CN101173979A

CN101173979A - 绝缘油介电强度测试仪的校验方法及专用校验装置

Info

Publication number: CN101173979A
Application number: CNA2007100536659A
Authority: CN
Inventors: 王斯琪; 雷民; 章述汉; 项琼; 陈习文; 张军
Original assignee: GUOWANG WUHAN HIGH VOLTAGE INST
Current assignee: State Grid Electric Power Research Institute
Priority date: 2007-10-26
Filing date: 2007-10-26
Publication date: 2008-05-07
Anticipated expiration: 2027-10-26
Also published as: CN101173979B

Abstract

一种绝缘油介电强度测试仪的校验方法及专用校验装置，采用两台高压分压器对试品绝缘油介电强度测试仪的两个高压电极的对地电压进行分压并输出给后级低压测量单元，在后级低压测量单元中，用矢量测量法对两路分压信号进行调整、采样、计算，进而测得试品绝缘油介电强度测试仪的两个高压电极的相对电压的实际值；经过信号整理和放大及A/D转换后由专用校验装置的显示屏直接显示测量值的大小。能保持击穿电压值数据，相对于以前电压代数和的测量方法更加准确地反映了试品绝缘油介电强度测试仪两个高压电极之间输出电压的实际大小。

Description

绝缘油介电强度测试仪的校验方法及专用校验装置

技术领域

本发明是绝缘油介电强度测试仪的一种校验方法及专用校验装置，具体说是一种采取矢量测量法及基于该方法的针对绝缘油介电强度测试仪测量误差的专用校验装置，系针对绝缘油介电强度测试仪的特点进行电压误差校验并对绝缘油介电强度测试仪的击穿电压，升压速度，失真度等功能进行检验的整体装置。

背景技术

在电力设备预防性试验设备中，绝缘油介电强度测试仪作为一种重要的测试仪器，用于变压器中绝缘油的电气性能的检验。根据《DL/T596-1996电力设备预防性试验规程》等文件的要求，对于变压器绝缘油试验进行的越来越普遍，对于绝缘油介电强度的测定要求也越来越高。而长期以来，对绝缘油介电强度测试仪的检验一直处于一种空白状态，以至影响对于绝缘油样的检验结果。绝缘油介电强度测试仪本身双极高压输出，其大体原理是通过在低压侧以异名端方式联结的两台具有相同变比的升压变压器，在其高压电极输出两个极性相反的电压(也不排除以其他方式产生两个极性相反的浮空电压)，通过油杯的具有固定间隙的电极施加给油杯里绝缘油样品，经升压直至油样被击穿，从而测量到油样的击穿电压。绝缘油介电强度测试仪具有输出电流小，负载能力不强等特点，因此不适合使用电压互感器等设备进行校验。以上原因使得绝缘油介电强度测试仪的误差校验比较困难。

在相当长的时间里，行业内一直采用分别对单个高压电极对地输出电压进行校准，然后对测量到的电压值进行代数和的方法来确定绝缘油介电强度测试仪输出电压值的误差。此类方法存在本身很大的缺陷，因为单纯测量试品单个电极的对地输出电压与试品实际工作状况是不同的，由试品绝缘油介电强度测试仪的工作原理可知，其在工作时，在其高压电极输出两个极性相反的电压

和

通过油杯的具有固定间隙的电极施加给油杯里绝缘油样品，因此，我们要测量的电压

实质上是一个差压，而且试品升压变压器两高压电极的特性不会完全一样，所以两个电极对地电压的代数和U_ao+U_bo不等于矢量

因此使用代数和的方法与实际情况偏差很大。

发明内容

本发明的目的在于针对国家发改委发布的《DL/T 846.8-2004高电压测试设备通用技术条件第八部分绝缘油介电强度测试仪》的要求，提出一种绝缘油介电强度测试仪的校验方法及专用校验装置，能保持击穿电压值数据，相对于以前电压代数和的测量方法更加准确地反映了试品绝缘油介电强度测试仪两个高压电极之间输出电压的实际大小。

本发明技术方案为：一种绝缘油介电强度测试仪的校验方法，其特征在于：采用两台高压分压器(如电容分压器或电阻分压器等)对试品绝缘油介电强度测试仪的两个高压电极的对地电压进行分压并输出给后级低压测量单元，在后级低压测量单元中，用矢量测量法对两路分压信号进行调整、采样、计算，进而测得试品绝缘油介电强度测试仪的两个高压电极的相对电压的实际值；经过信号整理和放大及A/D转换后由专用校验装置的显示屏直接显示测量值的大小。

采用上述方法的绝缘油介电强度测试仪的专用校验装置，它包括依次连接的电压信号采集电路，处理放大电路，和单片机测量控制单元，其特征在于：

①电压信号采集电路为两台具有相同分压比的高压分压器；

②每个高压分压器连接一个电压跟随/调整电路，

③两路电压跟随/调整电路并联连接减法电路，

④减法电路与A/D转换器、同步内存SRAM、可编程逻辑控制器件CPLD、单片机、键盘、显示器构成单片机测量控制单元。

①电压信号采集电路为两台具有相同分压比的高压分压器；

②一个高压分压器连接一个电压跟随/调整电路；另一个高压分压器连接一个电压跟随/反相器电路；

③两路信号并联连接加法电路；

④加法电路与A/D转换器、同步内存SRAM、可编程逻辑控制器件CPLD、单片机、键盘、

显示器构成单片机测量控制单元。

本发明的绝缘油介电强度测试仪专用校验装置，通过上述方法，能提供对绝缘油介电强度测试仪的击穿电压，升压速度，失真度等功能的整体校验。

通过对绝缘油介电强度测试仪工作原理和特点的研究，我们提出基于矢量测量法测量绝缘油介电强度测试仪两电极输出高压的方法和通过该方法实现测量功能的专用校验装置。矢量测量法的测量原理是，如图1所示的两个电压矢量和

我们需要测量

之间的电压，依平行四边形法则可知，其实质是测量矢量

的大小，所以图2所示即为所求的电压。此电压与试品实际工作状况是一致的，其大小直接反映了试品的工作状态。

矢量测量法可以很好的满足我们对测量绝缘油介电强度测试仪电压误差校验的要求。

根据国家发改委发布的《DL/T 846.8-2004高电压测试设备通用技术条件第八部分绝缘油介电强度测试仪》的要求，对于绝缘油介电强度测试仪的升压速度，失真度等功能作了相应要求。矢量测量法作为一种新的校验方法被应用到绝缘油介电强度测试仪的输出电压误差校验工作，及基于该方法实现的针对绝缘油介电强度测试仪的专用校验装置集成了包括击穿电压、升压速度，失真度等功能，很好的满足相关技术文件的要求。

通过专用校验装置内部的单片机测量控制单元(该单元由减法或加法电路与A/D转换器、同步内存SRAM、可编程逻辑控制器件CPLD、单片机、键盘、显示器构成)中的软件模块(击穿电压测量功能模块、升压速度测定模块、失真度测定模块)完成对试品绝缘油介电强度测试仪的击穿电压、升压速度、输出电压失真度的测定。由于对试品绝缘油介电强度测试仪输出电压的测量方法上采取了矢量测量法，能保持击穿电压值数据，相对于以前电压代数和的测量方法更加准确地反映了试品绝缘油介电强度测试仪两个高压电极之间输出电压的实际大小。

附图说明

图1是试品输出电压向量图。

图2是本发明矢量测量原理方法的示意图。

图3是本发明实施例1的整体装置的电路框图。

图4是本发明实施例2的整体装置的电路框图。

图5是图3中的击穿电压测量功能单元结构图。

图6本发明实施例校验绝缘油介电强度测试仪的接线图。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。

在实施例中采用的是高压电容分压器作为高压取样装置。矢量测量法测量的实现方法在电路设计上可由两种方式实现。

图3是本发明实施例1的整体装置的电路框图，它包括依次连接的电压信号采集电路，处理放大电路，和单片机测量控制单元，电压信号采集电路为两个高压电容分压器，信号处理电路为两个电压跟随/调整电路，图3表达了它们的连接关系。

参见图3，是通过使用电压跟随/调整电路分别对高压电容分压器低压臂取的电压信号进行跟随/调整，信号经调整后进入减法电路，实现矢量测量法的测量功能，然后通过A/D转换电路进单片机执行具体功能。

图4是本发明实施例2的整体装置的电路框图，它包括依次连接的电压信号采集电路，处理放大电路，和单片机测量控制单元，电压信号采集电路为两个高压电容分压器，信号处理电路有两个通路，图4表达了它们的连接关系。

参见图4，信号处理电路一路采用电压跟随/调整电路对高压电容分压器低压臂取的电压信号进行跟随/调整，后进入加法电路；另外一路采用电压跟随/反相器电路进行反相处理，随后信号经调整后进入加法电路，实现矢量测量法的测量功能，然后通过A/D转换电路进单片机执行具体功能。

图5是图3中的击穿电压测量功能单元即CPLD逻辑功能结构示意图。框M内系CPLD逻辑功能结构。

图6是使用本发明校验绝缘油介电强度测试仪的接线图。

具体实施例的试验分析如下：

1、校验方法结果的比较

以校验一台保定建通公司生产的80kV绝缘油介电强度测试仪为例，分别采用双分压器直接对地测量电压代数和的方法数据如表1：

表1

U试品示值(kV)

Ua标准值(kV)

Ub标准值(kV)

U总计算值(kV)

相对误差(％)

20	10.13	10.11	20.24	-1.2
20	10.13	10.11	20.24	-1.2	30	15.21	15.19	30.39	-1.3
40	20.31	20.29	40.60	-1.5	30	15.21	15.19	30.39	-1.3
40	20.31	20.29	40.60	-1.5	50	25.39	25.37	50.75	-1.5
60	30.49	30.47	60.96	-1.6	50	25.39	25.37	50.75	-1.5
60	30.49	30.47	60.96	-1.6	70	35.61	35.59	71.19	-1.7
80	40.73	40.71	81.44	-1.8	70	35.61	35.59	71.19	-1.7

而采用本发明装置及电压矢量测量法数据如表2：

表2

U试品示值(kV)	U标准值(kV)	相对误差(％)
U试品示值(kV)	U标准值(kV)	相对误差(％)	20.0	20.10	-0.5
30.0	30.15	-0.5	20.0	20.10	-0.5
30.0	30.15	-0.5	40.0	40.24	-0.6
50.0	50.30	-0.6	40.0	40.24	-0.6
50.0	50.30	-0.6	60.0	60.36	-0.6
70.0	70.49	-0.7	60.0	60.36	-0.6
70.0	70.49	-0.7	80.0	80.64	-0.8

通过表1和表2的数据进行比较我们不难看出，分别采用双分压器直接对地测量电压代数和方法测量结果比采用电压矢量测量法的测量结果大近1％，而由图2可知电压矢量测量法与绝缘油介电强度测试仪的工作状态和原理是相符的，所以表2测量结果更准确的反映了试品的特性。

2、击穿电压测量功能单元简述：(参见图5)

本发明装置是用于油耐压测试仪测量误差校验，采用了高速采样并存储，存储了绝缘油被击穿的整个过程中的电压变化情况。在击穿后，由单片机对存储器内的数据进行分析计算，找出最大的有效值，该值就是绝缘油的击穿电压，并可显示击穿过程的波形。

鉴于单片机在整个测量系统中需要用于控制、计算以及液晶屏的显示等，为保证准确捕获放电现象发生后的数据，采用单片机和CPLD配合控制，具体方案按以下几个环节实施：

1.AD采样时序由CPLD控制；

2.单片机可以通过控制CPLD实现对AD采样启动和停止的控制；

3.AD采样的启动信号由CPLD内部的分频计数脉冲控制；

4.每启动一次AD采样，地址计数器加一，并将地址数据送至SRAM地址总线；

5.送至SRAM的地址数据可以通过CPLD传送给单片机；

6.SRAM的容量为64K*16bit，这样按照每个周期采样300个数据计算，SRAM至少可以连续保存4S内的AD采样数据，足够测量过程的使用。

7.AD采样数据可以通过CPLD后送给单片机；

8.单片机可以通过CPLD访问到SRAM的数据；

通过上述设计和实施步骤可完成击穿电压测量功能。

3、升压速度测定功能简述：

主要在上述击穿电压测量功能单元环节加入定时器控制，通过对升压时间的测量，获得升压值与升压时间的比值，即升压速度。

4、失真度测定功能简述：

众所周知，非线性失真的定义为：被测量信号中各次谐波电压总的有效值与基波电压的有效值的比值，一般用百分数表示：

即定义值

R_{0} = \frac{\sqrt{U_{3}^{2} + U_{3}^{2} + . . . + U_{n}^{2}}}{U_{1}} \times 100 % - - - (1)

式中U₁——基波电压的有效值；

U₂、U₃…U_n——分别为各次谐波电压的有效值，通过如图5所示加以实现。

Claims

1.一种绝缘油介电强度测试仪的校验方法，其特征在于：采用两台高压分压器对试品绝缘油介电强度测试仪的两个高压电极的对地电压进行分压并输出给后级低压测量单元，在后级低压测量单元中，用矢量测量法对两路分压信号进行调整、采样、计算，进而测得试品绝缘油介电强度测试仪的两个高压电极的相对电压的实际值；经过信号整理和放大及A/D转换后由专用校验装置的显示屏直接显示测量值的大小。

2.采用权利要求1所述方法的绝缘油介电强度测试仪的专用校验装置，它包括依次连接的电压信号采集电路，处理放大电路，和单片机测量控制单元，其特征在于：

①电压信号采集电路为两台具有相同分压比的高压分压器；

②每个高压分压器连接一个电压跟随/调整电路，

③两路电压跟随/调整电路并联连接减法电路，

3.采用权利要求1所述方法的绝缘油介电强度测试仪的专用校验装置，它包括依次连接的电压信号采集电路，处理放大电路，和单片机测量控制单元，其特征在于：

①电压信号采集电路为两台具有相同分压比的高压分压器；

③两路信号并联连接加法电路；

④加法电路与A/D转换器、同步内存SRAM、可编程逻辑控制器件CPLD、单片机、键盘、显示器构成单片机测量控制单元。