專利名稱：變壓器有載分接開關(guān)測試儀校驗裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型屬于對電力測試儀器的校準、檢定與檢測領(lǐng)域，具體的說涉及一種校驗 裝置和校驗方法，利用該校驗裝置和校驗方法可以對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間測量功能進行髙準確度的校驗。
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)接的唯一運動部件，其故障率較高。 據(jù)統(tǒng)計，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)壓變壓器臺數(shù)的增多和運行年份的增長，故障率呈上升趨勢。因此，對有 載分接開關(guān)的檢查試驗越來越引起重視。在《DL/T 596-1996電力設(shè)備預(yù)防性試驗規(guī)程》 中要求檢査有載分接開關(guān)的動作順序、動作角度、測量切換時間。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)計的測量電路可實現(xiàn)對有載分接開關(guān)的過渡波形、過渡時間、過渡電阻、三相同期 性、分離角等參數(shù)的自動測量。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， 而且對于衡量有載分接開關(guān)測試儀器測量準確性和有效性的校驗裝置和校驗方法還很 不完善，因此，迫切需要提出合理可行的校驗方法并研制相應(yīng)的校驗裝置，以用于對變 壓器有載分接開關(guān)測試儀器進行校準、檢定與檢測。目前，國內(nèi)對變壓器有載分接開關(guān) 測試儀器開展的校驗項目主要涉及過渡電阻、過渡時間、三相同期性、紋波系數(shù)、分離 角等，依據(jù)的校驗規(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》，其中對過渡過程(包括過渡電阻和過渡時間)的校驗是最重 要的校驗項目。目前，根據(jù)申請人所知，國內(nèi)有關(guān)單位對變壓器有載分接開關(guān)測試儀的過渡電阻、 過渡時間測量功能的校驗方法是通常采取"分別校驗"的方法。"分別校驗"的方法如圖1所示，其特點是對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)檢定方法單獨采用標準電阻器進行校驗；對被試儀器的過渡時間測量功能僅依據(jù)時間間隔測量儀相關(guān)檢定方法單獨給出標準時間間隔進行校驗。這種"分別 校驗"方法的不足是并不能充分的評價變壓器有載分接開關(guān)測試儀器對過渡電阻和過 渡時間的現(xiàn)場測量能力，因為，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 過渡時間的變化是"同步"體現(xiàn)的，具體的表現(xiàn)形式是一個過渡波形，這就需要變壓器有 載分接開關(guān)測試儀器在準確測量出過渡電阻的同時也能夠準確且同步地測量出相應(yīng)過 渡電阻經(jīng)歷的過渡時間。所以，當采用"分別校驗"的方法對變壓器有載分接開關(guān)測試儀 器進行校驗時，對該試品的過渡電阻及過渡時間測量功能進行的評價是具有不足的；換 言之，即使一臺變壓器有載分接開關(guān)測試儀器對標準電阻和標準時間間隔在"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過渡過程(過 渡過程是過渡電阻和過渡時間的同步體現(xiàn))能"同步"的準確測量。如上所述，目前國內(nèi)僅有的校驗裝置在給出的過渡電阻和過渡時間的準確度上均有 限。但是，目前市場上大量的變壓器有載分接開關(guān)測試儀標稱的最大允許誤差已達到過 渡電阻O.in、過渡時間O.lms左右。故急需設(shè)計基于"同步校驗"方法的校驗裝置，提 高標準過渡電阻和標準過渡時間的準確度，滿足目前校驗工作的緊迫需要。發(fā)明內(nèi)容本實用新型的目的是針對現(xiàn)有變壓器有載分接開關(guān)測試儀器的校驗裝置的不足，尤其是針對過渡過程(過渡過程是過渡電阻和過渡時間的同步體現(xiàn))的校驗裝置在準確 度上的不足進行了改進，提供一種改進的變壓器有載分接開關(guān)測試儀校驗裝置，可以對 變壓器有載分接開關(guān)測試儀的過渡電阻和過渡時間測量功能進行高準確度的"同步校 驗"，本實用新型的具有"同步校驗"特點的校驗裝置給出的標準過渡電阻準確度可以優(yōu) 于100mft (最高可以優(yōu)于2mil),給出的標準過渡時間的準確度可以優(yōu)于100fis (最高 可以優(yōu)于lps),從而為變壓器有載分接開關(guān)測試儀有效的髙準確度校驗工作提供了條 件和保障。本實用新型的技術(shù)方案是 一種變壓器有載分接開關(guān)測試儀校驗裝置，其特征在于 它包括若干實物標準電阻和若干開關(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，所述的實物標準電阻為低溫度系數(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確度優(yōu)于lOOmft,模 擬的過渡時間的準確度優(yōu)于100fis。如上所述的變壓器有載分接開關(guān)測試儀校驗裝置，其特征在于所述功率型精密電 阻，其準確度優(yōu)于2mil。如上所述的變壓器有載分接開關(guān)測試儀校驗裝置，其特征在于在每一條標稱阻值 對應(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。 本實用新型的原理和有益效果本實用新型在模擬過渡過程時，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，這樣可以保證本實用新型模擬的過渡電阻的阻值準確、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。本實用新型在模擬過渡過程時，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)的一個參數(shù)，當柵源極控制電壓K^足 夠大時，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iV溝道功率型場效應(yīng)管(POWER MOSFET)在導(dǎo)通時的等效電路可以看 作是一個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 電壓足夠大時達到最小并且穩(wěn)定在某一數(shù)值；同時，功率型場效應(yīng)管(POWER MOSFET)作為開關(guān)器件應(yīng)用時可具有高于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)特性對校驗裝置整體的標準過渡電阻和標準過渡時間準確度和穩(wěn)定性的影響， 保證過渡電阻從一個阻值到另外一個阻值的切換速度準確度最好可以優(yōu)于Ms,保證切 換期間過渡電阻阻值的準確度可以優(yōu)于2毫歐。其次，本實用新型設(shè)計了阻值修正回路。由于切換開關(guān)導(dǎo)通電阻和回路引線電阻等 的存在，使得在不進行修正的情況下，校驗裝置實際的整體過渡電阻阻值會略髙于標稱 阻值。本實用新型針對全部標稱阻值所對應(yīng)的每一條電阻回路均設(shè)計了用于阻值修正的旁路電阻回路，如圖6，即在每一條標稱阻值對應(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稱阻值的允許誤差范圍之內(nèi)。


圖l、傳統(tǒng)的"分別校驗"方法的原理示意圖。 圖2、本實用新型采用的髙準確度"同步校驗"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、本實用新型實施例l的電路原理示意圖。圖6、本實用新型實施例2提出的過渡電阻阻值修正回路的原理示意圖。
具體實施方式

以下結(jié)合附圖對本實用新型作進一步詳細的說明。各圖中標號的說明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—標準過渡電阻、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)動電路。如圖2所示，為本實用新型采用的髙準確度"同步校驗"方法的原理示意圖。當本實 用新型對被試儀器1的過渡過程(包括過渡電阻和過渡時間)測量性能進行校驗時，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，即可模擬出一組標準過渡 過程用來校驗被試儀器l的過渡過程(包括過渡電阻和過渡時間)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，本實用新型可以"同步"給出髙準確度的過渡電阻和過渡時間。 如圖5所示，為本實用新型實施例的變壓器有載分接開關(guān)測試儀校驗裝置的原理示 意圖。本實用新型的核心控制部分5是單片機最小系統(tǒng)，進一步可以是DSP或者ARM 等嵌入式控制器件；本實用新型進行過渡過程(包括過渡電阻和過渡時間)模擬輸出時, 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)動電路7，這些具 有驅(qū)動能力的切換指令作為控制信號傳遞給基于超低導(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，即可對精 密電阻陣列33、 34進行相應(yīng)的高速組態(tài)，進而達到髙速度、髙準確度的在端子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用新型 模擬過渡過程中同步保證過渡電阻準確度和過渡時間準確度所提出的關(guān)鍵技術(shù)。如圖6所示，為本實用新型提出的過渡電阻阻值修正回路的原理示意圖。本實用新 型針對校驗裝置的全部過渡電阻標稱阻值所對應(yīng)的每一條主電阻回路均設(shè)計了旁路電 阻回路，即在每一條標稱阻值對應(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)測試儀校驗裝置，其特征在于它包括若干實物標準電阻和若干開關(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，所述的實物標準電阻為低溫度系數(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)測試儀校驗裝置，其特征在于所述 功率型精密電阻，其準確度優(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)測試儀校驗裝置，其特征在于 在每一條標稱阻值對應(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)測試儀校驗裝置，其特征在于它包括若干實物標準電阻和若干開關(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，所述的實物標準電阻為低溫度系數(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確度優(yōu)于100mΩ；模擬的過渡時間的準確度優(yōu)于100μs?？梢詫ψ儔浩饔休d分接開關(guān)測試儀的過渡電阻和過渡時間測量功能進行高準確度的“同步校驗”，從而為變壓器有載分接開關(guān)測試儀的高準確度校驗工作提供了條件和保障。
文檔編號G01R35/00GK201107397SQ20072008860
公開日2008年8月27日 申請日期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 申請人:國網(wǎng)武漢高壓研究院