[導讀]摘要：近年來，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串接一次消諧器接地，以抑制鐵磁諧振過電壓。一次消諧器的損壞，會引起以上故障。日常運維或故障檢查時，開展工頻電壓及電流參數(shù)測試工作，能有效地檢測出消諧器的好壞。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,測量儀器的精度等級不低于2.0,由于市場上還沒有滿足規(guī)程要求的高精度檢測裝置，供電公司試驗人員每次必須在現(xiàn)場通過高精度的大型調(diào)壓器、儀表搭建試驗平臺才能完成試驗，每次試驗需組裝許多設(shè)備，費時又費力。本項目設(shè)計了一套便攜式測試裝置，測量精度高，能有效地對一次消諧器進行工頻電壓及電流參數(shù)測試，方便日常運維和系統(tǒng)故障檢查分析，減輕了工作人員的工作強度，提高了工作效率，保證了電力系統(tǒng)的正常運行。

　　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串接一次消諧器，以抑制電磁諧振過電壓。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)備沒有采用絕緣封裝，非線性電阻材料直接裸露在空中，導致消諧器容易吸潮損壞。

　　在日常的運維或系統(tǒng)故障檢查時，通過測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)壓器及升壓器無法滿足規(guī)程所要求的消諧器電壓峰值、電流峰值及測量精度，導致試驗效率低下。有些供電公司由于測試設(shè)備缺乏，僅開展簡單的項目檢測，無法有效檢測出消諧器的問題：而有些供電公司試驗人員每次都需要在現(xiàn)場搭建試驗平臺才能完成試驗，試驗組件繁瑣，設(shè)備組裝耗時耗力，無法達到高效運維的目的。

　　1一次消諧工頻電壓及電流參數(shù)測試裝置的設(shè)計思路

　　（1）為了能有效地檢測消諧器是否合格，必須對其工頻電流、電壓參數(shù)進行校驗，本項目研發(fā)的一次消諧工頻電壓及電流參數(shù)測試裝置，能實現(xiàn)自動檢測消諧器在電流峰值為0.3mA、0.5mA、1mA、3mA、5mA、10mA時相對應的電壓峰值或有效值。該裝置應用于變電站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)測試。

　　（2）裝置采用電池供電，無需外接市電，能實現(xiàn)邊充電邊測量的功能，同時可自動設(shè)定工頻電流。為滿足規(guī)程測量要求，裝置的測量精度等級需達到2.0級，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，能覆蓋全部常用消諧器電流指標，適用于6~35kV消諧電阻器伏安特性測試。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顯示電壓的峰值和有效值數(shù)據(jù)，并實時打印數(shù)據(jù)，在室內(nèi)室外均可使用。

　　（3）裝置設(shè)計需輕便，能方便工作人員攜帶到現(xiàn)場使用。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)計的要求。本裝置將采用SPwM方式進行電子調(diào)壓來減輕裝置的重量，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，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區(qū)間內(nèi)的面積相等，通過改變調(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。

　　（4）為進一步方便測量人員的使用，將通過PID閉環(huán)控制使測量的過程自動化。

　　2一次消諧工頻電壓及電流參數(shù)測試裝置的整體設(shè)計步驟

　　（1）通過對工頻電壓及電流參數(shù)測試工作的走訪與調(diào)研，收集相關(guān)資料，對裝置的相關(guān)技術(shù)進行技術(shù)調(diào)研。

　　（2）確認裝置的工作原理、元件選擇、工作方式等關(guān)鍵點，形成可行的設(shè)計方案。

　　（3）根據(jù)設(shè)計方案尋找加工廠家進行裝置樣品的試制。

　　（4）對研制的裝置進行現(xiàn)場應用，并根據(jù)現(xiàn)場應用效果進行相應的技術(shù)改進。

　　（5）研制出的成果通過測試后正式進行推廣應用。

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

　　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。

　　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)制信號后，通過H橋及LC濾波回路將直流電源調(diào)制成工頻源，再將低壓電源通過分檔控制的工頻升壓器將電壓升高。微處理器通過對工頻高壓側(cè)的電壓互感器和電流互感器的采樣，經(jīng)過PID運算，從而控制輸出電源達到試驗目標的電壓和電流，實現(xiàn)對一次消諧器工頻電壓及電流參數(shù)的自動化測試。由于裝置采用SPwM方式進行電子調(diào)壓，因此無需調(diào)壓器或升壓器，能有效減輕裝置重量。同時PID閉環(huán)控制使測量過程自動化，無需人員干預。

　　4一次消諧工頻電壓及電流參數(shù)測試裝置的優(yōu)點

　　（1）裝置采用電池供電，能邊充電邊測量，無需外接市電。

　　（2）裝置操作簡單，便于工作人員外出攜帶及現(xiàn)場使用。

　　（3）裝置能自動設(shè)定工頻電流，同時設(shè)有六檔常用電流指示精度等級，能覆蓋全部常用消諧器電流指標。

　　（4）能在顯示屏上同時顯示電壓峰值和有效值數(shù)據(jù)，并能將數(shù)據(jù)實時打印。

　　（5）采用P1D閉環(huán)控制，測量過程無需人為干預，全程自動化。

　　（6）電壓分檔輸出，滿足低壓試品與高壓試品的測量精度要求。

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

　　5結(jié)語

　　綜上所述，隨著高壓試驗技術(shù)的發(fā)展，更多快捷方便的試驗裝置正在不斷推廣應用，本文所述的一次消諧工頻電壓及電流參數(shù)測試裝置無需試驗人員現(xiàn)場搭建試驗平臺，采用了電池供電，能實現(xiàn)邊充電邊測量的功能，同時可自動設(shè)定工頻電流。測試儀設(shè)有彩色顯示屏及中文提示界面，方便操作人員進行操作。測試結(jié)果能直接打印。測試儀設(shè)計輕便小巧，方便工作人員攜帶到現(xiàn)場使用，提高了試驗的效率，滿足了日益提高的試驗要求。

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