专利名称：高压10kV便携式电力直接测试仪的制作方法
技术领域：
高压IOkV便携式电力直接测试仪技术领域[0001]本实用新型涉及一种高压IOkV便携式电力直接测试仪。
技术背景[0002]油田既是产能大户也是用能大户，十一五期间油田行业能否完成节能降耗20%， 将直接影响到国家十一五期间GDP降耗20%指标的完成。为此，各个油田为了寻找节能潜力，开展了一系列的耗能设备的测试分析，针对存在的问题实施节能技术改造，见到了显著的效果。这些潜力的挖掘主要对于低压耗电设备(1140V以下，主要是电机)进行的；为了拓展视野，有必要对在用高压设备进行测试分析，从中找出节电潜力点。但是，目前还没有便携式直接测试仪高压用电的设备。[0003]现有油田用电设备和测试仪器的基本状况[0004]A、实验室测试效率极低——影响原油生产[0005]油田在用低压(1140V以下)设备有数万台，有多种低压测试仪器即可完成。但 6000V——10000的V用电设备有数万台，在使用现场没法测试效率的高低。这些高压用电设备有些应用20年以上，有些修复3次以上，如果把这些高压设备拆卸后拉回实验室测试， 技术上可行，但是，拆装运输需要很多费用和人力，更重要的是拆下来设备，就要停止生产， 停产带来的损失更大。因此，实验室内不能完成这项测试工作。[0006]B、不同耗电原理的电力测试仪在抽油机上测试耗电量差别很大[0007]便携式电子式电能表有三种不同的计量原理，一是只计量电机的输入功率，对发电功率不作处理一对发电功率不加不减；二是把输入功率与电机的发电功率已绝对值的方式相加后累计电量——耗电量与发电量相加；三是把输入功率与电机的发电功率已绝对值的方式相减后累计电量——耗电量与发电量相减。这三种不同计量原理的仪器在实验室效验精度都合格，误差很小。但是，由于抽油机在一个冲程周期内有不同程度的发电现象， 三种不同原理的电能表在抽油机上计量耗电量时，结果差别很大。特别是抽油机越不平衡， 发电功率越大，计量的结果差别也更大。由于一台变压器拖动一台抽油机电机，所以，不同耗电原理的测试仪器在变压器的一次侧测试也会差别很大。目前，各类便携式电力测试仪只能对1140V以下的用电设备直接测试，不能满足6000V的测试要求。[0008]C、油气田电网线损率测试和计算方法(SY/T-5268-2011)将颁布实施。[0009]《油气田电网线损率测试和计算方法》于2011年8月3日通过了石油行业标准委员会的审查，2011年底颁布，2012年将开始实施新标准。如果要测试6kV——IOkV线路的损耗，且对线损和变压器损耗作出分析评价，必须从变电所的出口(6kV——IOkV)到每口油井变压器的一二次测都要直接测试。因此，为了开展6kV——IOkV线路损耗的测试评价，且执行新标准，必须研制直接测试IOkV的电力测试仪器。[0010]D、大功率注水电机的测试选用在用设备——误差增大[0011 ] 油田有6kV——IOkV高压注水电机数百台，每年都要对注水泵机组效率进行测试， 既要测试水泵的有效功率，又要测试电机的输入功率。目前，对电机输入功率的测试，是利用现有的低压仪器对高压电机互感器的(电压互感器和电流互感器)二次侧进行测试，然后再乘以互感器的倍率得出高压电机的功率。这种测试方法一是增大了互感器的误差，二是不能在现场对互感器进行效验，因此，测试的准确性和可靠性较差。实用新型内容[0012]本实用新型的目的就是为解决上述问题，提供一种符合抽油机耗电原理的高压 IOkV便携式电力直接测试仪。[0013]为实现上述目的，本实用新型采用如下技术方案[0014]一种高压IOkV便携式电力直接测试仪，它包括测试主机，所述测试主机通过光电隔离器与负载端的三相电源线的各相线连接；同时在三相电源线的各相线上还设有电流检测装置，所述各电流检测装置分别与测试主机连接。[0015]所述光电隔离器分别通过相应的电阻分压器与各相线连接。[0016]所述电流检测装置为三档电流互感器。[0017]所述各三档电流互感器上设有相应的绝缘层。[0018]所述测试主机包括测试单元、微处理器，微处理器与LED显示单元和键盘连接，测试单元则分别与光电管隔离器与各电流检测装置连接。[0019]所述微处理器为高速采样的单片计算机，采样速度为1毫秒。[0020]本实用新型利用三档电流互感器检测三相线的电流，电流互感器采用开口式，可以方便的套入被测试的高压线。把三相电压夹子接入到高压线路上，三相电流互感器套入高压线，然后高压负荷送电，然后从操作键盘上按测试开始键，此时，微处理器采集数据并进行积分计算。三相电压信号的采集三相电阻分压器把10000V的高压分压至100V，100V 的电压信号经光电隔离器4转换成低电压，该隔离器的输出电压与一次侧的高压成线性关系，光电隔离器4输出的低电压信号送到模数转换的接口电路，经过模数转换的接口电路后模拟低电压信号变成了数字量的电压信号，数字量的电压信号送入微处理器7。电流信号的采集三相电流互感器套入高压先后，当高压线有电流通过时，互感器感应出电流，该电流的大小与高压电流的成正比，大小取决于互感器的变比系数。互感系数越大，感应出的电流越小。感应出的小电流信号送到模数转换的接口电路，经过模数转换的接口电路后模拟小电流信号变成了数字量的电流信号，数字量的电流信号送入微处理器7。[0021]微处理器对采集到的电压、电流信号相位进行判断，然后进行积分计算功率，且根据抽油机一个冲次周期为计算单元，然后再加权平均计算，最后的结果还要乘以电压分压系数和电流互感器的互感系数。到达设定的测试时间后，微处理器把测试结果输送到显示屏上，同时保存到内部的存储器上。与计算机相连接后，也可以把测试的数据输送到计算机上。[0022]微处理器对电流和电压信号进行处理，完成高压测试。[0023]本实用新型的有益效果是[0024]1、软件的编写特点[0025]为了提高该高压测试仪器的科学准确性，采用高速采样的单片计算机，采样速度为1毫秒；在计算方法上对抽油机的冲程周期进行积分计算，根据积分结果和时间计算出功率。这种软件上的改进，可以避免抽油机上冲程和下冲程功率差别很大而产生的测试误差。对抽油机发电功率的处理上，自动减掉发电功率。[0026]2、电流互感器增加绝缘层[0027]传统用的便携式电力测试仪的电流互感器的最高应用电压等级为1140V，为了满足6kV——IOkV高压测试的需要，在互感器的圆环上增加了耐压50kV的绝缘材料。这一改进，保证电流互感器与高压线的绝对绝缘。[0028]3、增加电阻式分压和光电隔离[0029]传统的便携式电力测试仪的电压夹子取出的电压信号直接送入仪器内部的接口电路。改进后的电压夹子有三点不同，一是增加电压夹子的绝缘手柄2米——5米，保证了仪器操作者的安全距离；二是对6kV——IOkV的高压实施电阻分压，分压后的低压信号作为采集的电压信号；三是增加光电分隔离电路，采集的电压信号经光电隔离电路后送入仪器内部的接口电路。[0030]4、增加分离式测试绝缘垫[0031]为了保证仪器操作者的安全，配备耐压50kV的绝缘垫片。在进行高压测试时，把仪器放在绝缘垫片上，操作者也在绝缘垫片上，保证了操作者与仪器外壳是等电位，保证仪器操作者永远不会发生触电事故。另外要求，在高压停电后把电流互感器套到高压线路上， 把电压夹子接到高压线路上，在确保电流互感器和电压夹子接好后再，再把高压线路送电， 最后操作者开始操作仪器进行电力测试。测试结束后，先把高压线路停电，然后再撤出电流互感器和电压夹子。[0032]5、测试精度[0033]抽油机井变压器额定容量30kVA的最多，其空载损耗在0. IkW左右；注水泵电机额定功率达2200kW;由于抽油机电机的负载率很低，导致功率因数也很低，有时候抽油机电机具有周期的发电现象；永磁电机在抽油机上有时呈容性，有时呈感性负载运行。因此，有功功率从0. 05kW——5000kW，功率因数从0. 1——1.0(感性和容性)，一个方向(正方向和负方向)误差都要小于等于5%。仪器效验要求8个功率等级76个状态的精度都要小于等于5%。见表1[0034]表1 IOkV高压直接测试仪不同功率的效验要求[0035]
权利要求1.一种高压IOkV便携式电力直接测试仪，其特征是，它包括测试主机，所述测试主机通过光电隔离器与负载端的三相电源线的各相线连接；同时在三相电源线的各相线上还设有电流检测装置，所述各电流检测装置分别与测试主机连接。
2.如权利要求1所述的高压IOkV便携式电力直接测试仪，其特征是，所述光电隔离器分别通过相应的电阻分压器与各相线连接。
3.如权利要求1所述的高压IOkV便携式电力直接测试仪，其特征是，所述电流检测装置为三档电流互感器。
4.如权利要求3所述的高压IOkV便携式电力直接测试仪，其特征是，所述各三档电流互感器上设有相应的绝缘层。
5.如权利要求1所述的高压IOkV便携式电力直接测试仪，其特征是，所述测试主机包括测试单元、微处理器，微处理器与LED 显示单元和键盘连接，测试单元则分别与光电管隔离器与各电流检测装置连接。
6.如权利要求5所述的高压IOkV便携式电力直接测试仪，其特征是，所述微处理器为高速采样的单片计算机，采样速度为1毫秒。
专利摘要本实用新型涉及一种符合抽油机耗电原理的高压10kV便携式电力直接测试仪。它包括测试主机，所述测试主机通过光电隔离器与负载端的三相电源线的各相线连接；同时在三相电源线的各相线上还设有电流检测装置，所述各电流检测装置分别与测试主机连接。在高压停电后把电流互感器套到高压线路上，把电压夹子接到高压线路上，在确保电流互感器和电压夹子接好后再，再把高压线路送电，最后操作者开始操作仪器进行电力测试。测试结束后，先把高压线路停电，然后再撤出电流互感器和电压夹子。本实用新型测量精度高，安全可靠。
文档编号G01R21/133GK202281800SQ20112039751
公开日2012年6月20日 申请日期2011年10月18日 优先权日2011年10月18日
发明者孙东, 安蓉, 戴剑飞, 杜红勇, 王观军, 董明霞, 闫恩祥, 闫敬东, 陈丽娟, 马坤, 齐光峰 申请人:中国石油化工股份有限公司胜利油田分公司技术检测中心