CN101603990A - 采用幅值比较测量高压电器设备介质损耗的方法 - Google Patents

Abstract

一种采用幅值比较测量高压电器设备介质损耗的方法，步骤如下：通过在线监测，取得被试品的u₁(t)信号以及PT二次测u₂(t)信号；上述u₁(t)和u₂(t)信号经放大器放大后，分别输出至峰值保持单元，再经A/D转换，输入单片机，单片机将试品信号的峰值以及PT参考信号的峰值保存为I以及U；u₁(t)、u₂(t)信号同时经放大器放大后，送到幅值比较保持单元，当两信号幅值相等时，启动A/D转换、并送至单片机，单片机将两信号相等时的幅值保存为A；单片机处理系统将上述I和U与A的值相关公式，计算得出tgδ，并将其显示打印。本发明将小角度测量转换为大幅值测量，避开了零点干扰问题，测量方便、准确较高，实用于在线监测。

Description

采用幅值比较测量高压电器设备介质损耗的方法

技术领域

本发明涉及高压电器设备介质损耗的测量方法，特别是采用幅值比较对高压电器设备进行介质损耗测量的方法。

背景技术

在线监测中，介质损耗测量是一件令人头疼的事情。对于介损在线监测，最简单的方法就是过零比较法。但过零比较法存在零点干扰问题，从而影响测量的准确度。

发明内容

本发明的目的是提供一种可以避开零点干扰、测量准确度较高的采用幅值比较测量高压电器设备介质损耗的方法。

本发明的目的是这样实现的：一种采用幅值比较测量高压电器设备介质损耗的方法，包括以下步骤：

a)、通过在线监测，取得被试品的u₁(t)信号以及电压互感器PT二次测u₂(t)信号；

b)、上述u₁(t)信号经放大器放大后，输出至峰值保持单元，再经A/D转换，输入单片机，单片机将试品信号的峰值保存为I；

c)、上述u₂(t)信号经放大器放大后，输出至峰值保持单元，再经A/D转换，输入单片机，单片机将PT参考信号的峰值保存为U；

d)、u₁(t)、u₂(t)信号同时经放大器放大后，送到幅值比较保持单元，当两信号幅值相等时，启动A/D转换、并送至单片机，单片机将两信号相等时的幅值保存为A；

e)、单片机处理系统将上述I与A的值代入以下公式计算得出tgδ，δ为介质损耗角，并将其显示打印， $\mathrm{tg\δ}=\frac{m_1{m}_2-1}{m_1+m_2},$ 其中， $m_1=\frac{A/U}{\sqrt{{(1-(A/U))}^2}},$ $m_2=\frac{A/I}{\sqrt{{(1-(A/I))}^2}}.$

本发明的有益效果是：

1、本发明将小角度测量转换为大幅值测量，避开了零点干扰问题，测量方便、准确。

2、本发明在硬件及软件采取措施，消除直流干扰和随机干扰。

3、本发明电路结构简单，实用于在线监测。

附图说明

图1是u₁(t)和u₂(t)信号示意图；

图2是本发明一个实施例的电路原理框图；

图3是本发明另一个实施例的电路原理框图。

具体实施方式

图1示出，在线监测中，我们可以得到u₁(t)和u₂(t)两个信号，其中：u₁(t)为被试品的信号，u₂(t)为PT二次侧信号。

有下式：

在t₁＝0时刻，u₁(t₁)＝u₂(t₁)＝A，则有：

可推出：

从上式，可以得到， $m_1=\frac{A/U}{\sqrt{{(1-(A/U))}^2}}$ $m_2=\frac{A/I}{\sqrt{{(1-(A/I))}^2}}$

其中：

I---试品信号的峰值；

U---PT参考信号峰值；

A---两个信号相等时的幅值。

特别地，当U＝I时，有m₁＝m₂＝m，这时，介损为： $\mathrm{tg\δ}=\frac{1}{2}(m-\frac{1}{m})$

信号处理流程简介：

图2：u₁经放大器放大(峰值在±5伏)输出至峰值保持单元，经A/D转换，输入单片机，单片机保存为I：u₂类似，单片机保存为U：u₁、u₂经放大器输出后，送到幅值比较保持单元，相等时，启动A/D转换，并送至单片机，单片机保存为A。在单片机内部，根据有关公式，计算出tgδ，并将其显示、打印。

图3：首先u₁、u₂经放大器、峰值保持单元，送入比较器。比较器的输出送入单片机，单片机根据其正、负，对放大器增益进行调整，直至比较器输出为零(即放大器输出峰值相等)。之后将峰值进行A/D转换，得到I或U，另一数据A的获取与图2一样。单片机将I或U与A代入有关公式计算得出tgδ，并将其显示打印。

测量误差来源是电子元器件。引起相位误差的唯一环节是放大单元，而其它单元均与相位无关，只与幅值误差有关。

考虑相位误差和幅值误差，本发明的硬件选择如下：

A/D转换器单元：

选取双积分，16位高分辨率芯片。一方面提高抗干扰能力，另一方面减小编码误差。

峰值保持单元：

选用高阻采样保持集成芯片，以减小泄漏。同时，一旦达到峰值，就启动A/D转换，避免等待时间过长而引起较大的幅值误差。

放大单元：

选用线性度好、相位移小、低温漂的仪用放大器。让其输出幅值尽可能大(与A/D配合)。因为它的输出幅值高，这峰值保持等单元的幅值误差占的比例相对就小。

幅值比较保持单元：

其中比较器选用灵敏度高的芯片，幅值保持同峰值保持单元。

单片机软件设计：

采用长字节(4字节)进行计算，以减小舍入误差；取几个周期的数据减小平均处理，以减小随机干扰及直流干扰。

具体硬件型号如下：

峰值保持器芯片：AD公司PKD01EY PKD01EP；

两信号比较：用LM339作比较器，产生信号控制采样保持器LF 398采样保持信号，同时输入到CPU采集；

放大器：

单电源：LM324；

双电源：OP07；

A/D 16位：AD公司AD676；

单片机CPU；ARM7系32位LPC2132；8位ATMEL ATMEG128或者带16位A/D的单片机MSP430F2013。

Claims (3)

1、一种采用幅值比较测量高压电器设备介质损耗的方法，其特征是：包括以下步骤：

a)、通过在线监测，取得被试品的u₁(t)信号以及电压互感器PT二次测u₂(t)信号；

b)、上述u₁(t)信号经放大器放大后，输出至峰值保持单元，再经A/D转换，输入单片机，单片机将试品信号的峰值保存为I；

c)、上述u₂(t)信号经放大器放大后，输出至峰值保持单元，再经A/D转换，输入单片机，单片机将PT参考信号的峰值保存为U；

d)、u₁(t)、u₂(t)信号同时经放大器放大后，送到幅值比较保持单元，当两信号幅值相等时，启动A/D转换、并送至单片机，单片机将两信号相等时的幅值保存为A；

e)、单片机处理系统将上述I与A的值代入以下公式，计算得出tgδ，δ为介质损耗角，并将其显示打印， $\mathrm{tg\δ}=\frac{m_1{m}_2-1}{m_1+m_2},$ 其中， $m_1=\frac{A/U}{\sqrt{1-{(A/U)}^2}},$ $m_2=\frac{A/I}{\sqrt{1-{(A/I)}^2}}.$

2、根据权利要求1所述采用幅值比较测量高压电器设备介质损耗的方法，其特征是：所述u₁(t)和u₂(t)两个信号经放大器放大后的峰值为±5伏。

3、根据权利要求2所述采用幅值比较测量高压电器设备介质损耗的方法，其特征是：所述u₁(t)和u₂(t)两个信号经放大器放大后，再经增益调节单元对其峰值进行调节、使之相等。

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