CN101887110A - 一种用于检验绝缘油介电强度测试仪的装置及方法 - Google Patents

Abstract

一种用于检验绝缘油介电强度测试仪的装置及方法，该装置包括由输入电极和输出电极组成的高压电极，在所述输入电极与输出电极之间串联有电流采样装置；在输出电极与电流采样装置之间，或者在输出电极与输入电极之间连有高压继电器。采用本发明所述装置及方法检验绝缘油介电强度测试仪，仅需将被测油杯连接在检验装置一侧，不需要取出试验油杯，通过控制高压继电器的通断，即可精确测试出试品绝缘油介电强度测试仪高压电极两端输出电压大小、升压速度、输出信号失真度、击穿电压、击穿电流、切断时间及最大承受电压七项参数，本发明具有使用安全方便、测试过程自动控制、测试结果精确的优点。

Description

一种用于检验绝缘油介电强度测试仪的装置及方法

技术领域

本发明涉及高压电力设备的检定，具体说是一种用于检验绝缘油介电强度测试仪的装置及方法。

背景技术

在高压电力试验设备中，绝缘油介电强度测试仪是用来测量绝缘油绝缘性能的重要设备，其性能好坏直接决定测试绝缘油节电强度的精确度。根据《中华人民共和国电力行业标准DL/T 846.7-2004》对高电压测试设备通用技术条件系列标准第七部分的要求，对绝缘油介电强度的测试涉及到绝缘油介电强度测试仪的输出电压、升压速度、电压波形失真度、电压测试误差、切段时间、击穿电流、最高输出电压等项目的检定。

目前行业里采用的方法是在分别对单个高压电极对地输出电压进行测量，对测量到的电压值做代数相加的方法，检定绝缘油介电强度测试仪的输出电压。中国专利申请号为200710053665.9的文献中提到采用矢量测量法对分压信号进行采样计算的方法，校验绝缘油介电强度测试仪两个电极的实际输出电压值。

采用将电压值做代数相加的方法时，由于绝缘油介电强度测试仪两个电极在不同时刻输出的电压信号具有不同的相位和幅值，单纯相加存在绝对误差；采用矢量测量法虽然有所改进，但采用两台高压分压器分别对两个电极的对地电压进行分压，由于这两个分压器的精度存在误差，并且在后级低压测量单元中，对两路分压信号进行调整、采样、计算时，模块电路分别存在不同的误差并且相互之间存在电磁干扰，由电路的设计方案带来的测量结果存在误差。另外现有技术如中国专利申请号为200710053665.9的方案中对于击穿电流的测量没有提及到，且对于电压信号的失真度也没有给出方案。

因此现有技术存在无法对绝缘油介电强度测试仪做出全面的、精确的、符合中华人民共和国电力行业标准的测试和检验的问题。

发明内容

本发明的目的是提供一种校验准确、方便、快捷的用于检验绝缘油介电强度测试仪的装置及方法，能测量试品绝缘油介电强度测试仪升压过程中电极电压、升压速度、信号失真度、击穿时的击穿电压、击穿电流、击穿切断时间、试品承受最大电压等技术指标。

用于检验绝缘油介电强度测试仪的装置，包括控制模块、按键、显示屏、通信接口、打印接口和电压采样装置，其特征是：该检验绝缘油介电强度测试仪的装置还包括由输入电极和输出电极组成的高压电极，所述输入电极与输出电极之间串联有电流采样装置。

在输出电极与输入电极之间连有高压继电器。

所述高压继电器的控制端与控制模块的控制信号输出端相连，高压继电器的两触点分别与输出电极和电压采样装置输入端连接、或者分别与输出电极和输入电极连接。

所述电压采样装置使用阻抗分压器或者电压互感器级联放大电路对信号电压进行采样；所述电压采样装置通过高压继电器与输出电极并联，或者与输入电极并联。

所述阻抗分压器是电阻分压器或电容分压器，或电阻与电容的组合分压器。

所述放大电路作为一种优化方案，可以是差分放大电路。

使用上述装置对绝缘油介电强度测试仪进行检定的方法，将绝缘油介电强度测试仪的输出电极与绝缘油介电强度测试仪校验装置的输入电极连接，接入绝缘油杯，其特征是：将所述绝缘油杯的两个油杯电极与绝缘油介电强度测试仪校验装置的输出电极连接，通过控制模块控制高压继电器的闭合以检定绝缘油杯中的绝缘油击穿电压、击穿电流、击穿切断时间；通过控制模块控制高压继电器的断开以检定绝缘油介电强度测试仪的输出电压、失真度、升压速度、最大输出电压；具体步骤如下，

a闭合高压继电器，检定绝缘油杯中的绝缘油击穿电压、击穿电流、击穿切断时间：

控制模块置高压继电器闭合，再将试品绝缘油介电强度测试仪上电，电压采样装置和电流采样装置采集信号，记录电压电流采样值，控制模块对采样到的电流或者电压信号与击穿阈值进行比较，判断是否击穿，击穿则控制模块记录击穿开始时间和采样电流值，以及采样的电压值，控制模块通过采样到的电流或者电压值与切断阈值比较，判断试品绝缘油介电强度测试仪是否切断，控制模块记录切断时刻及最大电流值，计算显示击穿电流和切断时间；

b断开高压继电器，检定绝缘油介电强度测试仪的输出电压、失真度、升压速度、最大输出电压：

控制模块置高压继电器断开，接着通过电压采样装置采集测试仪输出电极的电压，在此过程中控制模块可以同时检测测试仪的输出电压、失真度、升压速度，直到电压采样装置的采样数据突变，采集测试仪的最大输出电压。

通过采样的电流值或者电压值的变化，判断击穿状态，对所述的击穿电压、击穿电流、击穿切断时间进行检定。

所述对绝缘油介电强度测试仪的最大输出电压的检定是通过控制高压继电器断开绝缘油介电强度测试仪与绝缘油杯的连接通路，来实现绝缘油介电强度测试仪校验装置经电压采样装置对绝缘油介电强度测试仪最大输出电压的检定的。

采用本发明校验绝缘油介电强度测试仪的装置及基于所述装置的方法，不需要取出试验油杯，通过控制高压继电器的通断，即可精确测试出试品绝缘油介电强度测试仪高压电极两端输出电压大小、升压速度、输出信号失真度、击穿电压、击穿电流、切断时间及最大承受电压七项参数，具有使用安全方便、测试过程自动控制、测试结果精确的优点，可准确校验出试品绝缘油介电强度测试仪各项技术指标。

附图说明

图1是本发明检验过程接线示意图，

图2是本发明测试装置电路结构框图，

图3是使用阻抗分压器的电压采样装置电路结构示意图，

图4是使用电压互感器的电压采样装置电路结构示意图，

图5是检验绝缘油介电强度测试仪击穿电压、击穿电流、切断时间的流程图，

图6，是检验绝缘油介电强度测试仪失真度、升压速度、最大输出电压的流程图。

图中：1-绝缘油介电强度测试仪，2-绝缘油介电强度测试仪校验装置，3-电流采样装置，4-电压采样装置，5-控制模块，6-高压继电器，7-油杯，8-油杯电极，9-绝缘油介电强度测试仪输出电极，10-输入电极，11-输出电极，12-阻抗器，13-差分放大电路，14-电压互感器。

具体实施方式

下面结合附图对本发明进一步说明：如图1、2中所示用于检验绝缘油介电强度测试仪1的装置，包括控制模块5、按键、显示屏、通信接口、打印接口、电压采样装置，该装置还包括两个输入电极10和两个输出电极11组成的高压电极，所述输入电极10与输出电极11之间串联有电流采样装置3。所述的控制模块5通常以MCU为核心。

参见图2，本发明电路原理框图中控制模块5中的MCU置高压继电器6断开，将本发明绝缘油介电强度测试仪校验装置2上电，控制模块5处在等待升压状态，再将试品绝缘油介电强度测试仪1上电，于是采样电压处在升压状态，电压采样装置4和电流采样装置3采集采样信号，记录电压、电流采样值，同时启动定时器和失真度测试，通过软件计算升压速度，显示升压速度和失真度，通过判断采样电压是否突然变小来判断结束检测和是否得到最大输出电压。

在输出电极11与电流采样装置4之间，或者在输出电极11与输入电极10之间连有高压继电器6。在本发明中电压采样装置4的位置和形式多样，作为一个实施例，电压采样装置4的位置如图1所示，位于绝缘油介电强度测试仪校验装置2的内部，此时，高压继电器6的控制线包与控制模块5的控制信号输出端相连，高压继电器6的触点分别连接在输出电极11与电压采样装置4之间。

由于采用了高压继电器6，在油杯电极8的与本发明装置的通断使用程序控制，不需要人工接线，整个测试过程变得方便、快捷。在使用过程中的一个显著特征是，试验油杯7被连接在绝缘油介电强度测试仪校验装置2这一侧，而不是传统的在绝缘油介电强度测试仪1一侧。

如图3所示，是本发明绝缘油介电强度测试仪校验装置2中电压采样模块4电路形式的具体实施例，可以通过串联电阻分压、还可以串联电容分压、也可以将电阻和电容串联分压的方式级联在绝缘油介电强度测试仪1的油杯电极8两端采样电压信号，或者接在输入电极10的两端。所述电压采样装置4可以使用差分放大电路13对信号电压进行采样，在电压采样装置4的输入端之间串联多个阻抗器12，在阻抗器12之间的节点上设有引线，引线的另一端与差分放大电路13的输入端相连。这里本发明提供了更加灵活多样的采样电路方式。采用差分采样装置，对测试仪的两极同时采样，避免输出相位误差和干扰，采样精确度更高。

如图4，本发明同样不排斥使用电压互感器14作为电压采样输入级。

所述电流采样装置3可使用电流互感器。使用电流互感器串联在采样电路中。

所述控制模块5以微处理器为核心，通常采用MCU，电流采样装置3、电压采样装置4与微处理器之间使用信号调理电路，并通过驱动电路和接口电路分别与显示屏、键盘、通信接口、高压继电器6控制线包连接。

图2中所示绝缘油介电强度测试仪校验装置2的电路结构作为本发明的一个实施例，实际电路结构在控制系统部分，围绕微处理器或高速数字信号处理器，电路结构灵活多样，理应仍在本发明所表述范围之内。如图2所示，本发明绝缘油介电强度测试仪校验装置2电路原理框图中的MCU模块置高压继电器6闭合，先将本发明绝缘油介电强度测试仪校验装置2上电，控制模块5处在等待升压状态，再将试品绝缘油介电强度测试仪1上电，采样电压处在升压状态，电压采样装置4和电流采样装置3采集采样信号，控制模块5记录电压电流采样值，通过软件对采样到的电流、电压信号比较，判断试验油杯电极是否击穿，试验油杯击穿时，MCU记录击穿开始时间和采样电流值，以及采样的电压值，电压值经放大、AD转换到控制模块，计算显示击穿电压，当控制模块5通过MCU判断电流采样值是否小于电流的阈值判断试品绝缘油介电强度测试仪1是否切断，切断时，MCU记录击穿结束时间及最大电流值，计算显示击穿电流和切断时间。

整个对绝缘油介电强度测试仪1的测试接线简单，测试过程中的电压电流数值直接反映在显示屏上，由于有高压继电器6受控制模块5的控制，不需要在测试时取出油杯7，因而测试过程方便、快速、安全。

如图5、6所示检验流程，使用了上述装置对绝缘油介电强度测试仪1进行检定，将试品绝缘油介电强度测试仪1的试验油杯7移到校验装置侧，置高压继电器6断开而不需要取出试验油杯7，即可断开试验油杯7与绝缘油介电强度测试仪输出电极9的连接，从而测量绝缘油介电强度测试仪1升压时，采集试品绝缘油介电强度测试仪1输出端电压电流值，经控制模块5放大、AD转换处理、记录试品输出电压值，当控制模块5通过MCU判断电压采样值的变化判断是否结束检测并得到试品绝缘油介电强度测试仪1的最大输出电压；置高压继电器6闭合时，试验油杯7接入绝缘油介电强度测试仪1输出高压端，电压采样装置4检测到采样试验油杯电极8两端的电压即为试品绝缘油介电强度测试仪1输出两端电压，串联的电流采样装置3采集采样流经试验油杯7的电流信号，控制模块5通过MCU判断电流采样值或电压采样值判断试验油杯是否击穿，试验油杯7击穿时，MCU记录击穿开始时间和采样电流值，以及采样的电压值，电压值经放大、AD转换到控制模块，计算显示击穿电压，当控制模块5通过MCU判断电流采样值或电压采样值判断试品绝缘油介电强度测试仪1是否切断，切断时，MCU记录击穿结束时间及最大电流值，经计算显示击穿电流和切断时间。

综合高压继电器6的两种动作状态，采用下述步骤对绝缘油介电强度测试仪的输出电压、失真度、升压速度、最大输出电压、油杯电极击穿电压、油杯电极击穿电流、击穿电压切断时间进行检定：

①、绝缘油杯7的两个油杯电极8与绝缘油介电强度测试仪校验装置2的输出电极11连接，绝缘油介电强度测试仪输出电极9与绝缘油介电强度测试仪校验装置2的输入电极10连接；

由于电压采样装置4、电流采样装置3和高压继电器6的连接都已集成在绝缘油介电强度测试仪校验装置2中，整个外部连线简单，操作方便，绝缘油杯7仅需一次连接在绝缘油介电强度测试仪校验装置2的输出端，而且由于高压继电器6的使用，油杯7在整个7项参数检测过程中无需变动。

②、绝缘油介电强度测试仪校验装置2上电后，控制高压继电器6动作；

高压继电器6的断开和闭合动作由微处理器控制，在高压继电器6断开时，可以检验绝缘油介电强度测试仪1输出电极的输出电压、失真度、升压速度、最大输出电压；在高压继电器6闭合时，可以校验绝缘油介电强度测试仪1对油杯7的油杯电极击穿电压、油杯电极击穿电流、击穿电压切断时间的测试数据是否准确。

③、打开绝缘油介电强度测试仪1电源，绝缘油介电强度测试仪1控制绝缘油介电强度测试仪输出电极9升压；

④A、在高压继电器6断开状态，绝缘油介电强度测试仪校验装置2通过电压采样装置4记录并显示绝缘油介电强度测试仪输出电极9的输出电压值、测试并显示失真度、配合计时计算并显示绝缘油介电强度测试仪输出电极9的输出电压升压速度，并刷新绝缘油介电强度测试仪输出电极9的最大输出电压，直至通过电压采样装置4的采样电压突然变小；

由图6的流程框图可以看到，高压继电器6断开状态，在微处理器中控制通过电压采样装置4采集测试仪输出电极电压，直到电压采样装置4的采样数据突变或变小，表示输出电极端被击穿，此时可以得到测试仪的最大输出电压，在此过程中微处理器可以方便地得到测试仪的输出电压、失真度、升压速度。

在高压继电器6的断开状态对测试仪的相关参数测试完毕后，系统可以自动转入对接入油杯7的测试，此时微处理器控制高压继电器6闭合，测试仪的输出电极电压加到油杯电极8上，同时电流和电压采样装置对油杯电极8进行监测，监测过程可见图5的流程框图：

B1、在高压继电器6闭合状态，绝缘油介电强度测试仪校验装置2通过电压采样装置4和电流采样装置3记录并显示油杯电极8的输出电压、输出电流值，直至通过电流采样装置3的采样电流突然变大或通过电压采样装置4的采样电压突然变小，由此得到油杯电极击穿电压；

B2、立即开始计时，并记录油杯电极8的输出电流值，刷新采样的最大电流值，直至通过电流采样装置3的采样电流突然变小，立即记录击穿结束时间，由此得到击穿电压切断时间和最大击穿电流。

由本发明的对绝缘油介电强度测试仪的检验方法，绝缘油介电强度测试仪1的相关七项参数可以一次自动检测完毕，误差小而且便捷、快速、安全。

Claims (9)

1.一种用于检验绝缘油介电强度测试仪的装置，包括控制模块、按键、显示屏、通信接口、打印接口和电压采样装置，其特征是：该检验绝缘油介电强度测试仪的装置还包括由输入电极(10)和输出电极(11)组成的高压电极，所述输入电极(10)与输出电极(11)之间串联有电流采样装置(3)。

2.根据权利要求1所述的用于检验绝缘油介电强度测试仪的装置，其特征是：在输出电极(11)与输入电极(10)之间连有高压继电器(6)。

3.根据权利要求2所述的用于检验绝缘油介电强度测试仪的装置，其特征是：所述高压继电器(6)的控制端与控制模块(5)的控制信号输出端相连，高压继电器(6)的两触点分别与输出电极(11)和电压采样装置(4)输入端连接、或者分别与输出电极(11)和输入电极(10)连接。

4.根据权利要求1所述的用于检验绝缘油介电强度测试仪的装置，其特征是：所述电压采样装置(4)使用电压互感器(14)或者阻抗分压器级联放大电路(13)对信号电压进行采样；所述电压采样装置(4)通过高压继电器(6)与输出电极(11)并联，或者与输入电极(10)并联。

5.根据权利要求4所述的用于检验绝缘油介电强度测试仪的装置，其特征是：所述阻抗分压器是电阻分压器或电容分压器，或电阻与电容的组合分压器。

6.根据权利要求4所述的用于检验绝缘油介电强度测试仪的装置，其特征是：所述放大电路(13)是差分放大电路。

7.一种使用权利要求1所述装置对绝缘油介电强度测试仪进行检定的方法，将绝缘油介电强度测试仪(1)的输出电极(9)与绝缘油介电强度测试仪校验装置的输入电极(10)连接，接入绝缘油杯(7)，其特征是：将所述绝缘油杯(7)的两个油杯电极(8)与绝缘油介电强度测试仪校验装置(2)的输出电极(11)连接，通过控制模块(5)控制高压继电器(6)的闭合以检定绝缘油杯(7)中的绝缘油击穿电压、击穿电流、击穿切断时间；通过控制模块(5)控制高压继电器(6)的断开以检定绝缘油介电强度测试仪(1)的输出电压、失真度、升压速度、最大输出电压；具体步骤如下，

a闭合高压继电器(6)，检定绝缘油杯(7)中的绝缘油击穿电压、击穿电流、击穿切断时间：

控制模块(5)置高压继电器(6)闭合，再将试品绝缘油介电强度测试仪(1)上电，电压采样装置(4)和电流采样装置(3)采集信号，记录电压电流采样值，控制模块(5)对采样到的电流或者电压信号与击穿阈值进行比较，判断是否击穿，击穿则控制模块(5)记录击穿开始时间和采样电流值，以及采样的电压值，控制模块(5)通过采样到的电流或者电压值与切断阈值比较，判断试品绝缘油介电强度测试仪(1)是否切断，控制模块(5)记录切断时刻及最大电流值，计算显示击穿电流和切断时间；

b断开高压继电器(6)，检定绝缘油介电强度测试仪(1)的输出电压、失真度、升压速度、最大输出电压：

控制模块(5)置高压继电器(6)断开，接着通过电压采样装置(4)采集测试仪输出电极(9)的电压，在此过程中控制模块(5)可以同时检测测试仪(1)的输出电压、失真度、升压速度，直到电压采样装置(4)的采样数据突变，采集测试仪的最大输出电压。

8.根据权利要求7所述的对绝缘油介电强度测试仪进行检定的方法，其特征是：通过采样的电流值或者电压值的变化，判断击穿状态，对所述的击穿电压、击穿电流、击穿切断时间进行检定。

9.根据权利要求7所述的对绝缘油介电强度测试仪进行检定的方法，其特征是：所述对绝缘油介电强度测试仪(1)的最大输出电压的检定是通过控制高压继电器(6)断开绝缘油介电强度测试仪(1)与绝缘油杯(7)的连接通路，来实现绝缘油介电强度测试仪校验装置(2)经电压采样装置(4)对绝缘油介电强度测试仪(1)最大输出电压的检定的。

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