CN105629138A - 一种多功能悬式瓷质绝缘子在线检测仪 - Google Patents

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李卫国
刘文斌
代冲
李志超
陈艳
欧阳洁
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    • G01MEASURING; TESTING
    • G01RMEASURING ELECTRIC VARIABLES; MEASURING MAGNETIC VARIABLES
    • G01R31/00Arrangements for testing electric properties; Arrangements for locating electric faults; Arrangements for electrical testing characterised by what is being tested not provided for elsewhere
    • G01R31/12Testing dielectric strength or breakdown voltage ; Testing or monitoring effectiveness or level of insulation, e.g. of a cable or of an apparatus, for example using partial discharge measurements; Electrostatic testing
    • G01R31/1227Testing dielectric strength or breakdown voltage ; Testing or monitoring effectiveness or level of insulation, e.g. of a cable or of an apparatus, for example using partial discharge measurements; Electrostatic testing of components, parts or materials
    • G01R31/1245Testing dielectric strength or breakdown voltage ; Testing or monitoring effectiveness or level of insulation, e.g. of a cable or of an apparatus, for example using partial discharge measurements; Electrostatic testing of components, parts or materials of line insulators or spacers, e.g. ceramic overhead line cap insulators; of insulators in HV bushings

Abstract

本发明属于电工测量领域,特别涉及一种多功能悬式瓷质绝缘子在线检测仪。该检测仪包括电源模块、电源管理模块、AVR单片机、电阻测量模块、电场测量模块和无线通信模块。各部分之间的连接关系为:电源模块连接电源管理模块输出稳定的直流电压,为单片机芯片、无线通信芯片、电阻测量模块和电场测量模块提供电源,电阻测量模块和电场测量模块的供电回路设置开关,可以选择使用其中一个测量模块。单片机与电阻测量模块、电场测量模块和无线通信模块相连接,与各模块进行数据交换。本发明实现了悬式瓷质绝缘子的电阻测量和电场测量,同时兼备了电阻测量方法和电场测量方法的优点,具有功能强大,测量准确度高,安全可靠的优点。

Description

一种多功能悬式瓷质绝缘子在线检测仪
技术领域
[0001]本发明属于电工测量领域,特别涉及一种多功能悬式瓷质绝缘子在线检测仪。
背景技术
[0002]高压输电线路绝缘子是电力系统中使用范围广泛、数量庞大的重要一次设备。当绝缘子串中存在低值或零值绝缘子时,在污秽环境、过电压甚至工作电压下就极易发生闪络事故。低零值绝缘子是造成输电线路重大事故的隐患。因此对绝缘子进行检测,查出零值和低值绝缘子并及时更换,以保证线路可靠运行。绝缘电阻和绝缘子串周围空间电场能很好地反映绝缘子的运行状态,良好的绝缘子具有较高的绝缘电阻值,其空间电场呈规律分布。当绝缘子串出现低零值绝缘子时,其绝缘电阻值将大大降低,绝缘子串周围空间电场也会出现畸变。通过测量绝缘子的电阻和电场能有效检测出低零值绝缘子。
[0003]传统的绝缘子检测装置只能检测绝缘子的一种特征量,单方面地测量某一个量存在缺陷。如果单是测量绝缘子电阻,由于测量时会屏蔽绝缘子承受的交流电压,相当于被测的绝缘子交流短路,降低了绝缘子串整体的绝缘性能。而如果只是测量绝缘子周围空间电场,虽然测量装置不用与绝缘子直接接触,安全性高,但是不能准确地检测出低值绝缘子。考虑到先测绝缘子的电场值,这样不与绝缘子接触,不存在安全问题;若测电场值检测出绝缘子串有多片劣化绝缘子,则判断此串绝缘子需立即更换;若测电场值检测出只有一片或没有检测出劣化绝缘子,即使再次旁路一片绝缘子,绝缘子串的绝缘性能也比较好,再用电阻发测量就更安全了。这样既能利用两种方法的优点,又能克服它们的缺点。本发明实现对悬式瓷质绝缘子串的电阻和周围空间电场的测量,同时兼备了两种检测方法的优点,具有功能强大,测量准确度高,安全可靠的优点。
发明内容
[0004]本发明的目的是提供一种绝缘子在线检测仪,通过以下技术方案来实现:
主要包括电源模块、电源管理模块、AVR单片机、电阻测量模块、电场测量模块和无线通信模块。各部分之间的连接关系为:电源模块连接电源管理模块,输出稳定的直流电压,为单片机芯片、无线通信芯片、电阻测量模块和电场测量模块提供电源,电阻测量模块和电场测量模块的供电回路设置开关,可以选择使用其中一个测量模块。单片机与电阻测量模块、电场测量模块和无线通信模块相连接,与各模块进行数据交换。
[0005]所述电源模块采用可充电锂电池,输出直流12V电压。
[0006] 所述电源管理模块采用MIC5205芯片,该芯片输入12V电源后输出稳定的5.0V电压为单片机、电场传感器和无线通信芯片提供工作电源。
[0007]所述的单片机芯片采用Atmegaie单片机。接收电阻测量模块或电场测量模块的数据,计算出实际的电阻值或电场值,通过无线通信芯片与外界进行通信,可以向外部发送已经测得的电阻或电场值,也可以接受外部的命令。
[0008]所述电阻测量模块包括直流升压电路、金属电极、旁路电路和数据采集电路。其中,直流升压电路由高频升压变压器和倍压整流电路组成,直流升压电路将电压升至2500V;测量时将2500V直流电压连接两个金属电极加至待测绝缘子两端,通过采集绝缘子两端电压和流入绝缘子的直流电流可算出绝缘子的电阻;旁路电容器屏蔽绝缘子的工频电压,保证测量准确和检测装置的安全。数据采集电路包括电压采集电路和电流采集电路,电流采集通过回路串一个标准电阻,采集电阻两端电压信号差值除以标准电阻值得到电流信息。数据采集电路集到的电压电流信号送入单片机,由单片机计算出实际电阻值。
[0009]所述电场测量模块包括电场传感器、数据采集电路。其中电场传感器采用电容式电场传感器;测量时将电场传感器靠近被测绝缘子串,传感器感应电场强度并输出代表电场强度的电压信号,数据采集电路包括一个VCVS有源低通滤波器,放大增益为4,传感器信号经过低通滤波放大后送入单片机,由单片机计算出绝缘子串周围空间的电场强度。
[0010]所述无线通信模块采用SZ12-01-HPW无线通信芯片,单片机通过该芯片向外部发送数据。
[0011 ]与现有技术相比,本发明的有益效果在于:
(1)本发明实现对悬式瓷质绝缘子串的电阻和周围空间电场的测量,同时兼备了两种检测方法的优点,又克服了两种检测方法的缺点,具有功能强大,测量准确度高,安全可靠的优点;
(2)本检测仪可以单独作为电阻检测仪和电场检测仪使用,这样比使用两个检测仪更方便。
附图说明
[0012]图1是所述多功能悬式瓷质绝缘子在线检测仪功能框图。
[0013]图2是所述多功能悬式瓷质绝缘子在线检测仪系统原理图。
[0014]图3是所述多功能悬式瓷质绝缘子在线检测仪检测示意图。
具体实施方式
[0015]本发明提供了一种多功能悬式瓷质绝缘子在线检测仪,下面结合附图和具体实施方式对本发明做进一步说明。
[0016]图1所示为所述多功能悬式瓷质绝缘子在线检测仪功能框图,图2所示为所述绝缘子检测装置系统原理框图。主要包括电源模块、电源管理模块、AVR单片机、电阻测量模块、电场测量模块和无线通信模块。如图1和图2所示,电源模块为整个系统提供电源;电源管理模块选用MIC5205芯片,输出4路稳定的5V电压,分别为单片机芯片、无线通信芯片、电阻测量模块和电场测量模块提供电源,电阻测量模块和电场测量模块的供电回路设置开关,可以选择使用其中一个测量模块。电阻测量模块包括直流升压电路、金属电极、旁路电路和数据采集电路。其中,直流升压电路由高频升压变压器和倍压整流电路组成,直流升压电路将电压升至2500V;测量时将2500V直流电压连接两个金属电极加至待测绝缘子两端,通过采集绝缘子两端电压和流入绝缘子的直流电流可算出绝缘子的电阻,旁路电容器屏蔽绝缘子的工频电压,保证测量准确和检测装置的安全;金属电极可伸缩,不用电阻测量模块时可以缩进测量装置内部。数据采集电路包括电压采集电路和电流采集电路,电流采集通过回路串一个标准电阻,采集电阻两端电压信号差值除以标准电阻值得到电流信息。数据采集电路集到的电压电流信号送入单片机,由单片机计算出实际电阻值。电场测量模块包括电场传感器、数据采集电路。其中电场传感器采用电容式电场传感器;测量时将电场传感器靠近被测绝缘子串,传感器感应电场强度并输出代表电场强度的电压信号,数据采集电路包括一个VCVS有源低通滤波器,传感器信号经过低通滤波放大后送入单片机,由单片机计算出绝缘子串周围空间的电场强度。单片机将测量结果数据通过无线通信芯片SZ12-01-HPW向外发送,地面工作人员使用工作站电脑进行数据接受,并分析绝缘子的状态。
[0017]图3所示为绝缘子检测示意图。使用电阻测量模块时,应将电阻测量模块接通电源,电场测量模块断开电源,金属电极伸出检测仪,与被测绝缘子片两端相接触;使用电场测量模块时,应将电阻测量模块断开电源,金属电极缩入检测仪内,并将电场测量模块接通电源,电场传感器靠近被测绝缘子串大约1cm距离测量被测绝缘子串周围空间电场。
[0018]检测时最好先检测绝缘子串周围电场,待电场测出的零值绝缘子很少时再使用电阻测量模块测量绝缘子的电阻,确认每一片绝缘子的绝缘电阻;如果电场检测出很多片绝缘子,则不应再测绝缘电阻,因为测量绝缘电阻会进一步降低绝缘子串的绝缘性能,具有一定的危险性,此时应尽快更换新的绝缘子串。
[0019] 检测电场时将电场传感器靠近绝缘子串大约I Ocm距离,从绝缘子串一端到另一端逐片测试周围电场强度,单片机通过无线通信模块将每片电场强度值发送到工作站电脑,由工作人员判断绝缘子的状态。测量绝缘子电阻时将金属电极接入待测绝缘子片两端,从绝缘子串一端至另一端逐片测量每片的电阻值,单片机通过无线通信模块将每片电阻值发送到工作站电脑,有工作人员判断绝缘子的状态。
[0020]以上只是推荐操作,也可以将此装置单独作为电阻测量装置或电场测量装置使用。

Claims (7)

1.一种多功能悬式瓷质绝缘子在线检测仪,其特征在于:包括电源模块、AVR单片机、电阻测量模块、电场测量模块和无线通信模块; 各部分之间的连接关系为:电源模块连接电源管理模块输出稳定的直流电压,为单片机芯片、无线通信芯片、电阻测量模块和电场测量模块提供电源,电阻测量模块和电场测量模块的供电回路设置开关,可以选择使用其中一个测量模块;单片机与电阻测量模块、电场测量模块和无线通信模块相连接,与各模块进行数据交换。
2.根据权利要求1所述的一种多功能悬式瓷质绝缘子在线检测仪,其特征在于:所述的装置同时包含电阻测量和电场测量功能。
3.根据权利要求1所述的一种多功能悬式瓷质绝缘子在线检测仪,其特征在于:所述的电源管理模块采用MIC5205稳压芯片。
4.根据权利要求1所述的一种多功能悬式瓷质绝缘子在线检测仪,其特征在于:所述的单片机芯片为Atmegal6单片机。
5.根据权利要求1所述的一种多功能悬式瓷质绝缘子在线检测仪,其特征在于:所述电阻测量模块包括直流升压电路、数据采集电路。
6.根据权利要求1所述的一种多功能悬式瓷质绝缘子在线检测仪,其特征在于:所述电场测量模块采用电容式电场传感器、数据采集电路。
7.根据权利要求1所述的一种多功能悬式瓷质绝缘子在线检测仪,其特征在于:所述无线通信模块采用SZ12-01-HPW无线通信芯片。
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