CN103777057A - 真有效值容性电流测试仪 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种真有效值容性电流测试仪，由电源插座插接电源后经总电源开关、测试开关将电能传输到试验变压器低压侧线圈，试验变压器高压侧的高压端连接高压测试电缆，并联由分压电阻R1、R2串联电路，试验变压器高压侧低压端与电流传感器输入端连接，分压电阻R1、R2之间节点与电压传感器输入端连接；开关电源输入端与总电源开关输出连接，开关电源输出分别为单片机、电流传感器及电压传感器供电，电流传感器及电压传感器的输出端分别与单片机信号采集端连接，单片机输出分别连接电压显示表头、电流显示表头及电容电流显示表头。本发明利用传感器对电压、电流进行真有效值测量，并由单片机处理，具有高精度、高隔离、宽频响、低漂移的优点。
Description
技术领域
本发明属于电力电缆容性电流测试技术领域，具体涉及一种真有效值容性电流测试仪。
背景技术
随着电力系统和现代科学技术的发展，以及环境保护和市容规划的要求，作为传输和分配电能用的电力电缆正逐步取代传统的架空输电线路。
对于中性点不接地电网，当系统对地电容电流很大时，按照我国《电力设备过电压保护设计技术规程》规定，如果35kV、10kV系统电容电流大于30A、10A时，应安装消弧线圈补偿电容电流。如果没有补偿，单相接地时，电压过零点电弧不能自动熄灭，故障点会产生很高的接地电流和弧光过电压，将危机人身和设备安全。安装消弧线圈后，如果补偿不合理同样会产生很大的接地电流和弧光过电压。因此，对于中性点不直接接地的配电系统，在电缆出线新设或改造时应及时对其电容电流进行实测，向调度部门提供准确的电容电流值，用以调整消弧线圈的分接位置。
电缆容性电流传统的测量方法，需用调压器升压，电压表、电流表经电压互感器和电流互感器测量电压、电流等参数，这就造成试验现场仪器较多、布置凌乱，而且测试数据还得经过公式推导计算，这样就导致了工作效率不高。再者，中间环节越繁琐，给测量结果带来误差的不确定因素也就越多。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种真有效值容性电流测试仪。
本发明解决其技术问题是采取以下技术方案实现的：
一种真有效值容性电流测试仪，包括外部壳体、电源插座、总电源开关、测试开关、试验变压器、高压测试电缆、分压电阻R1、分压电阻R2、开关电源、电流传感器、电压传感器、单片机、电压显示表头、电流显示表头及电容电流显示表头，所述电源插座、高压测试电缆、总电源开关、测试开关、电压显示表头、电流显示表头及电容电流显示表头安装在壳体表面上；所述电源插座插接220V电源并经总电源开关、测试开关将220V电能传输到试验变压器的低压侧线圈，试验变压器高压侧线圈的高压端连接高压测试电缆，将高压输出至试品进行测试，同时高压端并联由分压电阻R1和分压电阻R2串联组成的分压器电路，试验变压器高压侧线圈的低压端与电流传感器信号输入端连接，分压电阻R1和分压电阻R2之间的节点与电压传感器信号输入端连接；所述开关电源的输入端与总电源开关的输出连接，开关电源输出分别为单片机、电流传感器及电压传感器供电，电流传感器及电压传感器的输出端分别与单片机的电流采集端及电压采集端连接，为单片机提供测试信号，单片机的输出分别连接电压显示表头、电流显示表头及电容电流显示表头。
而且，所述壳体上还安装有绿色显示灯及红色显示灯，绿色显示灯并联于总电源开关的输出端，用以显示总电源开关的工作状态，红色显示灯并联于测试开关的输出端，用于显示测试开关的输出状态。
而且，所述单片机为ATMEL公司生产的型号89C2051的单片机，所述单片机、电流传感器、电压传感器、开关电源及分压电阻R2由Q端接地。
而且，所述电压显示表头、电流显示表头及电容电流显示表头均采用LED表头；总电源开关采用带漏电保护的空气开关；测试开关采用双工位按钮式开关；试验变压器采用自行绕制的250V/1500V、3kVA的升压变压器；高压测试电缆采用额定电压为5kV，额定电流为4A的普通高压测试电缆；分压电阻R1和分压电阻R2分别依次为20KΩ和1KΩ，容量均为1W；开关电源为可输出+5V和+12V的常规稳压电源。
本发明的优点和积极效果是：
1、本发明利用传感器对电压、电流进行真有效值测量，并将采集到的数据经微处理器处理后通过LED表头将测试结果显示输出。本发明仪器有效克服了传统测试方法接线复杂、测量误差大等缺点，操作简便，使得现场测试效率得到大幅提升。
2、本发明采用高精度的电压、电流传感器及隔离模块，对电路中的交流电压、电流进行实时测量，将其转化为标准的频率输出，具有高精度、高隔离、宽频响、低漂移、低功耗、温度范围宽的优点。
附图说明
图1是本发明的外部构成示意图；
图2是本发明的电路原理意图；
图3是本发明原理的实施步骤示意图。
具体实施方式
以下结合附图对本发明实施例做进一步详述，需要强调的是，本发明所述的实施例是说明性的，而不是限定性的，因此本发明并不限于具体实施方式中所述的实施例，凡是由本领域技术人员根据本发明的技术方案得出的其他实施方式，同样属于本发明保护的范围。
一种真有效值容性电流测试仪，如图1或2所示，包括外部壳体、电源插座、总电源开关、测试开关、试验变压器、高压测试电缆、分压电阻R1、分压电阻R2、开关电源、电流传感器、电压传感器、单片机、电压显示表头、电流显示表头及电容电流显示表头，其中，电源插座、高压测试电缆、总电源开关、测试开关、电压显示表头、电流显示表头及电容电流显示表头安装在壳体表面上；所述电源插座插接220V电源并经总电源开关、测试开关将电能传输到试验变压器的低压侧线圈，试验变压器高压侧线圈的高压端连接高压测试电缆，将高压输出至试品进行测试，同时高压端并联由分压电阻R1和分压电阻R2串联组成的分压器电路，试验变压器高压侧线圈的低压端与电流传感器信号输入端连接，串联的分压电阻R1和分压电阻R2之间的节点与电压传感器信号输入端连接；所述开关电源的输入端与总电源开关的输出连接，开关电源的5V输出及Com端为单片机供电，开关电源的12V输出及Com端分别为电流传感器及电压传感器供电，电流传感器及电压传感器的输出端分别与单片机的电流采集端及电压采集端连接，为单片机提供测试信号，单片机的输出分别连接电压显示表头、电流显示表头及电容电流显示表头，用以显示试验测试数据。
在本发明的实例中，所述壳体上还安装有绿色显示灯及红色显示灯，绿色显示灯并联于总电源开关的输出端，用以显示总电源开关的工作状态，红色显示灯并联于测试开关的输出端，用于显示测试开关的输出状态。
在本发明的实例中，所述单片机为ATMEL公司生产的型号89C2051的单片机，AT89C2051是一个2k字节可编程EPROM的高性能微控制器，它与工业标准MCS-51的指令和引脚兼容，该单片机具有2k字节EPROM、128字节RAM、15根I/O线、2个16位定时/计数器、5个向量二级中断结果、1个全双向的串行口，并且内含精密模拟比较器和片内振荡器。所述单片机、电流传感器、电压传感器、开关电源及分压电阻R2由Q端接地。
在本发明的实例中，所述电压显示表头、电流显示表头及电容电流显示表头均采用LED表头，总电源开关采用带漏电保护的空气开关，测试开关采用双工位按钮式开关，试验变压器采用自行绕制的250V/1500V、3kVA的升压变压器，高压测试电缆采用额定电压为5kV，额定电流为4A的普通高压测试电缆，分压电阻R1和分压电阻R2分别依次为20K Ω和1K Ω，容量均为1W，开关电源为可输出+5V和+12V的常规稳压电源。
本发明的工作原理是：
如图3所示，在对被试电缆进行电容电流测试前，先将高压测试电缆连接至被试电缆首端的缆芯，末端悬空，并保持与其他设备及地的安全距离，同时被试的铜屏蔽层、铠装层及容性电流测试仪的接地端均接地。
测试时，接上电源插座，合入总电源开关，此时绿色指示灯亮起，同时通过开关电源向电流传感器、电压传感器及单片机提供电源，进入数据采集、处理状态。
当合入测试开关时，红色指示灯亮起，此时试验变压器开始通过高压测试电缆将1500V高压输出至被试电缆缆芯，电流传感器通过试验变压器的尾端采样试验电流、电压传感器通过试验变压器高压端的分压电阻R1、R2之间的节点采样试验电压，同时采集到的电流、电压信号被输送到单片机处理，经编程计算，最终将测试电压、测试电流及换算至运行电压下的电容电流通过电压显示表头、电流显示表头及电容电流显示表头显示输出。
数据计算处理如下：
C=It/ωUt
Is=ωCUs
其中：C——被试电缆电容量；
ω——角频率，ω=2πf；
f——电缆系统频率，50Hz；
It——试验电流（即电流传感器采样值，由电流表头显示输出）；
Ut——试验电压（即电压传感器采样值，由电压表头显示输出）；
Is——运行电压下的电容电流（由电容电流表头显示输出）；
Us——系统运行电压（Us=10kV/1.732）。
Claims (4)
1.一种真有效值容性电流测试仪，其特征在于：包括外部壳体、电源插座、总电源开关、测试开关、试验变压器、高压测试电缆、分压电阻R1、分压电阻R2、开关电源、电流传感器、电压传感器、单片机、电压显示表头、电流显示表头及电容电流显示表头，所述电源插座、高压测试电缆、总电源开关、测试开关、电压显示表头、电流显示表头及电容电流显示表头安装在壳体表面上；所述电源插座插接电源后经总电源开关、测试开关将电能传输到试验变压器的低压侧线圈，试验变压器高压侧线圈的高压端连接高压测试电缆，同时高压端并联由分压电阻R1和分压电阻R2串联组成的电路，试验变压器高压侧线圈的低压端与电流传感器信号输入端连接，分压电阻R1和分压电阻R2之间的节点与电压传感器信号输入端连接；开关电源输入端与总电源开关输出连接，开关电源输出端分别为单片机、电流传感器及电压传感器供电，电流传感器及电压传感器的输出端分别与单片机的电流采集端及电压采集端连接，单片机的输出分别连接电压显示表头、电流显示表头及电容电流显示表头。
2.根据权利要求1所述的真有效值容性电流测试仪，其特征在于：所述壳体上还安装有绿色显示灯及红色显示灯，绿色显示灯并联于总电源开关的输出端，红色显示灯并联于测试开关的输出端。
3.根据权利要求1所述的真有效值容性电流测试仪，其特征在于：所述单片机为ATMEL公司生产的型号89C2051的单片机。
4.根据权利要求1所述的真有效值容性电流测试仪，其特征在于：所述电压显示表头、电流显示表头及电容电流显示表头均采用LED表头；总电源开关采用带漏电保护的空气开关；测试开关采用双工位按钮式开关；试验变压器采用250V/1500V、3kVA的升压变压器；高压测试电缆采用额定电压为5kV，额定电流为4A的高压测试电缆；分压电阻R1和分压电阻R2分别依次为20KΩ和1KΩ，容量均为1W；开关电源为可输出+5V和+12V的常规稳压电源。
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