1 概述
变压器绕组直流电阻测试是变压器出厂及预防性试验的主要项目之一。按照 IEC 标准和国标GB1094变压器在制造过程中、大修后、交接试验和预防性试验以及绕组平均温升的测定和故障诊断中等都必须进行该项试验。目前电力系统中普遍采用常规的 QJ44型双臂直流电桥测量变压器线圈的直流电阻而这类电桥测试电流小难以发现变压器线圈导电回路导体截面积减少的缺陷且自动化程度不高测量过程须依赖人工。研制的SM4068型变压器直流电阻测试仪可以取代传统的电桥测量测量准确度高、易于操作。
2 基本思路
传统的测量方法是利用恒流源对待测绕组充电待电流稳定后将变压器绕组上产生的压降用-ICL7135等 A／D 转换器转换成数字信号这种方法对恒流源精度的要求很高校准不方便。根据欧姆定律若能知道某一时刻电阻的端电压和流过的电流就可以计算出电阻值。电压电流的同步采样是关键使用*新推出的功率／ 电能计量芯片CS5460A 实现同步采样利用单片机实现对测量通道的软件校准、阻值计算、存储、显示、打印输出等功能。另外采用高压充电低压测量的方法提高了充电速度减小了恒流源中场效应管散热器的体积。
3 系统组成及主要功能说明
系统原理框图如图1所示。单片机主要完成测量数据的处理及输入输出通道的控制；本系统配备与计算机进行数据通讯的 RS—232标准数据接口用户可将存储页中的数据及时转存入计算机的数据库以便进行系统的保管、处理与分析；恒流源采用由 SG3525PWM模块组成的开关恒流1由继电器控制量程的切出电流分5个档位以提高不同阻值范围的测量精度电流档位与测量范围的关系如表1所示。
本系统的关键技术是利用 CS5460A 实现电压电流的同步采样。CS5460内部集成了两个24位的△∑A／D 转换器高、低通数字滤波器串行接口数字—频率转换器寄存器阵列和看门狗定时器等模拟、数字信号处理单元芯片内部带有2．5V 电压基准可用单片机进行 AC 或 DC 偏置及增益校准可以同步**测量电压电流的有效值平均值在1000:1的动态范围内**度为0．1％。
4 硬件设计
系统硬件连接如图 2所示。单片机采用P89C61X2优点是具有6中断源—4中断优先级嵌套的中断结构、一个看门狗定时器具有两个软件可选的节电式、内部有1024字节的 RAM、支持6时钟和12时钟模式。在改变接线或换相测量时使单片机处于掉电模式冻结振荡器避免拉弧干扰。由于是静态设计时钟停止而不会使用户数据丢失；CS5460A 可周期性地计算出电压电流有效值 VRMS、IRMS。其内部集成了包括偏置寄存器、增益寄存器、脉冲速率寄存器和参数寄存器等16个寄存器还集成了串行口发送寄存器、串行口接收寄存器和一个命令解释状态机这些寄存器用来完成对 CS5460的设置、采集数据的存储和串行输入输出的控制。CS5460A 通过 SPI 串行总线与单片机 P1口相连串行接口由两条控制线和两条数据线组成即／ CSSCLKSDISDO。一个数据的传输总是从向串行接口的SDI 发送8位命令开始的当命令中包括一个写操作时在其后的24个 SCLK周期内串口将持续从SDI 引脚写入串行数据。当发出一个读取命令时串口将根据发出的命令在其后的8、16、24个 SCLK周期从 SDO 引脚上串行输出寄存器内容。INT 线与MCU的中断 INT1相连每次 A／D 转换后状态寄存器中的 CRDY 位将有效如果 CRDY 位未被屏蔽（屏蔽寄存器中）则／INT 脚也将被激活使 MCU产生中断在中断服务程序中对采样结果进行处理；显示器采用240×128点阵带中文字库的液晶显示器用MCU的 I／O 口直接描述液晶控制器的时序当光标Segment 位址寄存器与 Segment 中断位址寄存器值相同或光标 Common 位址寄存器与 Common 中断位址寄存器值相同时可使 MCU的 INT0发生中断。用单片机的 P1．6、P1．7模拟 I2C 总线实现与日历时钟芯片和 I／O 扩展器件 PCF8574的连接并通过光电隔离后驱动继电器。高精度实时时钟 SD2001C 为测量和
数据存储提供时间依据且内置16K 的串行 NVSRAM可用来存储近40个文件的对应变压器所有直流电阻数据。
5 软件设计
（1）主程序介绍
软件采用模块化设计分前台程序和后台程序。后台程序主要有键盘按键处理、菜单式操作控制、电压电流同步采样、测量数据计算存储打印处理及反电势保护等模块。前台程序有键盘定时中断扫描及显示、电压电流采样中断、显示故障中断等。这里主要介绍主程序及 CS5460A 应用程序。主程序的框图如图3所示键盘共有10个键“确定” ：确认当前操作；“测量”：开始一次完整测量；“消弧”：一次测量结束关闭电源输出对负载放电；“菜单”：调出功能菜单或退出菜单；“取消”：否定当前操作或退出当前菜单；“锁定”：锁定当前测量显示的数据或解锁；还有4个光标键用来移动光标或翻转选项及要输入的字符。
沪公网安备 31011402005121号
