專利名稱：大電流氧化鋅避雷器阻性電流測試儀的制作方法
技術領域：
本實用新型涉及電參數測試儀器，特別是涉及在不停電條件下測量氧化鋅避雷 器阻性電流有功功率等參數的儀器。
背景技術：
根據國家標準GB50150-2006第21條規定，氧化鋅避雷器(以下簡稱避雷器)
最主要的三個測量項目是1、絕緣電阻；2、工頻參考電壓和持續電流；3、 1mA
下直流參考電壓和0.75直流參考電壓下的泄漏電流，其中1、 3是停電后將避雷器 拆下進行測量，由于其試驗勞動強度太大，費時太長，又是停電測量，所以各地區 要求的測量周期都很長(一般為3 6年/次)。
中國專利文獻CN87206423U公開了一種在無需停電情況下，其測試儀器中的 一只電阻直接和雷電記錄儀并聯，即可完成避雷器的帶電測試。它存在參數測試誤 差較大，精度低等缺陷。中國專利文獻還披露了一種"多功能避雷器阻性電流檢測 儀"(CN2104453U)，可測量回路全電流峰值、有效值，阻性電流峰值、有效值， 有功損耗，交流電壓等六個參數，并備有示波器接口，設計原理系采用放電計數器 閥片電阻及兩端電壓進行跟蹤計算，測量時檢測儀直接并于放電計數器的兩端。其 線路設計較為復雜，測量精度仍有待提高。
實用新型內容
本實用新型的目的是提供一種測量精度高、使用方便、安全的大電流氧化鋅避 雷器阻性電流測試儀。
本新型的目的是這樣實現的 一種大電流氧化鋅避雷器阻性電流測試儀，包括， 數字信號處理器；由電壓傳感器、濾波放大電路、AD轉換器順次級聯組成電壓通 道，從PT 二次側經電壓測試線引出電壓信號，經處理后輸送至數字信號處理器； 由電流變送器、濾波放大電路、AD轉換器順次級聯組成電流通道，從避雷器下端 放電計數器取出電流信號經處理后輸送至數字信號處理器。
上述電壓傳感器由繞制有10匝線圈的KT20/1. 6V組成，且該線圈串入有120K Q/lw電阻；PT 二次側的電壓57. 74V經該線圈直接輸入給電壓傳感器，將電壓信號變為AC5V信號;所述電流變送器由繞制有用于處理2-20mA以及0 2mA電流信號的 1匝和10匝線圈的KT20/1. 6V組成，電流信號經處理后轉化為AC0V 1. 6V;所述濾 波放大電路主要由AD620放大器組成；還具有高速模擬轉換開關AD7502;上述電壓 傳感器輸出的電壓信號以及電流變送器輸出的電流信號均輸入至高速模擬轉換開關 AD7502，再分別經兩個AD620放大器放大后輸出。
上述電壓傳感器的交流輸入阻抗大于等于120KQ，電流變送器的交流輸入阻抗 小于5 Q 。
上述電壓傳感器KT20/1. 6V的2腳接于AD7502的8腳，電流變送器KT20/1. 6V 的2腳接于AD7502的5、 6、 7腳；AD7502的12腳、4腳分別接于AD620的1腳、3 腳，AD620的6腳接于另一AD620的3腳，另一 AD620的6腳對外輸出信號。
上述電壓測試線上分別串聯有0. 2A保險絲。
上述AD轉換器為10位并行芯片C196KC;還具有與數字信號處理器連接的TFT 真彩液晶顯示器。
與現有技術相比，本新型的有益效果是-
1、 能夠在不用停電的情況下， 一次接線就快速的進行三相氧化鋅避雷器的全電 流，阻性電流，基波阻性電流，3、 5、 7次諧波阻性電流，容性電流，相位角，基 波有功功率等參數的測試，及時發現設備內部絕緣受潮、閥片老化及污穢等危險缺 陷，避免其因上述原因造成的設備過熱甚至避雷器爆炸事故而影響輸電線路運行安 全。
2、 領懂范圍最高可以達到到20mA，滿足不同國家生產的不同種類試品的測試 要求，內置的交流電流變送裝置即能滿足幾十WA的測量精度，又能滿足20mA的 測量精度。
3、 高速數字采樣系統，傅立葉變換技術，軟件濾波，軟件抗干擾，大大減少了 硬件開銷，使得整個設備穩定可靠，故障率極低。
4、 通過對電壓電流兩個信號的高速采樣，精確分析二者的相位關系，將全電流 中的主要成分容性電流分離出去，從而測量阻性電流，以及有功功率等重要參數。
圖1是本實用新型的電原理框圖； 圖2是測試接線4圖3是電壓測試儀接線示意圖4是圖1所示電壓傳感器和濾波極大電路、電流變送器和濾波放大電路的電 路圖5是圖1所示數字信號處理器DSP對電壓電流信號進行數字濾波以及避雷器 阻性電流計算的程序流程圖。
具體實施方式
圖1示出，大電流氧化鋅避雷器阻性電流測試儀，包括，數字信號處理器；由 電壓傳感器、濾波放大電路、AD轉換器順次級聯組成電壓通道，從PT二次側經電 壓測試線7、 8引出電壓信號，經處理后輸送至數字信號處理器；由電流變送器、濾 波放大電路、AD轉換器順次級聯組成電流通道，從A、 B、 C三相線上的避雷器3、 4、 5下端放電計數器3a、 4a、 5a取出電流信號經處理后輸送至數字信號處理器。 數字信號處理器的型號為？所述AD轉換器為10位并行芯片C196KC;還具有與數字 信號處理器連接的TFT真彩液晶顯示器。參見圖4，電壓傳感器由繞制有10匝線圈 的KT20/1. 6V組成，且該線圈串入有120KQ/lw電阻；PT 二次側的電壓57. 74V經 該線圈直接輸入給電壓傳感器，將電壓信號變為AC5V信號；所述電流變送器由繞制 有用于處理2-20mA以及0 2mA電流信號的1匝和10匝線圈的KT20/1. 6V組成，電 流信號經處理后轉化為AC0V 1. 6V;所述濾波放大電路主要由AD620放大器組成； 還具有高速模擬轉換開關AD7502;上述電壓傳感器輸出的電壓信號以及電流變送器 輸出的電流信號均輸入至高速模擬轉換開關AD7502，再分別經兩個AD620放大器放 大后輸出。
圖4中，傳感器Tl (即KT20/1.6V)為電壓通道，PT 二次側的電壓57.74V直 接輸入給T1，具體繞發為Tl繞10匝，同時串入120kQ/lW電阻，將其輸入阻抗 提高到最少120k， Tl將信號變為AC5V信號輸入給AD7502，再經AD620放大處 理后由6腳輸出給AD轉換器。T2 (即KT20/1.6V)為電流通道，具體繞發為1 匪和10距，1距處理2 20mA電流信號，10匝處理0 2mA電流信號，所以其電流 通道的輸入阻抗很低，僅為導線的電阻，匝數選擇由程序控制，自動切換，電流信 號經變送器轉化為AC0V 1.6V，同樣經過AD7502， AD620等器件，輸出給AD轉換 器，AD7502為高速模擬轉化開關，由于高速模擬開關的應用，使電壓和電流公用一 個通道，此種設計，可以極大的保證電壓通道和電流通道的一致性，避免由硬件不一致帶來的誤差。
電壓傳感器的交流輸入阻抗大于等于120KQ，電流變送器的交流輸入阻抗小于 5 Q 。電壓傳感器KT20/1. 6V的2腳接于AD7502的8腳，電流變送器KT20/1. 6V的 2腳接于AD7502的5、 6、 7腳；AD7502的12腳、4腳分別接于AD620的1腳、3 腳，AD620的6腳接于另一AD620的3腳，另一 AD620的6腳對外輸出信號。 參見圖3，電壓測試線7、 8上分別串聯有0.2A保險絲7a、 8a。 保險絲在測試線路短路時對PT (電壓互感器)起到保護作用。此種設計，可以 很好地避免PT短路。電流信號取自氧化鋅避雷器下端放電計數器，由于儀器的電流 信號輸入端阻抗很小，放電計數器分流很小，可以忽略，電流幾乎全部從儀器內部 通過。
參見圖5， 一種阻性電流測試儀所用的阻性電流參數測試方法，按以下步驟順
次進行
啟動程序后顯示主菜單；
根據2 20mA以及0 2mA兩類輸入電流信號，按選擇確認鍵擇一進行選擇；
根據實際波形以10KHz/s速率進行高速數字采樣；
進行數字低通濾波；
根據公式1:/ =舟JT'^ 求出電壓電流有效值；
根據公式2: /(0^4)+4^cos(c^ +仍)+ 4^cos(2叫+ ^ 2)......4 《cos(—
分離出基波及3-5-7次諧波的幅值和相位角；
根據Ir^X化OS①求出阻性電流等參數；
顯示與打印；
結束o
本儀器的原理框圖如圖1所示電壓傳感器和儀器內部電路完全電磁隔
離以保護信號采樣端PT不受儀器影響，同時該信號端的交流輸入阻抗很高， 本儀器設計為大于等于120kQ，所以PT輸出電流很小，不會影響PT工作。 電流變送器也采用隔離方式，型號為KT20/1.6,其交流輸入阻抗小于5Q， 其電流處理能力最小為微安級，最大為幾十毫安，精度為0.1級。儀器采用 DSP技術和FFT技術(數學模型分別見公式1和公式2)。............................公式l
/(0 = 4> + 4 icosO/ + ^) +《2cos(2fi^ + <^2)......4^c。s(^V +伊fc) …公式2
所以放大濾波單元的硬件無需特殊處理，放大器型號為AD620。 AD轉換 采用IO位并行芯片，型號為C196KC，轉換速度快。信號處理大部分由軟件 完成，大大減少硬件開銷。微處理器釆用INTEL16位高速芯片。顯示器采用日 本三菱640X480分辨率TFT真彩液晶顯示器，方便數據和波形輸出，測量參數的同 時顯示信號的實際波形。
本儀器的核心是設計了電壓傳感器和電流變送器，將現場的兩路信號送至信號 處理單元，簡單放大濾波后由ad轉換器送入微處理器，完全由由軟件程序進行控制 并計算，最后由液晶顯示器和微型打印機輸出。其中采用的關鍵技術有1、應用數 字信號處理(DSP)技術，采樣速率為10kHz/s; 2、采用了傅立葉變換(FFT)技術， 提取信號中各種頻率含量以及相位角差，軟件技術的應用避免了由硬件電路隨頻率、 溫度、時間以及濕度的變化而造成的數據影響，提高了測試穩定性；3、補償法有效 的克服由于氧化鋅避雷器相與相之間的空間干擾。提高數據的準確性；4、小信號的 電隔離技術保證被測設備的安全。
權利要求1、一種大電流氧化鋅避雷器阻性電流測試儀，其特征是包括，數字信號處理器；由電壓傳感器、濾波放大電路、AD轉換器順次級聯組成電壓通道，從PT二次側經電壓測試線(7、8)引出電壓信號，經處理后輸送至數字信號處理器；由電流變送器、濾波放大電路、AD轉換器順次級聯組成電流通道，從避雷器(3、4、5)下端放電計數器(3a、4a、5a)取出電流信號經處理后輸送至數字信號處理器。
2、 根據權利要求1所述大電流氧化鋅避雷器阻性電流測試儀，其特征是 所述電壓傳感器由繞制有10匝線圈的KT20/1. 6V組成，且該線圈串入有120KQ /lw電阻；PT二次側的電壓57.74V經該線圈直接輸入給電壓傳感器，將電壓信 號變為AC5V信號；所述電流變送器由繞制有用于處理2-20mA以及0 2mA電流 信號的1匝和10匝線圈的KT20/1.6V組成，電流信號經處理后轉化為AC0V 1.6V;所述濾波放大電路主要由AD620放大器組成；還具有高速模擬轉換開關 AD7502;上述電壓傳感器輸出的電壓信號以及電流變送器輸出的電流信號均輸入 至高速模擬轉換開關AD7502，再分別經兩個AD620放大器放大后輸出。
3、 根據權利要求2所述大電流氧化鋅避雷器阻性電流測試儀，其特征是 所述電壓傳感器的交流輸入阻抗大于等于120KQ，電流變送器的交流輸入阻抗 小于5Q。
4、 根據權利要求3所述大電流氧化鋅避雷器阻性電流測試儀，其特征是 所述電壓傳感器KT20/1. 6V的2腳接于AD7502的8腳，電流變送器KT20/1. 6V 的2腳接于AD7502的5、 6、 7腳；AD7502的12腳、4腳分別接于AD620的1 腳、3腳，AD620的6腳接于另一 AD620的3腳，另一 AD620的6腳對外輸出信 號。
5、 根據權利要求1 4任一權利要求所述大電流氧化鋅避雷器阻性電流測試 儀，其特征是所述電壓測試線(7、 8)上分別串聯有0.2A保險絲(7a、 8a)。
6、 根據權利要求5所述大電流氧化鋅避雷器阻性電流測試儀，其特征是 所述AD轉換器為10位并行芯片C196KC;還具有與數字信號處理器連接的TFT 真彩液晶顯示器。
專利摘要一種大電流氧化鋅避雷器阻性電流測試儀，包括，數字信號處理器；由電壓傳感器、濾波放大電路、AD轉換器順次級聯組成電壓通道，從PT二次側經電壓測試線引出電壓信號，經處理后輸送至數字信號處理器；由電流變送器、濾波放大電路、AD轉換器順次級聯組成電流通道，從避雷器下端放電計數器取出電流信號經處理后輸送至數字信號處理器。它具有測試精度高、使用方便、安全可靠的優點。
文檔編號G01R31/00GK201311463SQ20082014116
公開日2009年9月16日 申請日期2008年11月5日 優先權日2008年11月5日
發明者凡 劉, 劉敬民, 宏 曾, 安 許 申請人:四川電力試驗研究院;保定市恒信達電氣有限公司