CN107796988A - 一种gis盆式绝缘子的表面电阻率测量装置及方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种GIS盆式绝缘子的表面电阻率测量装置及方法，包括：支撑平台、绝缘平板、双目视觉测量系统和电流电压测试电路；支撑平台上设置有用于固定支撑待测试件的支撑柱；绝缘平板设置有用于支撑轴通过的支撑轴孔，绝缘平板通过所述支撑轴与待测试件连接；绝缘平板上开设有用于固定绝缘环的凹槽；绝缘环包括第一绝缘环和第二绝缘环；第一绝缘环的底部连接有保护环形电极；第二绝缘环的底部连接有被保护环形电极；保护环形电极与待测试件连接；被保护环形电极与待测试件连接；保护环形电极与被保护环形电极之间间隔预设距离；双目视觉测量系统用于测量预设距离；电流电压测试电路接入保护环形电极与被保护环形电极之间。

Description

一种GIS盆式绝缘子的表面电阻率测量装置及方法

技术领域

本发明涉及绝缘子测量领域，尤其涉及一种GIS盆式绝缘子的表面电阻率测量装置及方法。

背景技术

30多年来，气体绝缘开关(GIS，Gas-Insulated Switchgear)已经表现出高度的可靠性，这种高可靠性归功于各部件的封装和优良绝缘材料(例如SF6)的应用以及环氧树脂填充的盆式绝缘子。

在GIS绝缘击穿事故中，大多数为盆式绝缘子的沿面击穿。除去由于长时间工作导致材料老化的因素，沿面击穿的主要原因是由于于沿面电场的场强最为集中，其次是因为由于盆式绝缘子表面受到污染后，其表面电阻的降低以及沿面电场的场强的进一步集中，因此GIS盆式绝缘子的绝缘性能的测试诊断显得十分重要。

传统的绝缘耐压等级预估需要做反复的耐压等级试验，但若能够测量得到盆式绝缘子的表面电阻率，就能够很快地判断材料的绝缘特性，而传统表面电阻测试仪只能测量平面材料的表面电阻率，无法简单地对盆式绝缘子的表面电阻率进行测量，存在没有应用于盆式绝缘子的表面电阻率测量的装置的技术问题。

发明内容

本发明提供了一种GIS盆式绝缘子的表面电阻率测量装置及方法，解决了传统表面电阻测试仪无法简单地对盆式绝缘子的表面电阻率进行测量，存在没有应用于盆式绝缘子的表面电阻率测量的装置的技术问题。

本发明提供了一种GIS盆式绝缘子的表面电阻率测量装置，包括：

支撑平台、绝缘平板、双目视觉测量系统和电流电压测试电路；

所述支撑平台上设置有用于固定支撑待测试件的支撑柱；

所述绝缘平板设置有用于支撑轴通过的支撑轴孔，所述绝缘平板通过所述支撑轴与所述待测试件连接；

所述绝缘平板上开设有用于固定绝缘环的凹槽；

所述绝缘环包括第一绝缘环和第二绝缘环；

所述第一绝缘环的底部连接有保护环形电极；

所述第二绝缘环的底部连接有被保护环形电极；

所述保护环形电极与所述待测试件连接；

所述被保护环形电极与所述待测试件连接；

所述保护环形电极与所述被保护环形电极之间间隔预设距离；

所述双目视觉测量系统用于测量所述预设距离；

所述电流电压测试电路接入所述保护环形电极与所述被保护环形电极之间。

作为优选，所述保护环形电极包括第一背衬电极与第一环形导电橡胶；

所述第一背衬电极与所述第一绝缘环的底部连接；

第一环形导电橡胶紧贴于所述待测试件的表面。

作为优选，所述被保护环形电极包括第二背衬电极与第二环形导电橡胶；

所述第二背衬电极与所述第二绝缘环的底部连接；

第二环形导电橡胶紧贴于所述待测试件的表面。

作为优选，所述电流电压测试电路包括直流高压测试电源，测试电压控制开关和电流计；

所述保护环形电极、所述电流计、所述直流高压测试电源、所述测试电压控制开关与所述被保护环形电极依次串联连接。

作为优选，所述支撑轴为可旋式支撑轴，且所述支撑轴的表面设有刻度。

作为优选，所述支撑轴孔的数量与所述待测试件的连接孔的数量一致。

作为优选，所述绝缘环上设置有与所述绝缘平板的凹槽匹配的凸起部分，所述绝缘环通过所述凸起部分与所述绝缘平板固定连接。

作为优选，所述第一背衬电极为闭合环形结构。

作为优选，所述第二背衬电极为闭合环形结构。

本发明还提供了一种GIS盆式绝缘子的表面电阻率测量方法，基于上述任意一项所述的GIS盆式绝缘子的表面电阻率测量装置，其特征在于，包括：

S1、将待测试件固定设置于支撑平台与绝缘平板之间；

S2、将保护环形电极和被保护环形电极与待测试件固定连接在一起，且在保护环形电极与被保护环形电极之间间隔预设距离；

S3、通过电流电压测试电路在保护环形电极与被保护环形电极之间施加电压，并得到电路中的电流值；

S4、通过双目视觉测量系统测量保护环形电极与被保护环形电极之间间隔的预设距离；

S5、获取保护环形电极与被保护环形电极之间间隔的预设距离，获取被保护环形电极的内径，根据施加的电压以及得到的电流值，通过预置电阻率计算公式得到保护环形电极与被保护环形电极之间材料的表面电阻率。

从以上技术方案可以看出，本发明实施例具有以下优点：

本发明提供了一种GIS盆式绝缘子的表面电阻率测量装置，包括：支撑平台、绝缘平板、双目视觉测量系统和电流电压测试电路；所述支撑平台上设置有用于固定支撑待测试件的支撑柱；所述绝缘平板设置有用于支撑轴通过的支撑轴孔，所述绝缘平板通过所述支撑轴与所述待测试件连接；所述绝缘平板上开设有用于固定绝缘环的凹槽；所述绝缘环包括第一绝缘环和第二绝缘环；所述第一绝缘环的底部连接有保护环形电极；所述第二绝缘环的底部连接有被保护环形电极；所述保护环形电极与所述待测试件连接；所述被保护环形电极与所述待测试件连接；所述保护环形电极与所述被保护环形电极之间间隔预设距离；所述双目视觉测量系统用于测量所述预设距离；所述电流电压测试电路接入所述保护环形电极与所述被保护环形电极之间。

本发明中，将待测试件固定设置于支撑平台与绝缘平板之间，再通过保护环形电极、被保护环形电极和电流电压测试电路对待测试件的表面进行通电并得到对应的电流电压值，通过双目视觉测量系统获得保护环形电极与被保护环形电极之间的预设距离，最后计算得到保护环形电极与被保护环形电极之间的表面电阻率，解决了传统表面电阻测试仪无法简单地对盆式绝缘子的表面电阻率进行测量，存在没有应用于盆式绝缘子的表面电阻率测量的装置的技术问题。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据提供的附图获得其他的附图。

图1为本发明实施例提供的一种GIS盆式绝缘子的表面电阻率测量装置的主视图；

图2为本发明实施例提供的一种GIS盆式绝缘子的表面电阻率测量装置的俯视图；

图3为图1中绝缘平板的结构示意图；

图4为图1中绝缘环的结构示意图；

图5为图1中电压电流测量电路的电路图；

图6为本发明实施例提供的一种GIS盆式绝缘子的表面电阻率测量方法的流程图；

图7为图1中双目视觉测量系统的工作原理流程图；

图8为光栅投影法原理图；

其中，附图标记为：

1、支撑平台；2、绝缘平板；3、待测试件；4、支撑柱；5、支撑轴；6、绝缘环；7、被保护环形电极；8、保护环形电极；10、支撑轴孔。

具体实施方式

本发明实施例提供了一种GIS盆式绝缘子的表面电阻率测量装置及方法，解决了太阳能发电存在效率低且功率小，压力能发电存在间歇性较明显的技术问题。

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

请参阅图1至图3，本发明实施例提供的一种GIS盆式绝缘子的表面电阻率测量装置的结构示意图。

本发明实施例提供的一种GIS盆式绝缘子的表面电阻率测量装置的结构示意图，包括：

支撑平台1、绝缘平板2和电流电压测试电路；

支撑平台1上设置有用于固定支撑待测试件3的支撑柱4；

绝缘平板2设置有用于支撑轴5通过的支撑轴孔10，绝缘平板2通过支撑轴5与待测试件3连接；

绝缘平板2上开设有用于固定绝缘环6的凹槽；

绝缘环6包括第一绝缘环和第二绝缘环；

第一绝缘环的底部连接有保护环形电极8；

第二绝缘环的底部连接有被保护环形电极7；

保护环形电极8与待测试件3连接；

被保护环形电极7与待测试件3连接；

保护环形电极8与被保护环形电极7之间间隔预设距离；

双目视觉测量系统用于测量预设距离；

电流电压测试电路接入保护环形电极8与被保护环形电极7之间。

需要说明的是，待测试件3即盆式绝缘子的整体为不规则体，其贯穿连接的部分为导体部分，其余部分为环氧树脂和氧化铝的混合材料，为了匹配每一种不同类型的盆式绝缘子，根据需要选择支撑柱4和支撑轴5的数量以及其设置的位置，在此不做限定。

本发明实施例中，将待测试件3固定设置于支撑平台1与绝缘平板2之间，再通过保护环形电极8、被保护环形电极7和电流电压测试电路对待测试件3的表面进行通电并得到对应的电流电压值，通过双目视觉测量系统获得保护环形电极8与被保护环形电极7之间的预设距离，最后计算得到保护环形电极8与被保护环形电极7之间的表面电阻率，解决了传统表面电阻测试仪无法简单地对盆式绝缘子的表面电阻率进行测量，存在没有应用于盆式绝缘子的表面电阻率测量的装置的技术问题。

进一步地，保护环形电极8包括第一背衬电极与第一环形导电橡胶；

第一背衬电极与第一绝缘环的底部连接；

第一环形导电橡胶紧贴于待测试件3的表面。

需要说明的是，根据GB/T1410标准，对环形电极的选择要求是不能因电极电阻或因对试样的污染而引入较大误差的导电材料，为了达到标准，选择使用导电橡胶和对应尺寸形状的背衬电极结合作为保护环形电极，导电橡胶既不会损伤盆式绝缘子的表面，又容易清洗，且清洗的过程中不会产生污染物的聚集，背衬电极将对导电橡胶产生一定的压力，使得导电橡胶能够顺利导电。由于盆式绝缘子的本身结构大致为圆形，因此保护电极首先考虑制成保护环形电极8，对应形状的还有第一背衬电极和第一环形导电橡胶。

进一步地，被保护环形电极7包括第二背衬电极与第二环形导电橡胶；

第二背衬电极与第二绝缘环的底部连接；

第二环形导电橡胶紧贴于待测试件3的表面。

需要说明的是，同样，根据GB/T1410标准，对环形电极的选择要求是不能因电极电阻或因对试样的污染而引入较大误差的导电材料，为了达到标准，选择使用导电橡胶和对应尺寸形状的背衬电极结合作为被保护环形电极，背衬电极将对导电橡胶产生一定的压力，使得导电橡胶能够顺利导电。由于盆式绝缘子的本身结构大致为圆形，因此被保护电极首先考虑制成被保护环形电极7，对应形状的还有第二背衬电极和第二环形导电橡胶。

进一步地，电流电压测试电路包括直流高压测试电源，测试电压控制开关和电流计；

保护环形电极8、电流计、直流高压测试电源、测试电压控制开关与被保护环形电极7依次串联连接。

需要说明的是，请参阅图5，通过直流高压测试电压为测试电路提供电压，通过电流计得到测量电路的电流值，测试电压控制开关能够控制测试电路是否接入，根据预置的计算公式，能够计算出保护环形电极8和被保护环形电极7之间的表面电阻率。

其中，本发明实施例中，电流计采用Keithley 6517B静电计，其测量电流最低可测1fA-20mA，绝缘表面电阻率可测量到10¹⁶Ω量级。

进一步地，支撑轴5为可旋式支撑轴，且支撑轴的表面设有刻度。

需要说明的是，支撑轴5为可旋式支撑轴，能够调整绝缘平板2的高度位置，从而调整与绝缘平板2固定连接的绝缘环6的位置，即能够更换对待测试件3的测试位置。

进一步地，支撑轴孔10的数量与待测试件3的连接孔的数量一致。

需要说明的是，支撑轴孔10的数量与待测试件3的连接孔的数量一致，针对不同的盆式绝缘子，需要设置不同数量的支撑轴孔10。

进一步地，绝缘环6上设置有与绝缘平板2的凹槽匹配的凸起部分，绝缘环6通过凸起部分与绝缘平板2固定连接。

请参阅图4，绝缘环6上有凸起部分，且与绝缘平板2的凹槽匹配，绝缘环6通过凸起部分与绝缘平板2固定连接。

进一步地，第一背衬电极为闭合环形结构。

进一步地，第二背衬电极为闭合环形结构。

需要说明的是，闭合环形结构的背衬电极，能够通过收缩调节对导电橡胶的压力，即导电橡胶在盆式绝缘子表面的附着力。

本发明实施例还提供了一种GIS盆式绝缘子的表面电阻率测量方法，基于上述任意一项所述的GIS盆式绝缘子的表面电阻率测量装置，包括：

101、将待测试件3固定设置于支撑平台1与绝缘平板2之间；

需要说明的是，通过支撑平台1的支撑柱4与绝缘平板2的支撑轴5，将待测试件3固定设置于支撑平台1与绝缘平板2之间。

102、将保护环形电极8和被保护环形电极7与待测试件3固定连接在一起，且在保护环形电极8与被保护环形电极7之间间隔预设距离；

需要说明的是，保护环形电极8和被保护环形电极7与待测试件3固定连接的中间部分为待测量的表面积，其中，保护环形电极8和被保护环形电极7之间的预设距离为弧长，一般使用双目视觉测量系统计算得到。

103、通过电流电压测试电路在保护环形电极8与被保护环形电极7之间施加电压，并得到电路中的电流值；

需要说明的是，启动电流电压测试电路中的电源，为回路施加电压，通过电路电压测试电路中的电流计得到相应的电流值。

104、通过双目视觉测量系统测量保护环形电极8与被保护环形电极7之间间隔的预设距离；

105、获取保护环形电极8与被保护环形电极7之间间隔的预设距离，获取被保护环形电极7的内径，根据施加的电压以及得到的电流值，通过预置电阻率计算公式得到保护环形电极8与被保护环形电极7之间材料的表面电阻率。

需要说明的是，结合GIS盆式绝缘子的曲面结构，构建预置电阻率计算公式

其中，ρ_s为表面电阻率；R_x为按规定而测得的表面电阻；P特定使用电极装置中被保护电极的有效周长；g两电极之间的距离(针对平面表面电阻率)；U为施加的电压；r为被保护环形电极的内径；I为测量得到的电流值；s为被保护环形电极与保护环形电极之间的弧长。

以上是对本发明提供的一种GIS盆式绝缘子的表面电阻率测量装置及方法的实施例进行的说明，以下将对本发明提供的一种GIS盆式绝缘子的表面电阻率测量装置及方法的一个应用例进行说明。

请参阅图7至图8，本发明提供了一种GIS盆式绝缘子的表面电阻率测量装置及方法的一个应用例。

本发明实施例中，双目视觉测量系统对GIS盆式绝缘子的曲面具体测量，在基于投影光栅法的双目视觉测量系统中，先利用投影仪将光栅图案投影到绝缘子表面，光栅图案受到绝缘子表面轮廓形状调制而形成的变形光栅图像。之后，使用两台位置相对固定的摄像机对该被测物进行拍摄，获取变形光栅图像。再通过立体匹配方法得到左右摄像机的对应匹配点。最后，根据双目立体视觉视差原理恢复物体的三维型面，通过绝缘子曲面的三维恢复图，截取电极所在的平面，可以获得电极点位置坐标，计算两电极间的弧长s。

测量时需先对系统进行内外参标定，在系统校准完成后保持摄相机的相对位置不变。如果摄像机相对位置发生变化，系统标定出的外参就发生了改变，导致三维恢复结果不准确。在基于投影光栅法的双目三维测量系统不要求投影系统、摄像系统及被测物按照严格的相对位置进行安装，可根据现场测量需要，灵活调整摄像系统的位置。其中摄像系统包括两个摄像机，这两个摄像机在标定后相对位置不可改变。

以上所述，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。

Claims (10)

1.一种GIS盆式绝缘子的表面电阻率测量装置，其特征在于，包括：

支撑平台、绝缘平板、双目视觉测量系统和电流电压测试电路；

所述支撑平台上设置有用于固定支撑待测试件的支撑柱；

所述绝缘平板设置有用于支撑轴通过的支撑轴孔，所述绝缘平板通过所述支撑轴与所述待测试件连接；

所述绝缘平板上开设有用于固定绝缘环的凹槽；

所述绝缘环包括第一绝缘环和第二绝缘环；

所述第一绝缘环的底部连接有保护环形电极；

所述第二绝缘环的底部连接有被保护环形电极；

所述保护环形电极与所述待测试件连接；

所述被保护环形电极与所述待测试件连接；

所述保护环形电极与所述被保护环形电极之间间隔预设距离；

所述双目视觉测量系统用于测量所述预设距离；

所述电流电压测试电路接入所述保护环形电极与所述被保护环形电极之间。

2.根据权利要求1所述的GIS盆式绝缘子的表面电阻率测量装置，其特征在于，所述保护环形电极包括第一背衬电极与第一环形导电橡胶；

所述第一背衬电极与所述第一绝缘环的底部连接；

第一环形导电橡胶紧贴于所述待测试件的表面。

3.根据权利要求1所述的GIS盆式绝缘子的表面电阻率测量装置，其特征在于，所述被保护环形电极包括第二背衬电极与第二环形导电橡胶；

所述第二背衬电极与所述第二绝缘环的底部连接；

第二环形导电橡胶紧贴于所述待测试件的表面。

4.根据权利要求1所述的GIS盆式绝缘子的表面电阻率测量装置，其特征在于，所述电流电压测试电路包括直流高压测试电源，测试电压控制开关和电流计；

所述保护环形电极、所述电流计、所述直流高压测试电源、所述测试电压控制开关与所述被保护环形电极依次串联连接。

5.根据权利要求1所述的GIS盆式绝缘子的表面电阻率测量装置，其特征在于，所述支撑轴为可旋式支撑轴，且所述支撑轴的表面设有刻度。

6.根据权利要求4所述的GIS盆式绝缘子的表面电阻率测量装置，其特征在于，所述支撑轴孔的数量与所述待测试件的连接孔的数量一致。

7.根据权利要求1所述的GIS盆式绝缘子的表面电阻率测量装置，其特征在于，所述绝缘环上设置有与所述绝缘平板的凹槽匹配的凸起部分，所述绝缘环通过所述凸起部分与所述绝缘平板固定连接。

8.根据权利要求2所述的GIS盆式绝缘子的表面电阻率测量装置，其特征在于，所述第一背衬电极为闭合环形结构。

9.根据权利要求3所述的GIS盆式绝缘子的表面电阻率测量装置，其特征在于，所述第二背衬电极为闭合环形结构。

10.一种GIS盆式绝缘子的表面电阻率测量方法，基于权利要求1至9中任意一项所述的GIS盆式绝缘子的表面电阻率测量装置，其特征在于，包括：

S1、将待测试件固定设置于支撑平台与绝缘平板之间；

S2、将保护环形电极和被保护环形电极与待测试件固定连接在一起，且在保护环形电极与被保护环形电极之间间隔预设距离；

S3、通过电流电压测试电路在保护环形电极与被保护环形电极之间施加电压，并得到电路中的电流值；

S4、通过双目视觉测量系统测量保护环形电极与被保护环形电极之间间隔的预设距离；

S5、获取保护环形电极与被保护环形电极之间间隔的预设距离，获取被保护环形电极的内径，根据施加的电压以及得到的电流值，通过预置电阻率计算公式得到保护环形电极与被保护环形电极之间材料的表面电阻率。