全自動(dòng)互感器校驗(yàn)裝置

山西省機(jī)電設(shè)計(jì)研究院 冀蘭風(fēng)

全自動(dòng)互感器校驗(yàn)裝置

山西省機(jī)電設(shè)計(jì)研究院 冀蘭風(fēng)

本文介紹了一種應(yīng)用于實(shí)驗(yàn)室的互感器校驗(yàn)裝置，包括其結(jié)構(gòu)，功能，特點(diǎn)以及整個(gè)裝置全自動(dòng)是如何實(shí)現(xiàn)的。

互感器校驗(yàn)裝置；互感器；校驗(yàn)；全自動(dòng)

概述

當(dāng)今世界，互感器在電力系統(tǒng)中廣泛使用。根據(jù)國家計(jì)量法的規(guī)定，作為電能計(jì)量裝置的重要組成部分，用于計(jì)量的互感器必須定期進(jìn)行檢驗(yàn)。其中，計(jì)量用互感器誤差以及檢定尤為重要。隨著電力的發(fā)展，需要檢定的互感器越來越多，顯而易見用來檢定互感器的裝置迫切需要。多年來我們?yōu)榱诉m應(yīng)需求一直在研制互感器校驗(yàn)裝置，首先必須準(zhǔn)確地檢定互感器，其次要提高工作效率，即盡可能短時(shí)間內(nèi)檢定出多只互感器的誤差，減少工作人員的勞動(dòng)強(qiáng)度。為此，我們研制出一種全新的全自動(dòng)互感器檢定裝置。下面介紹此裝置的實(shí)現(xiàn)以及實(shí)用性。

1.裝置結(jié)構(gòu)

結(jié)構(gòu)框圖如圖1：

圖1 全自動(dòng)互感器檢定裝置結(jié)構(gòu)框圖

整個(gè)全自動(dòng)互感器檢定裝置分為三大部分：操作臺(tái)、主臺(tái)體和輔臺(tái)體。其中，操作臺(tái)有計(jì)算機(jī)以及虛擬儀器組成，用來控制整個(gè)裝置系統(tǒng)。主臺(tái)體則包括校驗(yàn)儀、控制單元、電源以及紅外防護(hù)單元。其中，校驗(yàn)儀用來測試誤差；控制單元用來控制輔臺(tái)；紅外防護(hù)單元用來控制電源輸出回路，實(shí)現(xiàn)防護(hù)作用。輔臺(tái)體則是由標(biāo)準(zhǔn)互感器變比控制單元和多工位控制單元組成。

2.技術(shù)參數(shù)與測量范圍

（1）電流互感器標(biāo)準(zhǔn)等級(jí)：0.05級(jí)，電壓互感器標(biāo)準(zhǔn)等級(jí)：0.05級(jí)。

（2）互感器校驗(yàn)儀等級(jí)2.0。

（3）電壓量程100V、100/√3、電流量程5A、1A。

（4）誤差測量范圍：

被檢互感器等級(jí)0.01 0.02：同相范圍±0.9999%，正交范圍±9.999′被檢互感器等級(jí)0.05：同相范圍±0.9999%，正交范圍±99.99′被檢互感器等級(jí)0.1：同相范圍±9.999%，正交范圍±99.99′被檢互感器等級(jí)0.2 0.5：同相范圍±9.999%，正交范圍±687′被檢互感器等級(jí)1.0：同相范圍±20.00%，正交范圍±999.9′

3.主要功能介紹

3.1 裝置中的電源

電源作為裝置的核心部分，它會(huì)影響到整個(gè)互感器誤差的檢定。理想的交流電源是頻率穩(wěn)定、電壓穩(wěn)定、電阻小、輸出電壓波形為純正弦波。以前我們使用的電源是調(diào)壓器電源，這種電源電壓可調(diào)節(jié)，具有波形失真度小，調(diào)節(jié)細(xì)度高等優(yōu)點(diǎn)，但這種電源也有不足之處，即造價(jià)高、體積大、重量大。鑒于這種情況，此裝置采用了一種基于SPWM技術(shù)的變頻調(diào)壓的試驗(yàn)電源。電源的核心是單片機(jī)51和SA4828。原理框圖如圖2所示：

圖2 電源原理框圖

圖中，AC交流信號(hào)經(jīng)過PFC（Power Factor Correction，功率因數(shù)校正）裝置、PWM DC/DC變換器、三相逆變電路、隔離輸出裝置后，輸出AC交流信號(hào)。由單片機(jī)MCS-51和SA4828配合控制SPWM信號(hào)。在控制電路中，單片機(jī)MCS-51對(duì)SA4828進(jìn)行初始化、控制輸出脈寬和頻率，對(duì)采樣數(shù)據(jù)進(jìn)行處理以形成閉環(huán)控制，實(shí)現(xiàn)保護(hù)信號(hào)的邏輯檢測。SET TRIP端對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行過流檢測，一旦發(fā)現(xiàn)故障就快速關(guān)斷PWM輸出。

其中SA4828對(duì)于頻率的調(diào)節(jié)可以做得很細(xì)，但是對(duì)于電源幅值的調(diào)節(jié)只能做到8位的細(xì)度，當(dāng)把PFC輸出的DC 420V直接加到逆變器的母線上時(shí)，即使把電源幅值A(chǔ)設(shè)置到最小：

那么電源輸出的幅值大約0.9V，這對(duì)于一般的測試已能滿足要求，但是對(duì)電網(wǎng)計(jì)量用的電流互感器的測試，調(diào)節(jié)細(xì)度還沒有得到滿足。因此，在PFC輸出到SPWM逆變電路中間加入PWM DC/DC調(diào)節(jié)電路，把PFC輸出電壓調(diào)節(jié)到幾十伏，讓SPWM逆變器的幅值百分比由小到大進(jìn)行調(diào)節(jié)（步進(jìn)比為AC 0.09V），這時(shí)逆變器的輸出已能滿足互感器誤差檢定需要的調(diào)節(jié)細(xì)度。

當(dāng)電源幅值百分?jǐn)?shù)由小到大調(diào)節(jié)到100% 時(shí)，這時(shí)，CPU輸出指令，讓PWM DC/DC調(diào)節(jié)器以12bit的細(xì)度使SPWM逆變器母線上的電源值上升，從而使逆變器的交流輸出的以高細(xì)度的調(diào)節(jié)，滿足實(shí)驗(yàn)要求。此電源波形好，諧波少，調(diào)節(jié)方便。

3.2 紅外防護(hù)功能

在實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行高壓試驗(yàn)時(shí)，因?yàn)榧词狗磸?fù)提示小心操作，也難免存在安全隱患，所以需要保證工作人員和試品有足夠的安全距離。為此，我們安裝了紅外防護(hù)系統(tǒng)，在高壓實(shí)驗(yàn)過程中，一旦發(fā)生人員誤闖，防護(hù)系統(tǒng)將及時(shí)切斷試驗(yàn)電源輸出，同時(shí)以聲光形式報(bào)警。從而確保安全，消除安全隱患。

3.3 通訊

虛擬儀器與上位機(jī)通訊，用來顯示整個(gè)系統(tǒng)所有控制界面。在此系統(tǒng)中，我們采用了2.4GHz單片高速2Mbps無線收發(fā)芯片nRF24L01，來實(shí)現(xiàn)上位機(jī)與其他各個(gè)單元的無線通訊。使用無線通訊，可以簡化操縱臺(tái)與主臺(tái)及輔臺(tái)之間的連接，使得線路清晰，組合方便。

3.4 輔臺(tái)的自動(dòng)控制

此功能主要針對(duì)的是電流互感器。由于在實(shí)際工作中，實(shí)驗(yàn)室被檢電流互感器的種類很多，變比不同，所以接線也不同。如果每檢一只互感器就接線一次，進(jìn)行這樣的重復(fù)動(dòng)作會(huì)相當(dāng)繁瑣，而且工作效率極低。為此，我們分別設(shè)計(jì)了互感器一次的自動(dòng)切換和二次的自動(dòng)切換。

（1）標(biāo)準(zhǔn)電流互感器一次的自動(dòng)切換：對(duì)標(biāo)準(zhǔn)電流互感器的一次接線最多有8檔，每檔事先都接好，分別接入不同接觸器或繼電器的常開點(diǎn)，通過變比控制單元，根據(jù)實(shí)際工作中不同的變比來控制不同的接觸器或繼電器，實(shí)現(xiàn)互感器的一次自動(dòng)切換。之前我們采用的是接觸器，但是接觸器有聲音大，接觸電阻大，容易壞等缺點(diǎn)。所以，后來采用了型號(hào)為WJ32E-12（200A 240V）的繼電器作為替代，每檔所需若干21-24mol、ZnO 24-27mol、V2O50.1-0.2mol，輔料為相當(dāng)于主料0.01-0.02wt%的改性納米碳、0.01-0.02wt%的氧化鑭、0.04-0.05wt%的氧化硼、0.02-0.03wt%的ZrO2和0.02-0.035wt%的氧化鈷。且其公開了首先將改性樹木灰燼、納米二氧化硅先混合制備改性納米碳，本領(lǐng)域技術(shù)人員在此基礎(chǔ)上可以得到將鐵氧體成分中的部分氧化物先混合，再和其余成分混合的技術(shù)啟示。通過上述對(duì)背景技術(shù)的檢索可知，本領(lǐng)域技術(shù)人員在對(duì)比文件1的基礎(chǔ)上結(jié)合本領(lǐng)域常用的添加劑以及對(duì)各成分含量的有限調(diào)節(jié)即可得到權(quán)利要求1的技術(shù)方案。因此審查員在二通的時(shí)候指出權(quán)利要求1不符合專利法第22條第3款的規(guī)定。

5.總結(jié)

發(fā)明就是在構(gòu)思的指導(dǎo)下將現(xiàn)有技術(shù)特征加以整合形成技術(shù)方案來解決問題，用技術(shù)方案背后的巧妙構(gòu)思來體現(xiàn)智慧，用技術(shù)方案達(dá)到的技術(shù)效果來顯示貢獻(xiàn)。分析系列申請(qǐng)時(shí)，應(yīng)當(dāng)在經(jīng)過對(duì)背景技術(shù)的大量檢索的基礎(chǔ)上，站在本領(lǐng)域技術(shù)人員的角度對(duì)系列申請(qǐng)的整體進(jìn)行分析，領(lǐng)會(huì)申請(qǐng)人的智慧貢獻(xiàn)。上述系列申請(qǐng)，申請(qǐng)人僅僅是將本領(lǐng)域中一些常規(guī)的添加劑和部分非常規(guī)添加劑進(jìn)行簡單混合申請(qǐng)50篇專利申請(qǐng)，其背后體現(xiàn)的是申請(qǐng)人有意謀求專利權(quán)，破壞了專利市場的誠信度，對(duì)鐵氧體領(lǐng)域的技術(shù)發(fā)展存在較小或不存在智慧貢獻(xiàn)。審查員在實(shí)質(zhì)審查過程中應(yīng)當(dāng)抓住其技術(shù)方案背后的構(gòu)思，把握發(fā)明和現(xiàn)有技術(shù)的實(shí)質(zhì)。

[1]張偉波．創(chuàng)造性評(píng)判中如何實(shí)現(xiàn)有技術(shù)比對(duì)向構(gòu)思比較轉(zhuǎn)變．第20卷第10期,第56-62頁,2014年．

[2]曹敏芳等．對(duì)參數(shù)特征表征的產(chǎn)品專利申請(qǐng)創(chuàng)造性審查思路和方式的探討,第20卷第12期,2014年．

[3]王自敏．鐵氧體生產(chǎn)工藝技術(shù)[M]．重慶:重慶大學(xué)出版社,第114-121頁,2013年1月．

[4]夏德貴．軟磁鐵氧體制造原理與技術(shù)[M]．西安:陜西科學(xué)技術(shù)出版社,2010年12月．

This paper introduces a kind of transformer calibration device used in laboratory, including its structure, function, characteristic and how to realize the whole automatic device.

Transformer calibrator; transformer; calibration; automatic