CN101292169A - 用于测量损耗因数的装置 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种用于测量损耗因数和/或用于测量电压与电流之间的相位角和/或用于记录电压和/或电流的衰减过程和/或用于记录局部放电过程和/或用于在待检验的测量对象上测量运行时间的装置，该装置包括一个外壳，在该外壳内设置至少一个用于进行测量和/或记录的测量电路，其中在外壳(9)上设有一个用于将待检验的测量对象(7)直接连接到外壳(9)上的连接适配器(12)。

Description

用于测量损耗因数的装置
技术领域
本发明涉及一种用于测量损耗因数和/或用于测量电压与电流之间的相位角和/或用于记录电压和/或电流的衰减过程和/或用于记录局部放电过程和/或用于在待检验的测量对象上测量运行时间的装置，该装置包括一个外壳，在该外壳内设置至少一个用于进行测量和/或记录的测量电路。
背景技术
迄今已知的同类系统用一根自己的输入线连接到电压发生器上，并且又用一根自己的导线与待检验的测量对象连接。此外附加地还必需有自己的在发生器、测量装置与测量对象之间的接地线。主要在较高的运行电压时由于大多数使用非常长的电缆出现测量干扰，并且从而由于寄生效应、漏电电流、杂散等出现测量值失真。
发明内容
因此本发明的目的是，实现一种同类装置，其中所谓测量干扰或测量值失真通过结构措施尽可能减小到最低限度。
所述目的按本发明通过如下方式实现，即在外壳上设有一个用于将待检验的测量对象直接连接到外壳上的连接适配器。
直接连接在此理解为，应该使连接适配器尽可能短。优选将测量对象直接连接到外壳上，并且从而距离等于0mm。但是出于纯粹的几何原因，为了能连接到测量对象上，经常必需的是，测量适配器具有最多10mm至50mm之间的长度。但是对于难以接近的测量对象，连接适配器长度也可以必要时直到1m。所有这些按本发明的意义理解为直接连接到外壳上。本发明能在没有按现有技术已知的长的附加的连接到测量对象的连接线的情况下进行测量，这导致避免干扰因素并且从而导致精确的测量值。此外，通过连接适配器也减少连接耗费。
为了更进一步抑制干扰信号的杂散，按本发明的另一方面规定，装置具有一根用于连接到电压发生器上的、带有至少一根内导体和至少一根外导体的同轴电缆。在此特别有利的是，同轴电缆本身被导入到外壳内，其中首先在外壳内内导体和外导体优选互相分离地连接在测量电路的部件上。
按本发明的该方面，在电压发生器与外壳之间就只设有一根唯一的同轴电缆，该电缆优选首先在外壳内部内分开用于连接到测量电路上。因此产生最佳的屏蔽，由此尽可能减少干扰因素。
通过按本发明的措施，能提供一种非常紧凑且很好操纵的测量装置。外壳在此可以以有利的方式以一个优选圆柱形电缆头的形式构成，同轴电缆在后端上导入到该电缆头内，并且在前端上可以直接连接到测量对象上。
按本发明的装置优选可以在所谓的高压范围内使用。例如电容器、电感器、电阻器和尤其高压电缆、变压器、马达、发生器、开关和继电器可以作为待检验的测量对象。在至少500V优选至少1kV(千伏)的测量电压的有效值时人们谈到高压。对于所谓的测量对象特别适用于从12kV至36kV的测量电压的有效值，因此按本发明的装置优选用于该电压范围。在此优选交流电压的频率在0.001Hz(赫兹)至1kHz(千赫)之间。通过适配外壳尺寸也可以实现更高的电压。
附图说明
借助于在附图中示出的本发明的实施例详细解释本发明的其他细节和特征。其中：
图1和2由高压发生器和测量装置的按本发明的实施例构成的结构，该测量装置又连接到两个不同的测量对象上，
图3按图1和2的用于确定损耗因数和/或电流与电压之间的相位角的测量装置的按本发明的实施例的示意的剖面图，
图4按图1和2的用于记录电流和/或与电压之间的衰减过程的测量装置的按本发明的实施例的示意的剖面图，
图5按图1和2的用于记录局部放电过程的测量装置的按本发明的实施例的示意的剖面图，
图6按图1和2的用于测量运行时间的测量装置的按本发明的实施例的示意的剖面图。
具体实施方式
如图所示，外壳9在所示实施例中以电缆头的形式构成。在后端上同轴电缆3通入到电缆头或外壳9内。在面向测量对象7的前端上，此外呈圆柱形的外壳9具有一个导电的优选金属球壳形的终端罩30，在该终端罩内-导电地与终端罩30连接-设有一个用于连接适配器12的接头8或连接适配器本身。一般有利地规定，连接适配器12可以以可拆的方式导电和/或机械地连接在待检验的测量对象7上和/或终端罩30上。这可以通过插塞连接和/或通过相应螺纹连接和/或通过夹紧连接等等实现。连接适配器12的形式根据待检验的测量对象可以构成为不同的。因此可以以钩子和/或接线柱和/或短的优选高柔性的连接线的形式规定连接适配器的实施方式。但是一般在此按本发明的意义必须注意的是，使连接适配器尽可能的短，以便能将待检验的测量对象7尽可能直接地连接到外壳9上或其终端罩30上。
除了终端罩30之外，外壳可以由电绝缘材料例如以塑料外壳9a的形式构成。因此一般外壳构成为两件式的。
在后面从电缆头或外壳9内引出的同轴电缆通过插塞连接器2等连接到常用的电压发生器或高压发生器1上。所述发生器大多数具有一个自己的接地保护接头4。为了测量损耗因数和/或电压与电流之间的相位角，优选使用带有正弦形输出信号的交流电压(高压)发生器。
在图1中示意地示出一种测量情况，其中应该检测一个作为测量对象7的电容器。连接适配器12在此直接连接到电容器的输入线32的球形高压接头7a上。电容器的另一根输入线32′导电地连接到测量对象7的接地保护接头7b上。测量对象的接地保护接头7b也如测量装置的可选存在的接地保护电缆5那样导电地与外部的接地保护接头6连接。
在图2中示意地示出一种测量情况，其中涉及检测作为测量对象7的高压电缆。在此连接适配器12直接连接到测量对象7的电缆32″的球形高压接头7a上。在两种实施例中(按图1和2)，球形高压接头7a的存在是可选的。
图3以一种用于测量损耗因数和/或电压与电流之间的相位角的装置为例示出外壳9和通入到其内部的同轴电缆3的示意纵剖面图。后者以封闭的形式也就是作为同轴电缆导入到外壳9的内部内，并且在那里才连接到设置在外壳9内部内的测量电路的相应部件上。因此在所示实施例中，同轴电缆3的屏蔽即外导体28通过一块场控制板14a连接到一个电阻分压器上。所述分压器具有一个低压元件16和一个高压元件16a。分压器的分接通过在电压信号路径上的过压保护装置18a实现，该过压保护装置通过一个滤波器和放大器19a连接到分析单元20上。电流探测装置(可能是被动的或主动的)通过高压终端接头14和一根输入线15连接到同轴电缆3的内导体27上。通过电流信号路径，带有一个过压保护装置18和一个与之串联的滤波器和放大器19的电流探测装置17与分析装置20连接。此外电流探测装置17的一根输入线22绕着分析单元22导引到连接适配器12的接头8上。以所示的方式能将测量电路集成到电缆头内，并且能将分压器和电流探测装置17直接装入到电缆线路内。分析单元20以及测量电路的其他部件通过一个金属外壳29屏蔽外部的电场。分析单元20以有利的方式包括至少一个A/D转换器和/或数字滤波装置或信号处理装置和/或用于计算损耗因数和/或电压与电流之间的相位角的计算装置。因此一般力求数字分析测量值，为此可以使用一个微处理器。测量电路的结构以及分析测得的电流和电压信号的方式本身是已知的，为此可以放弃另外的描述。
为了快速测量或第一次概要测量()，所示的实施例在外壳9上设有一个光学测量值显示器11。所述测量值显示器可以以发光二极管的形式构成。可选地，也可以设有一个声学测量值输出器。此外附加地或代替地在外壳9上设置至少一个用于将数据传送到外部的数据处理和/或数据显示装置13例如PC(个人电脑)、笔记本电脑、袖珍PC、移动电话、PDA、手提物、打印机等等上的数据传送装置10。传送到这些外部设备上既可以有线也可以无线地进行。此外优选在高频范围内的无线电接口23例如蓝牙接口和/或光学无线接口24例如红外线接口和/或光学有线接口25例如光波导接口是可能的。外部数据处理和/或数据显示装置13如图1和2所示也可以集成在发生器1内。它为了数据传送总是具有一个或多个相应的接口10a。测量电路优选通过电池21供电，由此能与接地保护分开地探测电流。
可选存在的接地保护电缆5在外壳内连接到外导体28上，并且从外壳9内引出，以便能连接到外部的接地保护接头6上。在此也必须注意尽可能短的导线长度。通过接地保护电缆5可以实现进一步抑制干扰因素。但是电缆5不是必须有的。按图3至6的测量结构或测量电路的参考电位是高压。对此测量结构尤其包括相应画在外壳29内的构件和/或外壳29本身。在此高压尤其理解为相对于接地保护的至少500V优选至少1kV的电压有效值。但是尤其相对于接地保护的12kV至36kV的电压有效值也可以包括在所述高压概念的意义内。因此有利地测量结构或测量电路处于相对于接地保护的高压。但是原则上也可以改变按图3的测量结构，以便接地保护构成参考电位。但是出于测量技术以及结构原因优选高压电位。
图4至6示出变形方案，其中按本发明的装置构成为使它可以作为所谓的用于预先定位电缆故障的瞬时记录器使用。当出现电缆故障时，必须首先定位。这主要在非常长的几公里长的电缆中起作用。为了接近电缆故障，有不同的在现有技术中已知的场测量方法，但是所述的场测量方法最终都以分析瞬时过程为基础。根据测量方法和边界条件，电缆中的故障可以精确定位直到大约一至五米。紧接着一般转到再定位故障源，为此使用其他在现有技术中已知的而在此未进一步解释的测量方法。
图4示出一种用于记录电压或电冲的衰减过程的装置的一种按本发明的方案。相应地用于正弦形交流电压的电压发生器或电冲发生器用作为发生器1。为了记录和分析所述的衰减过程原则上可以类似的构成在图3中示出的测量电路。然而如图4所示必须适配电路，以便也可以记录更快的过程。一般在此必需设计电路，以便扫描频率至少1MHz，优选在1MHz(兆赫)与500MHz之间或者甚至可以大于500MHz。此时，所述装置(按图4)在定位电缆故障时也可以用作为用于记录和分析衰减过程的瞬时记录器。
图5示出一种按本发明的实施例，该实施例适用于局部放电诊断，也就是用于记录测量对象例如电缆内的局部放电过程。为此由图3已知的电阻分压器16、16a用一个电容分压器16c(高压元件)、16d(低压元件)代替，或者如图5所示通过并联补充。此时这样修改的系统又可以用作为用于记录局部放电过程的瞬时记录器，其中需要注意的是，耦联到电缆上本身应该是低局部放电的。在此也可以使用至少1MHz、优选在1MHz与500MHz之间或者甚至大于500MHz的扫描频率的相应快的电子构件。在所述的原理已知的测量方法中记录运行时间以及信号的局部放电电平，该信号在局部放电时在电缆内例如在故障位置上产生。
图6示出另一种修改的按本发明的实施例。这同样适用于在待检验的测量对象内(例如在待检验的电缆内)测量运行时间。然而在按图6的系统中，一个自己的脉冲发生器31通过一个耦联电容16e集成到测量电路内。因此可以确定由脉冲发生器产生的信号在测量对象内的运行时间。这样构成的单元可以用作为带有集成的高压耦联装置的运行时间测量设备。在测量的运行时间的基础上，预先定位电缆故障是可能的。在此测量电路也应该适用于用至少1MHz，优选在1MHz与500MHz之间或者甚至大于500MHz的扫描频率工作。这样构成的按本发明的装置如按图5的实施例连接到带有正弦形或脉冲形输出信号的电压发生器1或高压发生器上。
通过按本发明的措施建立非常好操纵的且可直接连接到测量对象7上的设备，该设备的重量有利地在3kg至5kg之间或者更少。通过在外壳9与电压发生器1之间使用同轴电缆3产生最佳地屏蔽用于测量电路的输入线，由此导线3的最大长度即使在高压范围内几乎也不受限制。典型的电缆长度在5m至100m之间。通过将同轴电缆3导入直到外壳9内部内，附加地尽可能抑制干扰因素。但是在所示实施例的变形方案中也能在同轴电缆3上设有一个带有自己的外壳的相应的连接插头，其中插头此时直接插入到测量装置的外壳内。这也可以理解为将同轴电缆3导入到外壳9内。

Claims (22)

1.用于测量损耗因数和/或用于测量电压与电流之间的相位角和/或用于记录电压和/或电流的衰减过程和/或用于记录局部放电过程和/或用于在待检验的测量对象上测量运行时间的装置，该装置包括一个外壳，在该外壳内设置至少一个用于进行测量和/或记录的测量电路，其特征在于：在外壳(9)上设有一个用于将待检验的测量对象(7)直接连接到外壳(9)上的连接适配器(12)。
2.根据权利要求1所述的装置，其特征在于：连接适配器(12)可以优选通过插塞连接(8)和/或通过螺纹连接和/或通过夹紧连接可拆地导电和/或机械地连接在待检验的测量对象(7)和/或外壳(9)上。
3.根据权利要求1或2所述的装置，其特征在于：连接适配器(12)具有至少一个钩子和/或至少一个接线柱和/或至少一根短的优选高柔性的连接线。
4.根据权利要求1至3之一所述的装置，其特征在于：连接适配器(12)最多1m长，优选最多在10mm至50mm之间。
5.尤其根据权利要求1至4之一所述的用于测量损耗因数和/或用于测量电压与电流之间的相位角和/或用于记录电压和/或电流的衰减过程和/或用于记录局部放电过程和/或用于在待检验的测量对象上测量运行时间的装置，该装置包括一个外壳，在该外壳内设置至少一个用于进行测量和/或记录的测量电路，其特征在于：该装置具有一根用于将外壳(9)连接到电压发生器(1)上的、带有至少一根内导体(27)和至少一根外导体(28)的同轴电缆(3)。
6.根据权利要求5所述的装置，其特征在于：同轴电缆(3)本身导入到外壳(9)内，其中首先在外壳(9)内，内导体(27)和外导体(28)优选互相分离地连接在测量电路的部件上。
7.根据权利要求1至6之一所述的装置，其特征在于：测量电路具有一个电阻和/或电容分压器，该分压器优选连接到同轴电缆(3)的外导体(28)上。
8.根据权利要求7所述的装置，其特征在于：分压器具有一个低压元件(16、16d)和一个高压元件(16a、16c)。
9.根据权利要求1至8之一所述的装置，其特征在于：测量电路具有一个电流探测装置(17)，该电流探测装置优选连接到同轴电缆(3)的内导体(27)上。
10.根据权利要求1至9之一所述的装置，其特征在于：测量电路具有一个优选带有微处理器的中央分析单元(20)。
11.根据权利要求10所述的装置，其特征在于：中央分析单元(20)具有至少一个A/D转换器和/或数字滤波装置或信号处理装置和/或用于计算损耗因数和/或电压与电流之间的相位角的计算装置。
12.根据权利要求1至11之一所述的装置，其特征在于：测量电路具有至少1MHz、优选在1MHz至500MHz之间的节拍频率，并且优选适用于在定位电缆故障时记录瞬时过程。
13.根据权利要求1至12之一所述的装置，其特征在于：测量电路具有一个脉冲发生器(31)。
14.根据权利要求1至13之一所述的装置，其特征在于：在外壳(9)上设置一个优选以发光二极管形式的光学测量值显示器(11)和/或一个声学测量值输出器。
15.根据权利要求1至14之一所述的装置，其特征在于：在外壳(3)内或该外壳上设置至少一个用于将数据传送到外部数据处理和/或数据显示装置(13)上的数据传送装置(10)。
16.根据权利要求15所述的装置，其特征在于：数据传送装置(10)具有一个光学的无线接口(24)优选红外线接口、和/或一个光学的有线接口(25)优选光波导接口和/或一个无线电接口(23)优选蓝牙接口。
17.根据权利要求1至16之一所述的装置，其特征在于：一根用于连接到外部接地保护接头(6)上的接地保护电缆(5)连接到外导体(28)上。
18.根据权利要求17所述的装置，其特征在于：接地保护电缆(5)在外壳(9)内连接到外导体(28)上。
19.根据权利要求1至18之一所述的装置，其特征在于：外壳(9)具有最多500mm的长度、优选最多300mm的长度，和/或具有最多100mm、优选最多70mm的最大横截面直径。
20.根据权利要求1至19之一所述的装置，其特征在于：该装置适用于至少500V优选至少1kV的测量电压的有效值。
21.根据权利要求1至19之一所述的装置，其特征在于：该装置适用于从12kV至36kV的测量电压的有效值。
22.根据权利要求1至21之一所述的装置，其特征在于：测量结构或测量电路的相对于接地保护的参考电位是高压。
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