电容式电压互感器变比、极性试验仪器的研制

摘要

本发明提供了一种高效且安全的专用于电容式电压互感器变比、极性试验的仪器。该仪器包括高压输出模块、电压信号采集与计算模块；所述的高压输出模块包括一次侧升压变压器和高压输出分压电阻单元，二者并联相接；所述的高压输出分压电阻单元包括一个大功率高压电阻和三个高精度线绕电阻；其中大功率高压电阻的一端接入电容式电压互感器，另一端与高精度线绕电阻串联相接；三个高精度线绕电阻采用并联相接，一端接地，另一端与大功率高压电阻串联相接并引出高压分压输出端。该仪器的研制，填补了测试电容式电压互感器变比、极性试验没有专用仪器的空白，具有工作简便、安全实用、工作高效、抗噪强、成本低等优点。

权利要求

1.一种电容式电压互感器变比、极性试验仪器，其特征在于，所述试验仪器包括高压输出模块和电压信号采集与计算模块；两个模块之间串联相接；所述的高压输出模块包括一次侧升压变压器和高压输出分压电阻单元，二者并联相接；所述的高压输出分压电阻单元包括一个大功率高压电阻和三个高精度线绕电阻；其中大功率高压电阻的一端接入待测电容式电压互感器，另一端与高精度线绕电阻串联相接并引出高压分压输出端；高压分压输出端接入电压信号采集与计算模块；高精度线绕电阻的另一端接地，三个高精度线绕电阻采用并联相接；

所述的电压信号采集与计算模块采用高精度ADC芯片LTC1856；所述的高精度ADC芯片LTC1856将采样到的信号经过微处理器进行除法运算，运算结果的正负为采集到的信号极性，运算结果的大小为变比；

所述试验仪器一次电压输出范围为1000-10000V，二次测量电压为0-100V，设计精度为

0.2级；所述大功率高压电阻为100MΩ/25W；所述高精度线绕电阻为200KΩ/2W；

所述高精度ADC芯片LTC1856中ADIN_CH0采集高压分压输出端输出的高压侧分压信号；

ADIN_CH1，ADIN_CH2，ADIN_CH3，ADIN_CH4采集待测电容式电压互感器输出的低压侧信号；

所述的高精度ADC芯片LTC1856是16位，具有正负10V输入，理论分辨率达到302Uv，支持8通道ADC信号采样，采样速率为100kbps，对于50Hz交流信号采样，可达到实时采集处理，且输入端可承受高达30V的高压输入保护。

说明书

电容式电压互感器变比、极性试验仪器的研制

技术领域：

[0001] 本发明涉及一种电力测试领域，具体涉及一种电容式电压互感器变比、极性试验仪器。背景技术：

[0002] 近年来，随着我国电力行业及电网技术不断改革发展，为了确保电能计量的公平公正、准确规范，我国计量法规定，必须定期对互感器进行现场校验，从而使得电容式电压互感器在关口计量中的作用越来越大。目前，电容式电压互感器现场用校验设备的集成度不高，大多采用卸装式现场校验方式，不仅既容易造成试验设备损坏，同时也浪费了巨大的人力物力，而且每次进行现场组装时，由于各成套设备间的相对位置都不尽相同，增大了分布参数的不确定度，从而导致由测量系统引入的附加误差很不固定，有时严重影响到测量结果甚至影响到对试品性能的判定。

[0003] 其中在施工现场对电容式电压互感器进行变比、极性试验时，由于缺乏针对该试验项目的专用测试仪器，通常使用下面的方法进行变比、极性试验：先用介损仪作为交流高压激励电源，输出高压信号、数字万用表在电压互感器二次测量，进行变比的测试；再用电池组和指针万用表进行极性的测试。用上述方法进行该试验时存在试验结果误差很大，试验过程危险性高，试验工序繁琐，试验效率低下等问题。虽然国内的某些介损仪带有电容式电压互感器变比测试功能，但是该介损仪每次升压只能进行一个二次线圈的变比测试。试验过程耗时较多，效率低下，不能满足现场安全高效的试验需求。再者该仪器在进行变比试验时，不能进行极性检测。实用新型CN203287467U公开了一种电压互感器变比极性测试装置，该装置包括空气开关，一端连接在火线和零线之间，另一端接调压器；所述调压器的一端接线A630，另一端接线N630；在所述线A630和所述线N630之间连接第一电压表；在线L630和所述线N630之间连接第二电压表。通过观察第一电压表和第二电压表显示的电压值，即可检测出电压互感器是否出现了变比极性错误问题，但该实用新型需要进一步人工计算，才能得到变比结果。

[0004] 鉴于以上原因，在充分了解电容式电压互感器工作原理的基础上，结合多年来的现场工作经验，本发明提供了一种工作简便、安全实用、工作高效、抗噪强、成本低、专门进行电容式电压互感器变比、极性试验的仪器。该仪器的研制，填补了测试电容式电压互感器变比、极性试验没有专用仪器的空白。研究成果属于国内领先，一旦研制成功，其应用前景广阔。发明内容：

[0005] 为解决现有技术中电容式电压互感器变比、极性试验过程危险性高、工序繁琐和效率低下等问题，本发明提供了一种高效且安全的专用于电容式电压互感器变比、极性试验的仪器。具体技术方案如下：

[0006] 一种电容式电压互感器变比、极性试验仪器，该仪器包括高压输出模块和电压信号采集与计算模块；所述两个模块串联相接；所述的高压输出模块包括一次侧升压变压器和高压输出分压电阻单元，二者并联相接。

[0007] 所述试验仪器一次电压输出范围为1000-10000V，二次测量电压为0-100V，设计精度为0.2级。

[0008] 所述的高压输出分压电阻单元包括一个大功率高压电阻和三个高精度线绕电阻；其中大功率高压电阻的一端接入待测电容式电压互感器，另一端与高精度线绕电阻串联相接并引出高压分压输出端；高压分压输出端接入电压信号采集与计算模块；高精度线绕电阻的另一端接地，三个高精度线绕电阻采用并联相接。

[0009] 优选地，所述大功率高压电阻为100MΩ/25W，高精度线绕电阻为200KΩ/2W。

[0010] 所述的电压信号采集与计算模块采用高精度ADC芯片LTC1856，所述芯片中ADIN_CH0采集高压分压输出端输出的高压侧分压信号；ADIN_CH1，ADIN_CH2，ADIN_CH3，ADIN_CH4采集待测电容式电压互感器输出的低压侧信号。

[0011] 所述的高精度ADC芯片LTC1856是16位，具有正负10V输入，理论分辨率达到302Uv，支持8通道ADC信号采样，采样速率为100kbps，对于50Hz交流信号采样，可达到实时采集处理，且输入端可承受高达30V的高压输入保护。

[0012] 所述的高精度ADC芯片LTC1856将采样到的信号经过微处理器进行除法运算，运算结果的正负为采集到的信号极性，运算结果的大小为变比。

[0013] 所述仪器的工作过程为：接通点源，微处理器首先会检测单片机I/O口状态，当限位开关没有按下时，I/O会输出一个高电平，此时微处理器检测到该高电平，表明升压变压器输出高压不在零位，此时驱动电路会驱动变压器，使得限位开关被按下后，仪器高压输出到达零位；此时将高压分压输出端与电容式电压互感器的四个低测压输出端接入仪器；微处理器将采样到的信号进行除法运算，运算结果显示在仪器的显示屏上，其中运算结果的正负为采集到的信号极性，运算结果的大小为变比；最后将运算结果记录保存打印。

[0014] 本发明具有以下有益效果：

[0015] 一、该仪器自动化程度高，软件设计人性化，人机界面友好，操作简单。试验时自动升压，输出电压精度可控，只需一次接线，就能自动完成500kV及以下各类电容式电压互感器所有二次线圈变比、极性的测试。

[0016] 二、充分利用现有介损仪的高压测试线，合理安排试验工序，测试完变比极性后，不需要第二次接线，就可以进行后续介损测试，大大缩短测试时间，提高测试效率，真正做到事半功倍的效果。

[0017] 三、高压输出分压电阻单元的设置提高了分压精度和温度稳定性，由于分压精度可靠，参数合理，保证了后续ADC采集精度。目前非专用仪器只能测量电容式电压互感器的变比值，测量精度只能达到±5％左右，而该仪器不但可以将变比测量精度提高到0.2％。

[0018] 四、采用的高精度ADC芯片LTC1856采样速率可达100kbps,对于50Hz交流信号采样，可达到实时采集处理，进一步确保现场测量数据的真实性、可靠性。

[0019] 五、采用限位开关检测，使用过程安全系数高，保护功能完善，从而保证了测试人员的人身安全。附图说明：

[0020] 图1为仪器工作原理图

[0021] 图2为高压输出模块原理图

[0022] 图3为ADC采集模块具体实施例：

[0023] 一种电容式电压互感器变比、极性试验仪器，该仪器包括高压输出模块、电压信号采集与计算模块。所述的高压输出模块包括一次侧升压变压器和高压输出分压电阻单元，二者并联相接。

[0024] 所述的高压输出分压电阻单元包括一个大功率高压电阻R1(100MΩ/25W)和三个高精度线绕电阻R2-R4(200KΩ/2W)；其中R1的一端接入待测电容式电压互感器，另一端与R2-R4串联相接并引出高压分压输出端；高压分压输出端接入电压信号采集与计算模块；R2-R4的另一端接地，R2、R3和R4采用并联相接。所述的电压信号采集与计算模块采用高精度ADC芯片LTC1856，所述芯片中ADIN_CH0采集高压分压输出端输出的高压侧分压信号；

[0025] ADIN_CH1，ADIN_CH2，ADIN_CH3，ADIN_CH4采集待测电容式电压互感器输出的低压侧信号。

[0026] 所述的高精度ADC芯片LTC1856是16位，具有正负10V输入，理论分辨率达到302Uv，支持8通道ADC信号采样，采样速率为100kbps，对于50Hz交流信号采样，可达到实时采集处理，且输入端可承受高达30V的高压输入保护。

[0027] 所述的高精度ADC芯片LTC1856将采样到的信号经过微处理器进行除法运算，运算结果的正负为采集到的信号极性，运算结果的大小为变比。

[0028] 所述仪器的工作过程为：接通点源，微处理器首先会检测单片机I/O口状态，当限位开关没有按下时，I/O会输出一个高电平，此时微处理器检测到该高电平，表明升压变压器输出高压不在零位，此时驱动电路会驱动变压器，使得限位开关被按下后，仪器高压输出到达零位；此时将高压分压输出端与电容式电压互感器的四个低测压输出端接入仪器；微处理器将采样到的信号进行除法运算，运算结果显示在仪器的显示屏上，其中运算结果的正负为采集到的信号极性，运算结果的大小为变比；最后将运算结果记录保存打印。