專利名稱：無間隙金屬氧化物避雷器阻性電流基波的測(cè)量裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型屬于電力測(cè)量領(lǐng)域，涉及一種無間隙金屬氧化物避雷器(MOA)阻性電流基波的測(cè)量裝置。
電力系統(tǒng)廣泛使用了無間隙金屬氧化物避雷器，一個(gè)性能良好的避雷器，在運(yùn)行電壓作用下漏電流中電容性電流占80％～90％，而電阻性電流的份量很小只占20％～10％，避雷器老化或受潮后，電阻性電流要明顯增加，準(zhǔn)確測(cè)出通過避雷器的阻性電流對(duì)電力系統(tǒng)的安全運(yùn)行有著重要意義。
日本生產(chǎn)的LCD－4型、武漢生產(chǎn)的FLC－1型泄漏電流測(cè)量?jī)x，所采用的測(cè)量方法是90°補(bǔ)償法，當(dāng)避雷器兩端電壓含有諧波時(shí)，不能把被測(cè)總電流中由于電壓諧波所產(chǎn)生的電流諧波完全補(bǔ)償，導(dǎo)致所測(cè)得的阻性電流值，受到電壓諧波含量及相位的嚴(yán)重干擾。
運(yùn)行下的瓷殼式避雷器一般呈一字形排列，避雷器通過電場(chǎng)相互有作用，相間距離越近，作用越強(qiáng)烈，中間相(如B相)對(duì)兩個(gè)邊相的作用之一，是使一個(gè)邊相(如C相)避雷器的總電流較避雷器單支加電壓時(shí)超前一個(gè)角度，另一個(gè)邊相(如A相)的電流較單支加電壓時(shí)滯后一個(gè)角度，這樣LCD－4型及FLC－1型泄漏電流測(cè)量?jī)x在測(cè)量運(yùn)行中的兩個(gè)邊相避雷器時(shí)所指示的阻性電流是錯(cuò)誤的。
目前，電力系統(tǒng)測(cè)量諧波、分析電網(wǎng)的供電品質(zhì)等均可使用單片機(jī)，如型號(hào)為8098單片機(jī)。
本實(shí)用新型的目的是提供一種能克服避雷器兩端電壓含諧波干擾和相間干擾，利用單片機(jī)準(zhǔn)確測(cè)量無間隙金屬氧化物避雷器阻性電流基波的裝置。
該測(cè)量裝置用于電力系統(tǒng)帶有三相電壓互感器(PT)的發(fā)電廠、變電站等部門運(yùn)行狀態(tài)下避雷器的在線監(jiān)測(cè)及避雷器的出廠試驗(yàn)，由1～2個(gè)電流互感器CT(CT1、CT2)、電壓隔離器(Ⅰ)、放大單元(Ⅱ)、單片機(jī)(Ⅲ)等組成，其特征在于
所述的電壓隔器(Ⅰ)由隔離互感器T、I／V轉(zhuǎn)換電路組成，隔離互感器T是由高導(dǎo)磁材料制成的鐵芯，所述的放大單元(Ⅱ)由三路信號(hào)比例放大電路組成，所述的單片機(jī)(Ⅲ)為具有A／D轉(zhuǎn)換通道、能進(jìn)行付立葉變換運(yùn)算并具有數(shù)據(jù)存儲(chǔ)功能的單片機(jī)，其中，電壓隔離器(Ⅰ)的輸入端與系統(tǒng)PT二次端子(M、N)聯(lián)接，其輸出端與放大單元(Ⅱ)的電壓信號(hào)比例放大電路的輸入端N3′聯(lián)接，放大單元(Ⅱ)的另兩個(gè)輸入端接有1～2個(gè)鉗形電流互感器CT，1～2個(gè)鉗形電流互感器CT分別與放大單元(Ⅱ)的另兩個(gè)電流信號(hào)比例放大電路的輸入端N1、N2聯(lián)接，該1～2個(gè)鉗形電流互感器具有雙屏蔽層，鉗頭結(jié)合處為交錯(cuò)嚙合結(jié)構(gòu)，鐵芯為高導(dǎo)磁材料制成，放大單元(Ⅱ)的輸出端接于單片機(jī)(Ⅲ)的A／D轉(zhuǎn)換通道，單片機(jī)(Ⅲ)的兩個(gè)輸出端分別接有鍵盤顯示器和打印機(jī)；A.當(dāng)測(cè)量邊相(A相)時(shí)①用兩個(gè)鉗形電流互感器，鉗形電流互感器CT1從被測(cè)相(A相)避雷器的接地引下線中取電流信號(hào)引入到放大單元(Ⅱ)的電流信號(hào)通道的輸入端N1，同時(shí)用CT2將非被測(cè)相(C相)的電流信號(hào)引入到放大單元(Ⅱ)的電流信號(hào)通道的輸入端N2，被測(cè)相系統(tǒng)PT二次端子取電壓信號(hào)通過電壓隔離器(Ⅰ)引入到放大單元(Ⅱ)的電壓信號(hào)通道的輸入端N3′，放大單元(Ⅱ)的輸出進(jìn)入單片機(jī)的A／D轉(zhuǎn)換通道，由單片機(jī)進(jìn)行付立葉變換運(yùn)算得到兩個(gè)邊相電流基波的角差，這個(gè)差值減去120°除以2后做為初相角置入儀器后由計(jì)算程序計(jì)算出修正后的測(cè)量結(jié)果并進(jìn)行數(shù)據(jù)存儲(chǔ)；②當(dāng)用一個(gè)鉗形電流互感器測(cè)量A相時(shí)，先用CT1從非被測(cè)相(C相)避雷器的接地引下線中取電流信號(hào)引入到放大單元(Ⅱ)的電流信號(hào)通道的輸入端N2，被測(cè)相系統(tǒng)PT二次端子取電壓信號(hào)通過電壓隔離器(Ⅰ)引入到放大單元(Ⅱ)的電壓信號(hào)通道的輸入端N3′，放大單元(Ⅱ)的輸出進(jìn)入單片機(jī)的A／D轉(zhuǎn)換通道，由單片機(jī)的計(jì)算程序進(jìn)行付立葉變換運(yùn)算及數(shù)據(jù)存儲(chǔ)；后用同一個(gè)鉗形電流互感器CT1從被測(cè)相(A相)避雷器接地引下線中取電流信號(hào)引入到放大單元(Ⅱ)的電流信號(hào)通道的輸入端N1，被測(cè)相系統(tǒng)PT二次端子取電壓信號(hào)通過電壓隔離器(Ⅰ)引入到放大單元(Ⅱ)的電壓信號(hào)通道的輸入端N3′，放大單元(Ⅱ)的輸出進(jìn)入單片機(jī)的A／D轉(zhuǎn)換通道，由單片機(jī)的計(jì)算程序進(jìn)行付立葉變換運(yùn)算及數(shù)據(jù)存儲(chǔ)，將先測(cè)得的角度減去后測(cè)得的角度，這個(gè)差值減去120°除以2后做為初相角置入儀器后由計(jì)算程序計(jì)算出修正后的測(cè)量結(jié)果并進(jìn)行數(shù)據(jù)存儲(chǔ)；B.當(dāng)測(cè)量中相(B相)時(shí)，用CT1從中相避雷器的接地引下線中取電流信號(hào)引入到放大單元(Ⅱ)的電流信號(hào)通道的輸入端N1，被測(cè)相系統(tǒng)PT二次端子取電壓信號(hào)通過電壓隔離器(Ⅰ)引入到放大單元(Ⅱ)的電壓信號(hào)通道的輸入端N3′，放大單元(Ⅱ)的輸出進(jìn)入單片機(jī)的A／D轉(zhuǎn)換通道，由單片機(jī)的計(jì)算程序進(jìn)行付立葉變換運(yùn)算得到測(cè)量結(jié)果并進(jìn)行數(shù)據(jù)存儲(chǔ)；C.當(dāng)測(cè)量另一個(gè)邊相(C相)時(shí)，用CT1從C相避雷器的接地引下線中取電流信號(hào)引入到放大單元(Ⅱ)的電流信號(hào)通道的輸入端N1，被測(cè)相系統(tǒng)PT二次端子取電壓信號(hào)通過電壓隔離器(Ⅰ)引入到放大單元(Ⅱ)的電壓信號(hào)通道的輸入端N3′，此時(shí)置入負(fù)的初相角，放大單元(Ⅱ)的輸出進(jìn)入單片機(jī)的A／D轉(zhuǎn)換通道，由單片機(jī)的計(jì)算程序進(jìn)行付立葉變換運(yùn)算得到修正后的測(cè)量結(jié)果并進(jìn)行數(shù)據(jù)存儲(chǔ)。
該裝置的電壓隔離器(Ⅰ)由隔離互感器T、限流電阻R12、隔直電容C9、I／V轉(zhuǎn)換電路組成，I／V轉(zhuǎn)換電路由比例放大器IC6、反饋電阻R13、反饋電容C10組成，其中，電壓隔離器(Ⅰ)的輸入端M經(jīng)限流電阻R12與隔離互感器T的正輸入端聯(lián)接，電壓隔離器(Ⅰ)的輸入端N與隔離互感器T的負(fù)輸入端聯(lián)接，隔離互感器T的正輸出端經(jīng)隔直電容C9與放大器IC6的負(fù)輸入端聯(lián)接，T的負(fù)輸出端與IC6的正輸入端聯(lián)接并接零，電容C10、電阻R13并聯(lián)后跨接在放大器IC6的負(fù)輸入端與輸出端之間，IC6輸出信號(hào)經(jīng)N3與放大單元(Ⅱ)的N3′聯(lián)接。
該裝置的放大單元(Ⅱ)由比例放大器IC1、IC2、IC3、過零比較器IC4、電壓基準(zhǔn)源IC5、隔直電容C1～C3、C6～C8、反饋電容C4、C5、接零電阻R1、反饋電阻R3、R4及電阻R6～R11組成，其中，CT1的正輸出端經(jīng)電流信號(hào)通道的輸入端N1與隔直電容C1的一端聯(lián)接，CT1的負(fù)輸出端與IC1的正輸入端聯(lián)接并接零，C1的另一端與比例放大器IC1的負(fù)輸入端聯(lián)接，R3、C4并聯(lián)后跨接在IC1的輸出與負(fù)輸入端之間，CT2的正輸出端經(jīng)電流信號(hào)通道的輸入端N2與隔直電容C2的一端聯(lián)接，CT2的負(fù)輸出端與IC2的正輸入端聯(lián)接并接零，C2的另一端與比例放大器IC2的負(fù)輸入端聯(lián)接，R4、C5并聯(lián)后跨接在IC2的輸出與負(fù)輸入端之間，IC1、IC2的輸出端經(jīng)隔直電容C6、C7與單片機(jī)(Ⅲ)中的A／D轉(zhuǎn)換通道接口［40］、［41］聯(lián)接，電壓隔離器(Ⅰ)的輸出經(jīng)電壓信號(hào)通道的輸入端N3′與電容C3的一端聯(lián)接，C3的另一端與比例放大器IC3的正輸入端聯(lián)接，IC3的正輸入端經(jīng)接零電阻R1接零，IC3的負(fù)輸入端與輸出端短接，IC3的輸出端經(jīng)隔直電容C8與單片機(jī)(Ⅲ)的A／D轉(zhuǎn)換通道接口［42］聯(lián)接，IC3的輸出端還與過零比較器IC4的負(fù)輸入端聯(lián)接，IC4的正輸入端與輸出端之間跨接一電阻R7，IC4的正輸入端還經(jīng)電阻R5接零，電阻R6接在儀器電源的正極與IC4的輸出端之間，IC4的輸出端還與單片機(jī)的高速輸入通道接口［3］聯(lián)接，電壓基準(zhǔn)源IC5的正極與A／D轉(zhuǎn)換通道接口［43］聯(lián)接，IC5的負(fù)極接零，電阻R11一端與儀器電源正極聯(lián)接，另一端與電壓基準(zhǔn)源IC5的正極聯(lián)接，電阻R8、R9、R10的一端分別與單片機(jī)(Ⅲ)的A／D轉(zhuǎn)換通道接口［40］、［41］、［42］聯(lián)接，另一端均與IC5的正極聯(lián)接。
使用本裝置測(cè)量無間隙金屬氧化物避雷器(MOA)具有以下優(yōu)點(diǎn)1)由于采用了交錯(cuò)嚙合結(jié)構(gòu)的高導(dǎo)磁材料制成的鉗形電流互感器，能準(zhǔn)確測(cè)量到0.2mA(有效值)以上的工頻電流，由于互感器本身及互感器外均有抗電磁干擾的屏蔽層，因此具有很強(qiáng)的抗電磁干擾能力，由于CT是鉗形的，可不斷開避雷器的接地引下線、工作安全、方便、可靠。
2)具有高輸入阻抗的電壓隔離器與PT二次輸出端聯(lián)接，測(cè)量時(shí)不會(huì)影響PT二次的正常運(yùn)行，以高導(dǎo)磁材料為鐵芯的電壓隔離器與以高輸入阻抗低輸出阻抗的I／V變換器聯(lián)接，保證了輸入電壓在較大范圍內(nèi)變化(如20～90V)，電壓隔離器與放大單元之間聯(lián)接電纜的長(zhǎng)度(50～150m)，使測(cè)量結(jié)果有足夠精度。
3)主機(jī)中只有放大單元的一部分是模擬電路，其余都是數(shù)字電路，因此電路的工作穩(wěn)定度高，計(jì)算精度高，維修簡(jiǎn)單，運(yùn)行可靠，造價(jià)低。
4)測(cè)量阻性電流基波值真正反映了避雷器的小電流特性，克服了測(cè)量時(shí)電壓所含諧波的影響。
5)具有校正功能，克服了避雷器的相間干擾，可測(cè)得邊相避雷器阻性電流基波的真實(shí)值。
6)單片機(jī)經(jīng)總線與鍵盤顯示器(Ⅳ)、打印機(jī)(Ⅴ)聯(lián)接，可顯示和打印所有測(cè)量結(jié)果及主要波形。
7)裝置可用交流供電，也可用直流供電。


圖1為無間隙金屬氧化物避雷器(MOA)阻性電流基波的測(cè)量的原理框圖，由精密鉗形電流互感器CT1、CT2、電壓隔離器(Ⅰ)、放大單元(Ⅱ)、單片機(jī)(Ⅲ)、鍵盤顯示器(Ⅳ)、打印機(jī)(Ⅴ)等組成。避雷器的電流信號(hào)經(jīng)CT1、CT2引入放大單元(Ⅱ)，電壓信號(hào)經(jīng)系統(tǒng)PT二次端子通過電壓隔離器(Ⅰ)引入放大單元(Ⅱ)，放大單元(Ⅱ)輸出信號(hào)進(jìn)入單片機(jī)(Ⅲ)的A／D轉(zhuǎn)換通道，單片機(jī)(Ⅲ)、鍵盤顯示器(Ⅳ)、打印機(jī)(Ⅴ)經(jīng)總線聯(lián)接。
圖2為本裝置電壓隔離單元(Ⅰ)的電原理圖，由隔離互感器T、限流電阻R12、比例放大器IC6、反饋電阻R13、反饋電容C10組成，其中，電壓隔離器(Ⅰ)的輸入端M經(jīng)限流電阻R12與隔離互感器T的正輸入端聯(lián)接，電壓隔離器(Ⅰ)的輸入端N與隔離互感器T的負(fù)輸入端聯(lián)接，隔離互感器T的正輸出端經(jīng)隔直電容C9與放大器IC6的負(fù)輸入端聯(lián)接，T的負(fù)輸出端與IC6的正輸入端聯(lián)接并接零，電容C10、電阻R13并聯(lián)后跨接在放大器IC6的負(fù)輸入端與輸出端之間，IC6輸出信號(hào)經(jīng)N3與放大單元(Ⅱ)的N3′聯(lián)接。
圖3為本裝置的放大單元(Ⅱ)的電原理圖，由比例放大器IC1、IC2、IC3、過零比較器IC4、電壓基準(zhǔn)源IC5、隔直電容C1～C3、C6～C8、反饋電容C4、C5、接零電阻R1、反饋電阻R3、R4及電阻R6～R11組成，其中，CT1正輸出端經(jīng)N1與隔直電容C1的一端聯(lián)接，CT1的負(fù)輸出端與IC1的正輸入端聯(lián)接并接零，C1的另一端與比例放大器IC1的負(fù)輸入端聯(lián)接，R3、C4并聯(lián)后跨接在IC1的輸出與輸入端之間，CT2經(jīng)N2與隔直電容C2的一端聯(lián)接，CT2的負(fù)輸出端與IC2的正輸入端聯(lián)接并接零，C2的另一端與比例放大器IC2的負(fù)輸入端聯(lián)接，R4、C5并聯(lián)后跨接在IC2的輸出與輸入端之間，IC1、IC2的輸出端經(jīng)隔直電容C6、C7與單片機(jī)(Ⅲ)中的A／D轉(zhuǎn)換通道接口［40］、［41］聯(lián)接，被測(cè)相的電壓信號(hào)經(jīng)電壓隔離器(Ⅰ)進(jìn)入放大單元(Ⅱ)經(jīng)N3′與電容C3的一端聯(lián)接，C3的另一端與比例放大器IC3的正輸入端聯(lián)接，IC3的正輸入端經(jīng)接零電阻R1接零IC3的負(fù)輸入端與輸出端短接，IC3的輸出端經(jīng)隔直電容C8與單片機(jī)(Ⅲ)的A／D轉(zhuǎn)換通道接口［42］聯(lián)接，IC3的輸出端還與過零比較器IC4的負(fù)輸入端聯(lián)接，IC4的正輸入端與輸出端之間跨接一電阻R7，IC4的正輸入端還經(jīng)電阻R5接零，電阻R6接在儀器電源的正極與IC4的輸出端之間，IC4的輸出端還與單片機(jī)的高速輸入通道接口［3］聯(lián)接，電壓基準(zhǔn)源IC5的正極與A／D轉(zhuǎn)換通道接口［43］聯(lián)接，IC5的負(fù)極接零，電阻R11一端與儀器電源的正極聯(lián)接，另一端與電壓基準(zhǔn)源IC5的正極聯(lián)接，電阻R8、R9、R10的一端分別與單片機(jī)(Ⅲ)的A／D轉(zhuǎn)換通道接口［40］、［41］、［42］聯(lián)接，另一端均與IC5的正極聯(lián)接。
圖4、圖5、圖6為用兩把鉗形電流互感器測(cè)量無間隙金屬氧化物避雷器(MOA)阻性電流基波的接線原理圖。
圖7、圖8為用一把鉗形電流互感器測(cè)量無間隙金屬氧化物避雷器(MOA)阻性電流基波的接線原理圖。
圖9為本裝置的前面板圖，0～9為數(shù)字鍵、10－清除鍵、11－輸入鍵、12－電壓指示選擇鍵、13－電流指示選擇鍵、14－角度指示選擇鍵、15－數(shù)字存儲(chǔ)鍵、16－打印鍵、17－進(jìn)紙鍵、18－數(shù)碼管顯示窗口、19－信號(hào)過高指示燈、20－信號(hào)過低指示燈、21－供電過低指示燈、22－小數(shù)點(diǎn)鍵、23－“＋／－”號(hào)鍵、Ku－電壓互感器變比、U－電壓有效值(V)、U1－電壓基波有效值(V)、U3－三次諧波電壓／基波電壓(％)、U5－五次諧波電壓／基波電壓(％)、U7－七次諧波電壓／基波電壓(％)、K1－電流變比、I－被測(cè)電流有效值(mA)、ⅠP－被測(cè)電流峰值(mA)、ⅠRP－阻性電流峰值(mA)、ⅠR1P－阻性電流基波峰值(mA)、IC1P－容性電流基波峰值(mA)、β－校正角(°)、φI1－U1－電流基波與電壓基波的夾角(°)、φI1′－I1－兩個(gè)邊相電流基波之間的夾角(°)。
本實(shí)用新型結(jié)合下列實(shí)施例作進(jìn)一步說明，相序排列為A、B、C(邊、中、邊)。
圖4為本實(shí)用新型測(cè)量運(yùn)行的瓷殼式一字形排列三相金屬氧化物避雷器的中間相(如B相)的原理框圖，用鉗形電流互感器CT1從被測(cè)相避雷器的接地引下線中取電流信號(hào)引入到放大單元(Ⅱ)，與被測(cè)相同相的系統(tǒng)PT二次輸出端通過電壓隔離單元(Ⅰ)引入到放大單元(Ⅱ)，放大單元(Ⅱ)輸出信號(hào)進(jìn)入單片機(jī)(Ⅲ)的A／D進(jìn)行一個(gè)周期的模數(shù)轉(zhuǎn)換，然后經(jīng)計(jì)算程序?qū)Σ蓸颖粶y(cè)的電壓、電流進(jìn)行付立葉變換，得到阻性電流基波值，根據(jù)需要可顯示和打印測(cè)量結(jié)果包括總電壓有效值U、基波電壓有效值U1、各次諧波電壓含量百分比、總電流有效值Ⅰ、總電流峰值ⅠP、阻性電流峰值ⅠRP、阻性電流基波峰值ⅠR1P、容性電流基波峰值ⅠC1P、被測(cè)相電流基波與電壓基波的夾角φI1－U1及總電壓U、總電流Ⅰ、阻性電流ⅠR的波形；圖5為測(cè)量運(yùn)行的瓷殼式一字形排列三相金屬氧化物避雷器邊相時(shí)的原理框圖(如A相)，聯(lián)接方式與圖1相同，用鉗形電流互感器CT1從被測(cè)相避雷器接地引下線中取電流信號(hào)、與被測(cè)相同相的系統(tǒng)PT二次輸出端取電壓信號(hào)，同時(shí)用鉗形電流互感器CT2取另一個(gè)邊相電流信號(hào)；兩個(gè)電流信號(hào)、一個(gè)電壓信號(hào)經(jīng)過放大送到單片機(jī)的A／D轉(zhuǎn)換器進(jìn)行一周期的模數(shù)轉(zhuǎn)換，然后經(jīng)計(jì)算程序?qū)Σ蓸颖粶y(cè)的電壓、電流及另一個(gè)邊相電流進(jìn)行付立葉變換，得到被測(cè)相電流基波與電壓基波的之間夾角及兩個(gè)邊相電流基波之間的角差φI1′－φI1，中間相對(duì)兩個(gè)邊相的干擾角為β＝(φI1′－φI1－120°)／2，通過預(yù)置干擾角＋β校正計(jì)算出正確的阻性電流基波，即ⅠR1＝Ⅰ1COS(φI1－U1＋β)；根據(jù)需要可顯示和打印測(cè)量結(jié)果包括總電壓有效值U、基波電壓有效值U1、各次諧波電壓含量百分比、總電流有效值Ⅰ、總電流峰值ⅠP、阻性電流峰值ⅠRP、阻性電流基波峰值ⅠR1P、容性電流基波峰值ⅠC1P、被測(cè)相電流基波與電壓基波的夾角φI1－U1、兩個(gè)邊相電流基波的夾角φI1′－φI1及總電壓U、總電流I、阻性電流ⅠR的波形。
圖6為測(cè)量運(yùn)行的瓷殼式一字形排列三相金屬氧化物避雷器的邊相時(shí)原理框圖(如C相)，用鉗形電流互感器CT1從被測(cè)相(C相)避雷器接地引下線中取電流信號(hào)、與被測(cè)相同相的系統(tǒng)PT二次輸出端取電壓信號(hào)，預(yù)置干擾角－β，通過與上述同樣的計(jì)算方法計(jì)算出正確的阻性電流基波，避雷器按A、B、C(邊、中、邊)相序排列，測(cè)量完B相后先測(cè)量C相，此時(shí)干擾角的計(jì)算方法為β＝｛［360°－(φI1′－φI1)］－120°｝／2，C相干擾角為－β，A相干擾角為＋β。
圖7、圖8為使用上述方法測(cè)量運(yùn)行的瓷殼式一字形排列三相金屬氧化物避雷器的邊相時(shí)，只需用一個(gè)鉗形互感器取電流信號(hào)(如A相為被測(cè)相)首先用精密鉗形互感器CT1從非被測(cè)相(C相)避雷器接地引下線中取電流信號(hào)(如圖7)、與被測(cè)相同相的系統(tǒng)PT二次輸出端取電壓信號(hào)，經(jīng)過模數(shù)轉(zhuǎn)換、付立葉變換得到被測(cè)相電壓與非被測(cè)相電流基波之間的夾角φI1′－φU1；再用同一個(gè)鉗形互感器CT1從被測(cè)相(A相)避雷器接地引下線中取電流信號(hào)(如圖8)、與被測(cè)相同相的系統(tǒng)PT二次輸出端取電壓信號(hào)，經(jīng)過模數(shù)轉(zhuǎn)換、付立葉變換得到被測(cè)相電壓與被測(cè)相電流基波之間的夾角φI1－φU1；兩個(gè)邊相的角差為φI1′－φI1，干擾角β＝(φI1′－φI1－120°)／2，通過預(yù)置干擾角β校正計(jì)算出正確的阻性電流基波即ⅠR1＝Ⅰ1COS(φI1－U1±β)。
測(cè)量單支加電壓避雷器時(shí)無相間干擾，從被測(cè)相避雷器取電流、電壓信號(hào)經(jīng)過模數(shù)轉(zhuǎn)換、付立葉變換得到阻性電流基波值及相角，此電流基波值和相角可作為基準(zhǔn)數(shù)據(jù)，當(dāng)避雷器安裝在邊相運(yùn)行時(shí)，測(cè)量出的相角與單支加壓時(shí)的相角進(jìn)行比較，計(jì)算出干擾角β，進(jìn)行校正，得到正確的阻性電流基波值。
測(cè)量帶金屬殼的金屬氧化物避雷器，與測(cè)量單支加電壓避雷器時(shí)相同。
對(duì)于避雷器生產(chǎn)廠、科研部門進(jìn)行出廠試驗(yàn)、小電流特性研究、運(yùn)行部門在線監(jiān)測(cè)是較理想的手段。
本裝置的使用方法和操作步驟如下測(cè)量一字形排列的瓷殼式無間隙金屬氧化物避雷器的中間相(如B相)，先將主機(jī)放置在避雷器的B相附近，將主機(jī)外殼接地，互感器CT1、CT2、電壓隔離器(1)與主機(jī)聯(lián)接好，開機(jī)等待2分鐘儀器穩(wěn)定，將CT1鉗于B相避雷器接地引下線中(注意CT的方相)，B相電壓互感器PT的二次輸出端的線端與電壓隔離器的首端聯(lián)接，中性點(diǎn)與電壓隔離器的末端聯(lián)接，操作面板電壓指示選擇按鍵(12)，使總電壓U燈亮，待數(shù)據(jù)穩(wěn)定，再操作電流指示選擇按鍵(13)使阻性電流基波峰值ⅠR1P燈亮，再觀察數(shù)碼顯示是否穩(wěn)定，若穩(wěn)定，按數(shù)據(jù)存儲(chǔ)鍵(15)，所有數(shù)據(jù)被存儲(chǔ)，此時(shí)鉗形電流互感器、電壓隔離器可脫離系統(tǒng)。操作電壓指示選擇按鍵(12)、電流指示選擇按鍵(13)、角度指示選擇按鍵(14)可依次顯示被測(cè)及預(yù)置的數(shù)據(jù)。共有四種打印方式①先按打印鍵(16)再按數(shù)碼鍵(1)打印出U、Ⅰ、ⅠP、ⅠRP、ⅠR1P、φI1－U1的值；②先按打印鍵(16)再按數(shù)碼鍵(2)打印面板上所有的數(shù)據(jù)；③先按打印鍵(16)再按數(shù)碼鍵(3)分別畫出U、Ⅰ、ⅠB三個(gè)信號(hào)的波形圖；④先按打印鍵(16)再按數(shù)碼鍵(4)畫出U、Ⅰ、ⅠR共軸波形圖；此時(shí)B相就測(cè)完了。
測(cè)量一字形排列瓷殼式無間隙金屬氧化物避雷器邊相(A相)時(shí)，聯(lián)線與測(cè)量中間相相同，電流互感器CT1取A相電流信號(hào)CT2取C相電流信號(hào)，電壓隔離器取A相電壓信號(hào)，操作電壓指示選擇按鍵(12)，使U燈亮，待數(shù)據(jù)穩(wěn)定，再操作電流指示選擇按鍵(13)，使ⅠR1P燈亮觀察數(shù)碼顯示是否穩(wěn)定，若穩(wěn)定，按數(shù)據(jù)存儲(chǔ)鍵(15)，所測(cè)數(shù)據(jù)被存儲(chǔ)，再按角度指示選擇按鍵(14)，兩個(gè)邊相電流夾角φI1′－I1燈亮，這時(shí)顯示窗口(18)顯示兩個(gè)邊相電流夾角，根據(jù)計(jì)算公式得到β＝(φI1′－φI1－120°)／2，再按角度指示選擇鍵(14)使β燈亮，用數(shù)碼鍵0－9及輸入按鍵(11)將＋β的值輸入到裝置內(nèi)，此時(shí)將測(cè)得數(shù)據(jù)進(jìn)行了校正，克服了相間干擾帶來的誤差，可顯示和打印出正確結(jié)果。
當(dāng)測(cè)量另一個(gè)邊相(C相)，CT1取C相電流信號(hào)、電壓隔離器取C相電壓信號(hào)，操作、顯示、打印與上述相同，此時(shí)輸入－β。
權(quán)利要求1.一種無間隙金屬氧化物避雷器阻性電流基波的測(cè)量裝置，該測(cè)量裝置用于電力系統(tǒng)帶有三相電壓互感器(PT)的發(fā)電廠、變電站等部門運(yùn)行狀態(tài)下避雷器的在線監(jiān)測(cè)及避雷器的出廠試驗(yàn)，由1～2個(gè)電流互感器CT(CT1、CT2)、電壓隔離器(Ⅰ)、放大單元(Ⅱ)、單片機(jī)(Ⅲ)等組成，其特征在于所述的電壓隔離器(Ⅰ)由隔離互感器T、I/V轉(zhuǎn)換電路組成，隔離互感器T是由高導(dǎo)磁材料制成的鐵芯，所述的放大單元(Ⅱ)由三路信號(hào)比例放大電路組成，所述的單片機(jī)(Ⅲ)為具有A/D轉(zhuǎn)換通道、能進(jìn)行付立葉變換運(yùn)算并具有數(shù)據(jù)存儲(chǔ)功能的單片機(jī)，其中，電壓隔離器(Ⅰ)的輸入端與系統(tǒng)PT二次端子(M、N)聯(lián)接，其輸出端與放大單元(Ⅱ)的電壓信號(hào)比例放大電路的輸入端N3′聯(lián)接，放大單元(Ⅱ)的另兩個(gè)輸入端接有1～2個(gè)鉗形電流互感器CT，1～2個(gè)鉗形電流互感器CT分別與放大單元(Ⅱ)的另兩個(gè)電流信號(hào)比例放大電路的輸入端N1、N2聯(lián)接，該1～2個(gè)鉗形電流互感器具有雙屏蔽層，鉗頭結(jié)合處為交錯(cuò)嚙合結(jié)構(gòu)，鐵芯為高導(dǎo)磁材料制成，放大單元(Ⅱ)的輸出端接于單片機(jī)(Ⅲ)的A/D轉(zhuǎn)換通道，單片機(jī)(Ⅲ)的兩個(gè)輸出端分別接有鍵盤顯示器和打印機(jī)；A.當(dāng)測(cè)量邊相(A相)時(shí)①用兩個(gè)鉗形電流互感器，鉗形電流互感器CT1從被測(cè)相(A相)避雷器的接地引下線中取電流信號(hào)引入到放大單元(Ⅱ)的電流信號(hào)通道的輸入端N1，同時(shí)用CT2將非被測(cè)相(C相)的電流信號(hào)引入到放大單元(Ⅱ)的電流信號(hào)通道的輸入端N2，被測(cè)相系統(tǒng)PT二次端子取電壓信號(hào)通過電壓隔離器(Ⅰ)引入到放大單元(Ⅱ)的電壓信號(hào)通道的輸入端N3′，放大單元(Ⅱ)的輸出進(jìn)入單片機(jī)的A/D轉(zhuǎn)換通道，由單片機(jī)進(jìn)行付立葉變換運(yùn)算得到兩個(gè)邊相電流基波的角差，這個(gè)差值減去120°除以2后做為初相角置入儀器后由計(jì)算程序計(jì)算出修正后的測(cè)量結(jié)果并進(jìn)行數(shù)據(jù)存儲(chǔ)；②當(dāng)用一個(gè)鉗形電流互感器測(cè)量A相時(shí)，先用CT1從非被測(cè)相(C相)避雷器的接地引下線中取電流信號(hào)引入到放大單元(Ⅱ)的電流信號(hào)通道的輸入端N2，被測(cè)相系統(tǒng)PT二次端子取電壓信號(hào)通過電壓隔離器(Ⅰ)引入到放大單元(Ⅱ)的電壓信號(hào)通道的輸入端N3′，放大單元(Ⅱ)的輸出進(jìn)入單片機(jī)的A/D轉(zhuǎn)換通道，由單片機(jī)的計(jì)算程序進(jìn)行付立葉變換運(yùn)算及數(shù)據(jù)存儲(chǔ)；后用同一個(gè)鉗形電流互感器CT1從被測(cè)相(A相)避雷器接地引下線中取電流信號(hào)引入到放大單元(Ⅱ)的電流信號(hào)通道的輸入端N1，被測(cè)相系統(tǒng)PT二次端子取電壓信號(hào)通過電壓隔離器(Ⅰ)引入到放大單元(Ⅱ)的電壓信號(hào)通道的輸入端N3’，放大單元(Ⅱ)的輸出進(jìn)入單片機(jī)的A/D轉(zhuǎn)換通道，由單片機(jī)的計(jì)算程序進(jìn)行付立葉變換運(yùn)算及數(shù)據(jù)存儲(chǔ)，將先測(cè)得的角度減去后測(cè)得的角度，這個(gè)差值減去120°除以2后做為初相角置入儀器后由計(jì)算程序計(jì)算出修正后的測(cè)量結(jié)果并進(jìn)行數(shù)據(jù)存儲(chǔ)；B.當(dāng)測(cè)量中相(B相)時(shí)，用CT1從中相避雷器的接地引下線中取電流信號(hào)引入到放大單元(Ⅱ)的電流信號(hào)通道的輸入端N1，被測(cè)相系統(tǒng)PT二次端子取電壓信號(hào)通過電壓隔離器(Ⅰ)引入到放大單元(Ⅱ)的電壓信號(hào)通道的輸入端N3’，放大單元(Ⅱ)的輸出進(jìn)入單片機(jī)的A/D轉(zhuǎn)換通道，由單片機(jī)的計(jì)算程序進(jìn)行付立葉變換運(yùn)算得到測(cè)量結(jié)果并進(jìn)行數(shù)據(jù)存儲(chǔ)；C.當(dāng)測(cè)量另一個(gè)邊相(C相)時(shí)，用CT1從C相避雷器的接地引下線中取電流信號(hào)引入到放大單元(Ⅱ)的電流信號(hào)通道的輸入端N1，被測(cè)相系統(tǒng)PT二次端子取電壓信號(hào)通過電壓隔離器(Ⅰ)引入到放大單元(Ⅱ)的電壓信號(hào)通道的輸入端N3’，此時(shí)置入負(fù)的初相角，放大單元(Ⅱ)的輸出進(jìn)入單片機(jī)的A/D轉(zhuǎn)換通道，由單片機(jī)的計(jì)算程序進(jìn)行付立葉變換運(yùn)算得到修正后的測(cè)量結(jié)果并進(jìn)行數(shù)據(jù)存儲(chǔ)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的裝置，其特征在于它的電壓隔離器(Ⅰ)由隔離互感器T、限流電阻R12、隔直電容C9、I／V轉(zhuǎn)換電路組成，I／V轉(zhuǎn)換電路由比例放大器IC6、反饋電阻R13、反饋電容C10組成，其中，電壓隔離器(Ⅰ)的輸入端M經(jīng)限流電阻R12與隔離互感器T的正輸入端聯(lián)接，電壓隔離器(Ⅰ)的輸入端N與隔離互感器T的負(fù)輸入端聯(lián)接，隔離互感器T的正輸出端經(jīng)隔直電容C9與放大器IC6的負(fù)輸入端聯(lián)接，T的負(fù)輸出端與IC6的正輸入端聯(lián)接并接零，電容C10、電阻R13并聯(lián)后跨接在放大器IC6的負(fù)輸入端與輸出端之間，IC6輸出信號(hào)經(jīng)N3與放大單元(Ⅱ)的N3′聯(lián)接。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的裝置，其特征在于它的放大單元(Ⅱ)由比例放大器IC1、IC2、IC3、過零比較器IC4、電壓基準(zhǔn)源IC5、隔直電容C1～C3、C6～C8、反饋電容C4、C5、接零電阻R1、反饋電阻R3、R4及電阻R6～R11組成，其中，CT1的正輸出端經(jīng)電流信號(hào)通道的輸入端N1與隔直電容C1的一端聯(lián)接，CT1的負(fù)輸出端與IC1的正輸入端聯(lián)接并接零，C1的另一端與比例放大器IC1的負(fù)輸入端聯(lián)接，R3、C4并聯(lián)后跨接在IC1的輸出與負(fù)輸入端之間，CT2的正輸出端經(jīng)電流信號(hào)通道的輸入端N2與隔直電容C2的一端聯(lián)接，CT2的負(fù)輸出端與IC2的正輸入端聯(lián)接并接零，C2的另一端與比例放大器IC2的負(fù)輸入端聯(lián)接，R4、R5并聯(lián)后跨接在IC2的輸出與負(fù)輸入端之間，IC1、IC2的輸出端經(jīng)隔直電容C6、C7與單片機(jī)(Ⅲ)中的A／D轉(zhuǎn)換通道接口［40］、［41］聯(lián)接，電壓隔離器(Ⅰ)的輸出經(jīng)電壓信號(hào)通道的輸入端N3′與電容C3的一端聯(lián)接，C3的另一端與比例放大器IC3的正輸入端聯(lián)接，IC3的正輸入端經(jīng)接零電阻R1接零，IC3的負(fù)輸入端與輸出端短接，IC3的輸出端經(jīng)隔直電容C8與單片機(jī)(Ⅲ)的A／D轉(zhuǎn)換通道接口［42］聯(lián)接，IC3的輸出端還與過零比較器IC4的負(fù)輸入端聯(lián)接，IC4的正輸入端與輸出端之間跨接一電阻R7，IC4的正輸入端還與電阻R5接零，電阻R6接在儀器電源的正極與IC4的輸出端之間，IC4的輸出端還與單片機(jī)的高速輸入通道接口［3］聯(lián)接，電壓基準(zhǔn)源IC5的正極與A／D轉(zhuǎn)換通道接口［43］聯(lián)接，IC5的負(fù)極接零，電阻R11一端與儀器電源正極聯(lián)接，另一端與電壓基準(zhǔn)源IC5的正極聯(lián)接，電阻R8、R9、R10的一端分別與單片機(jī)(Ⅲ)的A／D轉(zhuǎn)換通道接口［40］、［41］、［42］聯(lián)接，另一端均與IC5的正極聯(lián)接。
專利摘要一種無間隙金屬氧化物避雷器阻性電流基波的測(cè)量裝置，是將鉗形電流互感器CT
文檔編號(hào)G01R19/25GK2192041SQ9220386
公開日1995年3月15日 申請(qǐng)日期1992年3月11日 優(yōu)先權(quán)日1992年3月11日
發(fā)明者顏文, 任守華 申請(qǐng)人:東北電力試驗(yàn)研究院