CN104267251B - 军用装备电气保护参数检定装置及方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种军用装备电气保护参数检定装置及方法；它包括仪器面板和仪器主机，所述仪器面板包括信号采集端口、控制电路和LCD显示装置，所述仪器主机包括漏电流检测单元、对地保护电阻检测单元、绝缘电阻抗检测单元、模拟信号处理单元、A/D转换单元、CPU处理系统；控制电路控制工作模式的转换，选择漏电流检测单元、对地保护电阻检测单元、绝缘电阻抗检测单元中的一个单元为当前工作单元。本发明的有益效果：本装置集成度高、体积小、重量轻，适用于军械电子装备平战时的电气安全性能巡检工作。具有多用途、智能化、小型化、野战化的特点。

Description

军用装备电气保护参数检定装置及方法

技术领域

本发明涉及电气参数的检定，尤其涉及一种军用装备电气保护参数检定装置及方法。

背景技术

我国电气安全的发展大致分为起步探索、建立体系和全面展开三大阶段，20世纪50-70年代，接触生产实践的人们从频繁发生的电气事故中认识到电气安全的重要性，并开始研制最原始的漏电保护装置；80年代开始，IEC(国际电工委员会)的标准和报告介绍到国内，制定了多个国家标准，并建立了自己的学科体系；90年代至今，电气安全向分支专业深化并向其他专业领域扩展，漏电流仪等专用检测仪器方面的研究也随之展开。

我军军械检测设备的研究自20世纪50年代开始，从仿制阶段起步，逐步从机械仪表设备、模拟电子设备向数字电子设备改进，随着我军检测设备技术研究的深入，进一步向多用途、智能化、小型化、野战化的方向发展。

随着电能的广泛应用和电子技术的不断发展，各类电气、电子设备广泛应用于军事装备领域，有力提升了军事装备的机械自动化和电子信息化的水平。随着大量电子装备的不断配装，广大官兵接触电气设备的机会随之增多，触电事故在装备使用中时常发生，装备故障、操作不当、潮湿盐泽等环境因素都可能引发电击、电伤等触电事故，轻者发热发麻、肌肉抽搐，重者人体烧伤、甚至死亡，一定程度上影响了军用电子装备的正常使用。为了有效消除设备安全隐患、防止触电伤亡事故的发生，很有必要定期对军械电子装备的电气安全性能进行质量检测。

目前，市面能够用于设备电气安全性能测试的设备测试参数单一，设备之间功能相对独立，因此设计研制多参数、智能化，并适用于我军电子装备平战时电气安全性能检测的专用仪器具有重要应用价值和实际意义。

发明内容

本发明的目的就是为了解决上述问题，提供一种军用装备电气保护参数检定装置及方法，它具有集成度高、体积小、重量轻、多用途、智能化、小型化、野战化的优点。

为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

军用装备电气保护参数检定装置，包括仪器面板和仪器主机，所述仪器面板包括信号采集端口、控制电路和LCD显示装置，所述仪器主机包括漏电流检测单元、对地保护电阻检测单元、绝缘电阻抗检测单元、模拟信号处理单元、A/D转换单元、CPU处理系统；

所述信号采集端口用于连接检测表笔及被检装备的电源插头；

所述控制电路控制工作模式的转换，选择漏电流检测单元、对地保护电阻检测单元、绝缘电阻抗检测单元中的一个单元为当前工作单元；

所述控制电路对信号采集端口采集到的信号进行分配控制预处理；

所述漏电流检测单元中，通过控制继电器的转换，模拟被检设备的六种工作状态：正常、电源极性反相、零线或火线断开、保护接地线断开、零线或火线断开并电源极性反相、地线断开并电源极性反相，能够测量不同状态下的漏电流大小；其内部有人体模拟电路；

所述保护电阻检测单元包括测试电源和测试电路，所述测试电源产生50Hz、空载电压小于等于6V的电压、大于等于10A且小于等于25A的电流，并能够保持5-10s；测试电路将被测电器取得的电压信号进行放大、滤波处理；

绝缘电阻抗检测单元中电源提供500V直流电压，通过限流电阻检测被检装备的带电部件到外壳的绝缘阻抗；

所述漏电流检测单元、对地保护电阻检测单元、绝缘电阻抗检测单元的输出端接模拟信号处理单元；

所述A/D转换单元将模拟信号处理单元输出的模拟信号转换成数字信号，输出给CPU处理系统进行数据处理；

所述CPU处理系统的输出信号由LCD显示装置显示，显示出检测的漏电流或者对地保护电阻或者绝缘电阻抗的值。

军用装备电气保护参数检定装置的检定方法。

检测漏电流时，通过控制电路的控制选择漏电流检测单元为当前工作模式，控制继电器动作，选择正常、电源极性反相、零线或火线断开、保护接地线断开、零线或火线断开并电源极性反相、地线断开并电源极性反相中的一种工作状态为当前工作状态，实现不同状态下的漏电流的检测；将漏电流测试装置接在保护接地端和墙壁接地端之间，外壳漏电流测量时将测试装置接在接地端与为保护接地外壳的每个部分之间；利用检定装置内部的人体模拟电路测量对地漏电流值；

对地保护电阻检测时，通过控制电路的控制选择对地保护电阻检测单元为当前工作模式；对地保护电阻检测单元产生25A或1.5倍于被测装备的额定电流，取两者较大者在5-10s的时间里，使电流在保护接地端子或设备电源的输入插口保护接地点或网电源插头的保护接地脚与可能带电的所有可触及金属部件之间流通，测量上述有关部分之间的电压降，根据电流和电压降确定保护接地电阻的大小；

绝缘电阻抗检测时，通过控制电路的控制选择绝缘电阻抗检测单元为当前工作模式，检定装置在被检设备的电源线和保护接地端子之间产生测试高压，检测出绝缘电阻抗。

本发明的有益效果：本装置可以检测保护接地电阻、绝缘阻抗、漏电流大小3项参数，使用方便，能够全面反映军械电子装备的电气安全性能，消除装备使用中的电气安全隐患、防止触电事故发生，用于电子装备的日常检测维护以及接地、绝缘等电气安全保护措施的效果检验时携带利用方便。工作状态可以实现自动模拟转化控制，数字键盘操作及数字化液晶显示实现了人性智能化，并且本装置集成度高、体积小、重量轻，适用于军械电子装备平战时的电气安全性能巡检工作。具有多用途、智能化、小型化、野战化的特点。

附图说明

图1为本发明装置整体电路框图；

图2为测试装置MD电路图；

图3为零线或火线断开并电源极性反相状态下测量对地漏电流原理图；

图4为保护接地电阻测量原理图；

图5为可触及部件绝缘阻抗测量原理图。

其中，1.仪器面板，2.仪器主机，3.检定装置，4.被检设备。

具体实施方式

下面结合附图与实施例对本发明作进一步说明。

如图1，军用装备电气保护参数检定装置，包括仪器面板1和仪器主机2，所述仪器面板1包括信号采集端口、控制电路和LCD显示装置，所述仪器主机2包括漏电流检测单元、对地保护电阻检测单元、绝缘电阻抗检测单元、模拟信号处理单元、A/D转换单元和CPU处理系统；

所述信号采集端口用于连接检测表笔及被检装备的电源插头；

所述控制电路控制工作模式的转换，选择漏电流检测单元、对地保护电阻检测单元、绝缘电阻抗检测单元中的一个单元为当前工作单元；

所述控制电路对信号采集端口采集到的信号进行分配控制预处理；

所述漏电流检测单元中，通过控制继电器的转换，模拟被检设备的六种工作状态：正常、电源极性反相、零线或火线断开、保护接地线断开、零线或火线断开并电源极性反相、地线断开并电源极性反相，能够测量不同状态下的漏电流大小；其内部有人体模拟电路；

所述保护电阻检测单元包括测试电源和测试电路，所述测试电源产生50Hz、空载电压小于等于6V的电压、大于等于10A且小于等于25A的电流，并能够保持5-10s；测试电路将被测电器取得的电压信号进行放大、滤波处理；

绝缘电阻抗检测单元中电源提供500V直流电压，通过限流电阻检测被检装备的带电部件到外壳的绝缘阻抗；

所述漏电流检测单元、对地保护电阻检测单元、绝缘电阻抗检测单元的输出端接模拟信号处理单元；

所述A/D转换单元将模拟信号处理单元输出的模拟信号转换成数字信号，输出给CPU处理系统进行数据处理；

所述CPU处理系统的输出信号由LCD显示装置显示，显示出检测的漏电流或者对地保护电阻或者绝缘电阻抗的值；

如图2所示，人体模拟电路中电容C₁与电压表并联后与电阻R₁串联，再与电阻R₂并联。

军用装备电气保护参数检定装置的检定方法，检测漏电流时，通过控制电路的控制选择漏电流检测单元为当前工作模式，控制继电器动作，选择正常、电源极性反相、零线或火线断开、保护接地线断开、零线或火线断开并电源极性反相、地线断开并电源极性反相中的一种工作状态为当前工作状态，实现不同状态下的漏电流的检测；将漏电流测试装置接在保护接地端和墙壁接地端之间，外壳漏电流测量时将测试装置接在接地端与为保护接地外壳的每个部分之间；利用检定装置内部的人体模拟电路测量对地漏电流值。如图2所示，利用检定装置内部的人体模拟电路测量对地漏电流值，对于直流、交流及频率小于或等于1MHz的复合波形必须加上约1kΩ的阻性阻抗，人体模拟电路中R₁＝10kΩ，R₂＝1kΩ，C₁＝0.015μF。如图3所示为零线或火线断开并电源极性反相状态下测量对地漏电流原理图，开关S1控制电源线的开断状态，开关S2设置电源极性为正常和极性反相两个状态，利用检定装置3对被检设备4进行漏电流检测。

对地保护电阻检测时，通过控制电路的控制选择对地保护电阻检测单元为当前工作模式；如图4所示，利用检定装置3对被检设备4进行对地保护电阻，电源产生25A或1.5倍于被测装备的额定电流，取两者较大者在10s的时间里，使电流在保护接地端子或设备电源的输入插口保护接地点或网电源插头的保护接地脚与可能带电的所有可触及金属部件之间流通，测量上述有关部分之间的电压降，根据电流和电压降确定对地保护电阻的大小。

绝缘电阻抗检测时，通过控制电路的控制选择绝缘电阻抗检测单元为当前工作模式，检定装置在被检设备的电源线和保护接地端子之间产生测试高压，检测出绝缘电阻抗。如图5所示，利用检定装置3对被检设备4进行绝缘电阻抗检测，电源提供500V直流电压，通过限流电阻R检测被检装备的带电部件到外壳的绝缘阻抗。

以下是对本装置的性能进行了验证。

1.重复性、稳定性验证

重复性实验：

选择一台电气装备作为被检设备，重复检测对地漏电流6次，只显示对地漏电流检测结果，其他参数与此相似，不在此累述。

测量结果如表1所示。

表1

用观测值的实验标准偏差S₆(I)表征其测量重复性，计算如下：

$S_6\left(I\right)=\sqrt{\frac{\underset{i=1}{\overset{6}{\mathrm{\Σ}}}{(I_i-\stackrel{\‾}{I})}^2}{6-1}}=1.05\mathrm{\μA}$

相对值为： $\frac{S_6\left(I\right)}{\stackrel{\‾}{I}}=1.2\%$

稳定性实验：

检定装置开机预热半小时以上，对地漏电流测量条件：正常供电，且零线火线不反相。对漏电流值观测6次，用观测值的平均值I_i作为一组观测结果，每隔1个月以上观测1组，共测量4组，用4组观测值I_i的实验标准偏差S_m(I)定量表征所选参数测试的稳定性。

考察结果如表2所示。

表2

表中：I_ij表示第i组第j次测量的结果，

$I_i=\frac{\underset{j=1}{\overset{6}{\mathrm{\Σ}}}{I}_{ij}}{6}$

$I_m=\frac{\underset{i=1}{\overset{4}{\mathrm{\Σ}}}{I}_i}{4}$

$S_m=\sqrt{\frac{\underset{i=1}{\overset{4}{\mathrm{\Σ}}}{(I_i-I_m)}^2}{4-1}},$ 其相对值为：S_m/I_m＝0.14％，

2.漏电流和保护接地电阻的不确定度评定。

本装置的主要测量参数漏电流。本装置的不确定度评定的分析如下：

由于对地漏电流在(0～100)μA测量范围内最大允许误差为±(2％量程+1个字)，按均匀分布，包含因子则：

a＝100×2％+1＝3μA，

$u_B=\frac{a}{k_j}=\frac{3}{\sqrt{3}}=1.7\mathrm{\μ}A$

$u_{Br}=\frac{u_B}{\stackrel{\‾}{I}}\×100\%=\frac{1.7}{88.5}\%=1.9\%$

其中，a为最大允许误差的绝对值，u_B为标准不确定度，u_Br为合成标准不确定度分量，

对地漏电流测量重复性所引入的标准不确定度分量为其中S₆(I)为重复检测对地漏电流六次观测值的标准偏差，以上各不确定度分量独立不相关，所以合成标准不确定度为扩展不确定度U＝ku_c＝4.0％，其中包含因子k＝2。

3.由以上结果可知：重复性验证，符合要求。

稳定性验证，S_m/I_m＝0.14％＜u_c，所以漏电流的稳定性满足建标要求。

上述虽然结合附图对本发明的具体实施方式进行了描述，但并非对本发明保护范围的限制，所属领域技术人员应该明白，在本发明的技术方案的基础上，本领域技术人员不需要付出创造性劳动即可做出的各种修改或变形仍在本发明的保护范围以内。

Claims (3)

1.军用装备电气保护参数检定装置，其特征是，包括仪器面板和仪器主机，所述仪器面板包括信号采集端口、控制电路及LCD显示装置，所述仪器主机包括漏电流检测单元、对地保护电阻检测单元、绝缘电阻抗检测单元、模拟信号处理单元、A/D转换单元及CPU处理系统；

所述信号采集端口用于连接检测表笔及被检装备的电源插头；

所述控制电路控制工作模式的转换，选择漏电流检测单元、对地保护电阻检测单元、绝缘电阻抗检测单元中的一个单元为当前工作单元；

所述控制电路对信号采集端口采集到的信号进行分配控制预处理；

所述漏电流检测单元，通过控制继电器的转换，模拟被检设备的六种工作状态：正常、电源极性反相、零线或火线断开、保护接地线断开、零线或火线断开并电源极性反相、地线断开并电源极性反相，能够测量不同状态下的漏电流大小；其内部有人体模拟电路；

零线或火线断开并电源极性反相状态下漏电流检测电路包括，零线和火线之间连接电压表，零线或火线的主线路上设有开关S1，零线和火线之间连接双刀双掷开关S2后连接被检设备，零线的接地线接地的同时接人体模拟电路的一端，所述人体模拟电路的另一端连接被检设备的接地线；开关S1控制电源线的开断状态，开关S2设置电源极性为正常和极性反相两个状态；

所述保护电阻检测单元包括测试电源和测试电路，所述测试电源产生50Hz、空载电压小于等于6V的电压、大于等于10A且小于等于25A的电流，并能够保持5-10s；测试电路将被测电器取得的电压信号进行放大、滤波处理；

绝缘电阻抗检测单元中电源提供500V直流电压，通过限流电阻检测被检装备的带电部件到外壳的绝缘阻抗；

所述漏电流检测单元、对地保护电阻检测单元、绝缘电阻抗检测单元的输出端接模拟信号处理单元；

所述A/D转换单元将模拟信号处理单元输出的模拟信号转换成数字信号，输出给CPU处理系统进行数据处理；

所述CPU处理系统的输出信号由LCD显示装置显示，显示出检测的漏电流或者对地保护电阻或者绝缘电阻抗的值。

2.如权利要求1所述军用装备电气保护参数检定装置，其特征是，所述人体模拟电路中电容与电压表并联后与一个电阻串联，再与另外一个电阻并联。

3.如权利要求1所述军用装备电气保护参数检定装置的检定方法，其特征是，检测漏电流时，通过控制电路的控制选择漏电流检测单元为当前工作模式，控制继电器动作，选择正常、电源极性反相、零线或火线断开、保护接地线断开、零线或火线断开并电源极性反相、地线断开并电源极性反相中的一种工作状态为当前工作状态，实现不同状态下的漏电流的检测；将漏电流测试装置接在保护接地端和墙壁接地端之间，外壳漏电流测量时将测试装置接在接地端与为保护接地外壳的每个部分之间；利用所述检定装置内部的人体模拟电路测量对地漏电流值；

对地保护电阻检测时，通过控制电路的控制选择对地保护电阻检测单元为当前工作模式；对地保护电阻检测单元产生25A或1.5倍于被测装备的额定电流，取两者较大者在5-10s的时间里，使电流在保护接地端子或设备电源的输入插口保护接地点或网电源插头的保护接地脚与可能带电的所有可触及金属部件之间流通，测量上述有关部分之间的电压降，根据电流和电压降确定保护接地电阻的大小；

绝缘电阻抗检测时，通过控制电路的控制选择绝缘电阻抗检测单元为当前工作模式，所述检定装置在被检设备的电源线和保护接地端子之间产生测试高压，检测出绝缘电阻抗。