CN103808767B - 分段校准、检测绝缘子表面等值附盐密度装置及检测方法 - Google Patents

分段校准、检测绝缘子表面等值附盐密度装置及检测方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种分段校准、检测绝缘子表面等值附盐密度装置及检测方法,包括中央控制处理器、数据存储器、信号发生器模块、标准分段校准源模块、多路切换电路、电导电极传感器和检波与自增益A/D,中央控制处理器与信号发生器模块连接,信号发生器模块分别与标准分段校准源模块和电导电极传感器连接,标准分段校准源模块和电导电极传感器与多路切换电路连接,多路切换电路通过检波与自增益A/D与中央控制处理器连接;检测方法包括校准、定位和检测三个步骤;本发明的装置及检测方法通过将仪器有效测量量程细分若干段,每段量程对应相应的放大比例,解决由于污秽物溶液的导电机理复杂,测量范围非线性变化引起测量装置精度降低的问题。

Description

分段校准、检测绝缘子表面等值附盐密度装置及检测方法
技术领域
[0001] 本发明涉及电力环境检测领域,具体涉及一种分段校准、检测绝缘子表面等值附盐密度装置及检测方法。
背景技术
[0002] 为了保证电力系统安全运行,电力系统在开展环境污染对输电线路、发电厂、变电站、污染严重地区和雾霾地区监控评估时,对于已经投入使用高压输电线路、发电厂、变电站等场所的绝缘子及外绝缘设备每年至少要检测一次绝缘子表面积污秽物导电性的强弱程度,通常是检测绝缘子表面污秽物的等值附盐密度,目前常规测量等值附盐密度装置是按照电导率测量仪的测量原理利用的单片机对绝缘子表面污秽的电导率进行测量,测量数据进行计算处理得到最终测量结果,但是测量方法采用直流方法时会在电导电极传感器的电极上的产生极化无法准确测量;采用交流测量方式,由于缘子表面积污秽物溶液的导电机理复杂,测量范围非线性变化以及电源波动、元器件温度漂移等因素导致测量精度降低、仪器稳定性及重复性差问题,无法为电力系统提供真实准确的等值附盐密度测量值,影响评估环境对电网污染这一重要工作。
发明内容
[0003] 发明目的:为了克服现有技术中存在的不足,本发明提出一种分段校准、检测绝缘子表面等值附盐密度装置及其检测方法,大大提高等值附盐密度测量的精度,为正确检测评估环境污染对电力设备影响状态提供真实有效的数据。
[0004] 技术方案:为解决上述技术问题,本发明的一种分段校准、检测绝缘子表面等值附盐密度装置,包括电源、中央控制处理器、数据存储器、信号发生器模块、标准分段校准源模块、多路切换电路、电导电极传感器和检波与自增益A/D,中央控制处理器与信号发生器模块连接,信号发生器模块分别与标准分段校准源模块和电导电极传感器连接,标准分段校准源模块和电导电极传感器与多路切换电路连接,多路切换电路通过检波与自增益A/D与中央控制处理器连接,中央控制处理器将得到的信号存储在数据存储器中。
[0005] 作为优选,所述中央控制处理器与温度传感器连接。
[0006] 作为优选,所述中央控制处理器还与显示器、键盘、打印机和上位机USB接口连接。
[0007] 作为优选,所述标准分段校准源模块包括若干标准源,电导电极传感器有效量程为N,将N细化若干段,每一段设有一个标准源。
[0008] 作为优选,所述电导电极传感器有效量程细化3段,每一段的标准源为R21、R22和R23。
[0009] 一种基于上述的分段校准、检测绝缘子表面等值附盐密度装置的检测方法,包括以下步骤:
[0010] a、校准:首先接通电源,装置进入自校工作阶段,主要是对装置本身及外接设备进行检测,如电导电极传感器与温度传感器是否存在问题;当自校仪器正常,中央控制处理器发出控制指令,改变多路切换电路的连接状态,使得信号发生器模块发送高稳定度的正弦波信号输入到标准分段校准源模块,同时信号经多路切换电路将检波与自增益A/D电路与标准分段校准源模块连接,检测每个标准源的值,并且将其值存入中央控制处理器的存储器中,将检测的数值与中央控制处理器中预存的对应标准值进行比较,得出电路中各种因素造成的误差及检波电路、采样电路等引起的偏差,对测量系统进行修正,实现测量量程分段校准;
[0011] b、定位:完成上述过程后中央控制处理发出控制信号,控制多路切换电路的连接状态,使得信号发生器模块发送高稳定度的正弦波信号输入到电导电极传感器,检测电导电极传感器两个极间电压和电流信号,信号经多路切换电路传入检波与自增益A/D电路中,中央控制处理器根据检波与自增益A/D电路的转换值,判断出该电导电极传感器两个极间电压和电流信号所处的最佳量程;
[0012] C、检测:在判断电导电极传感器处于最佳量程后,再次控制多路切换电路的连接状态,将测量回路切换到最佳的量程之内,中央控制处理器重新控制信号发生器模块发送信号到电导电极传感器,检测待测溶液中的电导电极传感器两个极间电压和电流信号测量,并且通过系统修正值进行修正,求出所测溶液当前温度下的电导率;温度传感器直接检测待测溶液的当前温度,其温度直接转换为数字信号存入中央控制处理器,运算程序进行系列运算得到被检溶液在20°C时的电导率值和绝缘子表面等值附盐密度测量值。
[0013] 所述步骤a、步骤b、和步骤c中每段的量程的信号分压、放大等都根据每段的量程不同而设置不同增益,保证测量在最佳量程内。
[0014] 在本发明中,电导电极传感器的有效测量程细化为若干段,每一量程段设置一个标准源,通过测量标准源和标准源的标准值经行比较,得出在测量时检波电路、采样电路等引起的偏差,对测量系统进行修正,从而剔除电路各种因素造成的误差;同时每段量程的信号分压、放大等都根据每段的量程不同而进行自动设置,使所检测的信号在最佳的量程之内,测量误差最小,解决由于污秽物溶液的导电机理复杂,测量的范围大,测量结果呈非线性以及电源波动、元器件温度漂移等因素导致测量精度降低、测量重复性和稳定性差等问题。
[0015] 在本发明中,所述电源为单向220V交流电压或者内附直流电池。
[0016] 有益效果:本发明的一种分段校准、检测绝缘子表面等值附盐密度装置及其检测方法,与现有技术相比,具有以下优点:
[0017] 1、通过每一段量程设置一个标准源,通过测量每个标准源的测量值与对应标准源的标准值比较,得出检波电路、采样电路等引起的偏差,对测量系统进行修正,从而剔除电路各种因素造成的误差,如电源波动、元器件温度漂移、外界干扰信号等因素导致测量精度降低、测量重复性和稳定性差问题,减小了测量仪器自身影响测量误差因素,提高了测量的准确性和精度,保证了测试结果的唯一有效性。
[0018] 2、仪器有效量程细化分段,每段的量程的信号分压、放大等都根据每段的量程不同而进行设置,解决测量系统由于污秽物溶液的导电机理复杂,测量的范围大,其值呈现非线性问题,保证所检测的信号在最佳的量程之内,测量误差最小。
[0019] 3、本装置内置分段校准源和本检测方法采用分段测量,结构简单,操作方便,实现了绝缘子表面积污秽物的等值附盐密度测量的智能化。
附图说明
[0020] 图1为本发明总的基本原理图;
[0021] 图2为本发明分段校准、测量电路图;
[0022] 图3为本发明中控制、测量程序流程框图。
具体实施方式
[0023] 下面结合附图对本发明作更进一步的说明。
[0024] 如图1所示,本发明的一种分段校准、检测绝缘子表面等值附盐密度装置,包括电源13、中央控制处理器7、数据存储器6、信号发生器模块2、标准分段校准源模块4、多路切换电路3、电导电极传感器I和检波与自增益A/D5,中央控制处理器7与信号发生器模块2连接,信号发生器模块2同时分别与标准分段校准源模块4和电导电极传感器I连接,标准分段校准源模块4和电导电极传感器I同时与多路切换电路3连接,多路切换电路3通过检波与自增益A/D5与中央控制处理器7连接。
[0025] 在本发明中,所述中央控制处理器7与温度传感器8连接,所述中央控制处理器7还与显示器9、键盘10、打印机11和上位机USB接口 12连接,所述标准分段校准源模块4包括若干标准源,电导电极传感器I有效量程为N,将N细化若干段,每一段设有一个标准源。
[0026] 如图2所示,分段校准、检测绝缘子表面等值附盐密度装置的具体检测方法:U10、Ull为多量程切换器集成电路模块,U16为多路运放集成电路,对每段的量程的信号分压、放大等进行调整,使所检测的信号在最佳的量程之内,测量误差最小;电路设计时将电导电极传感器I的有效测量程通过UlO多路运放集成电路细化为N段,在本实施例中,N为3段,每段的量程的信号分压、放大等都根据每段的量程不同而进行设置,从而保证所检测的信号在最佳的量程之内,测量误差最小;不同量程段设置对应标准源,在本实施例中,标准分段校准源模块4中标准源为高精度标准电阻R21、R22、R23,作为该段的标准值,每段的量程的信号分压、放大等都根据每段的量程不同而进行设置,其中R21对应U16B,R22对应U16C,R23对应U16D,检测时通过多量程切换器集成电路模块UlO控制与多路运放集成电路U16的连接,在测量时先实际检测各量程标准源测量值,与存入程序中的已知标准源数值进行比较,对测量系统进行修正值;然后中央控制处理器7发出控制信号,控制多路切换集成电路模块Ull的连接状态,使得信号发生器模块2发送高稳定度的正弦波信号输入到电导电极传感器1,检测电导电极传感器I两个极间电压和电流信号,信号经Ull集成电路模块和运放集成电路U16中U16B、U16C、U16D的一路传入到检波与自增益A/D5电路中,中央控制处理器7根据检波与自增益A/D5电路的转换值,判断出该电导电极传感器I两个极间电压和电流信号所处的最佳量程后,然后中央控制处理器7根据检测值控制多路切换集成电路模块Ul I的连接状态,将测量回路切换连接到运放集成电路U16最佳的一路量程,然后重新控制信号发生器模块2发送信号到电导电极传感器I,检测待测溶液中的电导电极传感器I两个极间电压和电流信号测量,求出所测溶液电导率;运算程序将测量结果用修正值进行修正,去除电路各种因素造成的误差、检波电路、采样电路等引起的偏差,提高测量精度。
[0027] 具体实施时结合图2和图3,首先接通电源13,本发明中的仪器通过中央控制处理器7嵌置的软件指令,控制仪器自动进入自校工作阶段,主要是对装置本身及外接设备进行检测,如电导电极传感器I与温度传感器8是否存在问题;当自校仪器正常,中央控制处理器7发出控制指令,改变多路切换电路3的连接状态,使得信号发生器模块2发送高稳定度的正弦波信号输入到标准分段校准源模块4,信号经多路切换电路3进入检波与自增益A/D5电路,检测各量程段的标准源,并且将检测各段标准源的值存入中央控制处理器7的存储器中,通过与对应标准值经行比较,得出各段由于电路各种因素造成的误差及检波电路、采样电路等引起的偏差,对测量系统进行修正,完成测量量程分段校准,保证仪器自身测量精度。
[0028] 然后中央控制处理器7发出控制信号,控制多路切换电路3的连接状态,使得信号发生器模块2发送高稳定度的正弦波信号输入到电导电极传感器I,检测电导电极传感器I两个极间电压和电流信号,信号经多路切换电路3传入检波与自增益A/D5电路,中央控制处理器7根据检波与自增益A/D5电路的转换值,判断出该电导电极传感器I两个极间电压和电流信号所处的最佳量程后,再次控制多路切换电路3的连接状态,将测量回路切换到最佳的量程之内,中央控制处理器7重新控制信号发生器模块2发送信号到电导电极传感器1,检测待测溶液中的电导电极传感器I两个极间电压和电流信号测量,并且通过系统修正值进行修正,求出所测溶液当前温度下的电导率;温度传感器8直接检测待测溶液的当前温度,其温度直接转换为数字信号存入中央控制处理器7,运算程序进行系列运算得到被检溶液在20°C时的电导率值和绝缘子表面等值附盐密度测量值。
[0029] 所述测量数据均可根据需要可以保存到数据存储器6中,并在仪器掉电时仍能保持测量数据不丢失。
[0030] 所述的键盘10电路用于测量初始值、启动测量、数据保存、输出测量数据等功能选择。
[0031] 从上述过程可以看出:本发明的装置利用有效测量程细化分段,每段的量程的信号分压、放大等都根据每段的量程不同而进行设置,解决由于污秽物溶液的导电机理复杂,所需测量的范围大,其值呈现非线性问题;采用每一段量程设置一个标准电阻,作为标准值,在测量时将测量值与标准值进行比较,从而剔除电路如电源13波动、元器件温度漂移、外界干扰信号等因素导致测量精度降低、测量重复性和稳定性差问题,减小了测量仪器自身影响测量误差因素,提高了测量的准确性和精度。
[0032] 以上所述仅是本发明的优选实施方式,应当指出:对于本技术领域的普通技术人员来说,在不脱离本发明原理的前提下,还可以做出若干改进和润饰,这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (5)

1.一种分段校准、检测绝缘子表面等值附盐密度装置的检测方法,其特征在于:该方法的装置包括电源(13)、中央控制处理器(7)、数据存储器¢)、信号发生器模块(2)、标准分段校准源模块(4)、多路切换电路(3)、电导电极传感器(I)和检波与自增益A/D (5),中央控制处理器(7)与信号发生器模块(2)连接,信号发生器模块(2)分别与标准分段校准源模块(4)和电导电极传感器(I)连接,标准分段校准源模块(4)和电导电极传感器(I)与多路切换电路(3)连接,多路切换电路(3)通过检波与自增益A/D (5)与中央控制处理器(7)连接,中央控制处理器(7)将得到的信号存储在数据存储器¢)中;所述中央控制处理器(7)与温度传感器(8)连接; 该方法包括以下步骤: a、校准:首先接通电源(13),装置进入自校工作阶段,主要是对装置本身及外接设备进行检测,电导电极传感器(I)与温度传感器(8)是否存在问题;当自校仪器正常,中央控制处理器(7)发出控制指令,改变多路切换电路(3)的连接状态,使得信号发生器模块(2)发送高稳定度的正弦波信号输入到标准分段校准源模块(4),同时信号经多路切换电路(3)将检波与自增益A/D(5)电路与标准分段校准源模块(4)连接,检测每个标准源的值,并且将其值存入中央控制处理器(7)的存储器中,将检测的数值与中央控制处理器(7)中预存的对应标准值进行比较,得出电路中各种因素造成的误差及检波电路、采样电路引起的偏差,对测量系统进行修正,实现测量量程分段校准; b、定位:完成上述过程后中央控制处理器(7)发出控制信号,控制多路切换电路(3)的连接状态,使得信号发生器模块(2)发送高稳定度的正弦波信号输入到电导电极传感器(I),检测电导电极传感器⑴两个极间电压和电流信号,信号经多路切换电路⑶传入检波与自增益A/D(5)电路中,中央控制处理器(7)根据检波与自增益A/D (5)电路的转换值,判断出该电导电极传感器(I)两个极间电压和电流信号所处的最佳量程; c、检测:在判断电导电极传感器(I)处于最佳量程后,再次控制多路切换电路(3)的连接状态,将测量回路切换到最佳的量程之内,中央控制处理器(7)重新控制信号发生器模块(2)发送信号到电导电极传感器(I),检测待测溶液中的电导电极传感器(I)两个极间电压和电流信号测量,并且通过系统修正值进行修正,求出所测溶液当前温度下的电导率;温度传感器直接检测待测溶液的当前温度,其温度直接转换为数字信号存入中央控制处理器(7),运算程序进行系列运算得到被检溶液在20°C时的电导率值和绝缘子表面等值附盐密度测量值。
2.根据权利要求1所述的分段校准、检测绝缘子表面等值附盐密度装置的检测方法,其特征在于:所述中央控制处理器(7)还与显示器(9)、键盘(10)、打印机(11)和上位机USB接口 (12)连接。
3.根据权利要求1所述的分段校准、检测绝缘子表面等值附盐密度装置的检测方法,其特征在于:所述标准分段校准源模块(4)包括若干标准源,电导电极传感器(I)有效量程为N,将N细化若干段,每一段设有一个标准源。
4.根据权利要求3所述的分段校准、检测绝缘子表面等值附盐密度装置的检测方法,其特征在于:所述电导电极传感器(I)有效量程细化3段,每一段的标准源为R21、R22和R23。
5.根据权I所述的分段校准、检测绝缘子表面等值附盐密度装置的检测方法,其特征在于:所述步骤a、步骤b、和步骤c中每段的量程的信号分压、放大都根据每段的量程不同而设置不同增益,保证测量在最佳量程内。
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