CN110426666B - 绝缘电阻表校准系统 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种绝缘电阻表校准系统，包括外壳、五个接线端及设置在外壳内的标准电阻系统、L继电器组、E继电器组、电压采集系统及主控制系统，所述的外壳上设置五个接线端，分别为L1接线端、E1接线端、L2接线端、E2接线端及G接线端，L1接线端及E1接线端与标准电阻系统电连接，标准电阻系统通过L继电器组及E继电器组电连接主控制系统，L2接线端及E2接线端与电压采集系统电连接，电压采集系统电连接主控制系统，本发明是采用多个标准电阻组成校准用的标准电阻系统，通过继电器控制参与校准的标准电阻数量组合及电阻值，利用标准电阻对绝缘电阻表进行电阻校准检测，标准电阻及继电器控制的智能化组合，灵活方便，减少人工操作。
Description
技术领域：
本发明属于绝缘电阻表检测校准技术领域，具体涉及一种绝缘电阻表校准系统。
背景技术：
随着我国电力工业的快速发展，电气设备的预防性实验是电力系统安全运行和维护的重要保障。绝缘诊断是检测电气设备绝缘缺陷或故障的重要手段。绝缘电阻表广泛用于电力设备绝缘性能的检测，其本身的质量将直接影响操作者的生命安全。因此，绝缘电阻表的检定一直受到国家重视，并列入强制检定计量器具的范围。
目前，国内外对绝缘电阻表（即兆欧表）的检定校准主要包括电阻校准和电压校准，电阻校准主要采用标准高压高阻箱来实现，通常的做法是将绝缘电阻表的测量端接入高压高阻箱电阻输出端，调节高压高阻箱的电阻值后摇动绝缘电阻表手柄，手工记下绝缘电阻表的示值和高压高阻箱各电阻盘的示值，然后计算出示值误差，完成一次校准检测，之后，改变高压高阻箱阻值并重复以上操作，多次对绝缘电阻表进行校准检测，最后，多次检测的示值误差的平均值即为该绝缘电阻表的电阻示值误差值，然后再根据规定的绝缘电阻表检定规程判断检定结果是否合格。电压校准则是利用电压测量仪与绝缘电阻表的测量端连接，电压测量仪检测绝缘电阻表的两个测量端之间的电压，绝缘电阻表输出的电压与电压测量仪显示的电压之差即为该绝缘电阻表的电压误差，然后再根据规定的绝缘电阻表检定规程判断检定结果是否合格。
此种绝缘电阻表的校准方式，高压高阻标准器阻值的调节需要人工手动完成，数字兆欧表的的显示值需要检定人员记录，示值误差的计算需要检定人员计算，人工操作，误差较大，工作效率低，也容易出现人为错误，已无法满足仪表检定行业对该检定装置的智能化要求。
发明内容：
综上所述，为了克服现有技术问题的不足，本发明提供了一种绝缘电阻表校准系统，它是采用多个实物标准电阻组成校准用的标准电阻系统，通过继电器控制参与校准的标准电阻数量组合及电阻值，利用实物标准电阻对绝缘电阻表进行电阻校准检测，实物电阻及继电器控制的智能化组合，灵活方便，减少人工操作，通用性强、精度和可靠性高。
为解决上述技术问题，本发明的技术方案是这样实现的：
一种绝缘电阻表校准系统，其中：包括外壳、五个接线端及设置在外壳内的标准电阻系统、L继电器组、E继电器组、电压采集系统及主控制系统，所述的外壳上设置五个接线端，分别为L1接线端、E1接线端、L2接线端、E2接线端及G接线端，L1接线端及E1接线端与标准电阻系统电连接，标准电阻系统通过L继电器组及E继电器组电连接主控制系统，所述的L2接线端及E2接线端与电压采集系统电连接，所述的电压采集系统电连接主控制系统，所述的主控制系统包括主控制器、电源模块、触摸屏显示控制模块、USB通讯模块、计算机控制系统、绝缘电阻表控制模块及继电器控制模块，所述的主控制器分别与电源模块、触摸屏显示控制模块、USB通讯模块、继电器控制模块及电压采集系统电连接，所述的USB通讯模块电连接计算机控制系统，计算机控制系统电连接绝缘电阻表控制模块，所述的继电器控制模块包括L继电器组控制模块及E继电器组控制模块。
本发明的技术方案还可以是这样实现的：所述的标准电阻系统包括多个串联连接的标准电阻，多个标准电阻串联连接时，按照标准电阻的电阻值的大小由小到大依次串联，所述的多个串联连接的标准电阻平均分成n个电阻单元，每个电阻单元的标准电阻的阻值相同，多个串联的标准电阻中第一个标准电阻与L继电器串联之后连接在L1接线端上，多个串联的标准电阻中最后一个标准电阻与一个E继电器串联之后连接E总线，多个串联连接的标准电阻中相邻的两个标准电阻之间通过引出线连接E总线，每个引出线上均设置有一个E继电器，所述的E总线与E1接线端连接，每个电阻单元的第一个标准电阻的两端并联连接有一个标准电阻及一个E继电器，该并联的标准电阻与该并联的E继电器串联，且该并联的标准电阻的阻值与其所并联的标准电阻的阻值相同。
本发明的技术方案还可以是这样实现的：所述的标准电阻系统的多个串联连接的标准电阻平均分成8个电阻单元，分别为100Ω电阻单元、1kΩ电阻单元、10kΩ电阻单元、100kΩ电阻单元、1MΩ电阻单元、10MΩ电阻单元、100MΩ电阻单元、1GΩ电阻单元，组成100Ω电阻单元的多个标准电阻的阻值为200Ω，组成1kΩ电阻单元的多个标准电阻的阻值为2kΩ，组成10kΩ电阻单元的多个标准电阻的阻值为20kΩ，组成100kΩ电阻单元的多个标准电阻的阻值为200kΩ，组成1MΩ电阻单元的多个标准电阻的阻值为2MΩ，组成10MΩ电阻单元的多个标准电阻的阻值为20MΩ，组成100MΩ电阻单元的多个标准电阻的阻值为200MΩ，组成1GΩ电阻单元的多个标准电阻的阻值为2GΩ，串联连接时，依次串联多个200Ω的标准电阻、多个2kΩ的标准电阻、多个20kΩ的标准电阻、多个200kΩ的标准电阻、多个2MΩ的标准电阻、多个20MΩ的标准电阻、多个200MΩ的标准电阻、多个2GΩ的标准电阻。
本发明的技术方案还可以是这样实现的：所述的电阻单元包括五个串联连接的标准电阻，分别为依次串联的电阻R1、电阻R2、电阻R3、电阻R4及电阻R5，所述的电阻R1的两端并联连接有电阻R6和一个E继电器，电阻R6与电阻R1的电阻值相同，且电阻R6与一个E继电器串联连接后并联在电阻R1的两端。
本发明的技术方案还可以是这样实现的：所述的电压采集系统包括依次电连接的差压电阻、电压采集开关电路、差模放大电路、一级滤波电路、一级放大电路、二级滤波电路、二级放大电路及A/D转换电路。
本发明的技术方案还可以是这样实现的：所述的主控制器采用单片机ADUC845。
本发明的有益效果为：
1、本发明是采用多个标准电阻组成校准用的标准电阻系统，通过继电器控制参与校准的标准电阻数量组合及电阻值，利用标准电阻对绝缘电阻表进行电阻校准检测，标准电阻及继电器控制的智能化组合，灵活方便，减少人工操作，通用性强、精度和可靠性高。
2、本发明的电阻单元采用六个等值标准电阻，五个等值标准电阻串联连接，另一个等值标准电阻与串联连接的第一个等值标准电阻并联连接，六个等值标准电阻的组合，可输出多种标准电阻值，以100Ω电阻单元为例，六个200Ω的标准电阻的组合，能够输出100Ω～1000Ω、步进为100Ω的标准电阻值。现有技术中串联10个100Ω标准电阻也可以达到该效果。本发明的电阻单元与现有技术相比节约标准电阻的使用量及继电器的使用量，从而有效的降低成本节约空间。
4、本发明的电压采集系统的设计，采集精度高，能够有效的的保证校准结果的准确性。
5、本发明的标准电阻系统采用串联的实物标准电阻，并通过继电器控制，能够实现实物电阻及继电器控制的智能化组合，灵活方便，减少相应的人工操作和机械结构，提高了计量校准效率和系统的可靠性，并为远程控制提供了可能性。
附图说明：
图1为本发明的电路原理示意图；
图2为本发明的主控制系统的电路原理示意图；
图3为本发明的100Ω电阻单元及1kΩ电阻单元的结构示意图；
图4为本发明的电压采集系统电路原理示意图；
图5为本发明的电压采集系统的电路图；
图6对绝缘电阻表进行电阻校准时绝缘电阻表与本发明的连接接线图；
图7对绝缘电阻表进行电压校准时绝缘电阻表与本发明的连接接线图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明作进一步的详细说明。
如图1、图2所示，一种绝缘电阻表校准系统，包括外壳1、五个接线端及设置在外壳1内的标准电阻系统2、L继电器组9、E继电器组11、电压采集系统8及主控制系统10，所述的外壳1上设置五个接线端，分别为L1接线端4、E1接线端3、L2接线端6、E2接线端5及G接线端7，L1接线端4及E1接线端3与标准电阻系统2电连接，标准电阻系统2通过L继电器组9及E继电器组11电连接主控制系统10，所述的L2接线端6及E2接线端5与电压采集系统8电连接，所述的电压采集系统8电连接主控制系统10，所述的主控制系统10包括主控制器101、电源模块102、触摸屏显示控制模块109、USB通讯模块108、计算机控制系统107、绝缘电阻表控制模块106及继电器控制模块105，所述的主控制器101采用单片机ADUC845，所述的主控制器101分别与电源模块102、触摸屏显示控制模块109、USB通讯模块108、继电器控制模块105及电压采集系统8电连接，所述的USB通讯模块108电连接计算机控制系统107，计算机控制系统107电连接绝缘电阻表控制模块106，所述的继电器控制模块105包括L继电器组控制模块104及E继电器组控制模块103。继电器控制模块105采用芯片ULN2003，USB通讯模块108采用芯片CH431T。触摸屏显示控制模块109采用芯片ADS7843。
所述的标准电阻系统2的多个串联连接的标准电阻平均分成8个电阻单元，分别为100Ω电阻单元、1kΩ电阻单元、10kΩ电阻单元、100kΩ电阻单元、1MΩ电阻单元、10MΩ电阻单元、100MΩ电阻单元、1GΩ电阻单元，每个电阻单元包括五个串联连接的标准电阻，组成100Ω电阻单元的五个标准电阻的阻值为200Ω，组成1kΩ电阻单元的五个标准电阻的阻值为2kΩ，组成10kΩ电阻单元的五个标准电阻的阻值为20kΩ，组成100kΩ电阻单元的五个标准电阻的阻值为200kΩ，组成1MΩ电阻单元的五个标准电阻的阻值为2MΩ，组成10MΩ电阻单元的五个标准电阻的阻值为20MΩ，组成100MΩ电阻单元的五个标准电阻的阻值为200MΩ，组成1GΩ电阻单元的五个标准电阻的阻值为2GΩ，串联连接时，依次串联五个200Ω的标准电阻、五个2kΩ的标准电阻、五个20kΩ的标准电阻、五个200kΩ的标准电阻、五个2MΩ的标准电阻、五个20MΩ的标准电阻、五个200MΩ的标准电阻、五个2GΩ的标准电阻，一共有40个标准电阻依次串联连接，40个串联的标准电阻中第一个标准电阻与L继电器串联之后连接在L1接线端上，40个串联的标准电阻中最后一个标准电阻与一个E继电器串联之后连接E总线，40个串联连接的标准电阻中相邻的两个标准电阻之间通过引出线连接E总线，每个引出线上均设置有一个E继电器，所述的E总线与E1接线端连接，每个电阻单元的第一个标准电阻的两端并联连接有一个标准电阻及一个E继电器，该并联的标准电阻与该并联的E继电器串联，且该并联的标准电阻的阻值与其所并联的标准电阻的阻值相同。40个串联的标准电阻中第一个标准电阻与L继电器的常开触点串联，L继电器的线圈即为L继电器组，其与L继电器控制模块电连接，40个串联的标准电阻中除第一个标准电阻外，与E继电器的常开触点连接，所有的E继电器的线圈组成E继电器组，E继电器组与主控制系统的E继电器控制模块连接，继电器控制模块105采用芯片ULN2003。
如图3所示，以100Ω电阻单元和1kΩ电阻单元为例，100Ω电阻单元包括六个电阻值为200Ω的标注电阻，分别为电阻R1、电阻R2、电阻R3、电阻R4、电阻R5及电阻R6。1kΩ电阻单元包括六个电阻值为2KΩ的标注电阻，分别为电阻R7、电阻R8、电阻R9、电阻R10、电阻R11及电阻R12。共12个标准电阻，其中电阻R1、电阻R2、电阻R3、电阻R4、电阻R5、电阻R7、电阻R8、电阻R9、电阻R10、电阻R11依次串联连接，电阻R1的一端串联L继电器K1后与接线端A连接，接线端A与L1接线端4连接，电阻R1的另一端连接电阻R2，电阻R1与电阻R2之间的引出线串联连接E继电器K2后连接E总线，电阻R2与电阻R3之间的引出线串联连接E继电器K3后连接E总线，电阻R3与电阻R4之间的引出线串联连接E继电器K4后连接E总线，电阻R4与电阻R5之间的引出线串联连接E继电器K5后连接E总线，电阻R5与电阻R7之间的引出线串联连接E继电器K6后连接E总线，电阻R7与电阻R8之间的引出线串联连接E继电器K8后连接E总线，电阻R8与电阻R9之间的引出线串联连接E继电器K9后连接E总线，电阻R9与电阻R10之间的引出线串联连接E继电器K10后连接E总线，电阻R10与电阻R11之间的引出线串联连接E继电器K11后连接E总线，电阻R11一端与电阻R10连接，电阻R11的另一端通过引出线连接E继电器K12后连接E总线，E总线与E1接线端3连接，电阻R6与E继电器K7串联连接后并联在电阻R1的两端，电阻R12与E继电器K13串联连接后并联在电阻R7的两端。
如图4、图5所示，所述的电压采集系统8包括依次电连接的差压电阻81、电压采集开关电路82、差模放大电路83、一级滤波电路84、一级放大电路85、二级滤波电路86、二级放大电路87及A/D转换电路88。
当需要对绝缘电阻表进行检定校准时，先按图6所示的接线方法将待校准的绝缘电阻表与本发明连接，将计算机与本发明的USB通讯模块108连接，通过绝缘电阻表控制模块与待校准的绝缘电阻表的通讯接口电连接。向计算机内输入设定电阻值RN，主控制系统10根据设定的电阻值控制L继电器组9合E继电器组11工作，如，向计算机内输入的设定电阻值RN为100Ω时，主控制器101控制L继电器K1、E继电器K2、E继电器K7三个继电器的线圈得电，L继电器K1、E继电器K2、E继电器K7三个继电器闭合，100Ω电阻单元的电阻R1与电阻R6接通，电阻R1与电阻R6并联连接，且均为200Ω，则标准电阻系统2输出并联的电阻R1与电阻R6，输入100Ω标准电阻，L1接线端4与E1接线端3之间的输出电阻为100Ω。
再比如，向计算机内输入的设定电阻值RN为200Ω时，主控制器101控制L继电器K1、E继电器K2两个继电器的线圈得电，L继电器K1、E继电器K2两个继电器闭合，100Ω电阻单元的电阻R1接通，则标准电阻系统2输出电阻R1为 200Ω标准电阻，L1接线端4与E1接线端3之间的输出电阻为200Ω。
再比如，向计算机内输入的设定电阻值RN为300Ω时，主控制器101控制L继电器K1、E继电器K2 、E继电器K3、E继电器K7四个继电器的线圈得电，L继电器K1、E继电器K2 、E继电器K3、E继电器K7四个继电器闭合，电阻R1与电阻R6并联连接后再与电阻R2串联，输出300Ω的电阻值，L1接线端4与E1接线端3之间的输出电阻为300Ω。
再比如，向计算机内输入的设定电阻值RN为1000Ω时，主控制器101控制L继电器K1、E继电器K6 两个继电器的线圈得电，L继电器K1、E继电器K6两个继电器闭合，电阻R1、电阻R2、电阻R3、电阻R4及电阻R5串联连接，输出1000Ω的电阻值，L1接线端4与E1接线端3之间的输出电阻为1000Ω。
再比如，向计算机内输入的设定电阻值RN为1100Ω时，主控制器101控制L继电器K1、E继电器K7 、E继电器K8、E继电器K13四个继电器的线圈得电，L继电器K1、E继电器K7 、E继电器K8、E继电器K13四个继电器闭合，电阻R1、电阻R6、电阻R7及电阻R12接入电路，电阻R7与电阻R12并联连接后再与并联连接的电阻R1及电阻R6串联，得到1100Ω的标准电阻输出， L1接线端4与E1接线端3之间的输出电阻为1100Ω。
再比如，向计算机内输入的设定电阻值RN为2KΩ时，主控制器101控制L继电器K1、E继电器K8 、E继电器K13三个继电器的线圈得电，L继电器K1、E继电器K8、E继电器K13三个继电器闭合，电阻R1、电阻R2、电阻R3、电阻R4、电阻R5、电阻R7、电阻R12接入电路，电阻R7与电阻R12并联连接后再依次串联电阻R5、电阻R4、电阻R3、电阻R2、电阻R1，得到2KΩ的输出电阻值，则L1接线端4与E1接线端3之间的输出电阻为2KΩ。
再比如，向计算机内输入的设定电阻值RN为2100Ω时，主控制器101控制L继电器K1、E继电器K7 、E继电器K8三个继电器的线圈得电，L继电器K1、E继电器K7、E继电器K8三个继电器闭合，电阻R1、电阻R6、电阻R7接入电路，电阻R1与电阻R6并联连接后再与电阻R7串联，得到2100Ω的输出电阻值，则L1接线端4与E1接线端3之间的输出电阻为2100Ω。
待校准的绝缘电阻表检测本发明的L1接线端4与E1接线端3之间的电阻值，绝缘电阻表显示电阻值为RX，并将该显示电阻值RX通过主控制系统10传递给计算机，计算机计算此次检定出的电阻误差ΔR=RN -RX，重复上述过程，多次向计算机内输入的不同的设定电阻值RN，得出多个待校准的绝缘电阻表的电阻误差为ΔR，最后求取多个ΔR的平均值，即为待校准的绝缘电阻表的电阻误差值。至此，完成待校准的绝缘电阻表的电阻校准，计算机读取并记录每次检定的显示电阻值为RX、设定电阻值RN，每次检定误差值ΔR。
按照如7的接线方式将待校准的绝缘电阻表的L接线端与E接线端与本发明的L2接线端6及E2接线端5连接，主控制器101控制电压采集系统8的电压采集开关启动，本发明显示的L2接线端6与E2接线端5的电压值UN电，此时，待校准的绝缘电阻表输出的电压值为UX，则待校准的绝缘电阻表电压示值误差为：△U=UX-UN。
计算机根据记录的每次检定的显示电阻值为RX、设定电阻值RN，电压误差△U，进行计算，并进行误差分析，判断检定结果。至此，完成待校准的绝缘电阻表的检定校准。
要说明的是，以上所述实施例是对本发明技术方案的说明而非限制，所属技术领域普通技术人员的等同替换或者根据现有技术而做的其它修改，只要没超出本发明技术方案的思路和范围，均应包含在本发明所要求的权利范围之内。
Claims (4)
1.一种绝缘电阻表校准系统，其特征在于：包括外壳（1）、五个接线端及设置在外壳（1）内的标准电阻系统（2）、L继电器组（9）、E继电器组（11）、电压采集系统（8）及主控制系统（10），所述的外壳（1）上设置五个接线端，分别为L1接线端（4）、E1接线端（3）、L2接线端（6）、E2接线端（5）及G接线端（7），L1接线端（4）及E1接线端（3）与标准电阻系统（2）电连接，标准电阻系统（2）通过L继电器组（9）及E继电器组（11）电连接主控制系统（10），所述的L2接线端（6）及E2接线端（5）与电压采集系统（8）电连接，所述的电压采集系统（8）电连接主控制系统（10），所述的主控制系统（10）包括主控制器（101）、电源模块（102）、触摸屏显示控制模块（109）、USB通讯模块（108）、计算机控制系统（107）、绝缘电阻表控制模块（106）及继电器控制模块（105），所述的主控制器（101）分别与电源模块（102）、触摸屏显示控制模块（109）、USB通讯模块（108）、继电器控制模块（105）及电压采集系统（8）电连接，所述的USB通讯模块（108）电连接计算机控制系统（107），计算机控制系统（107）电连接绝缘电阻表控制模块（106），所述的继电器控制模块（105）包括L继电器组控制模块（104）及E继电器组控制模块（103），
所述的标准电阻系统（2）包括多个串联连接的标准电阻，多个标准电阻串联连接时，按照标准电阻的电阻值的大小由小到大依次串联，所述的多个串联连接的标准电阻平均分成n个电阻单元，每个电阻单元的标准电阻的阻值相同，多个串联的标准电阻中第一个标准电阻与L继电器串联之后连接在L1接线端上，多个串联的标准电阻中最后一个标准电阻与一个E继电器串联之后连接E总线，多个串联连接的标准电阻中相邻的两个标准电阻之间通过引出线连接E总线，每个引出线上均设置有一个E继电器，所述的E总线与E1接线端连接，每个电阻单元的第一个标准电阻的两端并联连接有一个标准电阻及一个E继电器，该并联的标准电阻与该并联的E继电器串联，且该并联的标准电阻的阻值与其所并联的标准电阻的阻值相同，
所述的电压采集系统（8）包括依次电连接的差压电阻（81）、电压采集开关电路（82）、差模放大电路（83）、一级滤波电路（84）、一级放大电路（85）、二级滤波电路（86）、二级放大电路（87）及A/D转换电路（88）。
2.根据权利要求1所述的绝缘电阻表校准系统，其特征在于：所述的标准电阻系统（2）的多个串联连接的标准电阻平均分成8个电阻单元，分别为100Ω电阻单元、1kΩ电阻单元、10kΩ电阻单元、100kΩ电阻单元、1MΩ电阻单元、10MΩ电阻单元、100MΩ电阻单元、1GΩ电阻单元，组成100Ω电阻单元的多个标准电阻的阻值为200Ω，组成1kΩ电阻单元的多个标准电阻的阻值为2kΩ，组成10kΩ电阻单元的多个标准电阻的阻值为20kΩ，组成100kΩ电阻单元的多个标准电阻的阻值为200kΩ，组成1MΩ电阻单元的多个标准电阻的阻值为2MΩ，组成10MΩ电阻单元的多个标准电阻的阻值为20MΩ，组成100MΩ电阻单元的多个标准电阻的阻值为200MΩ，组成1GΩ电阻单元的多个标准电阻的阻值为2GΩ，串联连接时，依次串联多个200Ω的标准电阻、多个2kΩ的标准电阻、多个20kΩ的标准电阻、多个200kΩ的标准电阻、多个2MΩ的标准电阻、多个20MΩ的标准电阻、多个200MΩ的标准电阻、多个2GΩ的标准电阻。
3.根据权利要求2所述的绝缘电阻表校准系统，其特征在于：所述的电阻单元包括五个串联连接的标准电阻，分别为依次串联的电阻R1、电阻R2、电阻R3、电阻R4及电阻R5，所述的电阻R1的两端并联连接有电阻R6和一个E继电器，电阻R6与电阻R1的电阻值相同，且电阻R6与一个E继电器串联连接后并联在电阻R1的两端。
4.根据权利要求1所述的绝缘电阻表校准系统，其特征在于：所述的主控制器（101）采用单片机ADUC845。
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