[導讀]摘要：近年來，變電站10kV系統經常出現三相電壓不平衡、10kV電磁式電壓互感器熔斷絲燒斷等現象。變電站10kV系統為中性點非有效接地系統，大多數10kV母線電磁式電壓互感器中性點串接一次消諧器接地，以抑制鐵磁諧振過電壓。一次消諧器的損壞，會引起以上故障。日常運維或故障檢查時，開展工頻電壓及電流參數測試工作，能有效地檢測出消諧器的好壞。根據《電磁式電壓互感器用非線性電阻型消諧器技術規范》要求，消諧器電壓峰值在40~1400V,電流峰值在1~20mA,測量儀器的精度等級不低于2.0,由于市場上還沒有滿足規程要求的高精度檢測裝置，供電公司試驗人員每次必須在現場通過高精度的大型調壓器、儀表搭建試驗平臺才能完成試驗，每次試驗需組裝許多設備，費時又費力。本項目設計了一套便攜式測試裝置，測量精度高，能有效地對一次消諧器進行工頻電壓及電流參數測試，方便日常運維和系統故障檢查分析，減輕了工作人員的工作強度，提高了工作效率，保證了電力系統的正常運行。
引言
目前，變電站大多數10kV母線電磁式電壓互感器中性點串接一次消諧器，以抑制電磁諧振過電壓。一次消諧器是采用非線性電阻材料制作的消諧器，但由于該設備沒有采用絕緣封裝，非線性電阻材料直接裸露在空中，導致消諧器容易吸潮損壞。
在日常的運維或系統故障檢查時，通過測試工頻電壓及電流參數以檢查它是否合格，但由于目前市面上的常用調壓器及升壓器無法滿足規程所要求的消諧器電壓峰值、電流峰值及測量精度，導致試驗效率低下。有些供電公司由于測試設備缺乏，僅開展簡單的項目檢測，無法有效檢測出消諧器的問題：而有些供電公司試驗人員每次都需要在現場搭建試驗平臺才能完成試驗，試驗組件繁瑣，設備組裝耗時耗力，無法達到高效運維的目的。
1一次消諧工頻電壓及電流參數測試裝置的設計思路
（1）為了能有效地檢測消諧器是否合格，必須對其工頻電流、電壓參數進行校驗，本項目研發的一次消諧工頻電壓及電流參數測試裝置，能實現自動檢測消諧器在電流峰值為0.3mA、0.5mA、1mA、3mA、5mA、10mA時相對應的電壓峰值或有效值。該裝置應用于變電站10kV系統的電磁式電壓互感器一次消諧器的工頻電壓及電流參數測試。
（2）裝置采用電池供電，無需外接市電，能實現邊充電邊測量的功能，同時可自動設定工頻電流。為滿足規程測量要求，裝置的測量精度等級需達到2.0級，設有0.3mA、0.5mA、1.0mA、3.0mA、5.0mA、10mA六檔常用電流指示精度等級，能覆蓋全部常用消諧器電流指標，適用于6~35kV消諧電阻器伏安特性測試。其輸出電流為交流0~20mA:輸出電壓為交流0~2800V:工作電壓為交流220×（1士10%）V。裝置能在顯示屏上同時顯示電壓的峰值和有效值數據，并實時打印數據，在室內室外均可使用。
（3）裝置設計需輕便，能方便工作人員攜帶到現場使用。由于采用調壓器或升壓器極大地增加了裝置的重量，不滿足設計的要求。本裝置將采用SPwM方式進行電子調壓來減輕裝置的重量，SPwM是一種比較成熟的、使用較廣泛的PwM法。沖量相等而形狀不同的窄脈沖加在具有慣性的環節上時，其效果基本相同。SPwM法就是以該結論為理論基礎，用脈沖寬度按正弦規律變化而和正弦波等效的PwM波形控制逆變電路中開關器件的通斷，使其輸出的脈沖電壓的面積與所希望輸出的正弦波在相應區間內的面積相等，通過改變調制波的頻率和幅值則可調節逆變電路輸出電壓的頻率和幅值。
（4）為進一步方便測量人員的使用，將通過PID閉環控制使測量的過程自動化。
2一次消諧工頻電壓及電流參數測試裝置的整體設計步驟
（1）通過對工頻電壓及電流參數測試工作的走訪與調研，收集相關資料，對裝置的相關技術進行技術調研。
（2）確認裝置的工作原理、元件選擇、工作方式等關鍵點，形成可行的設計方案。
（3）根據設計方案尋找加工廠家進行裝置樣品的試制。
（4）對研制的裝置進行現場應用，并根據現場應用效果進行相應的技術改進。
（5）研制出的成果通過測試后正式進行推廣應用。
3一次消諧工頻電壓及電流參數測試裝置的調壓裝置設計
本裝置結構包括電池、電源管理系統、MCU微控制器、正弦波發生器、H橋逆變LC濾波、升壓變壓器、電壓及電流取樣電路、模數轉換器、消諧器、彩色顯示屏、中文提示界面及數據打印機。
圖1為正弦波電子調壓電路原理圖。裝置中電壓分檔輸出，能滿足低壓試品與高壓試品的測量精度。采用的技術原理是利用高速微處理器產生SPwM正弦脈寬調制信號后，通過H橋及LC濾波回路將直流電源調制成工頻源，再將低壓電源通過分檔控制的工頻升壓器將電壓升高。微處理器通過對工頻高壓側的電壓互感器和電流互感器的采樣，經過PID運算，從而控制輸出電源達到試驗目標的電壓和電流，實現對一次消諧器工頻電壓及電流參數的自動化測試。由于裝置采用SPwM方式進行電子調壓，因此無需調壓器或升壓器，能有效減輕裝置重量。同時PID閉環控制使測量過程自動化，無需人員干預。
4一次消諧工頻電壓及電流參數測試裝置的優點
（1）裝置采用電池供電，能邊充電邊測量，無需外接市電。
（2）裝置操作簡單，便于工作人員外出攜帶及現場使用。
（3）裝置能自動設定工頻電流，同時設有六檔常用電流指示精度等級，能覆蓋全部常用消諧器電流指標。
（4）能在顯示屏上同時顯示電壓峰值和有效值數據，并能將數據實時打印。
（5）采用P1D閉環控制，測量過程無需人為干預，全程自動化。
（6）電壓分檔輸出，滿足低壓試品與高壓試品的測量精度要求。
（7）采用sPwM方式進行電子調壓，無需調壓器或升壓器，減少裝置內部組件數量。
5結語
綜上所述，隨著高壓試驗技術的發展，更多快捷方便的試驗裝置正在不斷推廣應用，本文所述的一次消諧工頻電壓及電流參數測試裝置無需試驗人員現場搭建試驗平臺，采用了電池供電，能實現邊充電邊測量的功能，同時可自動設定工頻電流。測試儀設有彩色顯示屏及中文提示界面，方便操作人員進行操作。測試結果能直接打印。測試儀設計輕便小巧，方便工作人員攜帶到現場使用，提高了試驗的效率，滿足了日益提高的試驗要求。
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