一种手持式二次负载测试仪的装置研究

一种手持式二次负载测试仪的装置研究

张瑞,李俊,陈君,李晓梅

云南电网有限责任公司临沧供电局 云南 临沧  677000

摘要：二次回路负荷测试和二次回路通流试验通常在户外CT或PT端子箱进行，现场工作时，需同时携带互感器综合测试仪和继保仪两台仪器，且现有以上两种测试仪均不能自带电源，需外接电源工作，因此造成简单的工作需要大量时间做准备工作，降低工作效率。因此有必须研制一台手持式测试仪表，集成二次回路负荷测试和二次回路通流测试功能，采用大功率电池组供电，即可一次性解决现场测试仪器多不便移动等问题，也解决电源问题，可有效提高现场工作效率，降低试验人员的劳动强度。本文主要对手持式二次负载测试仪组成及功能进行了探讨，提出了应用与创新策略，以期能够为相关人员提供参考。

关键词：手持式；二次负载测试仪；装置

引言

二次负载测试仪是专用于配电电力变压器容量测量、变压器空载及短路损耗测量的仪器，并具有谐波分析功能，方便对现场电网质量的分析。该仪器电路设计精巧，思路独特，仪器内部采用先进的六路同步交流采样及数字信号处理技术，成功的解决了低功率因数测量及多路信号在市电条件下同步测量和计算的难题。同时仪器测量引入了必要的校正（如：电压校正、电流校正、温度校正、频率校正），从而使其性能优越，功能强大，体积小，重量轻，操作简单方便，数据准确可靠，可完全取代传统仪表的测试方法，可显示并记录用户关心的所有测量数据，可作为现场高精度交流指示仪表使用。仪器使用大容量锂电池供电，以保证仪器的超长使用时间，大大提高工作效率，减轻劳动强度。

1、一种手持式二次负载测试仪装置组成及功能

1.1、高精度交流电流源输出

高精度交流电流恒流源线性功率放大器输出的专用测试设备用于给二次回路通流，由于采用线性功率放大器输出，其输出波形平滑、输出稳定可靠、精度高、响应快速，同时采用现代微电子技术，使用内置锂电池组供电，无需交流220V供电，可随时随地开机使用。做到小型化、轻便化，便于携带，方便现场使用。

1.2、可调的0~7V高精度交流模拟小信号

内置32位带DSP内核的arm微控制器,微控制器通过并口连接16位高分辨率DA数模转换器,通过并口发送16位数字信号，使得DA输出可调的0~7V高精度交流模拟小信号，模拟小信号提供给高精度交流电流线性功率放大器放大输出，从而使高精度交流电流线性功率放大器可输出0~5A高精度可控可调交流电流。

1.3、高精度交流电流线性功率放大器

高精度交流电流线性功率放大器由六部分组成，分别是输入级、中间驱动级、功率输出级、负反馈环节、锂电池组与保护电路。其中保护电路包括：过热保护电路、失真报警电路。高精度交流电流线性功率放大器通过输入级将输入信号进行差分处理，然后中间驱动级通过信号与反馈信号的共同作用产生驱动功率输出级的驱动电压，驱动电压驱动由功率管组成的功率输出级，对高精度输入模拟小信号及功率进行放大。（1）输入级接收外界加到功率放大器的小信号，输入级对整个放大电路的表现有决定性影响。要求具有高输入阻抗、高稳定性和较强的抗干扰能力。输入级采用了差分电路。（2）中间驱动级是用运放组成的一个复合放大电路，其通过输入信号与输出反馈信号的比较，运放自动产生一个匹配电流功率放大器输出的驱动信号。（3）功率输出级的作用是向负载提供输出电流，是高精度交流电流线性功率放大器的核心部分。也是决定功率放大器能否达到要求的性能参数指标。（4）锂电池组单元在整个系统的作用是，为高精度交流电流线性功率放大器提供能源。（5）保护电路中，过热保护电路，是在高精度交流电流线性功率放大器温度过高时，关闭信号与输出。波形失真报警电路，是在检测到放大器输出波形失真或输出值与设定值不一致时给测试仪发出一个报警信号。

1.4、高精度交流电压采样

通过内置的arm微控制器连接16位高分辨率AD模数转换器,同时采样调理电路用于调理二次回路通流时的端口返回电压，微控制器通过串口接收16位AD转换数字信号，便可高精度采样交流电压。

1.5、人机交互单元

人机交互单元提供人性化的全中文操作界面及液晶屏显示测试结果等。二次回路阻抗值可通过以下公式计算出来：二次回路阻抗值=二次回路端口返回电压/通流交流电流。二次回路端口返回电压通过高精度交流电压采样获得，通流交流电流值通过设置的电流值获得。

1.6、软件操作说明

第一步设置二次回路通流电流值，在输出电流的输入方框中设置0~5A电流值；第二步设置输出频率，默认输出50Hz；第三步开始测试，点击开始运行按键。测试完毕后，自动显示二次回路端口电压及二次回路负载阻抗值并自动停止运行。

2、一种手持式二次负载测试仪装置应用与创新

2.1、应用成效

在变电站二次设备维护和检修过程中，二次回路负荷和二次回路通流试验是必做项目，目前采用的均为大型的互感器综合测试仪和继保测试仪来完成以上工作，由于互感器综合测试仪和继保仪自身的原因，在现场使用中存在诸多不便，影响工作效率。通过市场调研，目前市面上也还没有专门用于此两项检测的专用检测仪器仪表。

本文设计了一台手持式仪表，采用内置大功率电池供电，摆脱电源线的束缚，使其具备单相5A交流电流，同时具备电压采集能力，用于二次负荷测试；开发专用测试软件，与手持式仪表配套，完成二次回路通流试验和二次负荷测试功能；可解决如下3个问题：(1)将二次回路负荷测试和二次回路通流试验集成到同一台仪中，免去换测试仪的麻烦，提高工作效率；(2)将仪器进行小型化，原有测试方案中所使用的仪器均是10kg以上的仪器，通过本方案实施后，仪器可降低至2kg以内，实现手持式；(3)仪器采用内池大容量电池供电，可免外接电源的麻烦，方便快捷完成试验工作，提高工作效率；

在变电站检修过程中使用，使用过程中试验环节有效提供，该手持式二次负载测试仪装置运用于不同电压等级、不同厂家设备类型、不同专业，对二次电流回路的测量；仪器实现了小型化，便携化，可有效减轻现场工作人员的负担，同时大大提高工作效率及检修业务水平。

2.2、创新策略

（1）将二合一仪器进行小型化，重量不超过2kg。原有互感器综合测试仪和继保测试仪测试方案中所使用的仪器均是10kg以上的仪器，通过本方案实施后，仪器可降低至2kg以内，实现手持式，大大方便现场使用，极大提高工作效率。

（2）二合一测试仪由锂电池供电，试验时无需外部电源。二合一测试仪的供电由传统仪器笨重的、不便的交流220V供电改为锂电池组供电，可免外接电源的麻烦，方便快捷完成试验工作，提高工作效率。

结束语

总而言之，本文所研究的手持式二次负载测试仪装置可以运用于不同电压等级、不同厂家设备类型、不同专业的二次电流回路；将原有两台仪器的功能合二为一，同时实现仪器的小型化，便携化，可有效减轻现场工作人员的负担，同时提高工作效率，并且具有良好的市场推广价值。由于创新实用性强、推广应用成本低、应用安全风险低、计划在今后的实际生产中大力推广转化应用。

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