一款防误智能万用表的设计与应用.pdf
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1、中国科技期刊数据库 工业 A 收稿日期:2023 年 12 月 22 日 作者简介:罗健昌(1993),男,汉族,广东江门人,大学本科,研究方向为电力系统继电保护与自动化。-195-一款防误智能万用表的设计与应用 罗健昌 广东电网有限责任公司江门供电局,广东 江门 529000 摘要:摘要:万用表作为变电站内常用的测试仪器,对于运行值班人员、维护检修人员、安装调试人员来说,是非常重要的必备工具,它的准确性和可靠性对于变电站内设备的正常运行和日常维护至关重要。然而,由于操作者的误操作或者设备的故障等原因,很容易引起测量目标短路接地甚至是设备异常跳闸等不良后果,威胁电网的安全运行。本论文将对现有的
2、常用数字式万用表进行改良,设计一款具有防误功能的智能万用表,并探讨防误智能万用表的应用场景,介绍其特点和优势,通过一系列防误功能的实现,有效防止误操作和误测量的发生,提高万用表使用的准确性和可靠性。关键关键词:词:智能万用表;变电站;可靠性;防误功能 中图分类号:中图分类号:TM938 0 引言 变电站是电力系统中重要的组成部分,其安全运行对电力系统的稳定性和可靠性具有重要影响。在变电站内进行运行操作、安装调试及检修维护过程中,万用表是经常使用的仪器之一。万用表又叫多用表、三用表、复用表,是一种多功能、多量程的测量仪表,一般万用表可测量直流电流、直流电压、交流电流、交流电压、电阻和通断情况等,
3、有的还可以测音频电平、电容量、电感量及半导体的一些参数,是我们电工常用的工具。在变电站的操作和维护工作中,以数字式万用表的使用频率最高,最具代表性。数字式万用表可用来测量直流和交流电压、直流和交流电流、电阻、电容、频率、电池、二极管等等。然而,由于变电站内各种设备众多,二次电缆走线复杂,操作人员经验参差不齐,误操作和误测量的事件时有发生,轻则影响测量的准确性,或者引起站内设备出现异常,重则影响到人身安全,甚至是引起运行中的一次设备误跳闸,威胁到电网安全稳定运行。2014 年 8 月,作业人员在某 220kV 变电站 220kV母线主一保护屏进行回路接入工作时,在确认母差保护出口回路过程中,误用
4、万用表电阻档导通 220kV 运行甲线、220kV 运行乙线两条运行线路的开关跳闸出口回路,造成 220kV 运行甲线、220kV 运行乙线开关跳闸。2022 年 10 月,某 220kV 变电站 11 台 110kV 开关相继跳闸,110kV 双母失压。事件造成由该变电站供电的多个 110kV 变电站及 35kV 变电站失压。此次事件主要原因为操作人员使用的万用表存在故障,造成在测量 110kV 母差保护出口压板过程中,压板上端接地,导致开关跳闸。以上事故事件反映出,由于人员使用万用表操作方法失误或者是万用表本身内部故障,均有可能导致开关误跳闸,严重威胁电网安全稳定运行。因此,开发一款具有防
5、误功能的智能万用表对于变电站的运行操作、安装调试及检修维护工作的准确性和可靠性具有重要意义。本次研究立足于现有的常用数字式万用表本身,从仪器仪表上进行改良,提高万用表安全性能,遏制此类事故事件发生。1 防误智能万用表的设计思路 现有的数字式万用表在设计上有以下几个缺点:一是缺少自检功能。按照万用表的管理标准与使用要求,使用人员在使用前一般会对万用表进行检查,检查内容包括检查万用表外观有无损坏、检查是否在试验合格有效期内、检查电池电量及液晶显示是否正常,以及切换至电阻档后红黑表笔短接进行通断测试等。但是当万用表内部出现短路或接地时,万用表自身没有任何表象与提示;而且由于不同档位之间相互独立,常规
6、的检测方法也无法发现万用表某个档位的内部故障,从而导致操作人员使用“带病”的万用表进行测量,容易导致安全事故发生。二是档位切换后没有直观显示是否已切换成功。使用人员只能通过切换旋钮中国科技期刊数据库 工业 A-196-指向的档位符号和液晶面板显示的单位符号,来判断档位切换是否成功,但是万用表长时间使用后,由于磨损、老化等原因,切换旋钮容易打滑、档位符号容易磨损、液晶面板显示容易模糊不清晰,档位不一定能切换成功且正确,很容易导致操作人员使用错误的档位进行测量,特别是误切换至电阻档测量电压的情况,由于电阻档内阻极小,很容易造成回路短路或接地,以及烧毁万用表,后果最为严重。三是万用表在长期开启且闲置
7、不用的状态下缺少自动闭锁功能。当使用人员切换至某个档位进行测量后,未及时切换至OFF 档关闭万用表电源,导致万用表一直处于工作中、待测量状态,特别是当万用表处于电流档位或电阻档位时,红表笔与黑表笔之间内阻极小,相当于导通状态,一旦表笔测试头误触碰到运行回路端子,很容易引起运行回路短路、导通等情况,严重时甚至引起直流接地或设备误跳闸等事故。为解决仪器本身存在的上述缺点,本文探索对现有数字式万用表进行改良,设计一种带有防误功能的智能万用表。此款带有防误功能的智能万用表与普通的数字式万用表相比,具有以下几点功能:一是具有自检提醒功能。通过固化检查项目,并语音播报结果,实现自检。在使用万用表前,万用表
8、内部检测程序会固化一系列的检查项目进行自检,该功能通过配合语音播报结果,实时提醒操作人员是否符合使用条件。例如,在使用前需要检查表笔是否完好、内阻是否正常、电池电量是否充足等。如果检查结果不合格,万用表将发出语音提示,并且闭锁测量功能,不允许进行测量操作,以确保测量结果的准确性和安全性。二是具有档位提醒功能。在切换万用表的档位时,很容易出现档位切换不成功或者切换至错误档位导致误测量的情况。为了避免切换不到位或者切换错误导致的误测量,该万用表具有档位提醒功能。当操作人员切换档位后,万用表将通过语音播报功能提醒操作人员当前所处的档位,以确保操作人员能够正确设置到需要的档位;如果切换档位不到位,语音
9、播报功能将播报当前处于空挡位或者没有切换档位成功的语音提醒,避免误测量的发生。三是具有自动闭锁功能,在日常维护和安装调试过程中,存在接通运行设备或运行回路的风险。为了避免误触碰导致的设备跳闸的风险,该万用表具有自动闭锁功能。当操作人员使用电阻档进行测量时,万用表将自动检测是否存在运行设备或运行回路,如果存在,则自动闭锁电阻档测量功能并亮起红灯,避免误测量的发生。另外,当万用表停止使用一段时间后,也会闭锁万用表的测量功能,需要重新切换档位才能重新激活使用,以减少误触碰运行设备或运行回路的风险。四是加装过渡电阻功能。为了避免使用低内阻测量高电压引起表计内部短路烧毁的情况发生,该万用表的表笔线加装了
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