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1、电容型高压验电器的批量测试装置研制 陈子辉 叶伟玲 刘永刚 蔡爱金 万志强 广东电网有限责任公司江门供电局 摘 要： 通过研究电容型验电器的测试标准, 利用机构设计的方法, 设计和实现了验电器批量测试的平台, 能够方便试验所对电容型高压验电器进行标准化测试。该测试装置利用串级调压器获得 0100kV 的电压调整范围, 利用松下 LED 光纤传感器实现验电器中 LED 闪烁信号的识别, 判断 LED 在高压产生时闪烁是否正常;利用麦克风和音频分析设备对蜂鸣器的特征频率进行分析, 检查验电器中蜂鸣器是否正常。关键词： 电容型验电器; 光纤传感器; 音频分析; 作者简介：陈子辉 (1976) , 男
2、, 广东江门人, 高级工程师, 主要从事电力生产管理工作。收稿日期：2017-09-08Received： 2017-09-081 电容型高压验电器测试概述根据 DL/T 7402014电容型验电器规定, 验电器在标称电压或标称电压范围以及其标称频率情况下应能清晰指示电压有或无, 规程中规定的启动电压应满足以下条件:0.10U n, maxU t0.45U n, min, 此时蜂鸣器发出“滴滴”声, 同时LED 闪烁报警。规程建议的测试电路如图 1 所示。图 1 电容型验电器测试电路图 下载原图该测试方案十分明确, 但试验所员工在年度电容型高压验电器测试时, 常会碰到以下问题:如图 1 所示,
3、 现行的测试过程主要利用调压器产生高压, 手持绝缘杆将验电器接触调压器高压部分, 员工耳听蜂鸣器, 眼观 LED 闪烁, 由人来判断, 但测试过程极为单调, 效率低下;调压器产生的高压在室内测试时有一定危险性, 员工在测试时必须远离测试点, 有时对测试的结果容易观测记录错误。为更好地开展电容型高压验电器测试工作, 设计了一种简易的电容型高压验电器测试装置, 通过自动化设备的驱动配合声光信号的检测1。2 验电器测试平台的整体设计如图 2、图 3 所示, 机构方案采用整体机架配合三轴模组设计。高压验电器统一放置于测试盒中, 高压验电测试仪放置于三轴模组机架内。三轴模组通过预编程序抓取高压验电笔头置
4、于高压验电测试仪中, 辅助检测机构将接通高压测试仪的回路, 测试进行前, 辅助光纤传感器和声敏麦克风测试机构将推送到位。整个设备主要采用 4040 欧标铝型材搭建机架, 在机架上搭配三轴模组、验电笔头放置架、测试回路辅助器材、测试检验辅助器材。设备整体尺寸 850 mm700 mm1 250 mm, 主要功能如下:根据预编程序, 抓取高压验电笔头放置于检测仪器中进行自动检测;检测进行前, 辅助回路机构对高压验电笔头与测试仪进行回路搭接, 接收信号的光纤传感器和声敏传感器将伸出到位;检测进行后, 设备能根据预编逻辑程序判断高压验电笔头的合格与否, 并进行标识放置2。图 2 测试装置俯视示意图 下
5、载原图图 3 测试装置侧视示意图 下载原图3 LED 闪烁测试设计图 4 LED 测试示意图 下载原图为了能测试 LED 是否正常闪烁, 需要检测电容型高压验电器的闪烁信号。由于LED 的灯光从电容型高压验电器传递出来很微弱, 而且信号闪烁频率很高, 较难检测, 因此选用了松下 LED 光纤传感器 F2-A3R-LED, 如图 4 所示。该装置感应输出后, 可以形成开关量输出。由三菱 F3U-48MR PLC 检测开关量信号, 当 PLC 通过串口驱动数控调压器升到设定的电压值后, 检测开关量信号, 从而判断 LED 信号是否正常。4 麦克风测试蜂鸣器声音信号采集周围环境的声音信息, 经过运算
6、识别出各种频段声音的存在与否及其各自的幅度大小, 可以实现蜂鸣器特征频率信号的筛选, 并可通过 485 串口把数据传送给 PLC 设备, 便于自动化控制。设备工作前, 需要设置以下参数:(1) D1:频段设置 (范围 0200 对应 020.0 k Hz) 。用于设置频谱 X 轴的显示范围, 调小该参数, 图表显示的频段会变窄, 有利于提高分析的精细度;反之, 调大该参数, 能监控到更多的频段, 但是相应的分辨率会降低。(2) D2:幅度衰减系数 (范围 18) 。用于设置频谱 Y 轴数据的缩放比例, 当有声音幅度过大、超过显示范围时, 适当调大该参数, 可以让所有数据都落在图表可视区, 避免
7、曲线失真;当声音幅度过小时, 调小该参数, 能使幅度变大, 便于观察3。图 5 为声音信号的识别示意图, X 点位置 DX值=X 编号D 1/64。如当设置D1=200 时, X 轴上编号 32 的点代表 10.0 k Hz 频率 (D X=32200/64=100, fX=10.0 k Hz) , 该点对应的 Y 值即为 10.0 k Hz 声音的幅值大小。图 5 声音频率测试图 下载原图选取特征频谱中幅值最高的 3 个点作为蜂鸣器信号的特征频率, 以此来识别蜂鸣器特征频率图。测试后可以发现麦克风灵敏度是 (-354) d B, 失真率为0.04%, 声音放大倍数为 20。5 结论综上所述, 可得出如下结论:该电容型高压验电器能同时测试 8 个验电器, 可将平常的验电器测试完成时间缩减一半以上, 充分说明该平台的设计对于电容型高压验电器的性能测试有重要意义;该电容型高压验电器能较好地适配供电局不同厂家的验电器的尺寸需求;整个装置对地的绝缘电阻较高, 装置由于自行设计, 成本相对较低, 有利于未来推广。参考文献1王忠兴.高压电缆接地电流在线监测系统研究与应用D.长春:吉林大学, 2016. 2周新军.高压电缆绝缘状态在线监测通讯系统的设计与研发D.长沙:湖南大学, 2012. 3祁双庆.66 千伏及以上电力电缆绝缘在线监测系统研发与应用D.北京:华北电力大学, 2011.
