本發(fā)明一種變電站低壓避雷器的電氣特性測(cè)試裝置，用于檢測(cè)避雷器運(yùn)行的性能。

背景技術(shù)：

變電站內(nèi)低壓氧化鋅避雷器使用量較大，主要安裝在電壓互感器端子箱、保護(hù)屏、所變壓器內(nèi)。近年來(lái)，低壓系統(tǒng)避雷器使用量增大，涉及面廣，低壓系統(tǒng)以及二次系統(tǒng)遭受雷電事故率的升高，對(duì)低壓避雷器的試驗(yàn)方法和測(cè)試裝置提出了新的要求。電氣裝置安裝工程《電氣設(shè)備交接試驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)》規(guī)定金屬氧化物避雷器試驗(yàn)項(xiàng)目：1、低壓(1kV以下)用500V兆歐表，絕緣電阻不小于2MΩ。2、直流參考電壓和0.75倍電壓下泄漏電流。電力系統(tǒng)內(nèi)暫無(wú)此類低壓避雷器特性試驗(yàn)儀器，根據(jù)要求，檢修試驗(yàn)部門應(yīng)具備低壓避雷器測(cè)試裝置，對(duì)電網(wǎng)所轄變電站低壓避雷器進(jìn)行有效監(jiān)測(cè)。有鑒于此，一種專用于變電站低壓避雷器的電氣特性測(cè)試裝置，是檢測(cè)避雷器運(yùn)行的性能的有利手段。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明一種變電站低壓避雷器的電氣特性測(cè)試裝置，操作方便、易于攜帶、可快速檢測(cè)低壓避雷器的運(yùn)行工況，進(jìn)行事故分析判斷。減少工作負(fù)擔(dān)、提高工作效率、縮短檢修停電時(shí)間。

本發(fā)明所采用的技術(shù)方案是：

一種變電站低壓避雷器的電氣特性測(cè)試裝置，包括CPU模塊、鍵盤模塊、顯示模塊，鍵盤模塊與顯示模塊均與CPU模塊連接，所述CPU模塊通過(guò)D/A模塊分別與穩(wěn)壓模塊、穩(wěn)流模塊連接，穩(wěn)壓模塊、穩(wěn)流模塊均與倍壓整流模塊連接。倍壓整流模塊一側(cè)連接電壓反饋模塊，另一側(cè)連接功率保護(hù)模塊，功率保護(hù)模塊連接CPU模塊。氧化鋅避雷器一側(cè)連接電壓反饋模塊，另一側(cè)連接RI模塊，氧化鋅避雷器另一側(cè)還分別連接穩(wěn)流模塊、電流采樣模塊。分壓電阻一側(cè)連接電壓反饋模塊，另一側(cè)連接電壓采樣模塊，所述電流采樣模塊、電壓采樣模塊均連接A/D模塊，A/D模塊連接CPU模塊。

所述D/A模塊包括D/A轉(zhuǎn)換器TLC5618、放大器OP07。

所述A/D模塊包括電子開(kāi)關(guān)芯片CD4051，儀表放大器AD620，模數(shù)轉(zhuǎn)換器AD7705等組成

所述穩(wěn)壓模塊包括電壓比較器LM339、運(yùn)算放大器TL062、電壓比較器LM311；由D/A模塊提供基準(zhǔn)電壓，電壓比較器LM339組成基準(zhǔn)頻率，運(yùn)算放大器TL062對(duì)信號(hào)放大比較，穩(wěn)壓模塊由電壓比較器LM311驅(qū)動(dòng)。

所述穩(wěn)流模塊：由D/A模塊提供基準(zhǔn)電流，放大器OP07檢測(cè)測(cè)試回路中電流，經(jīng)運(yùn)算放大器TL062與基準(zhǔn)電流做比較，輸出信號(hào)疊加到穩(wěn)壓模塊，進(jìn)行控制輸出電壓達(dá)到穩(wěn)流目的。

所述電壓反饋模塊：電壓反饋信號(hào)由高壓電阻進(jìn)行分壓，信號(hào)經(jīng)放大器OP07放大。

所述倍壓整流模塊包括：高壓變壓器，高壓電容，高壓二極管，限流電阻，放電電阻，濾波電感。

所述功率保護(hù)模塊：高壓驅(qū)動(dòng)輸入功率(電流量)限制保護(hù)，所采集到的信號(hào)經(jīng)比較器和基準(zhǔn)信號(hào)比較放大，疊加到穩(wěn)流模塊，進(jìn)行控制高壓輸出或者關(guān)斷。

所述電流采樣模塊：由電感，電阻電容組成前置濾波，濾波信號(hào)經(jīng)運(yùn)算放大器TLC2652CN、運(yùn)算放大器CA3140E、偏置電路、檔位調(diào)節(jié)電路組成。

所述RI模塊：為串聯(lián)在高壓輸出回路中，由大功率高精度的金屬膜電阻、瞬變二極管和電容電感組成，所采集到的信號(hào)經(jīng)比較器和基準(zhǔn)信號(hào)比較放大，疊加到穩(wěn)流模塊進(jìn)行控制高壓輸出或者關(guān)斷。

一種變電站低壓避雷器的電氣特性測(cè)試方法，先設(shè)定穩(wěn)流輸出1mA，然后施加遠(yuǎn)大于1mA時(shí)所需測(cè)試電壓；等待電壓電流相對(duì)穩(wěn)定后，采集1mA時(shí)電壓，然后CPU模塊設(shè)定輸出電壓為所讀到的電壓值；由于避雷器的曲線特性，當(dāng)電壓降到之前1mA時(shí)的電壓時(shí)，電流就不一定是1mA，此時(shí)需要進(jìn)行電壓微量調(diào)整，讓電流穩(wěn)定在1mA。

一種變電站低壓避雷器的電氣特性測(cè)試裝置，應(yīng)用于變電站內(nèi)1kV及以下低壓氧化鋅避雷器電氣特性測(cè)試。

本發(fā)明一種變電站低壓避雷器的電氣特性測(cè)試裝置，有益效果如下：

1：輸出直流電壓，升壓調(diào)節(jié)范圍0-2500V，電流0-5mA。該裝置在原有絕緣電阻測(cè)試儀測(cè)量系統(tǒng)的基礎(chǔ)上，加入一組可控的穩(wěn)流模塊即可完成避雷器的測(cè)試需求，可有效解決電力系統(tǒng)暫無(wú)對(duì)低壓及二次系統(tǒng)避雷器進(jìn)行電氣特性試驗(yàn)的問(wèn)題。

2：測(cè)試儀實(shí)現(xiàn)了多個(gè)測(cè)試項(xiàng)目一體化集成功能，綜合了低壓氧化鋅避雷器檢測(cè)項(xiàng)目，絕緣電阻測(cè)試、吸收比測(cè)試、直流泄漏電流測(cè)試。測(cè)試過(guò)程簡(jiǎn)單，操作方便一鍵式自動(dòng)完成吸收比、極化指數(shù)、直流泄漏電流測(cè)量；具有耐壓測(cè)試、快速測(cè)試等功能選項(xiàng)。自動(dòng)測(cè)試數(shù)字顯示結(jié)果。具有自動(dòng)放電功能，測(cè)試完畢放電過(guò)程有聲音和文字信息提示，放電至60V的時(shí)間小于10秒。

3：該測(cè)量裝置可廣泛應(yīng)用于變電站、發(fā)電廠的配電柜低壓氧化鋅避雷器設(shè)備性能檢測(cè)，對(duì)高壓電器設(shè)備如：變壓器、電抗器、電容器、斷路器等進(jìn)行絕緣電阻、吸收比、極化指數(shù)的測(cè)量。

附圖說(shuō)明

下面結(jié)合附圖和實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步說(shuō)明：

圖1為本發(fā)明的電氣連接原理圖。

具體實(shí)施方式

如圖1所示，一種變電站低壓避雷器的電氣特性測(cè)試裝置，包括CPU模塊、鍵盤模塊、顯示模塊，鍵盤模塊與顯示模塊均與CPU模塊連接。所述CPU模塊通過(guò)D/A模塊分別與穩(wěn)壓模塊、穩(wěn)流模塊連接，穩(wěn)壓模塊、穩(wěn)流模塊均與倍壓整流模塊連接。倍壓整流模塊一側(cè)連接電壓反饋模塊，另一側(cè)連接功率保護(hù)模塊，功率保護(hù)模塊連接CPU模塊。氧化鋅避雷器一側(cè)連接電壓反饋模塊，另一側(cè)連接RI模塊，氧化鋅避雷器另一側(cè)還分別連接穩(wěn)流模塊、電流采樣模塊。分壓電阻一側(cè)連接電壓反饋模塊，另一側(cè)連接電壓采樣模塊，所述電流采樣模塊、電壓采樣模塊均連接A/D模塊，A/D模塊連接CPU模塊。

所述D/A模塊包括D/A轉(zhuǎn)換器TLC5618、放大器OP07。

所述A/D模塊包括電子開(kāi)關(guān)芯片CD4051，儀表放大器AD620，模數(shù)轉(zhuǎn)換器AD7705。

所述穩(wěn)壓模塊包括電壓比較器LM339、運(yùn)算放大器TL062、電壓比較器LM311；由D/A模塊提供基準(zhǔn)電壓，電壓比較器LM339組成基準(zhǔn)頻率，運(yùn)算放大器TL062對(duì)信號(hào)放大比較，穩(wěn)壓模塊由電壓比較器LM311驅(qū)動(dòng)。

所述穩(wěn)流模塊：由D/A模塊提供基準(zhǔn)電流，放大器OP07檢測(cè)測(cè)試回路中電流，經(jīng)運(yùn)算放大器TL062與基準(zhǔn)電流做比較，輸出信號(hào)疊加到穩(wěn)壓模塊，進(jìn)行控制輸出電壓達(dá)到穩(wěn)流目的。

所述電壓反饋模塊：電壓反饋信號(hào)由高壓電阻進(jìn)行分壓，信號(hào)經(jīng)放大器OP07放大。

所述倍壓整流模塊包括：高壓變壓器，高壓電容，高壓二極管，限流電阻，放電電阻，濾波電感。

所述功率保護(hù)模塊：高壓驅(qū)動(dòng)輸入功率(電流量)限制保護(hù)，所采集到的信號(hào)經(jīng)比較器和基準(zhǔn)信號(hào)比較放大，疊加到穩(wěn)流模塊，進(jìn)行控制高壓輸出或者關(guān)斷。

所述電流采樣模塊：由電感，電阻電容組成前置濾波，濾波信號(hào)經(jīng)運(yùn)算放大器TLC2652CN、運(yùn)算放大器CA3140E、偏置電路、檔位調(diào)節(jié)電路組成。

所述RI模塊：為串聯(lián)在高壓輸出回路中，由大功率高精度的金屬膜電阻、瞬變二極管和電容電感組成，所采集到的信號(hào)經(jīng)比較器和基準(zhǔn)信號(hào)比較放大，疊加到穩(wěn)流模塊進(jìn)行控制高壓輸出或者關(guān)斷。

本發(fā)明裝置還包括電源模塊：由電池組提供電壓，經(jīng)過(guò)變壓器升壓整流濾波后，提供4組電源，分別是+12V，-12V，+5V，-5V。

根據(jù)電氣原理圖所示：儀器核心是由單片機(jī)存儲(chǔ)器等組成CPU模塊，控制電路中電源開(kāi)關(guān)、數(shù)據(jù)顯示、接收鍵盤指令、控制A/D模塊、D/A模塊、高壓電路的啟動(dòng)和停止以及自動(dòng)放電等。

首先儀器開(kāi)機(jī)后，電池提供的電源是在一定范圍內(nèi)波動(dòng)的，經(jīng)由電源模塊進(jìn)行變換，經(jīng)過(guò)濾波整流后，得到工作需要的4路電壓±12V，±5V。

顯示模塊由單片機(jī)控制，顯示儀器當(dāng)時(shí)的各種信息界面，配合鍵盤控制，可以進(jìn)行所需要的測(cè)試項(xiàng)目。

D/A模塊由單片機(jī)控制，提供輸出電壓的基準(zhǔn)電壓，輸出電流的基準(zhǔn)電流，功率保護(hù)電路的基準(zhǔn)電壓，各基準(zhǔn)電壓大小根據(jù)所測(cè)試項(xiàng)目不同，會(huì)進(jìn)行自動(dòng)調(diào)整。

A/D模塊負(fù)責(zé)信號(hào)采集，由單片機(jī)控制，單片機(jī)通過(guò)對(duì)各種信號(hào)的分析，執(zhí)行不同的命令，控制電路的穩(wěn)定運(yùn)行；采集的信號(hào)由，電池電壓，電池充電電壓，充電電流，高壓輸出電壓，高壓輸出電流；以及工作的電壓等是否在正常；單片機(jī)采集到的高壓電壓，和電流，會(huì)根據(jù)測(cè)試項(xiàng)目不同，相應(yīng)的換算成電阻值或者電流值和電壓值等顯示。

其中保護(hù)信號(hào)采集模塊為：RI模塊和功率保護(hù)模塊。RI模塊是檢測(cè)輸出回路中的電流，信號(hào)經(jīng)過(guò)濾波放大處理后，與A/D模塊提供的基準(zhǔn)電壓進(jìn)行比較后得到的信號(hào)提供給穩(wěn)流模塊處理。功率保護(hù)模塊是限制高壓驅(qū)動(dòng)電路的輸出功率而達(dá)到保護(hù)高壓的驅(qū)動(dòng)電路，得到的信號(hào)同樣經(jīng)過(guò)濾波處理，然后和A/D提供的基準(zhǔn)進(jìn)行比較后，提供給穩(wěn)流模塊處理。

電壓反饋模塊負(fù)責(zé)采集輸出電壓信號(hào)，經(jīng)過(guò)放大器處理后提供給穩(wěn)壓模塊。

電流采集模塊負(fù)責(zé)采集測(cè)量回路中的電流信號(hào)，經(jīng)過(guò)處理，提供給A/D采集模塊供單片機(jī)檢測(cè)處理。另外信號(hào)還提供給穩(wěn)流模塊，當(dāng)其他保護(hù)模塊失效時(shí)，可以提供輔助保護(hù)。

穩(wěn)壓模塊將D/A模塊提供的基準(zhǔn)電壓和反饋回來(lái)的信號(hào)進(jìn)行比較，得到的信號(hào)提供給調(diào)制電路(脈寬調(diào)制)。

穩(wěn)流模塊將RI模塊，功率模塊，電流采樣模塊的信號(hào)和D/A提供的基準(zhǔn)信號(hào)進(jìn)行比較，優(yōu)先達(dá)到保護(hù)條件的信號(hào)送給調(diào)制電路(脈寬調(diào)制)。

調(diào)制電路將穩(wěn)壓模塊和穩(wěn)流模塊的信號(hào)進(jìn)行相加，再和標(biāo)準(zhǔn)信號(hào)疊加，輸出信號(hào)就可以控制高壓的輸出大小。

低壓氧化鋅避雷器測(cè)試項(xiàng)目包括：1、1000V絕緣電阻試驗(yàn)；2、泄漏電流1mA時(shí)電壓最大為1500V。本發(fā)明一種變電站低壓避雷器的電氣特性測(cè)試裝置，測(cè)試原理：先設(shè)定穩(wěn)流輸出1mA.然后施加遠(yuǎn)大于1mA時(shí)所需測(cè)試電壓。等待電壓電流相對(duì)穩(wěn)定后，采集1mA時(shí)電壓，然后CPU模塊設(shè)定輸出電壓為所讀到的電壓值。由于避雷器的曲線特性，當(dāng)電壓降到之前1mA時(shí)的電壓時(shí)，電流就不一定是1mA，此時(shí)需要進(jìn)行電壓微量調(diào)整，讓電流穩(wěn)定在1mA。電路設(shè)計(jì)原理如圖1所示。

本發(fā)明一種變電站低壓避雷器的電氣特性測(cè)試裝置，采用CPU模塊控制，全中文操作界面，該裝置引入數(shù)字濾波技術(shù)，抗干擾能力強(qiáng)、適用于復(fù)雜高壓現(xiàn)場(chǎng)測(cè)量。電磁兼容設(shè)計(jì)，抗沖擊能力強(qiáng)、機(jī)身塑殼、攜帶方便。內(nèi)置電源模塊，電源模塊為大容量2600mAh鋰電池。智能化充電電路，電池使用壽命長(zhǎng)。顯示模塊采用128*64點(diǎn)陣圖文液晶顯示器，帶綠色背光，不受光線影響，使讀數(shù)更清晰。儀表10分鐘無(wú)動(dòng)作將自動(dòng)關(guān)機(jī)。

本發(fā)明一種變電站低壓避雷器的電氣特性測(cè)試裝置，主要應(yīng)用于變電站內(nèi)1kV及以下低壓氧化鋅避雷器電氣特性測(cè)試，測(cè)試性能：

1、絕緣電阻測(cè)試設(shè)定加壓值自動(dòng)升壓，并自動(dòng)顯示測(cè)試絕緣電阻值結(jié)果。

2、避雷器直流參考電壓測(cè)試，自動(dòng)升壓至泄漏電流1mA，系統(tǒng)自動(dòng)運(yùn)算降壓至75％電壓值測(cè)試泄漏電流顯示，測(cè)試過(guò)程全自動(dòng)完成。

絕緣電阻測(cè)試0-2500V，直流參考電壓升壓范圍0-2500V，泄露電流測(cè)試范圍0-5mA。該裝置集成低壓避雷器多項(xiàng)試驗(yàn)項(xiàng)目，自動(dòng)升/降壓分析測(cè)試。所采用的元器件生產(chǎn)工藝成熟，測(cè)試裝置運(yùn)行穩(wěn)定可靠，有效解決電力系統(tǒng)暫無(wú)對(duì)低壓及二次系統(tǒng)避雷器特性試驗(yàn)儀器的問(wèn)題。

本發(fā)明一種變電站低壓避雷器的電氣特性測(cè)試裝置，便于操作、攜帶，外型尺寸：285mm×247mm×120mm儀器重量：2.5kg。整機(jī)重量：6.3kg。測(cè)量單只避雷器耗時(shí)2分鐘，單人攜帶且和獨(dú)自完成操作測(cè)試。

實(shí)施例：

對(duì)某380V低壓避雷器(型號(hào)HY1.5W-0.5/2.6)進(jìn)行5次平行試驗(yàn)，均符合技術(shù)參數(shù)值，測(cè)試結(jié)果統(tǒng)計(jì)分析如下表：

表1某避雷器5次試驗(yàn)數(shù)據(jù)

實(shí)際應(yīng)用案例：

某變電站技改工程中，采用發(fā)明低壓避雷器特性測(cè)試裝置進(jìn)行檢測(cè)，在檢測(cè)的15只避雷器中有一只參數(shù)不合格，充分檢驗(yàn)了測(cè)試儀的應(yīng)用效果。

表2某變電站避雷器批次檢測(cè)