鄭州500千伏官渡變電站位于人口密集的鄭東新區，是國網河南電力廠界環境噪聲監測治理的重要對象。站區圍墻外安裝著變電站無鉛自供能噪聲監測裝置。廠界環境噪聲聲振信號通過該裝置實時轉化成電信號，傳輸到檢測后臺，供專業人員分析使用。

變電站無鉛自供能噪聲監測裝置研發人員、河南電科院設備狀態評價中心專責王東暉介紹，該裝置擁有和市面上同類裝置一樣的性能，還多了無鉛化、微型化、自供能、低成本等優點。這得益于來自電力系統與自動化、材料、環保等多個專業領域的研發人員密切配合、協同攻關。他們相繼突破了現有聲振傳感器壓電換能鉛基材料的無鉛化替代、聲振傳感器微機電結構設計及整體裝置微加工制造等多項技術難題。

第1章 技術參數及特點（LY808六相微機繼保校驗儀測試精準,穩定可靠）

1.1 面板說明

  1    電壓源輸出端口  UA、UB、UC、UX和共用中性點UN。

  2    機殼接地端口  在測試時應可靠接地，可以提高測試數據的準確性和測試的**性。

  3    電流源輸出端口  IA、IB、IC和共用中性點IN。

  4    開關量輸入端口  TA、TB、TC、TD、TE、TF、TG、TH共8路獨立輸入，兼容空接點與15V～250V有源接點，能自動識別有源接點的極性，TN為公共端。

  5    開關量輸出端口  4對空接點輸出。

  6    液晶顯示屏  8.4〞彩色液晶顯示屏。

  7    USB接口  可以通過USB接口將測試數據存儲到U盤中。

1.2 技術參數（LY808六相微機繼保校驗儀測試精準,穩定可靠）

1.2.1 交流電流源

六相共用中性點的電流源，電流上升下降時間 ＜100μs

*大輸出功率：300VA/相

輸出準確度：

分辨力：

單相連續輸出時間：

1.2.2 交流電壓源

六相共用中性點的電壓源，電流上升下降時間 ＜100μs

*大輸出功率：≥75VA/相

輸出準確度：

分辨力：

1.2.3 直流電流源

單相輸出范圍：-10A～+10A或0～20A

*大輸出功率：200VA/相

輸出準確度：

分辨力：5mA

1.2.4 直流電壓源

直流電壓輸出范圍：-150V～+150V或0～300V

*大輸出功率：≥100VA

輸出準確度：

分辨力：

1.2.5 交流電壓、電流源角度

相角范圍：0°～ 360°

準確度：±0.3°

分辨力：0.1°

1.2.6 交流電壓、電流源頻率

頻率范圍：10～1000Hz

輸出準確度：

分辨力：0.001 Hz

能疊加2～20次任意幅值的諧波及直流

1.2.7 計時精度

1.2.8 開入量

8路獨立開關接點輸入，自動識別有源接點的極性

兼容空接點與15V～250V有源接點

1.2.9 開出量

4對可編程開關空接點輸出

接點容量：250VDC，0.5A 或 250VAC，0.5A

1.2.10 同步性

電壓電流同步性 ≤50μS

1.2.11 供電電源

交流輸入電壓

額定值：220V ± 10%

基準值：220V ± 2%

交流供電頻率：

額定值：50Hz ± 10%

基準值：50Hz ± 2%

1.2.12 使用環境條件

環境溫度：－10℃～+40℃

相對濕度：≤90%

大氣壓強：80～110kPa

1.3 技術特點（LY808六相微機繼保校驗儀測試精準,穩定可靠）

其主要特點表現為：

使用易用的Windows XP操作系統，人機界面友好，操作簡便快捷，為了方便用戶使用，定義了大量鍵盤快捷鍵，使得操作“一鍵到位”。

高性能的嵌入式工業控制計算機和大屏幕高分辨力彩色TFT液晶顯示屏，可以提供豐富直觀的信息，包括設備當前的工作狀態、下一步工作提示及各種幫助信息等。

配備有超薄型工業鍵盤和觸控鼠標，可以象操作普通PC機一樣通過鍵盤或鼠標完成各種操作。

配備有外接USB接口，可以方便地進行數據存取和軟件維護。

無需外接其它設備即可以完成所有項目的測試，自動顯示、記錄測試數據，完成矢量圖和特性曲線的描繪。

采用高性能D/A轉換器，產生的波形精度高、線性好，并且具備良好的瞬態響應和幅頻特性。在整個測量范圍內都能保證波形精度等指標要求。

可直接輸出交流電壓、交流電流、直流電壓、直流電流，可變幅值、相角、頻率。

功率放大部分采用新型大功率高保真線性功放電路，輸出功率大、紋波干擾小，在輸出電流達到*大時，波形仍能保證不失真、不削峰。

開入量輸入接口能自動適應無源（空接點）、有源，并能自動適應有源輸入的極性，在輸入電壓±250V范圍內能正常工作。

可以完成各種復雜的校驗工作，能方便地測試及掃描各種保護定值，可以實時存儲測試數據，顯示矢量圖，打印報表等。

采用精心設計的機箱結構，體積小，散熱良好，重量輕，易攜帶，流動試驗方便。

儀器具有自我保護功能，采用合理設計的散熱結構，具有可靠完善的多種保護措施及電源軟啟動，和一定的故障自診斷及閉鎖功能。

1.4 硬件結構（LY808六相微機繼保校驗儀測試精準,穩定可靠）

1.4.1. 數字信號處理器微機

采用高速數字控制處理器作為輸出核心，軟件上應用雙精度算法產生各相任意的高精度波形。由于采用一體結構，各部分結合緊密，數據傳輸距離短，結構緊湊。由于點數高，波形保真度高，諧波分量小，對低通濾波器的要求很低，從而具有很好的暫態特性、相頻特性、幅頻特性，易于實現準確移相、諧波疊加，高頻率時亦可保證高的精度。

1.4.2. 高性能工業控制計算機

采用高性能工控機作為控制微機，直接運行Window XP操作系統，裝置面板帶有大尺寸真彩色TFT顯示器、內嵌式工業鍵盤，裝置前面板設有多個USB口可方便地進行數據存取、數據通信和進行軟件升級等。

試驗的全過程及試驗結果均在顯示屏上顯示，全套漢字化操作界面，清晰亮麗，直觀方便，操作控制由工業鍵盤進行，操作簡單方便，只需簡單的計算機知識，極易掌握。

1.4.3. D/A轉換和低通濾波

采用高精度D/A轉換器，保證了全范圍內電流、電壓的精度和線性度，由于D/A分辨力高和波形點數高，D/A轉換輸出的階梯波已具有相當好的波形質量，后級僅需較簡單的低通濾波器即可濾除高頻分量，還原出高質量、高穩定的正弦波，很好地克服了幅值和相位漂移等問題，

1.4.4. 電壓、電流放大器

相電流、電壓不采用升流、升壓器，而采用直接輸出方式，使電流、電壓源可直接輸出從直流到含各種頻率成份的波形，如方波、各次諧波疊加的組合波形，故障暫態波形等，可以較好地模擬各種短路故障時的電流、電壓特征。

功放電路采用進口大功率高保真模塊式功率器件作功率輸出級，結合精心、合理設計的散熱結構，具有足夠大的功率冗余和熱容量。功放電路具有完備的過熱、過流、過壓及短路保護。當電流回路出現過流或開路，電壓回路出現過載或短路時，自動限制輸出功率，關斷整個功放電路，并給出告警信號顯示。為防止大電流下長期工作引起功放電路過熱，裝置設置了大電流下軟件限時，限時時間到，軟件自動關閉功率輸出并給出告警指示。

1.5 操作使用（LY808六相微機繼保校驗儀測試精準,穩定可靠）

1.5.1 開機步驟

將測試儀電源線插入交流220V電源插座上。

打開測試儀電源。

1.5.2 關機步驟

使用鼠標單擊界面左下角處的“開始”->“關機”，在彈出的對話框中選擇“確定”即可關閉計算機，在確認計算機關閉后，再關閉面板電源開關。關機時請勿直接關閉面板電源開關，請先關閉計算機的Windows操作系統，然后再關閉電源開關。

1.5.4 交流電流源提高輸出電流

當使用電流超過測試儀每相輸出的*大電流時，可將測試儀電流源并聯使用。并聯使用時，應將并聯電流通道的輸出相位設為相同，此時輸出的電流就是并聯電流通道輸出幅值之和。

1.5.5 交流電壓源提高輸出電壓

當使用電壓超過測試儀每相輸出的*大電壓時，可將兩相電壓的相位設為相差180°，此時輸出的電壓就是兩相電壓通道輸出幅值之和。

1.6 軟件快捷鍵

F2 開始/停止試驗         在測試儀未輸出信號時按下F2鍵后，測試儀開始輸出信號。在試驗過程中，按下F2鍵可停止試驗，測試儀停止輸出信號。

F3 退出試驗              關閉當前試驗模塊。

F5 手動遞增              在試驗中每按下一次F5鍵，輸出信號就按照設定的步長增加一次。

F6 手動遞減              在試驗中每按下一次F6鍵，輸出信號就按照設定的步長減小一次。

Ctrl+1 — Ctrl+6  打開/關閉輸出通道      Ctrl+1 ～ Ctrl+3對應UA、UB、UC，

Ctrl+4 ～ Ctrl+6對應IA、IB、

IC。

Ctrl+F1 — Ctrl+F6  打開/關閉輸出通道  Ctrl+F1 ～ Ctrl+F3對應Ua、

Ub、Uc，

Ctrl+F4 ～ Ctrl+F6對應Ia、

Ib、Ic。

Tab             將輸入焦點移動至下一個輸入框。

Shift + Tab     將輸入焦點移動至上一個輸入框。

F7 讀取設置文件  從保存的參數設置文件中導入試驗參數。

F8 保存設置文件  將當前設定的試驗參數保存到文件中。

F9 保存試驗報告  可保存成文本格式的試驗報告。

用于制備聲振傳感器模塊的壓電換能材料是研發噪聲監測裝置的關鍵。2020年9月，研發人員在國內范圍內數十座變電站完成了典型電網聲源設備及廠界環境噪聲聲振工況等調研，發現制備聲振傳感器模塊的壓電換能材料無鉛化技術在國內尚未應用。因此，他們從開展很基礎的對照試驗開始，利用多組分摻雜等方式廣泛開展無鉛壓電換能材料研究，不斷優化工藝，于當年12月開發出可用于聲振傳感器模塊的高性能無鉛壓電換能材料。

“這種材料叫多層壓電陶瓷，不僅無鉛環保，還可用于482攝氏度高溫環境，壓電傳感性能優越。”他們還同步開發出無源自供能用壓電納米線，為提高噪聲監測裝置監測精度、讓裝置不再依賴電源線打下基礎。

有了可靠的材料，研發人員利用濕法腐蝕等技術先后開發出低成本無源壓電自供能單元等部件，進一步優化裝置封裝、制備等工藝，研制出具有較高壓電換能效率、能量采集效率的變電站無鉛自供能噪聲監測裝置。2023年7月底，該項目通過國網科技部驗收。

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