(zhǔn)確測量。如上所述，目前國內(nèi)僅有的校驗(yàn)裝置在給出的過渡電阻和過渡時(shí)間的準(zhǔn)確度上均有 限。但是，目前市場上大量的變壓器有載分接開關(guān)測試儀標(biāo)稱的最大允許誤差已達(dá)到過 渡電阻O.in、過渡時(shí)間O.lms左右。故急需設(shè)計(jì)基于"同步校驗(yàn)"方法的校驗(yàn)裝置，提 高標(biāo)準(zhǔn)過渡電阻和標(biāo)準(zhǔn)過渡時(shí)間的準(zhǔn)確度，滿足目前校驗(yàn)工作的緊迫需要。發(fā)明內(nèi)容本實(shí)用新型的目的是針對(duì)現(xiàn)有變壓器有載分接開關(guān)測試儀器的校驗(yàn)裝置的不足，尤其是針對(duì)過渡過程(過渡過程是過渡電阻和過渡時(shí)間的同步體現(xiàn))的校驗(yàn)裝置在準(zhǔn)確 度上的不足進(jìn)行了改進(jìn)，提供一種改進(jìn)的變壓器有載分接開關(guān)測試儀校驗(yàn)裝置，可以對(duì) 變壓器有載分接開關(guān)測試儀的過渡電阻和過渡時(shí)間測量功能進(jìn)行高準(zhǔn)確度的"同步校 驗(yàn)"，本實(shí)用新型的具有"同步校驗(yàn)"特點(diǎn)的校驗(yàn)裝置給出的標(biāo)準(zhǔn)過渡電阻準(zhǔn)確度可以優(yōu) 于100mft (最高可以優(yōu)于2mil),給出的標(biāo)準(zhǔn)過渡時(shí)間的準(zhǔn)確度可以優(yōu)于100fis (最高 可以優(yōu)于lps),從而為變壓器有載分接開關(guān)測試儀有效的髙準(zhǔn)確度校驗(yàn)工作提供了條 件和保障。本實(shí)用新型的技術(shù)方案是 一種變壓器有載分接開關(guān)測試儀校驗(yàn)裝置，其特征在于 它包括若干實(shí)物標(biāo)準(zhǔn)電阻和若干開關(guān)切換器件，組成電阻切換網(wǎng)絡(luò)，電阻切換網(wǎng)絡(luò)與核 心控制器電連接，所述的實(shí)物標(biāo)準(zhǔn)電阻為低溫度系數(shù)低分布參數(shù)的功率型精密電阻，其 準(zhǔn)確度優(yōu)于100mil;所述的開關(guān)切換器件是具有超低導(dǎo)通電阻功率型場效應(yīng)管，其導(dǎo)通電阻小于lOmQ,切換速度優(yōu)于lfis。該裝置模擬的過渡電阻的準(zhǔn)確度優(yōu)于lOOmft,模 擬的過渡時(shí)間的準(zhǔn)確度優(yōu)于100fis。如上所述的變壓器有載分接開關(guān)測試儀校驗(yàn)裝置，其特征在于所述功率型精密電 阻，其準(zhǔn)確度優(yōu)于2mil。如上所述的變壓器有載分接開關(guān)測試儀校驗(yàn)裝置，其特征在于在每一條標(biāo)稱阻值 對(duì)應(yīng)的功率型精密電阻和超低導(dǎo)通電阻的功率型場效應(yīng)管的串聯(lián)回路均旁路一條由普通精密電阻和中低導(dǎo)通電阻的功率型場效應(yīng)管的串聯(lián)回路。 本實(shí)用新型的原理和有益效果本實(shí)用新型在模擬過渡過程時(shí)，選擇了低溫度系數(shù)低分布參數(shù)的高穩(wěn)定性功率型精 密電阻來模擬過渡電阻，這樣可以保證本實(shí)用新型模擬的過渡電阻的阻值準(zhǔn)確、保證在 被試儀器操作電流的作用下過渡電阻阻值的溫漂足夠小、并且保證在過渡電阻的快速切 換過程中盡可能減少電阻本身分布電容和電感帶來的影響。本實(shí)用新型在模擬過渡過程時(shí)，選擇了具有超低等效導(dǎo)通電阻的功率型場效應(yīng)管(FET)作為核心的髙速開關(guān)器件，具體的可以選擇具有超低等效飽和導(dǎo)通電阻的功率 型場效應(yīng)管(POWERMOSFET)。如圖4所示，為一個(gè)典型的7V溝道功率型場效應(yīng)管(POWER MOSFET)在導(dǎo)通狀態(tài)下的簡易等效電路圖，可見，由于場效應(yīng)管(FET) 的導(dǎo)電溝道具有體電阻的性質(zhì)，因此管子在飽和導(dǎo)通時(shí)其漏極電流與漏源電壓成正比， 即導(dǎo)通電阻r。"是僅與柵源極控制電壓F^相關(guān)的一個(gè)參數(shù)，當(dāng)柵源極控制電壓K^足 夠大時(shí)，導(dǎo)通電阻f。"最小并且穩(wěn)定在某一數(shù)值，此外，場效應(yīng)管的偏移電壓幾乎為零， 所以，整個(gè)iV溝道功率型場效應(yīng)管(POWER MOSFET)在導(dǎo)通時(shí)的等效電路可以看 作是一個(gè)僅與柵源極控制電壓^^相關(guān)的純導(dǎo)通電阻6 ，并且該電阻隨著柵源極控制 電壓足夠大時(shí)達(dá)到最小并且穩(wěn)定在某一數(shù)值；同時(shí)，功率型場效應(yīng)管(POWER MOSFET)作為開關(guān)器件應(yīng)用時(shí)可具有高于lps的開斷速度。這樣，通過選擇具有超 低等效導(dǎo)通電阻的場效應(yīng)管(FET),具體的可以選擇具有超低等效飽和導(dǎo)通電阻的功 率型場效應(yīng)管(POWER MOSFET)作為核心的髙速開關(guān)器件，可以極大減少切換開 關(guān)的開關(guān)特性對(duì)校驗(yàn)裝置整體的標(biāo)準(zhǔn)過渡電阻和標(biāo)準(zhǔn)過渡時(shí)間準(zhǔn)確度和穩(wěn)定性的影響， 保證過渡電阻從一個(gè)阻值到另外一個(gè)阻值的切換速度準(zhǔn)確度最好可以優(yōu)于Ms,保證切 換期間過渡電阻阻值的準(zhǔn)確度可以優(yōu)于2毫歐。其次，本實(shí)用新型設(shè)計(jì)了阻值修正回路。由于切換開關(guān)導(dǎo)通電阻和回路引線電阻等 的存在，使得在不進(jìn)行修正的情況下，校驗(yàn)裝置實(shí)際的整體過渡電阻阻值會(huì)略髙于標(biāo)稱 阻值。本實(shí)用新型針對(duì)全部標(biāo)稱阻值所對(duì)應(yīng)的每一條電阻回路均設(shè)計(jì)了用于阻值修正的旁路電阻回路，如圖6，即在每一條標(biāo)稱阻值對(duì)應(yīng)的功率型精密電阻和超低導(dǎo)通電阻場 效應(yīng)管(FET)的串列回路均旁路一條由中等精密電阻和中低導(dǎo)通電阻場效應(yīng)管(FET) 的串聯(lián)回路，其中，場效應(yīng)管(FET)具體的可以是功率型場效應(yīng)管(POWER MOSFET)，并且主電阻回路和旁路電阻的開關(guān)切換控制信號(hào)同步，這樣，通過主、旁 路電阻并聯(lián)的方法即可將等效過渡電阻阻值修正到標(biāo)稱阻值的允許誤差范圍之內(nèi)。


圖l、傳統(tǒng)的"分別校驗(yàn)"方法的原理示意圖。 圖2、本實(shí)用新型采用的髙準(zhǔn)確度"同步校驗(yàn)"方法的原理示意圖。 圖3、 NPN型雙極晶體管在導(dǎo)通狀態(tài)下的等效電路示意圖。 圖4、 N溝道功率型場效應(yīng)管在導(dǎo)通狀態(tài)下的等效電路示意圖。 圖5、本實(shí)用新型實(shí)施例l的電路原理示意圖。圖6、本實(shí)用新型實(shí)施例2提出的過渡電阻阻值修正回路的原理示意圖。
具體實(shí)施方式

以下結(jié)合附圖對(duì)本實(shí)用新型作進(jìn)一步詳細(xì)的說明。各圖中標(biāo)號(hào)的說明H試變壓器有載分接開關(guān)測試儀(被測儀器)、2HS流源、 21、 22—過渡電阻輸出端子、3—標(biāo)準(zhǔn)過渡電阻、31、 32—可調(diào)的功率型精密電阻、33、 34~功率型精密電阻陣列、35~功率型精密電阻、36~普通精密電阻、"高速模擬開 關(guān)、41、 42—高速開關(guān)、43、 44、 45—超低導(dǎo)通電阻功率型場效應(yīng)管開關(guān)陣列、46—超 低導(dǎo)通電阻功率型場效應(yīng)管開關(guān)、47—中低導(dǎo)通電阻功率型場效應(yīng)管開關(guān)、5—核心控 制器件、6—光電隔離電路、7—驅(qū)動(dòng)電路。如圖2所示，為本實(shí)用新型采用的髙準(zhǔn)確度"同步校驗(yàn)"方法的原理示意圖。當(dāng)本實(shí) 用新型對(duì)被試儀器1的過渡過程(包括過渡電阻和過渡時(shí)間)測量性能進(jìn)行校驗(yàn)時(shí)，首 先閉合超低導(dǎo)通電阻的高速開關(guān)41，使被試儀器1的恒流源僅通過可調(diào)的功率型精密 電阻31，然后閉合超低導(dǎo)通電阻的髙速開關(guān)42,使被試儀器1的恒流源2通過可調(diào)的功率型精密電阻31和32的并聯(lián)回路，然后斷開超低導(dǎo)通電阻的高速開關(guān)41使得被試 儀器1的恒流源2僅通過可調(diào)的功率型精密電阻32,通過以上操作即可在校驗(yàn)裝置的 過渡電阻輸出端子21和22間模擬出一組典型阻值變化過程，即可模擬出一組標(biāo)準(zhǔn)過渡 過程用來校驗(yàn)被試儀器l的過渡過程(包括過渡電阻和過渡時(shí)間)測量性能。通過選擇 低溫度系數(shù)低分布參數(shù)的髙穩(wěn)定性可調(diào)的功率型精密電阻31、 32和具有超低等效導(dǎo)通 電阻的髙速開關(guān)41、 42，本實(shí)用新型可以"同步"給出髙準(zhǔn)確度的過渡電阻和過渡時(shí)間。 如圖5所示，為本實(shí)用新型實(shí)施例的變壓器有載分接開關(guān)測試儀校驗(yàn)裝置的原理示 意圖。本實(shí)用新型的核心控制部分5是單片機(jī)最小系統(tǒng)，進(jìn)一步可以是DSP或者ARM 等嵌入式控制器件；本實(shí)用新型進(jìn)行過渡過程(包括過渡電阻和過渡時(shí)間)模擬輸出時(shí), 首先由核心控制部分5發(fā)出相應(yīng)的控制指令，該指令首先經(jīng)過基于高速光藕芯片的光電 隔離電路6，然后傳送給功率型場效應(yīng)管(POWERMOSFET)的驅(qū)動(dòng)電路7，這些具 有驅(qū)動(dòng)能力的切換指令作為控制信號(hào)傳遞給基于超低導(dǎo)通電阻的功率型場效應(yīng)管(POWER MOSFET)的電阻切換網(wǎng)絡(luò)(這些電阻切換網(wǎng)絡(luò)可以包括過渡電阻公共檔 位切換的超低導(dǎo)通電阻功率型場效應(yīng)管開關(guān)陣列45、過渡電阻低阻值檔位切換的超低 導(dǎo)通電阻功率型場效應(yīng)管開關(guān)陣列43、過渡電阻中高阻值檔位切換的超低導(dǎo)通電阻功 率型場效應(yīng)管開關(guān)陣列44),通過這些超低導(dǎo)通電阻的開關(guān)陣列的高速切換，即可對(duì)精 密電阻陣列33、 34進(jìn)行相應(yīng)的高速組態(tài)，進(jìn)而達(dá)到髙速度、髙準(zhǔn)確度的在端子21和 22間模擬過渡過程的目的其中，精密電阻陣列由若干低溫度系數(shù)低分布參數(shù)的髙穩(wěn) 定性功率型精密電阻構(gòu)成，檔位切換的開關(guān)陣列由具有超低導(dǎo)通電阻(可以接近lmQ)、 超低導(dǎo)通偏置電壓并且具有髙速切換能力(開斷速度可小于lfis)的功率型場效應(yīng)管(POWER MOSFET)構(gòu)成，采用該類開關(guān)器件和功率型精密電阻陣列是本實(shí)用新型 模擬過渡過程中同步保證過渡電阻準(zhǔn)確度和過渡時(shí)間準(zhǔn)確度所提出的關(guān)鍵技術(shù)。如圖6所示，為本實(shí)用新型提出的過渡電阻阻值修正回路的原理示意圖。本實(shí)用新 型針對(duì)校驗(yàn)裝置的全部過渡電阻標(biāo)稱阻值所對(duì)應(yīng)的每一條主電阻回路均設(shè)計(jì)了旁路電 阻回路，即在每一條標(biāo)稱阻值對(duì)應(yīng)的功率型精密電阻35和超低導(dǎo)通電阻的功率型場效 應(yīng)管(POWER MOSFET)開關(guān)46的串聯(lián)回路均旁路了一條由普通精密電阻36和中 低導(dǎo)通電阻功率型場效應(yīng)管(POWERMOSFET)開關(guān)47的串聯(lián)回路，并且主電阻回 路和旁路電阻回路的開關(guān)切換信號(hào)同步，這樣，通過主、旁路電阻并聯(lián)的方法可將在端 子21和22間的等效過渡電阻阻值修正到標(biāo)稱阻值的允許誤差范圍之內(nèi)。
權(quán)利要求1、一種變壓器有載分接開關(guān)測試儀校驗(yàn)裝置，其特征在于它包括若干實(shí)物標(biāo)準(zhǔn)電阻和若干開關(guān)切換器件，組成電阻切換網(wǎng)絡(luò)，電阻切換網(wǎng)絡(luò)與核心控制器電連接，所述的實(shí)物標(biāo)準(zhǔn)電阻為低溫度系數(shù)低分布參數(shù)的功率型精密電阻，其準(zhǔn)確度優(yōu)于100mΩ；所述的開關(guān)切換器件是具有超低導(dǎo)通電阻功率型場效應(yīng)管，其導(dǎo)通電阻小于10mΩ，切換速度優(yōu)于1μs。
2、 如權(quán)利要求1所述的變壓器有載分接開關(guān)測試儀校驗(yàn)裝置，其特征在于所述 功率型精密電阻，其準(zhǔn)確度優(yōu)于2mft。
3、 如權(quán)利要求1或2所述的變壓器有載分接開關(guān)測試儀校驗(yàn)裝置，其特征在于 在每一條標(biāo)稱阻值對(duì)應(yīng)的功率型精密電阻和超低導(dǎo)通電阻的功率型場效應(yīng)管的串聯(lián)回路均旁路一條由普通精密電阻和中低導(dǎo)通電阻的功率型場效應(yīng)管的串聯(lián)回路。
專利摘要一種變壓器有載分接開關(guān)測試儀校驗(yàn)裝置，其特征在于它包括若干實(shí)物標(biāo)準(zhǔn)電阻和若干開關(guān)切換器件，組成電阻切換網(wǎng)絡(luò)，電阻切換網(wǎng)絡(luò)與核心控制器電連接，所述的實(shí)物標(biāo)準(zhǔn)電阻為低溫度系數(shù)低分布參數(shù)的功率型精密電阻，其準(zhǔn)確度優(yōu)于100mΩ；所述的開關(guān)切換器件是具有超低導(dǎo)通電阻功率型場效應(yīng)管，其導(dǎo)通電阻小于10mΩ，切換速度優(yōu)于1μs。其模擬的過渡電阻的準(zhǔn)確度優(yōu)于100mΩ；模擬的過渡時(shí)間的準(zhǔn)確度優(yōu)于100μs?？梢詫?duì)變壓器有載分接開關(guān)測試儀的過渡電阻和過渡時(shí)間測量功能進(jìn)行高準(zhǔn)確度的“同步校驗(yàn)”，從而為變壓器有載分接開關(guān)測試儀的高準(zhǔn)確度校驗(yàn)工作提供了條件和保障。
文檔編號(hào)G01R35/00GK201107397SQ20072008860
公開日2008年8月27日 申請(qǐng)日期2007年11月29日 優(yōu)先權(quán)日2007年11月29日
發(fā)明者軍 張, 王斯琪, 章述漢, 民 雷, 瓊 項(xiàng) 申請(qǐng)人:國網(wǎng)武漢高壓研究院