Page 55 - 电力与能源2024年第二期

朱 岳，等：电气试验仪器智能功能整合与轻量化技术 195

器做完试验，相关数据即可以在第一时间通过量子 相法等，考虑到现场的测量方式主要采用离线测
加密技术借助公网，通过反向隔离防火墙传输进入 量，现场测量干扰相对较小，本研究选择了过零检
PMS3.0 内网云服务器，班组通过本地的 PMS3.0 测鉴相法作为测量原理。
模块即可导出、分析并发送报告，实现了高度的数 过零检测鉴相法的工作原理如图 5 所示，将
字化班组数据传输与处理集成。PMS3.0 系统中 采样电路检测电压和电流信号的过零点，通过逻

数据分析平台子模块如图 4所示。 辑转换为一定宽度的时间信号，脉冲宽度反映了
相位差的大小。通过测量相位差方波的宽度，可
以得到介质损耗角 δ 和介质损耗因数 tgδ。该方
法利用单片机技术实现起来非常简便。

图 4 PMS3.0 系统中数据分析平台子模块

图 5 过零检测鉴相法原理示意
3 功能整合和轻量化研发方案
在过零检测鉴相法介质损耗测量电路中，电
3.1 仪器功能整合 压和电流信号通过信号抽取单元、滤波与放大等
（1）介质损耗测试原理。介质损耗测试是绝
电路的处理后转换成时间信号 Δt，再通过单片机
缘试验中常用的方法，可发现电器设备绝缘整体 的计数器测量脉冲宽度，采用数字处理方法计算
受潮劣化和局部缺陷等情况，在电工制造、电气设 介质损耗因数值。同时，图 5 中限幅放大电路输
备安装、交接和预防性试验等领域广泛应用。介 出的信号经 V/F 变换后输入单片机进行计数，根
质损耗测试对于变压器、互感器、电抗器、电容器 据测量信号与标准信号的计数比值可以计算得到

等设备评估至关重要。现代介质损耗测试仪器利 试验样品的电容值，在绝缘电阻的测试中，同样需
用电桥测量和变频电源技术，结合单片机和先进 要测试试验样品的吸收比，吸收比的本质是试验
的电子技术，实现自动频率变换、模/数转换和数 样品中电容分量与电阻分量的比例，以及最终电
据运算，具备抗干扰能力强、测试速度快、精度高、 阻分量的大小。借助过零介质损耗检测方法，通
全自动数字化和操作简便等特点。测试仪器的电 过提升仪器的输出电压，就可以分析出在高压下
源采用高功率开关电源，能提供 45 Hz 和 55 Hz 的 试品电容与电阻分量的各自大小与比例，也就可

纯正弦波信号，自动加压，最高可达 12 kV 电压。 以实现同时检测介质损耗、绝缘电阻和泄漏电流
此外，该仪器还能自动滤除 50 Hz 干扰，适用于电 等电气参数的功能整合。
磁干扰较大的变电站等实际测试场景。 3.2 工频变压器仪器轻量化技术
（2）介质损耗仪结构与绝缘电阻功能整合。 工频变压器采用的是基于电力电子技术的调
当前，介质损耗的测试主要有传统的电桥法、谐振 压系统，是实现轻量化的关键。电力电子技术的
法和伏安法等。然而，这些技术方法随着微机测 轻量化调压，目前有晶闸管调压器和逆变式调压

量技术的不断发展，逐渐暴露出测量精度低和操 器两种。晶闸管调压器采用的是相控方式，因此
作繁琐等缺点，不利于实际现场测量工作的高效 其输出波形差，高次谐波由于明显不是正弦波，对
有序进行。因此，基于微机测量技术延伸出矢量 试验会产生较大影响，必须使用正弦波特性的交
法、谐波分析法、过零点电压比较法和过零检测鉴 流调压电路 ［6-7］ 。逆变式调压器通过控制开关管