一種多功能變壓器試驗(yàn)綜合測(cè)試裝置制造方法
【專利摘要】一種多功能變壓器試驗(yàn)綜合測(cè)試裝置，主要由工作電源、數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)、CPU系統(tǒng)、操作界面、電源輸出控制系統(tǒng)、繼電器系統(tǒng)和接線端子組成,其中數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)包括有載采集、阻抗采集和直阻采集,其特征是：所述數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)中還設(shè)有消磁采集，消磁采集系統(tǒng)通過(guò)串口與CPU系統(tǒng)進(jìn)行聯(lián)系，具有三個(gè)AD轉(zhuǎn)換芯片，每個(gè)AD轉(zhuǎn)換芯片設(shè)有AD7705模數(shù)轉(zhuǎn)換器、串行輸入/輸出隔離電路、電源隔離電路、晶體振蕩電路、基準(zhǔn)電壓源電路和模擬信號(hào)輸入電路；本實(shí)用新型通過(guò)增加消磁采集系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)了變壓器繞組四個(gè)試驗(yàn)測(cè)試設(shè)備的合一使用，減少了空間占用和檢測(cè)人員上下變壓器的次數(shù)，保障了人身安全，快速消除變壓器內(nèi)部的剩磁，提高了工作效率。
【專利說(shuō)明】
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本實(shí)用新型涉及一種變壓器檢測(cè)裝置，尤其是一種多功能變壓器試驗(yàn)綜合測(cè)試裝 置。 一種多功能變壓器試驗(yàn)綜合測(cè)試裝置

【背景技術(shù)】
[0002] 我國(guó)電力行業(yè)要求在變壓器停電檢修、新變壓器交接驗(yàn)收、停電排查故障時(shí)，對(duì)繞 組直流電阻、低電壓短路阻抗、有載分接開(kāi)關(guān)特性以及繞組消磁等試驗(yàn)項(xiàng)目進(jìn)行測(cè)試。繞 組直流電阻、低電壓短路阻抗、有載分接開(kāi)關(guān)特性和消磁是必須做的四個(gè)獨(dú)立的試驗(yàn)項(xiàng)目， 目前國(guó)內(nèi)測(cè)試儀器生產(chǎn)廠家都是針對(duì)每個(gè)試驗(yàn)項(xiàng)目生產(chǎn)的單一試驗(yàn)設(shè)備，沒(méi)有綜合測(cè)試裝 置。這樣就造成試驗(yàn)人員必須同時(shí)攜帶多種試驗(yàn)設(shè)備及其相關(guān)測(cè)試線路，重復(fù)上下變壓器 進(jìn)行試驗(yàn)，勞動(dòng)強(qiáng)度大，危險(xiǎn)指數(shù)高，設(shè)備材料浪費(fèi)嚴(yán)重，而且多種設(shè)備占用大量的工作空 間，影響檢測(cè)效率。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0003] 本實(shí)用新型的目的就是要解決試驗(yàn)人員用現(xiàn)有方法對(duì)變壓器進(jìn)行檢測(cè)時(shí)，攜帶多 種檢測(cè)設(shè)備，造成設(shè)備材料的浪費(fèi)，占用大量的工作空間，并且重復(fù)上下試驗(yàn)所帶來(lái)的勞動(dòng) 強(qiáng)度增大、危險(xiǎn)指數(shù)提高等問(wèn)題，提供一種多功能變壓器試驗(yàn)綜合測(cè)試裝置。
[0004] 本實(shí)用新型的具體方案是：一種多功能變壓器試驗(yàn)綜合測(cè)試裝置，主要由工作電 源、數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)、CPU系統(tǒng)、操作界面、電源輸出控制系統(tǒng)、繼電器系統(tǒng)和接線端子組成； 整個(gè)裝置采用一套工作電源，為測(cè)試功能提供所需電源；CPU系統(tǒng)與數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)以及操 作界面通過(guò)串口進(jìn)行聯(lián)系，它管理數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)、電源輸出控制系統(tǒng)的切換與輸出、繼電器 系統(tǒng)的相位切換和交流直流輸出的切換，并通過(guò)操作界面完成人機(jī)交互工作；數(shù)據(jù)采集系 統(tǒng)包括有載采集、阻抗采集和直阻采集，其特征是：所述數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)中還設(shè)有消磁采集， 消磁采集系統(tǒng)同樣通過(guò)串口與CPU系統(tǒng)進(jìn)行聯(lián)系，具有三個(gè)AD轉(zhuǎn)換芯片，每個(gè)AD轉(zhuǎn)換芯片 設(shè)有AD7705模數(shù)轉(zhuǎn)換器、串行輸入/輸出隔離電路、電源隔離電路、晶體振蕩電路、基準(zhǔn)電 壓源電路和模擬信號(hào)輸入電路。
[0005] 本實(shí)用新型中所述AD7705模數(shù)轉(zhuǎn)換器的片選/CS，2號(hào)差分通道AIN2+、AIN2-，負(fù) 端參考電壓REFN-以及電位基準(zhǔn)點(diǎn)GND的引腳均接地；它的電壓VDD和復(fù)位/RSSET的引腳 接+5V直流電源。
[0006] 本實(shí)用新型中所述電源隔離電路由全控整流橋和7805穩(wěn)壓電源模塊U1組成，所 述全控整流橋的交流輸入端與接線端子J1相連，它的直流輸出端連接穩(wěn)壓電源模塊的輸 入引腳1和接地引腳2 ;所述穩(wěn)壓電壓模塊的輸入引腳1與接地引腳2之間并聯(lián)有高頻濾 波電容E7,它的輸出引腳3與接地引腳2之間分別并聯(lián)有高頻濾波電容E8、E9和電容C16、 C17、C18、C19 ;所述穩(wěn)壓電源模塊的輸出引腳3與AD7705模數(shù)轉(zhuǎn)換器的+5V電壓VDD引腳 相連。
[0007] 本實(shí)用新型中所述晶體振蕩電路與AD7705模數(shù)轉(zhuǎn)換器的主時(shí)鐘輸入MCLK IN和 主時(shí)鐘輸出MCLK OUT相連接，由電阻R36和石英晶體，以及電容C14、C15組成，其中石英晶 體的時(shí)鐘頻率為2MHZ。
[0008] 本實(shí)用新型中所述基準(zhǔn)電壓源電路包括芯片AD780BR，AD780BR的基準(zhǔn)輸入端與 基準(zhǔn)輸出端分別并聯(lián)去耦電容E6、C12和E5、Cl 1，其中基準(zhǔn)輸入端接+5V直流電源，基準(zhǔn)輸 出端連接至AD7705模數(shù)轉(zhuǎn)換器的REFIN+引腳。
[0009] 本實(shí)用新型中所述串行輸入/輸出隔離電路包括串行時(shí)鐘輸入電路，串行數(shù)據(jù)輸 入電路和串行數(shù)據(jù)輸出電路，其中在這三路電路中分別串聯(lián)有光電隔離器6N137。
[0010] 本實(shí)用新型中所述模擬信號(hào)輸入電路具有一包含有4個(gè)輸入信號(hào)通道的端子J2， 所述端子的1號(hào)與2號(hào)通道之間串聯(lián)有分壓電阻R25、R26, 3號(hào)與4號(hào)通道分別通過(guò)串聯(lián) 一個(gè)限流電阻R27和R28,連接在AD7705模數(shù)轉(zhuǎn)換器1號(hào)差分輸入通道得兩個(gè)引腳AIN+ 和AIN-上；3號(hào)通道與1、2通道之間通過(guò)繼電器KM6的觸點(diǎn)進(jìn)行切換，并且模擬輸入負(fù)端 AIN-連接在基準(zhǔn)電壓VREF上。
[0011] 本實(shí)用新型中由于增加了消磁采集系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)了對(duì)變壓器繞組直流電阻、繞組消 磁、低電壓短路阻抗、有載分接開(kāi)關(guān)特性等試驗(yàn)項(xiàng)目測(cè)試設(shè)備的合一使用，這樣不僅節(jié)省 原材料的使用，減少工作空間的占用，而且減少了檢測(cè)人員上下變壓器的次數(shù)，減輕勞動(dòng)強(qiáng) 度，增加人身安全因數(shù)，可快速消除大型電力變壓器內(nèi)的剩磁，提高了工作效；并且在消磁 采集系統(tǒng)中加入了電源隔離和光電隔離模塊，確保了消磁采集系統(tǒng)的抗干擾性，提高了試 驗(yàn)檢測(cè)項(xiàng)目測(cè)試的準(zhǔn)確性。

【專利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0012] 圖1是本實(shí)用新型電路總體方框圖；
[0013] 圖2是消磁采集系統(tǒng)AD轉(zhuǎn)換芯片的電路原理圖；
[0014] 圖中：1一AD7705模數(shù)轉(zhuǎn)換器，2-串行輸入/輸出隔離電路，3-電源隔離電路， 4一晶體振蕩電路，5-基準(zhǔn)電壓源電路，6-模擬信號(hào)輸入電路，7 -串行時(shí)鐘輸入電路，8- 串行數(shù)據(jù)輸入電路，9一串行數(shù)據(jù)輸出電路。

【具體實(shí)施方式】
[0015] 參見(jiàn)圖1、2,種多功能變壓器試驗(yàn)綜合測(cè)試裝置，主要由工作電源、數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)、 (PU系統(tǒng)、操作界面、電源輸出控制系統(tǒng)、繼電器系統(tǒng)和接線端子組成；整個(gè)裝置采用一套 工作電源，為測(cè)試功能提供所需電源；CPU系統(tǒng)與數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)以及操作界面通過(guò)串口進(jìn) 行聯(lián)系，它管理數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)、電源輸出控制系統(tǒng)的切換與輸出、繼電器系統(tǒng)的相位切換和 交流直流輸出的切換，并通過(guò)操作界面完成人機(jī)交互工作；數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)包括有載采集、阻 抗采集和直阻采集，其特征是：所述數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)中還設(shè)有消磁采集，消磁采集系統(tǒng)同樣通 過(guò)串口與CPU系統(tǒng)進(jìn)行聯(lián)系，具有三個(gè)AD轉(zhuǎn)換芯片，每個(gè)AD轉(zhuǎn)換芯片設(shè)有AD7705模數(shù)轉(zhuǎn) 換器1、串行輸入/輸出隔離電路2、電源隔離電路3、晶體振蕩電路4、基準(zhǔn)電壓源電路5和 模擬信號(hào)輸入電路6。
[0016] 本實(shí)施例中所述AD7705模數(shù)轉(zhuǎn)換器1的片選/CS，2號(hào)差分通道AIN2+、AIN2-，負(fù) 端參考電壓REFN-以及電位基準(zhǔn)點(diǎn)GND的引腳均接地；它的電壓VDD和復(fù)位/RSSET的引腳 接+5V直流電源；通電時(shí)，輸入引腳/RESET處于低電平，復(fù)位所有的邏輯、數(shù)據(jù)濾波器和 模擬調(diào)試器，將所有的片內(nèi)寄存器設(shè)置到其默認(rèn)狀態(tài)。
[0017] 本實(shí)施例中所述電源隔離電路3由全控整流橋和7805穩(wěn)壓電源模塊U1組成，所 述全控整流橋的交流輸入端與接線端子J1相連，它的直流輸出端連接穩(wěn)壓電源模塊的輸 入引腳1和接地引腳2 ;所述穩(wěn)壓電壓模塊的輸入引腳1與接地引腳2之間并聯(lián)有高頻濾 波電容E7，它的輸出引腳3與接地引腳2之間分別并聯(lián)有高頻濾波電容E8、E9和電容C16、 C17、C18、C19 ;所述穩(wěn)壓電源模塊的輸出引腳3與AD7705模數(shù)轉(zhuǎn)換器的+5V電壓VDD引腳 相連；所述全控整流橋?qū)?lái)自端子J1電壓為8V的交流電，轉(zhuǎn)換為11V的直流電，輸入到穩(wěn) 壓電壓模塊，穩(wěn)壓電壓模塊輸出+5V直流電，經(jīng)過(guò)高頻濾波之后，將其輸入給AD7705模數(shù)轉(zhuǎn) 換器；電壓隔離模塊消除了外部干擾信號(hào)對(duì)AD轉(zhuǎn)換模塊內(nèi)部控制功能的干擾。
[0018] 本實(shí)施例中所述晶體振蕩電路4與AD7705模數(shù)轉(zhuǎn)換器1的主時(shí)鐘輸入MCLK IN 和主時(shí)鐘輸出MCLK OUT相連接，由電阻R36和石英晶體，以及電容C14、C15組成，其中石英 晶體的時(shí)鐘頻率為2MHZ ;該電路為AD7705模數(shù)轉(zhuǎn)換器1提供時(shí)鐘頻率為2MHZ的主時(shí)鐘信 號(hào)。
[0019] 本實(shí)施例中所述基準(zhǔn)電壓源電路5包括芯片AD780BR，AD780BR的基準(zhǔn)輸入端與基 準(zhǔn)輸出端分別并聯(lián)去耦電容E6、C12和E5、Cl 1，其中基準(zhǔn)輸入端接+5V直流電源，基準(zhǔn)輸出 端連接至AD7705模數(shù)轉(zhuǎn)換器的REFIN+引腳，為模數(shù)轉(zhuǎn)換器1提供2. 5V的基準(zhǔn)電壓。
[0020] 本實(shí)施例中所述串行輸入/輸出隔離電路2包括串行時(shí)鐘輸入電路7,串行數(shù)據(jù) 輸入電路8和串行數(shù)據(jù)輸出電路9,其中在這三路電路中分別串聯(lián)有光電隔離器6N137 ;所 述串行時(shí)鐘輸入電路7中，來(lái)至CPU系統(tǒng)的輸入信號(hào)經(jīng)過(guò)三極管N7串聯(lián)限流電阻R34,與 光電隔離器IC18的2腳輸入端相連，光電隔離器的8腳接+5V直流電，6腳輸出端與8腳 之間串聯(lián)上拉電阻R35,并且它的6腳輸出端經(jīng)過(guò)反相器IC15A連接AD7705的串行時(shí)鐘輸 入引腳SCLK ;所述串行數(shù)據(jù)輸入電路8與串行時(shí)鐘輸入電路7連接方式相同，來(lái)至CPU系 統(tǒng)的輸入信號(hào)通過(guò)該電路輸入到AD7705的串行數(shù)據(jù)輸入引腳DIN ;所述串行數(shù)據(jù)輸出電路 9中，AD7705串行數(shù)據(jù)輸出引腳，分別依次連接反相器IC15C、三極管N9和限流電阻與光電 隔離器的2腳輸入端相連，光電隔離器的6腳輸出端與CPU系統(tǒng)相連。
[0021] 本實(shí)施例中所述光電隔離器對(duì)AD模數(shù)轉(zhuǎn)換器1與CPU系統(tǒng)之間的輸入/輸出信 號(hào)進(jìn)行光電隔離，大大地提高了系統(tǒng)的音噪比，對(duì)輸入/輸出信號(hào)起到良好的隔離作用，避 免了系統(tǒng)噪聲對(duì)AD線路的干擾。
[0022] 本實(shí)施例中所述模擬信號(hào)輸入電路6具有一包含有4個(gè)輸入信號(hào)通道的端子J2， 所述端子的1號(hào)與2號(hào)通道之間串聯(lián)有分壓電阻R25、R26, 3號(hào)與4號(hào)通道分別通過(guò)串聯(lián) 一個(gè)限流電阻R27和R28,連接在AD7705模數(shù)轉(zhuǎn)換器1號(hào)差分輸入通道得兩個(gè)引腳AIN+ 和AIN-上；3號(hào)通道與1、2通道之間通過(guò)繼電器KM6的觸點(diǎn)進(jìn)行切換，并且模擬輸入負(fù)端 AIN-連接在基準(zhǔn)電壓VREF上。所述模擬輸入電路實(shí)現(xiàn)了電壓、電流和電阻等多種輸入信號(hào) 的采集與轉(zhuǎn)換。
[0023] 本實(shí)施例中所述消磁采集系統(tǒng)的三個(gè)AD轉(zhuǎn)換芯片共同實(shí)現(xiàn)三路電壓和三路電流 的采集。
【權(quán)利要求】
1. 一種多功能變壓器試驗(yàn)綜合測(cè)試裝置，主要由工作電源、數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)、CPU系統(tǒng)、 操作界面、電源輸出控制系統(tǒng)、繼電器系統(tǒng)和接線端子組成；整個(gè)裝置采用一套工作電 源，為測(cè)試功能提供所需電源；CPU系統(tǒng)與數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)以及操作界面通過(guò)串口進(jìn)行聯(lián)系， 它管理數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)、電源輸出控制系統(tǒng)的切換與輸出、繼電器系統(tǒng)的相位切換和交流直 流輸出的切換，并通過(guò)操作界面完成人機(jī)交互工作；數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)包括有載采集、阻抗采集 和直阻采集，其特征是：所述數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)中還設(shè)有消磁采集，消磁采集系統(tǒng)同樣通過(guò)串口 與CPU系統(tǒng)進(jìn)行聯(lián)系，具有三個(gè)AD轉(zhuǎn)換芯片，每個(gè)AD轉(zhuǎn)換芯片設(shè)有AD7705模數(shù)轉(zhuǎn)換器、串 行輸入/輸出隔離電路、電源隔離電路、晶體振蕩電路、基準(zhǔn)電壓源電路和模擬信號(hào)輸入電 路。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種多功能變壓器試驗(yàn)綜合測(cè)試裝置，其特征是：所述 AD7705模數(shù)轉(zhuǎn)換器的片選/CS，2號(hào)差分通道AIN2+、AIN2-，負(fù)端參考電壓REFN-以及電位 基準(zhǔn)點(diǎn)GND的引腳均接地；它的電壓VDD和復(fù)位/RSSET的引腳接+5V直流電源。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種多功能變壓器試驗(yàn)綜合測(cè)試裝置，其特征是：所述電源 隔離電路由全控整流橋和7805穩(wěn)壓電源模塊U1組成，所述全控整流橋的交流輸入端與接 線端子J1相連，它的直流輸出端連接穩(wěn)壓電源模塊的輸入引腳1和接地引腳2 ;所述穩(wěn)壓 電壓模塊的輸入引腳1與接地引腳2之間并聯(lián)有高頻濾波電容E7,它的輸出引腳3與接地 引腳2之間分別并聯(lián)有高頻濾波電容E8、E9和電容(：16、(：17、(：18、(：19 ;所述穩(wěn)壓電源模塊 的輸出引腳3與AD7705模數(shù)轉(zhuǎn)換器的+5V電壓VDD引腳相連。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種多功能變壓器試驗(yàn)綜合測(cè)試裝置，其特征是：所述晶體 振蕩電路與AD7705模數(shù)轉(zhuǎn)換器的主時(shí)鐘輸入MCLK IN和主時(shí)鐘輸出MCLK OUT相連接，由 電阻R36和石英晶體，以及電容C14、C15組成，其中石英晶體的時(shí)鐘頻率為2MHZ。
5. 根權(quán)利要求1所述的一種多功能變壓器試驗(yàn)綜合測(cè)試裝置，其特征是：所述基準(zhǔn)電 壓源電路包括芯片AD780BR，AD780BR的基準(zhǔn)輸入端與基準(zhǔn)輸出端分別并聯(lián)去耦電容E6、 C12和E5、C11，其中基準(zhǔn)輸入端接+5V直流電源，基準(zhǔn)輸出端連接至AD7705模數(shù)轉(zhuǎn)換器的 REFIN+ 引腳。
6. 根權(quán)利要求1所述的一種多功能變壓器試驗(yàn)綜合測(cè)試裝置，其特征是：所述串行輸 入/輸出隔離電路包括串行時(shí)鐘輸入電路，串行數(shù)據(jù)輸入電路和串行數(shù)據(jù)輸出電路，其中 在這三路電路中分別串聯(lián)有光電隔離器6N137。
7. 根權(quán)利要求1所述的一種多功能變壓器試驗(yàn)綜合測(cè)試裝置，其特征是：所述模擬信 號(hào)輸入電路具有一包含有4個(gè)輸入信號(hào)通道的端子J2,所述端子的1號(hào)與2號(hào)通道之間 串聯(lián)有分壓電阻R25、R26, 3號(hào)與4號(hào)通道分別通過(guò)串聯(lián)一個(gè)限流電阻R27和R28,連接在 AD7705模數(shù)轉(zhuǎn)換器1號(hào)差分輸入通道得兩個(gè)引腳AIN+和AIN-上；3號(hào)通道與1、2通道之 間通過(guò)繼電器KM6的觸點(diǎn)進(jìn)行切換，并且模擬輸入負(fù)端AIN-連接在基準(zhǔn)電壓VREF上。
【文檔編號(hào)】G01R31/00GK203849337SQ201420168724
【公開(kāi)日】2014年9月24日 申請(qǐng)日期:2014年4月4日 優(yōu)先權(quán)日:2014年4月4日
【發(fā)明者】曾國(guó), 鄭宏謀, 李俊, 賀攀, 張學(xué)良 申請(qǐng)人:國(guó)家電網(wǎng)公司, 國(guó)網(wǎng)黃石供電公司運(yùn)維檢修部（檢修分公司）, 保定市泰達(dá)電力設(shè)備有限公司