CN110031678A - 水内冷发电机绝缘电阻测试仪 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种水内冷发电机绝缘电阻测试仪，属于工程测量领域。测试仪包括：控制运算单元、高压源、高压取样单元、水支路电流屏蔽单元、绕组泄漏电流单元和数据采集单元，高压源用于在控制运算单元的指示下向定子绕组施加电压，高压取样单元用于对输出电压进行采样，水支路电流屏蔽单元用于对水支路上的泄漏电流进行屏蔽，并对水支路上的泄漏电流进行采样，绕组泄漏电流单元用于对绝缘电阻支路上的泄漏电流进行采样，数据采集单元用于对高压取样单元的采样信号、水支路电流屏蔽单元的采样信号、以及绕组泄漏电流单元的采样信号分别进行转换，控制运算单元用于，计算定子绕组的绝缘电阻。

Description

水内冷发电机绝缘电阻测试仪

技术领域

本发明涉及工程测量领域，特别涉及一种水内冷发电机绝缘电阻测试仪。

背景技术

目前，大容量发电机的冷却方式主要是定子水内冷。具体地，发电机每个定子绕组中间都有冷却水管，用来对发电机绕组进行冷却。由于定子绕组与冷却水管在发电机内部没有电气绝缘，因此定子绕组对地的电气连接有两个并联支路，一个是定子绕组通过水内冷系统接地(即机座)的支路(简称水支路)，另一个是定子绕组对地支路。

定子绕组的绝缘电阻为定子绕组对地支路的电阻。在采用水内冷发电机绝缘电阻测试仪测量发电机的定子绕组的绝缘电阻时，水支路上的泄漏电流会影响对地支路上的泄漏电流。为此，在测量时可以将汇水管(指多根冷却水管汇聚在一起的粗水管)与接地连接断开。在断开后，参见图1，水阻(水支路的电阻)被一分为二，包括绕组对汇水管的水阻R_Y、以及汇水管对机座的水阻R_H。汇水管可以接至测试仪的屏蔽端G，通过仪表屏蔽吸收流经水阻R_Y支路的泄漏电流I_Y。并且测试仪一般采用低压端屏蔽技术，即屏蔽端G电位与机座E电位相等，使得绕组端L流经水阻R_H支路的泄漏电流I_H为0，从而保证流入测试仪的电流仅为流经绝缘电阻R_X的绕组泄漏电流I_X，并基于I_X计算得到绕组绝缘电阻R_X。

在实现本发明的过程中，发明人发现现有技术至少存在以下问题：测试仪输出电压存在严重跌落的现象，在输出电压跌落后将不满足绝缘电阻测量对电压的要求，影响绝缘电阻测量的准确性。

发明内容

本发明实施例提供了一种水内冷发电机绝缘电阻测试仪，能够绝缘电阻测量的准确性。所述技术方案如下：

本发明提供了一种水内冷发电机绝缘电阻测试仪，所述水内冷发电机绝缘电阻测试仪包括：控制运算单元、高压源、高压取样单元、水支路电流屏蔽单元、绕组泄漏电流单元、以及数据采集单元，

所述高压源用于，在所述控制运算单元的指示下向水内冷发电机的定子绕组施加电压，

所述高压取样单元用于，对所述高压源的输出电压进行采样，

所述水支路电流屏蔽单元用于，对水支路上的泄漏电流进行屏蔽，以阻挡所述水支路上的泄漏电流流入绝缘电阻支路，并对所述水支路上的泄漏电流进行采样，所述水支路为所述定子绕组通过水内冷系统接地的支路，所述绝缘电阻支路为所述定子绕组通过所述水内冷发电机的机座接地的支路，所述水支路与所述绝缘电阻支路并联，

所述绕组泄漏电流单元用于，对所述绝缘电阻支路上的泄漏电流进行采样，

所述数据采集单元用于，对所述高压取样单元的采样信号、所述水支路电流屏蔽单元的采样信号、以及所述绕组泄漏电流单元的采样信号分别进行转换，

所述控制运算单元用于，基于所述数据采集单元转换后的所述高压取样单元的采样信号、所述水支路电流屏蔽单元的采样信号、以及所述绕组泄漏电流单元的采样信号，确定所述定子绕组的绝缘电阻。

可选地，所述控制运算单元用于，

基于转换后的所述高压取样单元的采样信号，确定所述高压源的输出电压；

基于转换后的所述水支路电流屏蔽单元的采样信号和所述高压源的输出电压，确定所述水支路上的水阻；

当所述水支路上的水阻位于第一目标范围时，基于所述绕组泄漏电流单元的采样信号和所述高压源的输出电压，确定所述定子绕组的绝缘电阻。

可选地，所述控制运算单元用于，

当所述高压源的输出电压位于第二目标范围时，基于转换后的所述水支路电流屏蔽单元的采样信号和所述高压源的输出电压，确定所述水支路上的水阻。

可选地，所述水支路包括绕组汇水管子支路和汇水管机座子支路，所述绕组汇水管子支路为所述定子绕组与汇水管之间的回路，所述汇水管机座子支路为所述汇水管与所述机座之间的回路，所述绕组汇水管子支路和所述汇水管机座子支路串联，

所述水支路电流屏蔽单元用于，对所述绕组汇水管子支路上的泄漏电流进行采样，并阻挡所述绕组汇水管子支路上的泄漏电流流入所述汇水管机座子支路；

所述水内冷发电机绝缘电阻测试仪还包括极化电势补偿单元，所述极化电势补偿单元用于，在所述控制运算单元的指示下对所述汇水管机座子支路上的极化电势进行补偿，以确保所述汇水管机座子支路的电压为0。

可选地，所述极化电势补偿单元包括电压表、直流电源和保护电阻，

所述电压表的一端与所述直流电源的一端电连接，所述直流电源的另一端与所述保护电阻的一端电连接，所述保护电阻的另一端与所述电压表的另一端电连接，所述电压表与所述直流电源的连接点与所述机座电连接，所述保护电阻与所述电压表的连接点与所述汇水管电连接，所述控制运算单元分别与所述电压表和所述直流电源电连接，

可选地，其特征在于，所述高压取样单元包括：第一电阻和第二电阻，

所述第一电阻和所述第二电阻串接在所述定子绕组和模拟地之间，所述第一电阻和所述第二电阻的连接点与所述数据采集单元电连接。

可选地，所述水支路电流屏蔽单元包括：电流线、电压线、第一运算放大器、第三电阻和第四电阻，

所述电流线和所述电压线的一端电连且与汇水管电连接，

所述电流线的另一端与第一运算放大器的反相输入端电连接，所述电压线的另一端与所述第一运算放大器的同相输入端电连接，

所述第三电阻的一端与所述电压线与所述第一运算放大器的连接点电连接，所述第三电阻的另一端与所述机座电连接，

所述第四电阻的一端与所述电流线与所述第一运算放大器的连接点电连接，所述第四电阻的另一端与所述第一运算放大器的输出端电连接，所述第四电阻与所述第一运算放大器的连接点与所述数据采集单元电连接。

可选地，所述绕组泄漏电流单元包括：第二运算放大器、第一开关、第二开关、第五电阻和第六电阻，

所述第二运算放大器的同相输入端接模拟地，所述第二运算放大器的反相输入端与所述机座电连接，

所述第一开关和所述第二开关的一端电连接且与所述第二运算放大器与所述机座的连接点电连接，所述第一开关的另一端与第五电阻的一端串接，所述第二开关的另一端与所述第六电阻的一端串接，所述第五电阻和所述第六电阻的另一端连接且所述第五电阻与所述第六电阻的连接点与所述第二运算放大器的输出端电连接，所述第二运算放大器的输出端与所述数据采集单元电连接。

可选地，所述数据采集单元包括第三开关、第四开关、第五开关、以及模数转换器，

所述第三开关的一端与所述第一电阻和所述第二电阻的连接点电连接，

所述第四开关的一端与所述第四电阻与所述第一运算放大器的连接点电连接，

所述第五开关的一端与所述第二运算放大器的输出端电连接，

所述第三开关、第四开关和第五开关的另一端连接通过所述模数转换器与所述控制运算单元电连接。

可选地，所述水内冷发电机绝缘电阻测试仪还包括显示屏，所述显示屏与所述控制运算单元电连接，

所述控制运算单元还用于，当所述定子绕组的绝缘电阻位于第三目标范围时，输出绝缘电阻异常提示信息至所述显示屏。

本发明实施例提供的技术方案带来的有益效果是：通过水支路电流屏蔽单元对水支路上的泄漏电流进行采样，控制运算单元基于水支路上的泄漏电流能够确定水电阻(水支路的电阻)，由于水电阻能够反映测量现场工况，比如水电阻太低测试仪输出电压可能跌落，因此，可以基于水电阻大小评估测量现场工况下是否利于绝缘电阻的计算，保证绝缘电阻的计算是在合理的工况(比如基于水电阻大小确定出测试仪输出电压跌落幅度很小)下进行，这样，将提高绝缘电阻的测量准确性和有效性。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例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一些实施例，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，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是本发明提供的水内冷发电机绝缘电阻测试电路模型的结构示意图；

图2是本发明实施例提供的一种水内冷发电机绝缘电阻测试仪的结构框图；

图3是本发明实施例提供的高压取样单元的结构示意图；

图4是本发明实施例提供的水支路电流屏蔽单元的结构示意图；

图5是本发明实施例提供的绕组泄漏电流单元的结构示意图；

图6是本发明实施例提供的数据采集单元的结构示意图；

图7是本发明实施例提供的一种水内冷发电机绝缘电阻测试仪的结构框图；

图8是本发明实施例提供的极化电势补偿单元的结构示意图。

附图中，100水内冷发电机绝缘电阻测试仪、1控制运算单元、2高压源、3高压取样单元、4水支路电流屏蔽单元、5绕组泄漏电流单元、6数据采集单元、R31第一电阻、R32第二电阻、41电流线、42电压线、U43第一运算放大器、R44第三电阻、R45第四电阻、U51第二运算放大器、K52第一开关、K53第二开关、R54第五电阻、R55第六电阻、K61第三开关、K62第四开关、K63第五开关、64模数转换器、7显示屏、8极化电势补偿单元、V81电压表、U82直流电源、R83保护电阻。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明实施方式作进一步地详细描述。

为便于理解本发明实施例提供的技术方案，首先解释一下本发明实施例涉及的名词。

汇水管，指多根冷却水管汇聚在一起的粗水管。

水支路，指定子绕组通过水内冷系统接地的支路。水支路包括绕组汇水管子支路和汇水管机座子支路，绕组汇水管子支路和汇水管机座子支路串联。绕组汇水管子支路为定子绕组与汇水管之间的回路，汇水管机座子支路为汇水管与机座之间的回路。参见图1，L表示水内冷发电机的定子绕组，G表示水内冷发电机的汇水管，E表示水内冷发电机的机座。绕组汇水管子支路中的等效水阻为R_Y，相当于所有定子绕组水支路的水阻并联；汇水管机座子支路中的等效水阻为R_H，具体为进水口、出水口、排污口和励端水管对地水阻的并联。

绝缘电阻支路，指定子绕组通过水内冷发电机的机座接地的支路。水支路与绝缘电阻支路并联。参见图1，绝缘电阻支路上的等效电阻为R_X。

定子绕组的绝缘电阻，指绝缘电阻支路的电阻，即R_X。

图2示出了本发明实施例提供的一种水内冷发电机绝缘电阻测试仪，适用于测量水内冷发电机的定子绕组的绝缘电阻。参见图2，该水内冷发电机绝缘电阻测试仪100包括：控制运算单元1、高压源2、高压取样单元3、水支路电流屏蔽单元4、绕组泄漏电流单元5、以及数据采集单元6。

高压源2分别与控制运算单元1和水内冷发电机的定子绕组电连接，用于在控制运算单元1的指示下向水内冷发电机的定子绕组施加电压。

高压取样单元3与高压源2电连接，用于对高压源2的输出电压进行采样。

水支路电流屏蔽单元4分别与水内冷发电机的汇水管和水内冷发电机的机座电连接，用于对水支路上的泄漏电流进行屏蔽，以阻挡水支路上的泄漏电流流入绝缘电阻支路，并对水支路上的泄漏电流进行采样。

绕组泄漏电流单元5与水内冷发电机的机座电连接，用于对定子绕组的泄漏电流进行采样。

数据采集单元6分别与高压取样单元3、水支路电流屏蔽单元4和绕组泄漏电流单元5电连接，用于对高压取样单元3的采样信号、水支路电流屏蔽单元4的采样信号、以及绕组泄漏电流单元5的采样信号分别进行转换。该转换可以是模数转换。

控制运算单元1与数据采集单元6电连接，用于基于数据采集单元6转换后的高压取样单元3的采样信号、水支路电流屏蔽单元4的采样信号、以及绕组泄漏电流单元5的采样信号，确定定子绕组的绝缘电阻。

其中，水支路为定子绕组通过水内冷系统接地的支路。参见图1，水支路为R_Y与R_H串联的支路。R_Y表示定子绕组对汇水管的水电阻，R_Y为所有定子绕组水支路的水阻并联；R_H表示汇水管对机座的水电阻，R_H为进水口、出水口、排污口和励端水管对地水阻的并联；R_X为发电机定子绕组的绝缘电阻。

通过水支路电流屏蔽单元对水支路上的泄漏电流进行采样，控制运算单元基于水支路上的泄漏电流能够确定水电阻(水支路的电阻)，由于水电阻能够反映测量现场工况，比如水电阻太低测试仪100输出电压可能跌落，因此，可以基于水电阻大小评估测量现场工况下是否利于绝缘电阻的计算，保证绝缘电阻的计算是在合理的工况(比如基于水电阻大小确定出测试仪100输出电压跌落幅度很小)下进行，这样，将提高绝缘电阻的测量准确性和有效性。

下面介绍一下各个单元的示例性结构。

示例性地，高压源2实现测试仪100高压的输出。由于测试仪100功率较大，在本实施例中，高压源2的输入可以为AC220V，输出额定电压可以为2500V、5000V或者10000V，最大输出电流可达150mA。高压源2的启停由控制运算单元1控制。

示例性地，高压取样单元3实现高压源2输出高压的分压取样功能。参见图3，高压取样单元3包括：第一电阻R31和第二电阻R32。其中，第一电阻R31和第二电阻R32串接在定子绕组和模拟地AGND之间，第一电阻R31和第二电阻R32的连接点与数据采集单元6电连接。第一电阻R31和第二电阻R32为分压电阻。通过R31和R32，将2500～10000V的高压取样为0.5～2V的电压采样信号，送给数据采集单元6将高压采样电压数字化。

示例性地，水支路电流屏蔽单元4实现水支路泄漏电流I_Y的屏蔽吸收和测量。具体地，水支路电流屏蔽单元4用于，对绕组汇水管子支路上的泄漏电流进行采样，并阻挡绕组汇水管子支路上的泄漏电流流入汇水管机座子支路。参见图4，水支路电流屏蔽单元4包括：电流线41、电压线42、第一运算放大器U43、第三电阻R44和第四电阻R45。电流线41和电压线42的一端电连且电流线41和电压线42的连接点与汇水管电连接。电流线41的另一端与第一运算放大器U43的反相输入端电连接，电压线42的另一端与第一运算放大器U43的同相输入端电连接。第三电阻R44的一端与电压线42与第一运算放大器U43的连接点电连接，第三电阻R44的另一端与机座电连接。第四电阻R45的一端与电流线41与第一运算放大器U43的连接点电连接，第四电阻R45的另一端与第一运算放大器U43的输出端电连接，第四电阻R45与第一运算放大器U43的连接点与数据采集单元6电连接。

示例性地，第三电阻R44的电阻值不低于1MΩ，从而使屏蔽电压线42呈现为高阻特性。第四电阻R45接在第一运算放大器U43的输出端与反相输入端形成负反馈，并与屏蔽电流线41相连。第四电阻R45电阻值不高于1kΩ，从而使屏蔽电流线41呈现为低阻特性。水支路泄漏电流I_Y从汇水管G端流入低阻特性的屏蔽电流线41，流过第四电阻R45，产生电压V2，再送给数据采集单元6将其数字化。第一运算放大器U43为精密运算放大器，一方面具有高输入阻抗(不低于1MΩ)，保障水支路泄漏电流完全从屏蔽电流线41流入，另一方面具有低失调电压(低失调电压由第一运算放大器U43两输入端的屏蔽电压线42和屏蔽电流线41短接且通过第三电阻R44接机座(地)形成)，使得汇水管G的电压与机座E等电位，即V_GE＝0，才能确保I_H＝0，从而保障了流入仪器E端的电流仅为定子绕组的泄漏电流I_X。

示例性地，绕组泄漏电流单元5实现绕组泄漏电流I_X的测量功能。参见图5，绕组泄漏电流单元55包括：第二运算放大器U51、第一开关K52、第二开关K53、第五电阻R54和第六电阻R55。

第二运算放大器U51的同相输入端接模拟地AGND，第二运算放大器U51的反相输入端与机座电连接。

第一开关K52和第二开关K53的一端电连接且与第二运算放大器U51与机座的连接点电连接，第一开关K52的另一端与第五电阻R54的一端串接，第二开关K53的另一端与第六电阻R55的一端串接，第五电阻R54和第六电阻R55的另一端连接且第五电阻R54与第六电阻R55的连接点与第二运算放大器U51的输出端电连接，第二运算放大器U51的输出端与数据采集单元6电连接。

其中，第一开关K52和第二开关K53的闭合与断开分别由控制运算单元1控制。控制运算单元1还用于，控制第一开关K52闭合且第二开关K53断开、或者控制第一开关K52断开且第二开关K53闭合。第一开关K52和第二开关K53分别导通，实现对不同大小的定子绕组的泄漏电流I_X进行I-V转换得到电压信号V3，再送给数据采集单元6将其数字化。由于定子绕组的泄漏电流I_X的大小最大有10⁶的跨越幅度，单个电阻的量程不能满足该跨越幅度，因此，本发明实施例设置两个阻值不同的电阻来测量。具体地，第五电阻R54和第六电阻R55的取值不同，第五电阻R54的阻值小于第六电阻R55的阻值。第六电阻R55可以用于测量微安以下的泄漏电流，第五电阻R54可以用于测量微安到毫安的泄漏电流。在测量定子绕组的泄漏电流I_X过程中，控制运算单元1先将第一开关K52闭合且第二开关K53断开，即采用第五电阻R54(小电阻)进行测量。当电压信号V3大于目标电压时，控制运算单元1保持第一开关K52闭合且第二开关K53断开，执行后续绝缘电阻的确定；当电压信号V3小于目标电压时，控制运算单元1再将第一开关K52断开且第二开关K53闭合，即采用第六电阻R55(大电阻)进行测量，以增大电压信号V3的幅值。

示例性地，数据采集单元6实现对取样和转换电压的数字化。参见图6，数据采集单元66包括第三至第五开关K61、K62、K63、以及模数转换器(ADC)64。

第三开关k61的一端与第一电阻R31和第二电阻R32的连接点电连接。

第四开关k62的一端与第四电阻R45与第一运算放大器U43的连接点电连接。

第五开关k63的一端与第二运算放大器U51的输出端电连接。

第三开关k61、第四开关k62和第五开关k63的另一端连接通过模数转换器64与控制运算单元1电连接。

模数转换器64用于，将来自第一电阻R31和第二电阻R32的连接点的电信号转换为第一电压信号，将来自第四电阻R45与第一运算放大器U43的连接点的电信号转换为第二电压信号，将来自第二运算放大器U51的输出端的电信号转换为第三电压信号。

其中，第三至第五开关K61、K62、K63的闭合和断开分别由控制运算单元1控制。由于数据采集单元6同一时间只能处理一个信号，因此，在同一时间段，第三至第五开关K61、K62、K63只能有一个开关是闭合的，基于此，控制运算单元1按照间隔时间顺次闭合第三至第五开关K61、K62、K63中的一个开关。

示例性地，控制运算单元1实现对整个系统的控制，测量参数的计算，异常工况的判断，测量参数和提示文字的显示等功能。其中，控制运算单元1用于，基于转换后的高压取样单元的采样信号，确定高压源的输出电压；基于转换后的水支路电流屏蔽单元的采样信号和高压源的输出电压，确定水支路上的水阻；当水支路上的水阻位于第一目标范围时，基于绕组泄漏电流单元的采样信号和高压源的输出电压，确定定子绕组的绝缘电阻。

示例性地，控制运算单元1基于第一电压信号、第一电阻R31和第二电阻R32，计算高压源2的输出电压；基于第二电压信号和第四电阻R45，计算水支路上的泄漏电流；基于高压源2的输出电压和水支路上的泄漏电流，计算水支路上的水阻；当水支路上的水阻位于第一目标范围时，基于第三电压信号计算定子绕组的绝缘电阻。

具体地，假设第一电压信号为V1，第二电压信号为V2，第三电压信号为V3，高压源2的输出电压为V0，则V0＝(V1/R32)*(R31+R32)。水支路上的泄漏电流I_Y＝V2/R45，水支路上的水阻R_Y＝V0/I_Y。定子绕组的泄漏电流I_X＝V3/R54或者V3/R55，定子绕组的绝缘电阻R_X＝V0/I_X。

可选地，可以通过测试仪100在一定周期内测量若干次定子绕组的绝缘电阻，并根据若干次定子绕组的绝缘电阻计算发电机的吸收比和极化指数。示例性地，假设测试仪100分别在第15S、第60S、第600S测量定子绕组的绝缘电阻R_15s、R_60s、以及R_600s，那么，吸收比＝R_60s/R_15s，极化指数＝R_600s/R_60s。

参见图1，水内冷发电机绝缘电阻测试仪100还包括显示屏7，显示屏7与控制运算单元1电连接。

进一步地，当负载过重时，测试仪100测量得到定子绕组的绝缘电阻的准确度不高。考虑到负载过重可以由水支路电阻R_Y来评估，因此，可以通过R_Y的值来判断负载是否过重。当负载不重时再计算绝缘电阻，能够提高绝缘电阻的准确度。基于此，控制运算单元1用于，当水支路上的水阻位于第一目标范围时，基于第三电压信号计算定子绕组的泄漏电流；基于高压源2的输出电压和定子绕组的泄漏电流，计算第三电压信号计算定子绕组的绝缘电阻。

示例性地，第一目标范围可以是≥50kΩ。本发明实施例不限制第一目标范围的取值，在其他实施方式中，也可根据测量历史经验值设置需要的第一目标范围。

示例性地，控制运算单元1还用于，当水支路上的水阻不位于第一目标范围且低于目标水阻时，关闭电压源。水支路上的水阻低于目标水阻时，意味着负载过重，这时，主动关闭高压，将保护测试仪100不会因过载而被损坏。可选地，控制运算单元1还用于，输出负载过重提示至显示屏7。现场人员可以根据显示屏7显示的负载过重提示，排查现场问题，调整工况，方便了发电机绝缘电阻现场测试。

进一步地，测试仪100输出电压跌落程度较大时，测试仪100测量得到的绝缘电阻的准确度也不高。基于此，控制运算单元1用于，当高压源2的输出电压位于第二目标范围时，基于转换后的水支路电流屏蔽单元的采样信号和高压源的输出电压，确定水支路上的水阻。

具体地，控制运算单元1用于，当高压源2的输出电压位于第二目标范围时，基于第二电压信号和第四电阻R45，计算水支路上的泄漏电流；再基于高压源2的输出电压和水支路上的泄漏电流，计算水支路上的水阻。

其中，第二目标范围可以是测试仪100输出的额定电压*85％～额定电压*90％。本发明实施例不限制第二目标范围的取值，在其他实施方式中，也可根据相关标准要求设置需要的第二目标范围。

示例性地，控制运算单元1还用于，当高压源2的输出电压为第四目标范围时，基于绕组泄漏电流单元的采样信号和高压源的输出电压，确定定子绕组的绝缘电阻。第四目标范围可以是测试仪100输出的额定电压*90％～额定电压。也即，当高压源2的输出电压落入测试仪100输出的额定电压*90％～额定电压中时，此时认为测试工况正常，不需要计算水阻而直接计算绝缘电阻。当高压源2的输出电压位于第五目标范围时，控制运算单元1输出电压跌落提示至显示屏7。第五目标范围可以是测试仪100输出的额定电压*85％及以下。现场人员可以根据显示屏7显示的电压跌落提示确定绝缘电阻测试的有效性，并排查现场问题，调整工况，方便了发电机绝缘电阻现场测试。

示例性地，控制运算单元1还用于，当定子绕组的绝缘电阻位于第三目标范围时，输出绝缘电阻异常提示信息至显示屏7。

其中，第三目标范围可以是≤10MΩ。本发明实施例不限制第三目标范围的取值，在其他实施方式中，也可根据测量历史经验值设置需要的第三目标范围。通过输出绝缘电阻异常提示信息至显示屏，可以让现场人员了解到绝缘电阻测量值异常。现场人员可以根据仪器的提示排查现场问题，调整工况，极大方便了发电机绝缘电阻现场测试。

如前述，通过水支路电流屏蔽单元4可以控制汇水管机座子支路的电压为0。但是，在实际应用时，现场测量绝缘电阻的时候，在汇水管和机座之间经常会出现一个干扰极化电势E_H(参见图7)，其主要为直流电压，幅值从几十mV至几百mV，极性有时为正(汇水管相对机座为正电位)，有时为负(汇水管相对机座为负电位)，造成汇水管与机座之间不等电位，从而影响绝缘电阻测量。基于此，该水内冷发电机绝缘电阻测试仪100还包括极化电势补偿单元8，极化电势补偿单元8分别与水内冷发电机的汇水管和水内冷发电机的机座电连接，极化电势补偿单元8用于，在控制运算单元1的指示下对汇水管机座子支路上的极化电势进行补偿，以确保汇水管机座子支路的电压为0。

图8示出了极化电势补偿单元的一示例性结构。参见图8，极化电势补偿单元8包括电压表V81、直流电源U82和保护电阻R83。电压表V81的一端与直流电源U82的一端电连接，直流电源U82的另一端与保护电阻R83的一端电连接，保护电阻R83的另一端与电压表V81的另一端电连接，电压表V81与直流电源U82的连接点与机座电连接，保护电阻R83与电压表V81的连接点与汇水管电连接，控制运算单元1分别与电压表V81和直流电源U82电连接。

极化电势补偿单元8的工作原理如下：控制运算单元1在启动高压源1输出高压之前，先控制电压表V81测量呈现在汇水管和机座之间电压的大小和极性，然后控制直流电源U82向汇水管机座子支路输出一个大小相同，极性相反的电压对极化电势进行补偿。补偿之后，电压表V81复测汇水管机座子支路的电压，如果不为0，则继续调整直流电源U82的输出电压大小，直至电压表V81测量值为0。这时，保持直流电源U82的输出电压大小，控制运算单元1再启动高压源1输出高压，进行绝缘电阻的测量。示例性地，极化电势补偿范围可达±1V，以满足现场抗干扰要求。其中，如果现场测量的极化电势超过此范围，则可以在显示屏上用文字提示极化电势超范围。

本领域普通技术人员可以理解实现上述实施例的全部或部分步骤可以通过硬件来完成，也可以通过程序来指令相关的硬件完成，所述的程序可以存储于一种计算机可读存储介质中，上述提到的存储介质可以是只读存储器，磁盘或光盘等。

以上所述仅为本发明的较佳实施例，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种水内冷发电机绝缘电阻测试仪，其特征在于，所述水内冷发电机绝缘电阻测试仪包括：控制运算单元、高压源、高压取样单元、水支路电流屏蔽单元、绕组泄漏电流单元、以及数据采集单元，

所述高压源用于，在所述控制运算单元的指示下向水内冷发电机的定子绕组施加电压，

所述高压取样单元用于，对所述高压源的输出电压进行采样，

所述水支路电流屏蔽单元用于，对水支路上的泄漏电流进行屏蔽，以阻挡所述水支路上的泄漏电流流入绝缘电阻支路，并对所述水支路上的泄漏电流进行采样，所述水支路为所述定子绕组通过水内冷系统接地的支路，所述绝缘电阻支路为所述定子绕组通过所述水内冷发电机的机座接地的支路，所述水支路与所述绝缘电阻支路并联，

所述绕组泄漏电流单元用于，对所述绝缘电阻支路上的泄漏电流进行采样，

所述数据采集单元用于，对所述高压取样单元的采样信号、所述水支路电流屏蔽单元的采样信号、以及所述绕组泄漏电流单元的采样信号分别进行转换，

所述控制运算单元用于，基于所述数据采集单元转换后的所述高压取样单元的采样信号、所述水支路电流屏蔽单元的采样信号、以及所述绕组泄漏电流单元的采样信号，确定所述定子绕组的绝缘电阻。

2.根据权利要求1所述的水内冷发电机绝缘电阻测试仪，其特征在于，所述控制运算单元用于，

基于转换后的所述高压取样单元的采样信号，确定所述高压源的输出电压；

基于转换后的所述水支路电流屏蔽单元的采样信号和所述高压源的输出电压，确定所述水支路上的水阻；

当所述水支路上的水阻位于第一目标范围时，基于所述绕组泄漏电流单元的采样信号和所述高压源的输出电压，确定所述定子绕组的绝缘电阻。

3.根据权利要求2所述的水内冷发电机绝缘电阻测试仪，其特征在于，所述控制运算单元用于，

当所述高压源的输出电压位于第二目标范围时，基于转换后的所述水支路电流屏蔽单元的采样信号和所述高压源的输出电压，确定所述水支路上的水阻。

4.根据权利要求1所述的水内冷发电机绝缘电阻测试仪，其特征在于，所述水支路包括绕组汇水管子支路和汇水管机座子支路，所述绕组汇水管子支路为所述定子绕组与汇水管之间的回路，所述汇水管机座子支路为所述汇水管与所述机座之间的回路，所述绕组汇水管子支路和所述汇水管机座子支路串联，

所述水支路电流屏蔽单元用于，对所述绕组汇水管子支路上的泄漏电流进行采样，并阻挡所述绕组汇水管子支路上的泄漏电流流入所述汇水管机座子支路；

所述水内冷发电机绝缘电阻测试仪还包括极化电势补偿单元，所述极化电势补偿单元用于，在所述控制运算单元的指示下对所述汇水管机座子支路上的极化电势进行补偿，以确保所述汇水管机座子支路的电压为0。

5.根据权利要求4所述的水内冷发电机绝缘电阻测试仪，其特征在于，所述极化电势补偿单元包括电压表、直流电源和保护电阻，

所述电压表的一端与所述直流电源的一端电连接，所述直流电源的另一端与所述保护电阻的一端电连接，所述保护电阻的另一端与所述电压表的另一端电连接，所述电压表与所述直流电源的连接点与所述机座电连接，所述保护电阻与所述电压表的连接点与所述汇水管电连接，所述控制运算单元分别与所述电压表和所述直流电源电连接。

6.根据权利要求1-5中任一项所述的水内冷发电机绝缘电阻测试仪，其特征在于，所述高压取样单元包括：第一电阻和第二电阻，

所述第一电阻和所述第二电阻串接在所述定子绕组和模拟地之间，所述第一电阻和所述第二电阻的连接点与所述数据采集单元电连接。

7.根据权利要求6所述的水内冷发电机绝缘电阻测试仪，其特征在于，所述水支路电流屏蔽单元包括：电流线、电压线、第一运算放大器、第三电阻和第四电阻，

所述电流线和所述电压线的一端电连且与汇水管电连接，

所述电流线的另一端与第一运算放大器的反相输入端电连接，所述电压线的另一端与所述第一运算放大器的同相输入端电连接，

所述第三电阻的一端与所述电压线与所述第一运算放大器的连接点电连接，所述第三电阻的另一端与所述机座电连接，

所述第四电阻的一端与所述电流线与所述第一运算放大器的连接点电连接，所述第四电阻的另一端与所述第一运算放大器的输出端电连接，所述第四电阻与所述第一运算放大器的连接点与所述数据采集单元电连接。

8.根据权利要求7所述的水内冷发电机绝缘电阻测试仪，其特征在于，所述绕组泄漏电流单元包括：第二运算放大器、第一开关、第二开关、第五电阻和第六电阻，

所述第二运算放大器的同相输入端接模拟地，所述第二运算放大器的反相输入端与所述机座电连接，

所述第一开关和所述第二开关的一端电连接且与所述第二运算放大器与所述机座的连接点电连接，所述第一开关的另一端与第五电阻的一端串接，所述第二开关的另一端与所述第六电阻的一端串接，所述第五电阻和所述第六电阻的另一端连接且所述第五电阻与所述第六电阻的连接点与所述第二运算放大器的输出端电连接，所述第二运算放大器的输出端与所述数据采集单元电连接。

9.根据权利要求8所述的水内冷发电机绝缘电阻测试仪，其特征在于，所述数据采集单元包括第三开关、第四开关、第五开关、以及模数转换器，

所述第三开关的一端与所述第一电阻和所述第二电阻的连接点电连接，

所述第四开关的一端与所述第四电阻与所述第一运算放大器的连接点电连接，

所述第五开关的一端与所述第二运算放大器的输出端电连接，

所述第三开关、第四开关和第五开关的另一端连接通过所述模数转换器与所述控制运算单元电连接。

10.根据权利要求1-5中任一项所述的水内冷发电机绝缘电阻测试仪，其特征在于，所述水内冷发电机绝缘电阻测试仪还包括显示屏，所述显示屏与所述控制运算单元电连接，

所述控制运算单元还用于，当所述定子绕组的绝缘电阻位于第三目标范围时，输出绝缘电阻异常提示信息至所述显示屏。