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避雷器全电流带电测试仪
文章来自:中易创新 时间:2017/8/4

背景概述:避雷器全电流带电测试仪是用于检测氧化锌避雷器电气性能的专用仪器,该仪器适用于各种电压等级的氧化锌避雷器的带电或停电检测,从而及时发现设备内部绝缘受潮及阀片老化等危险缺陷。



同类产品缺陷:目前的避雷器带电测试仪在使用中存在以下缺点:测量方式多基于电压参考,然而准确的电压信号较难取得,同时直接从电压互感器取电压信号较为复杂,且存在一定风险;避雷器在受到周围带电体的影响时,测量得到的阻性电流基波值相差也很大甚至会出现负值,其劣化程度不易判断;测量数据传输至仪器主机后,需通过后台内置程序分析后在其液晶屏显示结果,由于仪器笨重、位置固定,不方便随时查看结果,仪器显示屏为黑白液晶屏,不能旋转,显示不够清晰,人机交互欠友善。



产品优势:

本成果利用三相全电流相角差的锁定关系,结合高精度的测量回路及高次FFT解算,有效避免三相线路之间互感对测量数据的影响,提高测试的准确性,能更有效发现避雷器内部缺陷,能显著提高设备诊断的能力,提高了供电可靠性;此外,首次实现了移动作业平板与试验仪器的交互,开拓了仪器的新型操作模式。鉴于其优越的测试结果和强有力的技术支持,具有大范围推广的可行性。



产品用途

避雷器全电流带电测试仪是用于检测氧化锌避雷器电气性能的专用仪器,该仪器适用于各种电压等级的氧化锌避雷器的带电或停电检测,从而及时发现设备内部绝缘受潮及阀片老化等危险缺陷。

仪器操作简单、使用方便,测量全过程由工控机控制,可测量氧化锌避雷器的全电流、阻性电流及其谐波、有功功率和相位差,大屏幕可显示电流的真实波形。仪器运用数字波形分析技术,采用谐波分析和数字滤波等软件抗干扰方法使测量结果准确、稳定,可准确分析出基波和37次谐波的含量,并能克服相间干扰影响,正确测量边相避雷器的阻性电流。

 

二、产品特点

1.   移动作业平板,图文显示,界面直观,便于现场人员操作和使用。

2.   适用于避雷器带电、停电或试验室等场所使用。

3.   真正做到三相电流同时测试,提高工作效率;仪器内部只带弱电,电压不超过12V

4.   支持无电压方式,通过软件计算找到电压基准。

5.   平板电脑采用Windows操作系统,可扩展音视频播放功能及游戏娱乐功能。

6.   仪器可随时开关机比以工控机为硬件平台的仪器更稳定,不易死机及系统崩溃。

7.   可随时随地按客户要求进行软件功能的扩展

8.   配有一个USB接口,支持U盘导出数据;可外挂USB鼠标、键盘使用,操作方便。

9.   可存储海量试验数据,具备数据管理、保存等功能。

10. 配套上位机管理软件,具备历史数据管理、数据分析、报告打印等功能。

11. 高速的采样频率,先进的数字信号处理技术,抗干扰性能强,测量结果精度极高。

12. 体积小,重量轻,便于携带。

三、技术指标

1.   测量范围:

泄漏电流(峰值)0-10mA(可扩展);

2.   测量准确度:

电流:全电流>100μA时:    ±2%读数±1个字;

3.   测量参数:

泄漏电流全电流波形、基波有效值、峰值。

泄漏电流阻性分量基波有效值及357次有效值。

泄漏电流阻性分量峰值:正峰值Ir+  负峰值Ir-

容性电流基波,全电压、全电流相角差。

     

4.   电池参数:

充 电 时 间  > 6小时

连续工作时间 > 4小时

间断工作时间 > 8小时

5.   仪器尺寸: 主机16cm×11cm×5cm

10寸平板电脑

6.   仪器重量: 主机2.0kg   平板电脑1.0kg

 

操作原理:

通过同步测量装置同步测量氧化锌避雷器组中各氧化锌避雷器的接地引线上的电流,得到ABC三相的泄漏电流,转为数字信号存储;然后采用FFT算法对数据进行处理,计算测量的ABC三相泄漏电流的幅值和夹角、阻性电流和功率数据;这里我们提出了实际相角法,即在避雷器安装投运后或首次测量时假设ABC相运行正常,Φ值均为85°,校正后测量阻性电流和实际的相间相位差并存档;计算结果通过内置WIFI传输至移动作业终端进行显示、储存、查询和比较等功能。在以后的测试中运用首次测量得到的实际相位差作为校正角进行测量,即可得出准确的阻性电流值,然后与预试规程要求作比较判断缺陷程度和三相MOA的状况,更真实直观。

作为一款全新的避雷器测试仪,我们的目标不仅仅是实现新测试方法,我们对仪器本身的要求自是更高一层:

准确:需要高精度的基准源和高速采集处理电路。

稳定:需要高稳定的电源和各电磁兼容模块和保护设计。

智能:需要将现有的仪器直接接入到我们的作业平板终端,最终和我公司生产管理系统相连,实现数据实时采集分析上传功能。

避雷器测量原理和性能判断

1.避雷器测量原理

判断氧化锌避雷器是否发生老化或受潮,通常以观察正常运行电压下流过氧化锌避雷器阻性电流的变化,即观察阻性泄漏电流是否增大作为判断依据。

阻性泄漏电流往往仅占全电流的10%20%,因此,仅仅以观察全电流的变化情况来确定氧化锌避雷器阻性电流的变化情况是困难的,只有将阻性泄漏电流从总电流中分离出来。

本测试仪依赖电压基准信号,高速采集基准电压和避雷器泄漏电流,通过谐波分析法,进行快速傅立叶变换,分别计算阻性分量(基波、谐波),容性分量等。

阻性电流基波 = 全电流基波•cosφ,φ为全电流对电压基波的相角差。如图5




2.避雷器性能判断

1)   阻性电流的基波成分增长较大,谐波的含量增长不明显时,一般表现为污秽严重或受潮。

2)   阻性电流谐波的含量增长较大,基波成分增长不明显时,一般表现为老化。

3)   仅当避雷器发生均匀劣化时,底部容性电流不发生变化。发生不均匀劣化时,底部容性电流增加。避雷器有一半发生劣化时,底部容性电流增加最多。

4)   相间干扰对测试结果有影响,但不影响测试结果的有效性。采用历史数据的纵向比较法,能较好地反映氧化锌避雷器运行情况。

5)   避雷器性能可以从阻性电流基波判断,也可以从电流电压相角差Φ判断更有效,因为90°-Φ相当于介损角。如果规定阻性电流小于总电流的25%,对应的φ为75°:

性能

<75°

75°~ 79°

79°~ 83°

83°~ 89°

Φ

案例:



优势特征:

本研究成果具有独立自主知识产权,较市面上同类仪器具有明显优势。

传统的避雷器带电测试仪测量方式基于电压参考,然而准确的电压信号较难取得,同时直接从电压互感器取电压信号较为困难,且存在一定风险;同时仪器笨重、操作界面繁琐,工作效率底下。

本成果应用自主的全电流测试理论、全程自主研发,利用三相全电流相角差的锁定关系,结合高精度的测量回路及高次FFT解算,有效避免三相线路之间互感对测量数据的影响,提高测试的准确性,能更有效发现避雷器内部缺陷,显著提高设备诊断的能力;采用移动作业终端作为仪器控制界面,通过内置WIFI互联进行操作,提高了人机交互能力和易用性。新型仪器能更有效发现避雷器内部缺陷,显著提高设备诊断能力,保证电网安全;

作业平板软件设计--为了满足仪器智能化的要求,我们首创性的通过WIFI将仪器和我公司的移动作业平板互联,将试验结果直接上传至移动终端,省去纸质记录或者手动输入环节,方便数据的对比分析和上传。




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