基于多功能线圈类设备综合参数测试装置的耐压试验方法与流程

本发明涉及一种综合性电气试验装置，特别涉及一种基于多功能线圈类设备综合参数测试装置的耐压试验方法。

背景技术：

线圈类设备(如各类变压器、互感器等)在电力系统的各类设备中占有极其重要的地位，而其电气试验项目较其他设备而言项目往往更多且更复杂。目前市场上针对线圈类设备每项试验基本都需配置一套专用试验仪器，且试验仪器都较为笨重。因此完成一个设备的试验往往需要多台仪器。受限于场地及电源等因素，在现场工作中需要反复将仪器搬前搬后以及多次重复接线，工作效率较低。

具体而言，在互感器和电力变压器电气试验中，现在一般都是采用分立的检测设备进行测试的。试验电源通常采用电源控制箱(调压器)进行调节。再配合各种电压表、电流表和功率表等表计进行测量。电源控制箱主要是由一台自耦调压器构成的，通常需要人工操作调节，试验过程需要人工边观察表计边调节电压，还得记录相应的测量结果。对操作人员的要求比较高，操作过程也比较繁琐，不利于实现自动测量。随着电子技术的发展，迎来了数字化的时代，测量仪器也朝着智能化，数字化发展，目前大部分的测量仪器都已经实现数字化，但在工频耐压、空负载及伏安特性等试验中还是普遍采用自耦调压器作为试验电源，基本上以手工操作为主。试验时需要现场连接电源控制箱和测量表计，比较费时费力，自动化程度不高。

目前国内外在综合性电气试验装置的研究方面还是比较少见，大多数仪器还都存在功能单一，不同厂家的设备输出结果的格式也不统一，对后期的数据分析整理归档也造成很多麻烦。

技术实现要素：

本发明的目的在于提供一种基于多功能线圈类设备综合参数测试装置的耐压试验方法，可以为电力检测检修工作带来极大的便利。

为了达到上述目的，本发明的技术方案是提供一种基于多功能线圈类设备综合参数测试装置的耐压试验方法：

测试装置的显示控制部分根据接收到的用户操作指令，来控制测试装置的程控试验电源向被测设备输出电压连续可调的正弦波试验电源；

所述测试装置的测量表计对程控试验电源所输出的试验电源的电流及电压信号进行采集，并发送给所述显示控制部分进行数据处理；

所述显示控制部分对试验电源进行过压判断，来判断所输出的试验电源的电压是否达到试验项目的电压规定值；

当电压达到电压规定值时，所述显示控制部分进行中断判断，来判断是否出现中断测量的情况；

没有出现中断测量的情况时，控制所述程控试验电源以时间倒计的方式，向被测设备持续输出达到电压规定值的电压；

在时间倒计的过程中，由所述显示控制部分进行时间判断，判断输出电压规定值的时间是否达到试验项目所要求的时间规定值；

达到时间规定值时，结束耐压试验。

优选地，试验项目是工频耐压试验时，所述显示控制部分先进行另一次中断判断，在没有出现中断测量的情况下，控制所述程控试验电源以自动升压方式，对所输出的试验电源的电压进行提升，直到在过压判断中确定电压达到工频电压后，继续执行过压判断之后的试验过程。

优选地，试验项目是感应耐压试验的自动测量时，所述显示控制部分先进行另一次中断判断，在没有出现中断测量的情况下，控制所述程控试验电源以自动升压方式，对所输出的试验电源的电压进行提升，直到在过压判断中确定电压达到电压规定值后，继续执行过压判断之后的试验过程。

优选地，试验项目是感应耐压试验的手动测量时，所述显示控制部分根据用户操作指令，对试验电源的频率值、试验电压值、过压过流值、试验时间之中的一个或多个参数进行设置；

则在测量过程中，经过所述过压判断、中断判断之后，所述程控试验电源以时间倒计的方式，向被测设备持续输出了电压达到所设置的试验电压值的试验电源；直到所述显示控制部分通过时间判断，确定达到所设置的试验时间。

优选地，在进行所述中断判断之前，进一步包含以下过程：

所述显示控制部分进行按键扫描，判断是否有按键按下：

如果没有按键按下，进行过流判断及电源判断，并在采集到的电压及电流超过所设置的过压过流值时，进行中断保护；

如果有按键按下，则对按键对应的功能进行判断：

若按键对应的是时间调节的指令，则通过显示控制部分对试验时间进行调整；

若按键对应的是电压调节的指令，则进行过压判断，并在判断调节后的试验电压值没有超过设定阈值时，通过显示控制部分对试验电压值进行调整；否则，如果判断调节后的试验电压值超过设定阈值，则执行过压保护；

若按键对应的是启动测量的指令，则开始进行测量过程。

优选地，中断判断进一步包含：

过流判断，判断所输出试验电源的电流超过试验项目要求的电流规定值时，中断测量；

电源判断，判断所输出试验电源中断时，中断测量；

按键扫描，判断有对应测量中断指令的按键或切换其他试验项目的按键被按下时，中断测量。

优选地，所述显示控制部分，进一步包含：

32位arm单片机构成的主控板，以及与所述主控板信号连接的液晶显示器、非易失性存贮器、打印机、按键、外存接口和通讯接口；

所述显示控制部分的主控板，还通过内部串口与所述程控试验电源和测量表计分别连接，进行控制及数据传输。

优选地，所述程控试验电源设置有进行spwm调制控制的单片机，来对ipm开关模块进行控制，以通过实现两个极性相反的参考正弦波与双向三角载波交截来产生功率开关驱动信号。

优选地，所述测量表计包含测量用的电流互感器和电压互感器，与所述电流互感器、电压互感器相应连接的程控放大器，与所述程控放大器连接的模数转换器，与所述模数转换器连接的单片机，以及与测量表计的单片机连接的存储器和串口模块。

优选地，所述被测设备是线圈类设备，包含电压互感器或变压器。

本发明所述基于多功能线圈类设备综合参数测试装置的耐压试验方法，其优点在于：

1、测试装置中集成了合理的功能模块，有效减少试验设备数量；

2、高效可靠地实现线圈类设备耐压试验(如电压互感器的感应耐压或工频耐压试验、变压器的耐压试验等)，自动化程度高；

3、能够基于电力电子技术，提供可调频调幅的三相变频电源；

4、通过单片机及相关采集模块实现电压、电流、功率等数据的测量和计算，最终采用液晶显示器输出结果，并实现绘制励磁特性曲线等功能；

5、接线方案安全简便，最大程度降低现场工作量。

本发明所述测试装置及其耐压试验方法，一旦在各电网公司和设备厂家投入使用，必将直接为电力检测检修工作带来极大的便利，有效保证电网的安全运行，提高电网的安全水平，避免重大事故的发生，能够产生的直接或间接的经济效益是巨大的。

附图说明

图1是本发明所述测试装置中显示控制部分的连接示意图；

图2是本发明所述测试装置中程控试验电源的示意图；

图3是本发明所述测试装置中测量表计的示意图；

图4是本发明所述测试装置进行变压器感应耐压试验的接线图；

图5是本发明所述测试装置在变压器感应耐压试验中的a相加压接线图；

图6是本发明所述测试装置执行工频耐压及感应耐压自动测试的流程图；

图7是本发明所述测试装置在感应耐压试验中进行手动测量的流程图。

具体实施方式

如图1所示，本发明所述多功能线圈类设备综合参数测试装置，包含三大部件：显示控制(人机界面)部分、程控试验电源、多功能测量表计。

其中，所述显示控制部分能够接受用户操作指令，控制程控试验电源和测量表计各自有序工作，以及显示、打印、保存测量结果。本例中以32位arm单片机为核心，配合320×240液晶显示器作为人机交互界面，装置还配置了微型打印机，用于打印输出测量结果，内附非易失性存贮器，用于保存测量结果。还配置外存接口和通讯接口，用于联机操作。该部分电路与程控试验电源和测量表计部分通过内部串口进行控制和数据传送。使得装置可根据用户预设的功能进行自动测量。

如图2所示，所述程控试验电源采用可程控的电子调压装置代替传统的自耦调压器，它具有可调压调频功能，输出电压频率稳定性好。基于spwm调制原理，利用两个极性相反的参考正弦波与双向三角载波交截产生功率开关驱动信号。本例中以单片机经过软件程序编程实现spwm调制波，控制大功率ipm开关模块的工作，通过反馈电压与采样电压比例比较控制占空比实现稳压。这样由高性能数字信号处理器进行控制的spwm调制技术设计的数字电源，可输出电压连续可调的正弦波试验电源。

如图3所示，所述多功能测量表计，通过一片高性能单片机分别对试验时的电压、电流信号进行实时采样计算，得出电压、电流、有功功率、功率因数及频率等电参量。本例中采用了高性能的双16位模数转换器，作为主要的数据采集芯片，保证了测量的高精度。测量原理采用同步高速采样技术，对电压和电流信号进行同步采样，将采样数据保存在存储器中，然后将采样数据按照电工学原理进行计算得到各电参数的测量结果。

基于该测试装置，例如可以完成电压互感器的感应耐压、伏安特性和空载电流等试验；完成35kv及以下电压等级变压器的感应耐压、短路阻抗等至少3项以上集成功能，并能实现一次性接线，无需外接任何设备；通过外接试验电源(需另外购置)，可完成110kv及以上电压等级主变压器的特性试验；可作为变频电源，进行容性设备谐振耐压试验，并同时具有自动调谐和手动调谐两种模式；具有过压过流过载过温等多项保护功能，具有自动升降压和手动操作两种模式。

如图4所示，测试装置进行变压器感应耐压试验的示例中，测试装置主机上的电源输出端连接待测变压器的初级线圈a,x端，变压器的次级线圈a,x端分别作为高压输出和接地端，a,x端之间连接有两个电容，这两个电容中间的节点还通过一标准电容分压器，连接至测试装置主机上用来进行联机操作的端口，向测试装置的显示控制部分提供试验数据。

如图5所示，测试装置在变压器感应耐压试验中进行a相加压接线时，测试装置主机上的电源输出端连接待测三相变压器上星形连接的低压侧线圈a,n端，变压器的高压侧线圈三角形连接，并在a,c端之间连接有两个电容，这两个电容中间的节点还通过一标准电容分压器，连接至测试装置主机上用来进行联机操作的端口，向测试装置的显示控制部分提供试验数据。b、c相加压时接线类似。

本发明使用所述测试装置进行的耐压试验，包含工频耐压与感应耐压，工频耐压是直接用工频进行测量，感应耐压可以进行频率及其他参数设定后进行测量。

如图6所示，工频耐压试验中不需要进行频率设计，接线后可以直接进行测量，包含以下的程序流程：在显示控制部分的人机交互界面选择工频耐压试验项目，测试装置进行按键扫描，来执行与该项目相应的动作。先进行中断判断，例如当过流判断发现超过工频耐压试验规定的电流值，或通过电源判断发现电源意外中断时，或者扫描发现按下了中断按键或切换其他试验项目的按键时，中断测量。

如果没有中断测量的情况，测试装置可以通过程控试验电源，以自动升压的方式向待测设备(变压器、互感器等)提供电源，并对供电电源的电压进行过压判断，直到电压达到阈值(如本例为工频电压)。再次进行中断判断，如果没有中断测量的情况，则使测试装置通过程控试验电源，以时间倒计的方式向待测设备提供上述阈值的电压作为电源，并对供电时间进行判断，直到供电时间达到试验时间的阈值。试验期间，测试装置会对工频耐压试验的数据进行计算，并在人机界面显示相应数据、试验结果等各种信息。

如图7所示，在感应耐压试验中进行手动测量，可以根据现场实时要求，在试验过程中直接手动调节试验电压、试验时间等参数后再进行测量。参数设置时，主要可以对应自动升压所需要的电压值、过压过流值、试验时间进行设置。感应耐压试验包含以下的程序流程：

在显示控制部分的人机交互界面选择感应耐压试验的手动测试项目，测试装置进行按键扫描，来执行与该项目相应的动作。先进行过流判断及电源判断，若发现相应中断情况则进行中断保护。

还通过按键判断，确认试验过程中用户给出了某项指令时，对按键指令相对应的功能进行判断：如果相应按键对应的是时间调节指令，则测试装置控制试验时间进行调整；如果是电压调节指令，则在进行过压判断并确定调节后的电压没有超过设定阈值时，可相应调整电压值(若超过电压阈值，则转为执行过压保护过程)；如果是启动测量指令，则进行开始后续的测量过程。期间，测试装置可以对调节前后的参数等进行显示，并根据调整的参数来计算试验相应的数据(例如是过程控试验电源的spwm调制数据，但不限于此)。

开始启动测量后，仍进行类似的中断判断(按键扫描、过流判断、电源判断等)，出现过压过流或意外中断等情况时中断测量，否则以时间倒计的方式向待测设备提供设定电压值作为电源，并对供电时间进行判断，直到供电时间达到设定的时间值后正常结束流程。试验期间，测试装置对感应耐压试验的数据进行计算，并在人机界面显示相应数据、试验结果等各种信息。

本发明在感应耐压试验中进行的自动测量，与图6所示流程类似，该自动测量是自动升压到参数设置里所设置的电压值，再以该电压值供电并维持参数设置里的试验时间来进行测量，全程进行过压过流和意外中断判断。

尽管本发明的内容已经通过上述优选实施例作了详细介绍，但应当认识到上述的描述不应被认为是对本发明的限制。在本领域技术人员阅读了上述内容后，对于本发明的多种修改和替代都将是显而易见的。因此，本发明的保护范围应由所附的权利要求来限定。