110kV集成式极性测试装置的研制-标准图集电气图集[详细]

1、 开拓者QC小组110kV集成式极性测试装置的研制发布人：薛进财 袁佳斌国网宁夏电力公司吴忠供电公司运维检修部变电检修室变电二次运检二班开拓者QC小组 二零一七年六月目 录1、小组简介12、课题背景23、选择课题34、设定目标及可行性分析115、提出各种方案并确定最佳方案136、制定对策表347、对策实施358、效果验证469、标准化4710、总结与今后打算501、小组简介“开拓者”QC小组由国网吴忠供电公司变电检修室二次运检二班11名成员组成，小组组长由班长陈宝生担任，小组成员参加过多次QC活动，曾获得过“海洋王”杯QC发布赛最高奖项“优胜奖”和宁夏电力（行）企协QC成果发布“一等奖”，具有

2、丰富的活动经验，人员构成如下表中所述：表1-1：小组概况小组名称国网吴忠供电公司变电检修室变电二次运检二班“开拓者”QC小组课题名称110kV集成式极性测试装置的研制课题类型创新型小组成立时间2015年3月10日课题注册日期2016年3月10日注册登记号WZ-2015-06活动时间2016年3月-2016年8月活动次数20次成员人数11出勤率100%姓 名年龄本岗工龄学历职称QC小组职务组内分工陈宝生30岁8本科工程师组长整体协调薛进财24岁2本科助理工程师组员组织材料黄少瑞31岁5硕士中级工程师组员组织材料袁佳斌23岁2本科助理工程师组员技术指导何明凯29岁7本科助理工程师组员技术指导马建文

3、28岁6本科助理工程师组员调查实施王磊28岁7本科助理工程师组员现场实施姚琪30岁5硕士中级工程师组员现场监督张一凡26岁3本科助理工程师组员装置制作杨玉静26岁5本科助理工程师组员统计实施周乐26岁4本科助理工程师组员现场验收 制表：黄少瑞 时间：2016年3月10日2、课题背景110kV电流互感器的极性测试试验在变电站新投运验收及大修等工作中是必不可少的工作，其目的是测试二次电流的极性是否满足保护测量计量的要求，若二次侧绕组极性成反极性，则会造成保护装置误动作和计量错误等后果，我们查阅了2015年全年工作安排，共进行了108次极性测试试验，平均每个月达9次。110kV电流互感器极性测试现场

4、试验图、电流互感器设备以及极性测试接线草图、极性测试原理图如下所示： 图2.1 110kV现场极性试验图图2.2 110kV电流互感器以及极性测试接线草图图2.3极性试验原理图 从图2.1与2.2可以看出，110kV电流互感器极性测试试验需要将试验杆挂至电流互感器一次桩头两侧，一位工作人员用一节干电池以母线侧为正进行间歇性通电，另一位工作人员在端子箱处将电流表串至电流互感器二次电流绕组内，观察电流表针的转动方向。从图2.3可以看出，若电流表为顺时针旋转则为正极性，若逆时针旋转则为反极性。极性测试试验的具体操作步骤流程图如下图所示。 图2.4 110kV极性测试试验流程图 从图2.4 110kV

5、电流互感器极性试验流程图可以看出，其点极性试验主要分为：测试线杆组装、电池准备、试验线连接、极性测试、测试线杆拆卸、试验线收置六个步骤。3、选择课题3.1、问题提出（1）110kV电流互感器极性测试试验问题调查 针对极性试验小组成员对试验中每个步骤展开调查。2016年3月14日，五组小组成员分别对新梁220kV变电站54115梁广I线的电流互感器三个电流二次绕组进行极性试验，对每组成员极性试验各流程用时进行统计。表3.1 极性测试试验中各步骤用时统计表试验人员电源准备时间T1测试线杆组装拆卸时间T2试验线连接时间T3极性测试时间T4试验线收置时间T5极性试验总用时（min）陈宝生、王 磊6.1

6、08.43.213.27.638.5黄少瑞、何明凯9.475.23.598.936.07周 乐、姚 琪8.357.63.38.18.335.65马建文、薛进财6.255.43.414.46.435.85袁佳斌、杨玉静9.468.83.27.29.237.86平均值7.927.083.3210.388.0836.79制表人：薛进财 日期：2016年3月14日 利用统计特征数中的样本方差来统计极性试验中各步骤用时分散程度。样本方差的计算公式如下： 式3-1 上式中：为样本方差；为某一数据与样本平均值之间的偏差。下图即为极性试验中各步骤用时方差对比图：极性试验步骤电源准备时间测试线杆组装拆卸时间试验

7、线连接时间极性测试时间试验线收置时方差3.7743.8460.04524.6263.693 制图人：张一凡 日期：2016年3月14日图3.1 极性试验各步骤方差对比图从图3.1中可以看出：电源准备、测试线杆组装拆卸、极性测试、试验线收置用时方差较大，说明五组小组成员在以上四个步骤用时最分散、波动较大。3.2 问题分析为了解决极性试验中电源准备、测试线杆组装拆卸、极性测试、试验线收置时间长的问题，小组在对所管辖区域内变电站110kV间隔极性试验时，针对所属间隔的电流互感器极性试验中这四个步骤逐一进行调查。3.2.1电源准备时间调查图3.2 电源准备试验图通过上图可以看出，极性测试时需要单手固定

8、电池和试验线，另一只手进行间歇性通电。干电池尺寸为长2.5cm、直径1.3cm，额定电压1.5V,测量五位小组成员平均手掌宽度为3.5cm。干电池无电量显示，不能确定所用电池是否符合现场使用要求，如果所用电池正好不符合现场使用要求，则需要更换符合要求的电池，导致电池准备时间用时较长。现场工作时需戴绝缘线手套，干电池在手中不能牢牢固定，使得在间歇性通电时容易造成接触不良反复进行试验。下面将对电源准备用时较为分散的问题展开调查。（1）电源通电次数计算由于干电池无电量显示，现场工作时不能确定所用干电池是否满足极性测试需求。下面小组成员对1.5V干电池通电次数进行计算。查阅110kV电流互感器设备参数

9、，其一次绕组电阻为1-3之间。现以买河110kV变电站中123买牵线电流互感器为例，其电流互感器变比为1500/5，试验测得其一次绕组电阻为1.5，现利用一节干电池即1.5V进行极性测试，根据电压电流公式，即： 式3-2可得一次电流为,根据一二次电流与变比之间计算公式，即如下式所示： 式3-3从上式可知：，二次侧电流，用电流表观察其旋转趋势非常明显。1.5V干电池容量为15000mAH,物理意义为：以15000mA电流通电可以通电一个小时即3600s根据容量公式，如下式所示： 式3-4一次侧通电电流为1000A, 每次间歇性通电时间为1s, 根据上式可知：通电时间为，即通电次数为54次。110

10、kV电流互感器每相一般共有四个绕组，分为：两个保护绕组、一个测量绕组、一个计量绕组，每相共点四次，A相、B相、C相则最少需要点击12次，不排除由于未看清需重复点击观察，现设定电流表有明显摆动20次为合格。下面小组成员从现在极性测试包内找到电池共13块，利用以上13块电池在123买牵线电流互感器A相的保护绕组进行极性试验，具体统计结果如下表所示：表3.2 电池合格率统计表电池序号明显摆动次数结论合格率128满足要求62%210不满足要求326满足要求434满足要求50不满足要求636满足要求742满足要求80不满足要求923满足要求1044满足要求1139满足要求120不满足要求134不满足要求

11、制图人：张一凡 日期：2016年3月16日从上表可以看出，13块电池合格率为62%。极性试验现场不能确定所用电池是否满足要求，如果所用电池不合格则必须更换电池，导致电源准备用时较分散且用时较长。（2）间歇通电点击率调查干电池尺寸为长2.5cm、直径1.3cm,两侧正负极金属接触面直径为0.75cm,测量五位小组成员平均手掌宽度为3.5cm。现场工作时需戴绝缘线手套，在运动中干电池在手中不能牢牢固定，使得在间歇性通电时容易造成接触不良而反复进行试验。用一节新干电池进行试验，五位小组成员分别进行20次间歇性通电试验，对试验结果进行统计如下表所示。表3.3 间歇通电成功率统计表操作人员点中次数未点中

12、次数点中率陈宝生14670%何明凯12860%马建文15575%姚琪81240%黄少瑞91145%制图人：张一凡 日期：2016年3月16日对上表进行统计，如下图所示：总点中率58%图3.3 间歇性通电总点击率从上图中可以看出，五位小组成员进行20次间歇性通电总点中率仅为58%，重复进行间歇性通电点击，导致电源准备用时较长，方差值较大。3.2.2 极性测试线杆组装拆卸时间调查 极性测试前需将试验线杆组装起来，然后将试验线连接至线杆头部并将线杆挂至电流互感器两侧，下面将对试验线杆组装拆卸过程进行调查。（1）组装拆卸点统计表3.4极性测试杆组合点示意表序号装置名称实物图装置示意图调查1测试线杆(测

13、试线杆)如图所示，有2处螺丝啮合机构需要组装，整套测试线杆共有4处组合点；2测试线杆头部(测试线杆头部)如图所示，线夹头部螺丝机构需要组装，共有2处组合点； 制表人：何明凯 日期：2016年3月16日 从表3.4中可以看出：极性测试线杆在组装的时候是通过螺纹口相互啮合组装而成，组装拆卸点共计10个。（2）测试线杆组装拆卸时间详细统计：表3.5 极性测试线杆组装拆卸时间用时统计表试验人员测试线杆组装用时测试线杆拆卸用时组装拆卸总用时陈宝生、王 磊4.04.48.4黄少瑞、何明凯2.42.85.2周 乐、姚 琪3.04.67.6马建文、薛进财2.72.75.4袁佳斌、杨玉静4.24.68.8平均值

14、3.263.827.08 制表人：何明凯 日期：2016年3月16日制表人：何明凯 日期：2016年3月16日图3.4 测试线杆组装拆卸时间统计图 由图3.4可以看出：五组小组成员组装拆卸器材用时比较分散，组装拆卸用时最短为5.2min，最长为8.8min。3.2.3 测试显示装置调查 现场极性测试试验显示装置为一个微安电流表，通过观察电流表指针摆动情况，判断电流互感器所接二次绕组接线位正极性还是反极性。下面将对测试显示装置进行调查。表3.6传统测试显示模块调查表序号装置名称测试模块结构示意图调查1极性测试模块如右图所示，有2处接触点与外部试验线连接，通过表头指针方向判断正反极性。制表人：薛进

15、财 日期：2016年3月17日（1）极性测试试验次数和耗时进行调查统计： 由于试验结果验证方式单一，为确定测试结果的准确性，电流表必须观测到至少两次向同一方向摆动。以下小组成员对110kV单间隔保护、测量、计量共三个绕组进行极性测试时重复验证耗时的数据统计。表3.7极性测试试验次数和耗时统计试验人员测试次数重复测试次数累计总时间（min）单次测试时间（min）平均单个绕组测试次数重复验证耗时（min）陈宝生、王磊12913.21.149.9黄少瑞、何明凯9691.036.0周 乐、姚琪968.10.935.4马建文、薛进财12914.41.2410.8袁佳斌、杨玉静637.21.223.6平均

16、值9610.381.0837.14 制表人：袁佳斌 日期：2016年3月17日制图人：袁佳斌 日期：2016年3月17日图3.5 极性测试次数统计图从上图可以看出，由于测试结果验证方式单一，虽然单次极性测试时间近似，但重复测试次数较多，平均重复测试次数6次，导致整体极性测试时间差距较大。3.2.4 试验线收置过程调查 测试试验开始前需将试验线展开，将试验线连接至电流互感器一次侧桩头两侧和二次侧绕组两侧。极性测试试验结束后，需将所有展开的试验线收置起来。下面将对试验线收置过程进行调查分析。表3.8传统试验线收置模块调查表序号装置名称示意图调查1试验线 如右图所示，传统试验线有6根，长度分别为2m

17、，横截面积2.5mm2，收置形式为人工缠绕方式。 制表人：薛进财 日期：2016年3月20日（1）试验线耗时统计分析五位小组成员分别对六根试验线收置进行试验，统计结果如下表所示 表3.9人工收置试验线耗时统计试验人员单根平均用时收置试验线耗时（min）陈宝生1.277.6黄少瑞1.488.9周 乐1.398.3马建文1.076.4袁佳斌1.539.2 制表人：周乐 日期：2016年3月20日 制图人：周乐 日期：2016年3月20日图3.6 试验线收置耗时统计图 由上图可以看出，试验线数量和长度一定，但由于试验人员收置试验线熟练度不同，导致试验线收置时间差距较大。3.3 设备尺寸调查下面对11

18、0kV电流互感器尺寸进行调查，具体数据如下图所示。图3.7 电流互感器一次设备尺寸图从上图中可以看出，110kV电流互感器距地面的高度为4米。调查结论：通过以上对电源准备、测试线杆组装拆卸、测试极性、试验线收置的逐一调查，我们发现：1、因电源容量不符合现场使用要求与试验线接触不良，间歇性通电总点击率仅为58%，电池合格率仅为62%；2、极性测试杆组装拆卸点数量多，共计10个，耗时较长；3、试验线单根长度为2m，共计6根，因人工缠绕收置，由于熟练度不同导致耗时差距较大；4、极性试验结果验证方式单一，需要重复试验验证结果，平均重复次数为6次，耗时较长。对于一次设备的安装高度属于安全防护措施，极性试

19、验的流程亦无法改变且单次只能实现对一个电流绕组的极性试验，所以我小组决定采用技术措施，设想研制一种快速组装拆卸、收置方便、电源固定、电量充足且可视化、试验结果验证方式多元化，单次可实现3个电流绕组测试的极性测试装置。3.4选择课题3.4.1、提出课题针对以上问题，小组成员提出了两个可供选择的课题方案。制图人：马建文 日期：2016年3月23日图3.8两个可供选择的课题方案图针对小组成员提出两种可供选择的方案，结合实际情况进行了课题方案的逐一调查、评估，情况如下：表3.10 两种可供选择方案对比图研发目标组装拆卸时间短、收置方便、多方面验证实验结果、电源固定且电量充足可视化，缩短极性试验时间，提

20、升工作效率；费用小于2000元/组；序号方案有效性可行性经济性分析分析结论1 在传统极性测试方式上进行改进，将试验中各功能模块分别改进，提升各部分独自的功能，在现场进行组合，形成组合式极性测试装置。可以提升试验中各功能模块的功能，缩短时间，但是每次只能实现一个电流绕组极性测试。需要单独设计新式测试线杆、电源模块、测试模块功能组件，整体设计比较复杂。费用评估为600-800元装置的单个模块改进针对性较强，但是整体试验效率不高。不采用2重新研制一种集各功能模块于一体，能快速组装拆卸、收置方便、电源固定且电量充足可视化、验证方式多元化的极性测试装置。可以提升极性测试整体功能，缩短时间，同时进行三个电

21、流绕组的极性测试。需要设计新式测试线杆、试验线收置模块、电源模块等等集成化功能组件，实现各功能模块的集成统一。同时设计装置布局图，整体设计比较复杂。费用评估为1000-2000元装置的整体功能针对性强，将各功能融为一体，实现缩短极性时间、试验效率高功能。采用制表人：陈宝生 制表日期：2016年3月24日结论：经过以上两种方案分析和选择，选择集成式极性测试装置的研制作为可选课题。3.5设备查新调查表3.11设备查新调查表调查时间调查单位调查内容调查方式调查结论2016年3月10日-3月20日国网宁夏电力公司吴忠供电公司变电检修室变电二次运检二班调查是否有生产、销售快速组装拆卸、收置方便、电源固定

22、、电源电量充足且可视化、试验结果验证方式多元化，单次可实现3个电流绕组测试的极性测试装置，或可以直接借鉴的产品通过网络、销售市场以及相关兄弟单位未发现生产、销售快速组装拆卸、收置方便、电源电量充足且可视化、试验结果验证方式多元化，单次可实现3个电流绕组测试的极性测试装置或可以直接借鉴的产品制表人：周乐 日期：2016年3月24日以下为小组成员在 “专利检索与服务系统”、“国家知识产权局”网上检索110kV集成式电流互感器极性测试装置，未发现相关产品。下图即为检索过程截图： 图3.9国家知识产权局网检索截图 图3.10专利检索与服务系统网检索截图从上图中可以看出，通过从专利网等网络上进行查新，未

23、发现可同时进行三绕组极性测试的集成式极性测试产品。通过分析，小组成员将此次课题定为：110kV集成式极性测试装置的研制4、 设定目标及可行性分析4.1 目标设定1、三个电流绕组极性试验时间小于23min。2、功能性目标：实现电源电量充足可视化、快速组装拆卸、试验线收置快捷，同时并准确测试三个电流绕组极性。 目标设定依据：目标量化值取自电源准备最短用时、组装拆卸最短用时、试验线连接平均用时、极性测试最短用时的六分之一、试验线收置最短用时五部分之和，即如下式所示：(试验线连接未发生改变，故取平均值，极性测试时间由原来三次测三个绕组变为现在的一次测三个绕组，故除以3，因单绕组最小平均重复两次，现无需

24、重复，故再除以2，因此，极性测试时间变为原来的六分之一)注： T1：电源准备最短用时6.1min；T2：组装拆卸最短用时5.2min；T3：试验线连接时间3.32min；T4：极性测试最短时间7.2min；T5:试验线收置最短时间6.4min；4.2目标可行性分析表4.1装置研发可行性分析表研发项目理论依据技术依据研发时间资金人员能力分析结论集成式极性测试装置小组成员已熟练掌握电流互感器极性测试方法和测试原理以及集成电路制作方法，为研制集成式极性测试装置奠定扎实的理论基础。1、 极性测试时间可以由原来的三次测三个绕组时间降低到现在一次测三个绕组且不需要重复验证时间，测试时间缩短为原来的六分之一

25、；2、 利用去年小组QC活动成果，测试线杆组装拆卸更加方便、时间可以尽量缩短，组装拆卸时间小于7.08min。3、 方案中所涉及功能构件、材料等均方便购置，具备实现构想的物质基础；4、 装置各功能模块高度集成，集成优势得以发挥,其综合耗时可以大大降低；研发时间为一个月左右，研发周期较长，可以完成装置由设计到制作的过程1000元研制费用由小组成员解决，实施全面推广由供电公司解决有两位有经验的组员，并聘请局领导给于技术指导我QC小组有能力研发集成式极性测试装置制表人：何明凯 日期：2016年3月25日工作原理：集成电路原理可以作为较为成功的实践依据将各个功能模块高度集成在一起，提升设备的整体功能；

26、5、提出多种方案并确定最佳方案5.1 提出方案小组成员经过讨论，针对新研制极性测试装置集成度的高低，提出各种方案，亲和图如下所示。图5.1 集成式极性测试装置设计方案亲和图方案一：排列式集成极性测试装置 制图人：薛进财 日期：2016年3月26日图5.2排列式集成极性测试装置草图 由图5.2可以看出排列式极性测试装置可以分为四部分:测试显示模块、电源模块、试验线收置模块、组装拆卸模块。其可通过将各个功能模块按顺序排列并集成于一体，实现集成化的功能，从而快速组装拆卸、收置，多元化验证试验结果从而达到缩短极性试验时间的目的。方案二：分散式集成极性测试装置 制图人：薛进财 日期：2016年3月26日

27、图5.3 分散式集成极性测试装置草图由图5.3可以看出分散式集成极性测试装置将电源模块、测试模块两个模块进行集成化，试验线收置模块和组装拆卸模块未集成化，四个模块部分集成，实现快速组装拆卸、收置，缩短极性测试整体时间，达到极性测试的目的。方案三：交互式集成极性测试装置制图人：薛进财 日期：2016年3月26日图5.4 交互式集成极性测试装置草图由图5.4可以看出，交互式集成极性测试装置通过显示模块、电源模块、试验线收置模块、组装拆卸四个模块的交互互补，形成统一的极性测试装置，实现缩短极性测试整体时间短、工作效率提升的功能。5.2 各种方案的选择为确定哪种极性测试装置效果最佳，小组成员从加工难易

28、度、经济性、有效性三个方面对每个方案进行了逐一评估，具体情况如下表所示：表5.1 三种极性测试装置方案对比分析表序号方案草图方案简介加工难易度经济性有效性综合评估是否选用1排列式集成极性测试装置将各个功能模块有序排列集成于一体形成排列式集成极性测试装置。设计复杂，时间长。平均人工费+材料费=600元/个通过将各个功能模块有序排列连接集成为一体，形成排列式集成极性测试装置，实现集成化的功能，从而能够快速组装拆卸、收置方便电源固定、多元化验证试验结果，缩短极性试验时间。1、加工难易度高，装置容易制作成功。2、可以实现组装拆卸、收置方便、电源固定、电量充足且可视化、验证方式多元化功能。3、试验设备不

29、易维护。不选用2分层式集成极性测试装置将各个功能模块按照分散式集成于一体形成分层式集成极性测试装置。设计比较复杂，时间长。平均人工费+材料费=800元/个通过将各个功能模块做成一个个分层的模块集成于一体，形成一套整体的新式极性测试装置，实现集成化的功能，从而能够快速组装拆卸、收置方便电源固定、多元化验证试验结果，缩短极性试验时间。1、加工难易度高，装置不容易制作成功。2、可以实现组装拆卸、收置方便、电源固定、电量充足且可视化、验证方式多元化功能。3、试验设备不易维护。不选用3交互式集成极性测试装置将各个功能模块之间通过继承电路板，合理化连接，形成交互互补，设计出交互式集成极性测试装置设计很复杂

30、，时间长。平均人工费+材料费=1000元/个通过将各个功能模块合理化集成为一体，利用集成电路板将各个模块相互连接形成整体，实现集成化的功能，从而快速组装拆卸、收置方便电源固定、多元化验证试验结果，缩短极性试验时间。1、加工难易度低，装置容易制作成功。2、可以实现组装拆卸、收置方便、电源固定、电量充足且可视化、验证方式多元化功能。3、试验设备易维护。选用制表人：薛进财 日期：2016年3月26日5.2.1 最佳初设方案的确定 通过对提出的三种方案分析后，第三套方案即：交互式集成极性测试装置在加工难易度、经济性、有效性方面更具有优势，所以我小组将此方案作为可行方案。5.3集成式极性测试装置设计方案

31、在确定了最佳初设方案后，小组成员运用“头脑风暴法”对集成式极性测试装置设计进行讨论，根据讨论结果绘制出110kV集成式电流互感器极性测试装置方案图，如下图所示：制图人：薛进财 日期：2016年3月27日图5.5 交互式集成极性测试装置设计方案草图针对上图中各个模块展开讨论，对交互式集成极性测试装置提出设计方案并进行归纳总结，下图即为装置设计方案亲和图。 制图人：薛进财 日期：2016年3月29日图5.6交互式集成极性测试装置亲和图如图5.6 交互式集成极性测试装置设计亲和图可知，装置设计机构包括电源模块、测试显示模块、试验线收置模块、组装拆卸模块以及装置箱体及面板制作。本小组提出各个机构的方案

32、，希望所设计的集成式极性测试装置能够满足快速组装拆卸、试验线收置方便、电源固定电量充足可视化、同时可测试三个电流绕组试验目标，其分解图如下图所示：图5.7 交互式集成极性测试装置设计系统图5.4 各模块提出方案并确定最佳方案5.4.1电源模块最佳方案的确定 电源模块主要为极性测试试验时间歇性通电提供电源，小组成员通过讨论对电源模块提出了各种方案，如下图所示。图5.8电源模块设计亲和图1）电源形式的确定表5.2两种电源形式方案对比分析表研发需求持久耐用、经济环保制作方案示意图性价比特点分析结论可充电电源价格：300元（充电装置和电池）充电次数：200次累计点击次数：40000次优点：具有持久耐用

33、，不需要定期更换电池、环保。缺点：制作难度大、制作费用较高。采用不可充电电源价格：2元/节点击次数：54次优点：制作容易、制作费用低、不环保。缺点：需要定期更换电池。不采用制表人：陈宝生 日期：2016年3月30日2）电源电压的确定电源的电压大小直接关系到电流互感器二次绕组电流的大小，小组成员通过统计计算1.5V-6V电压在不同变比的电流二次绕组产生电流的大小来确定电源电压，根据现有的电流表量程50uA，电流表指针偏转在三分之一到三分之二范围内观察比较明显，统计表如下：表5.3 不同变比绕组在不同电压下电流值统计表 电流（微安）变比电源电压（V）1.52.53.05.06.0100/516.8

34、22.226.733.844.2200/516.221.525.432.642.1400/515.420.124.331.440.3600/514.619.423.230.238.71200/513.418.222.629.336.63000/512.417.221.427.435.4制表人：薛进财 日期：2016年3月31日由上表可以看出电源电压在2.5-5V范围内，电流值均在17-34微安之间，为了便于观察，我小组决定采用电压在2.5V-5V可调节电源电压。3）电源种类的选择表5.4三种电源种类方案对比分析表研发需求充放电次数在200次以上、输出电压误差=0.1、使用年限两年以上序号指标铅

35、蓄电池(B456C)镍镉电池（G103B)锂电池（CR123A）1输出电压试验分析电池电压5V5V5V5V5V输出电压4.9V4.8V4.8V4.8V4.9V误差0.1V0.2V0.2V0.2V0.1V通过实验得出：铅蓄蓄电池的输出电压误差波动控制在0.1V-0.2V之间。电池电压5V5V5V5V5V输出电压4.8V4.8V4.8V4.7V4.8V误差0.2V0.2V0.2V0.3V0.2V通过实验得出：镍镉电池的输出电压误差波动控制在0.2V-0.3V之间。电池电压5V5V5V5V5V输出电压4.9V4.9V4.9V4.9V4.9V误差0.1V0.1V0.1V0.1V0.1V通过实验得出：锂

36、电池的输出电压误差波动控制在0.1V。2充放电次数200-300次1000次500次3使用年限5-7年2-3年4-6年4价格70元/节4元/节7元/节5容量60AH60AH60AH6综合评估优点：使用年限长、充放电次数较多、输出电压相对稳定缺点：价格较贵优点：价格低、充放电次数较多缺点:输出电压稳定性差、使用年限短。优点：价格低廉、使用年限长、充放电次数较多、输出电压稳定。缺点：充电次数略低7是否选用不采用不采用采用制表人：陈宝生 日期：2016年4月1日结论：经过以上三种方案分析和对比，将选择锂电池作为电源种类最佳方案。4）电池固定形式的最佳方案表5.5 两种电源固定形式方案对比及分析研发需

37、求电池固定牢固、体积小可选方案示意图材料/价格尺寸固定牢固性测试特点分析结论1号电池固定座材料：不锈钢价格：10元/个长2.5cm宽1.5cm高0.5cm次数固定情况1牢固2牢固3有松动结论：固定电池有松动情况优点：购买容易缺点：固定性相对较差。不采用1号电池槽材料：工程塑料价格：2元/个长 3.0cm宽1.5cm高1.0cm次数固定情况1牢固2牢固3牢固结论：固定情况均为牢固优点：容易购买、固定性较好。缺点：材质较软采用制表人：陈宝生 日期：2016年4月1日结论：通过以上分析，小组决定电池槽作为电源固定形式的最佳方案5）电源电量显示装置的最佳方案表5.6 两种电量显示装置对比分析表研发需求

38、.分辨率高、精确度高、体积小、环境适应性强方案示意图仪器参数尺寸特点分析结论荣迅达锂电池电量显示器（表计显示）1、电量分辨率1.5%2、精确度：2%3、工作温度：-1050度4、湿度：5-75%长11.2cm宽6.7cm高2.1cm优点：耐高低温、环境适应性强。缺点：体积较大、精确度较低。不采用库仑计锂电池电量显示器（LED显示）1、电量分辨率1%2、精确度：1%3、工作温度：-2070度4、湿度：10-80%长4cm宽3cm高2cm优点：分辨率、精确度高、耐高低温、环境适应性强。缺点：价格较贵采用制表人：陈宝生 日期：2016年4月2日结论：通过以上两种方案的对比和分析，将库伦记锂电池电量显

39、示器作为电源电量显示装置的最佳方案。6）电源模块尺寸的确定电池尺寸电池槽尺寸电量显示装置尺寸图5.9电源模块尺寸示意图5.4.2 测试显示模块最佳方案的确定 测试显示模块主要为二次侧电流的正反极性提供有效可靠的依据，针对测试显示模块提出了各种方案，如下图所示。 制图人:薛进财 日期：2016年4月2日图 5.10 测试显示模块亲和图5.4.2.1测试显示模块最佳方案元器件的选择和确定1、电流表量程的确定 由于电流互感器的二次电流的大小与其变比成反比，也就是说变比越大的二次电流越小，变比越小，二次电流越大，根据班级设备台账统计结果显示，吴忠地区110kV电流互感器变比最大为3000/5,最小为1

40、00/5，小组成员对不同变比的电流互感器在极性测试时，对流过其二次侧电流的大小进行了实际测量，结果如下表所示。表5.7 不同变比绕组在5V电压下二次电流统计表电流值uA变比试验次数平均值（微安）12345678910100/547.845.246.947.145.644.948.146.348.545.346.8200/541.242.543.640.441.339.543.140.641.543.341.7400/536.337.234.233.537.134.934.235.536.737.435.7600/530.531.532.730.629.932.532.131.430.733.1

41、31.51200/523.522.724.624.822.125.222.623.423.121.023.33000/511.210.412.311.911.410.612.311.210.88.911.1制表人：周乐 日期：2016年4月3日结论：从上表中可以看出，电流互感器二次侧电流变化范围在0-50微安，因此，小组决定采用量程为50微安的电流表。2、 电流表的对比及选择：表5.8电流表的最佳方案研发需求反映灵敏、体积小、精度高序号元器件量程精度尺寸综合评估是否采用1指针式万用表0-50uA0.5165*113*46mm优点：测试简单、反映灵敏、能够满足试验需求。缺点：价格高，大约每个需要

42、100元，体积大，占用空间大，增加整体装置体积。不采用2、指针式直流电流表0-50uA0.540*30*25mm优点：反映灵敏，测试效果显著，性价比较高，大约每个20元，尺寸较小，有效减少装置整体体积。缺点： 通用性低采用制表人：周乐 制表日期：2016年4月4日结论：通过以上对比分析，小组决定采用量程为50uA、精度为0.5级的指针式电流表作为电流表选择的最佳方案。3、 指示灯的对比和选择表5.9 指示灯的最佳方案研发需求价格低廉、延时小、便于识别序号待选元器件示意图价格反应延时统计（s）特点分析结果1西门子指示灯8元/个次数延时10.220.330.2平均值0.23结论：反应有一定延时，平

43、均延时0.23优点：保持常亮、便于识别；。缺点：延时较长。不采用2发光二极管2元/个次数延时10.120.230.1平均值0.13结论：延时较短，平均延时0.13s优点：与电源间歇式通电频率保持一致，反应灵敏。缺点;实现功能电路图设计复杂采用制表人：周乐 日期：2016年4月5日结论：通过以上两种方案的对比和分析，小组决定选择西门子红色指示灯作为指示灯选择的最佳方案。4、 蜂鸣器的选择表5.10 蜂鸣器的最佳方案选择依据体积小、性能稳定、声音容易分辨序号待选元器件示意图价格体积（cm3）声音声压量（dB）特点分析结果1电磁式Telesky高分贝有源蜂鸣器10元/个底面半径：1.2cm高：2cm体积：9.0475优点：能满足工作需求、价格低。缺点：声压量较小、占用空间相对较大不采用2压电式Risym高分贝有源蜂鸣器13元/个底面半径：1cm高：2cm体积：6.2890优点：能满足试验需求、声音容易分辨、占用空间小。缺点：价格相对较贵采用制表人：周乐 日期：2016年4月6日结论：通过对以上两种方案的对比和分析，小组决定采用压电式Ris