引言

 

二次负载测试仪是一种专门用于测量配电电力变压器容量、变压器空载和短路损耗的仪器，具有谐波分析功能，方便现场电网质量分析。仪器电路设计精巧，思路独特。仪器采用先进的六路同步交流采样和数字信号处理技术，成功解决了市电条件下低功率因数测量和多路信号同步测量计算的问题。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），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，可完全取代传统仪器的测试方法，可显示和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器使用。仪器采用大容量锂电池供电，保证仪器使用时间长，大大提高工作效率，降低劳动强度。

 

1、一种手持式二次负载测试仪装置的组成

 

1.1、高精度交流电流输出

 

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二次电路通流。由于线性功率放大器输出，输出波形平滑，输出稳定可靠，精度高，响应快。同时采用现代微电子技术，采用内置锂电池组供电，无需交流220V供电，可随时随地启动。小型化、轻便、便于携带和现场使用。

 

1.2、可调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，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DA输出可调0~7V高精度交流模拟小信号，为高精度交流电流线性功率放大器提供模拟小信号放大输出，使高精度交流电流线性功率放大器输出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输入级、中间驱动级、功率输出级、负反馈环节、锂电池组和保护电路六部分组成。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差分输入信号，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，放大高精度输入模拟小信号和功率。(1)输入级接收外界添加到功率放大器的小信号，对整个放大电路的性能有决定性的影响。要求输入阻抗高、稳定性高、抗干扰能力强。输入级采用差分电路。（2）中间驱动级是由运输和放大器组成的复合放大电路。通过比较输入信号和输出反馈信号，运输和放大器自动产生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满足要求的性能参数指标。(4)锂电池组单元在整个系统中的作用是为高精度交流电流线性功率放大器提供能量。（5）在保护电路中，过热保护电路在高精度交流电流线性功率放大器温度过高时关闭信号和输出。当发现放大器输出波形失真或输出值与设定值不一致时，波形失真报警电路向测试仪发出报警信号。

 

1.4、高精度交流电压采样

 

16位高分辨率AD模数转换器通过内置ARM微控制器连接，采样调节电路用于调节二次回路通流时端口返回电压。微控制器通过串口接收16位AD转换数字信号，可以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和液晶屏显示测试结果。二次回路阻抗值可通过以下公式计算: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采样采用高精度交流电压，通过设定的电流值获得通流交流电流值。

 

1.6、软件操作说明

 

第一步设置二次回路通流电流值，在输出电流输入框中设置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，点击开始操作按钮。测试结束后，自动显示二次回路端口电压和二次回路负载阻抗值，并自动停止运行。

 

2、手持式二次负载测试仪装置的应用与创新

 

2.1、应用成效

 

在变电站二次设备维护维护过程中，二次回路负荷和二次回路通流试验必须完成，目前采用大型互感器综合测试仪和继电器测试仪完成上述工作，由于互感器综合测试仪和继电器本身，现场使用存在诸多不便，影响工作效率。通过市场研究，市场上没有专门用于这两种测试的专用测试仪器。

 

本文设计了内置大功率电池供电的手持式仪表，摆脱了电源线的束缚，使其具有单相5A交流电流和电压采集能力，用于二次负荷测试；开发专用测试软件，配合手持式仪表，完成二次回路通流测试和二次负荷测试功能；可解决以下三个问题:(1)将二次回路负荷测试和二次回路通流测试集成到同一台仪器中，避免了更换测试仪器的麻烦，提高了工作效率；(2)小型化仪器。原测试方案中使用的仪器均为10kg以上的仪器。本方案实施后，仪器可降至2kg以内，实现手持式；(3)仪器采用内池大容量电池供电，可避免外接电源的麻烦，方便快捷地完成测试工作，提高工作效率；

 

在变电站维护过程中，有效提供试验环节。手持式二次负载测试仪用于不同电压等级、不同厂家设备类型、不同专业的二次电流电路测量；仪器小型便携，可有效减轻现场工作人员负担，大大提高工作效率和维护业务水平。

 

2.2、创新策略

 

(1)二合一仪器小型化，重量不超过2kg。原互感器综合测试仪和继保测试仪测试方案中使用的仪器均为10kg以上的仪器。该方案实施后，仪器可降至2kg以内，实现手持式，大大方便了现场使用，大大提高了工作效率。

 

（2）二合一测试仪由锂电池供电，测试时无外部电源。二合一测试仪的供电由传统仪器的笨重、不便的交流220V供电改为锂电池组供电，可避免外部电源的麻烦，方便快捷地完成测试工作，提高工作效率。

 

结束语

 

综上所述，本文研究的手持式二次负载测试仪装置可用于不同电压等级、不同厂家设备类型、不同专业的二次电流电路；将原两台仪器的功能结合起来，实现仪器的小型化和便携性，可以有效减轻现场工作人员的负担，提高工作效率，具有良好的营销价值。由于创新实用性强，推广应用成本低，应用安全风险低，计划在未来实际生产中大力推广转型应用。