CN110441609A - 电容器绝缘电阻检测装置、系统及方法 - Google Patents

Abstract

本发明适用于电容器检测技术领域，提供了一种电容器绝缘电阻检测装置、系统及方法，该装置包括：电流采样模块、控制模块、显示模块及电源模块；电流采样模块对待测电容器的电流及标准电容器的电流进行采集，将采集到的待测电容器的电流转换为待测采样信号及将采集到的标准电容器的电流转换为标准采样信号，并分别传输给控制模块；控制模块根据待测采样信号和标准采样信号计算得到待测电容器的绝缘电阻值，并在显示模块进行显示；电源模块为各模块供电。本发明实施例以标准电容器为对照，根据标准电容器的电流值及待测电容器的电流值计算得到待测电容器的绝缘电阻值，可不拆线对电容器组中的单体电容器的绝缘电阻值进行测量，简单快捷易操作。

Description

电容器绝缘电阻检测装置、系统及方法

技术领域

本发明属于电容器检测技术领域，尤其涉及一种电容器绝缘电阻检测装置、系统及方法。

背景技术

电容器组绝缘电阻测试是电力供电系统检修中的一项重要工作。由于电容器组为多个电容器并联或串联在一起，现有技术在对各个电容器进行绝缘电阻值测试时需要拆除电容器之间的连接线后逐个进行测试，工作量大，测试时间长。

发明内容

有鉴于此，本发明实施例提供了一种电容器绝缘电阻检测装置、系统及方法，以解决现有技术中电容器组绝缘电阻测量需拆除引线，导致工作量大，测试时间长的问题。

本发明实施例的第一方面提供了一种电容器绝缘电阻检测装置，包括：电流采样模块、控制模块、显示模块及电源模块；

电流采样模块用于对待测电容器的电流及标准电容器的电流进行采集，将采集到的待测电容器的电流转换为待测采样信号及将采集到的标准电容器的电流转换为标准采样信号，并将待测采样信号和标准采样信号分别传输给控制模块；

控制模块用于根据待测采样信号和标准采样信号计算得到待测电容器的绝缘电阻值，并将待测电容器的绝缘电阻值进行存储并发送给显示模块进行显示；

电源模块用于为电流采样模块、控制模块及显示模块供电。

可选的，电流采样模块包括：标准电容器、第一钳形电流互感器、第二钳形电流互感器、第三钳形电流互感器及预处理单元；

标准电容器的第一端与标准电容器的第二端连接形成标准电容器的公共端，标准电容器的公共端与电源模块的正输出端连接；第一钳形电流互感器套接在标准电容器的公共端与电源模块的正输出端之间的连接线上，第一钳形电流互感器用于采集流过标准电容器的第一电流信号；

待测电容器的第一端及待测电容器的第二端均与电源模块的正输出端连接；第二钳形电流互感器套接在待测电容器的第一端的引线端子上，第二钳形电流互感器用于采集流过待测电容器的第一端的第二电流信号；第三钳形电流互感器套接在待测电容器的第二端的引线端子上，第三钳形电流互感器用于采集流过待测电容器的第二端的第三电流信号；

标准电容器和待测电容器的外壳均接地；

预处理单元用于将第一电流信号转换为标准采样信号，将第二电流信号转换为第一待测采样信号，及将第三电流信号转换为第二待测采样信号，并将标准采样信号、第一待测采样信号及第二待测采样信号分别传输给控制模块；其中，待测采样信号包括第一待测采样信号和第二待测采样信号。

可选的，预处理单元包括：信号放大电路、采样电路、滤波电路及模数转换电路；

信号放大器的输入端分别与第一钳形电流互感器、第二钳形电流互感器及第三钳形电流互感器连接，信号放大电路的输出端与采样电路的输入端连接，采样电路的输出端与滤波电路的输入端连接，滤波电路的输出端与模数转换电路的输入端连接，模数转换电路的输出端与控制模块连接。

可选的，电容器绝缘电阻检测装置还包括：报警模块；当控制模块检测到待测电容器的绝缘电阻值小于预设绝缘电阻值时向报警模块发出报警指令，报警模块接收到报警指令后启动报警。

可选的，电容器绝缘电阻检测装置还包括：按键模块；按键模块包括上查键、下查键、清零键及确定键。

可选的，电容器绝缘电阻检测装置还包括：接口模块；接口模块用于将控制模块计算得到的待测电容器的绝缘电阻值发送给终端设备。

可选的，显示模块包括：显示屏；显示屏用于显示待测电容器的绝缘电阻值。

本发明实施例的第二方面提供了一种电容器绝缘电阻检测系统，包括：终端设备和本发明实施例第一方面提供的电容器绝缘电阻检测装置。终端设备用于对待测电容器的绝缘电阻值进行处理，并生成电子数据表格。

本发明实施例的第三方面提供了一种电容器绝缘电阻检测方法，适用本发明实施例第一方面提供的电容器绝缘电阻检测装置，电容器绝缘电阻检测方法包括：

获取待测采样信号及标准采样信号；

根据待测采样信号及标准采样信号计算得到待测电容器的绝缘电阻值，待测电容器的绝缘电阻值R_p为：

其中，S₀为标准采样信号值，S_x为待测采样信号值，R₀为标准电容器的绝缘电阻值；

将待测电容器的绝缘电阻值发送至显示模块进行显示。

可选的，电容器绝缘电阻检测方法还包括：

当所述待测电容器的绝缘电阻值小于预设绝缘电阻值时，向报警模块发送报警指令，所述报警指令用于指示所述报警模块发出报警。

本发明实施例提供一种电容器绝缘电阻检测装置包括：电流采样模块、控制模块、显示模块及电源模块；电流采样模块对待测电容器的电流及标准电容器的电流进行采集，控制模块根据标准电容器的绝缘电阻值和流过标准电容器的电流为参考，并结合流过待测电容器的电流计算得到待测电容器的绝缘电阻值，无需对电容器组进行拆线即可测得待测电容器的绝缘电阻值，测试简单快捷，能够解决工作量大，测试时间长的问题，并对测得的绝缘电阻值进行存储并发送给显示模块进行显示，可直观的看到电容器的绝缘电阻值。

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性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是本发明实施例提供的一种电容器绝缘电阻检测装置的示意图；

图2是本发明实施例提供的另一种电容器绝缘电阻检测装置的示意图；

图3是本发明实施例提供的电流采样模块的电路结构示意图；

图4是本发明实施例提供的一种电容绝缘电阻检测装置的外观示意图；

图5是图4中A的放大示意图；

图6是本发明实施例提供的一种电容器绝缘电阻检测系统的示意图。

具体实施方式

以下描述中，为了说明而不是为了限定，提出了诸如特定系统结构、技术之类的具体细节，以便透彻理解本发明实施例。然而，本领域的技术人员应当清楚，在没有这些具体细节的其它实施例中也可以实现本发明。在其它情况中，省略对众所周知的系统、装置、电路以及方法的详细说明，以免不必要的细节妨碍本发明的描述。

为了说明本发明的技术方案，下面通过具体实施例来进行说明。

参考图1，本发明实施例提供了一种电容器绝缘电阻检测装置10，包括：电流采样模块101、控制模块102、显示模块103及电源模块104。

电流采样模块101用于对待测电容器C_x的电流及标准电容器C₀的电流进行采集，将采集到的待测电容器C_x的电流转换为待测采样信号及将采集到的标准电容器C₀的电流转换为标准采样信号，并将待测采样信号和标准采样信号分别传输给控制模块102。

控制模块102用于根据待测采样信号和标准采样信号计算得到待测电容器C_x的绝缘电阻值，并将待测电容器C_x的绝缘电阻值进行存储并发送给显示模块103进行显示。

电源模块104用于为电流采样模块101、控制模块102及显示模块103供电。

电流采样模块101和显示模块103均与控制模块102连接。

待测电容器C_x(x＝1,2,3…n)代表待测电容器组中第x个待测单体电容器，n为待测电容器组中单体电容器的数量。

一些实施例中，电容器绝缘电阻检测装置10的具体工作流程为：

电流采样模块101获取标准电容器C₀和待测电容器C_x的电流并分别转换为标准采样信号和待测采样信号发送给控制模块102，控制模块102利用标准采样信号、待测采样信号及标准电容器C₀的绝缘电阻值根据公式计算得到待测电容器C_x的绝缘阻值R_p；其中，S₀为标准采样信号值，S_x为待测采样信号值，R₀为标准电容器C₀的绝缘电阻值。控制模块102将计算得到的待测电容器C_x的绝缘阻值R_p发送给显示模块103进行显示，即可直观显示待测电容器C_x的绝缘电阻值。

本发明实施例设置一个标准电容器C₀作为待测电容器C_x的参考电容，电流采样模块101分别采集流过标准电容器C₀及待测电容器C_x的电流，然后将电流信号转换为采样信号传输给控制模块102，控制模块102以标准电容器C₀的电流信号及绝缘电阻值为参考，根据待测电容器C_x的电流信号计算得到待测电容器C_x的绝缘电阻值，无需进行拆线，操作简单快捷。同时，通过设置标准电容器C₀作为参考电容，排除电源的不稳定给检测结果带来的误差，使得检测结果更加稳定精确。

一些实施例中，参考图3，电流采样模块101可以包括：标准电容器C₀、第一钳形电流互感器L₀、第二钳形电流互感器L₁、第三钳形电流互感器L₂及预处理单元1011。

标准电容器C₀的第一端与标准电容器C₀的第二端连接形成标准电容器C₀的公共端m，标准电容器C₀的公共端m与电源模块104的正输出端VCC连接。第一钳形电流互感器L₀套接在标准电容器C₀的公共端m与电源模块104的正输出端VCC之间的连接线上，第一钳形电流互感器L₀用于采集流过标准电容器C₀的第一电流信号I₀；待测电容器C_x的第一端及待测电容器C_x的第二端均与电源模块104的正输出端VCC连接；第二钳形电流互感器L₁套接在待测电容器C_x的第一端的引线端子上，第二钳形电流互感器L₁用于采集流过待测电容器C_x的第一端的第二电流信号I₁；第三钳形电流互感器L₂套接在待测电容器C_x的第二端的引线端子上，第三钳形电流互感器L₂用于采集流过待测电容器C_x的第二端的第三电流信号I₂。标准电容器C₀和待测电容器C_x的外壳均接地。预处理单元1011分别与第一钳形电流互感器L₀、第二钳形电流互感器L₁及第三钳形电流互感器L₂连接，用于将第一电流信号I₀转换为标准采样信号，将第二电流信号I₁转换为第一待测采样信号，及将第三电流信号I₂转换为第二待测采样信号，并将标准采样信号、第一待测采样信号及第二待测采样信号分别传输给控制模块102；其中，待测采样信号包括第一待测采样信号和第二待测采样信号。一些实施例中，待测采样信号的值为第一待测采样信号的值与第二待测采样信号的值的和。

当一个待测电容器C_x测试完成后，手动取下第二钳形电流互感器L₁和第三钳形电流互感器L₂，将第二钳形电流互感器L₁和第三钳形电流互感器L₂分别套接在下一个待测电容器C_x的第一端和第二端的引线端子上。

一些实施例中，钳形电流互感器可以包括：感应线圈、霍尔元件及钳式探头。钳式探头形状为环形，包括第一活动钳头和第二活动钳头，第一活动钳头和第二活动钳头连接组成环形钳头。一些实施例中，第一活动钳头和第二活动钳头的钳口端设置有齿状结构，且第一活动钳头的齿状结构和第二活动钳头的齿状结构咬合连接组成环形钳头，参考图5。咬合结构可使钳头结合更紧密，避免咬合不紧密影响测量精度。

参考图4，实际使用过程中，电容器绝缘电阻检测装置10还可以包括外壳，第一钳形电流互感器L₀、标准电容器C₀及预处理单元1011等均设置在壳体内部，第二钳形电流互感器L₁及第三钳形电流互感器L₂设置在壳体外部，并通过连接线与壳体内部的预处理单元1011连接。第二钳形电流互感器L₁及第三钳形电流互感器L₂分别套接在待测电容器C_x的两极的引线端子上，两个钳形电流互感器相同，并不限制套接极性。

一些实施例中，预处理单元1011包括：信号放大电路、采样电路、滤波电路及模数转换电路。

信号放大电路的输入端分别与第一钳形电流互感器L₀、第二钳形电流互感器L₁及第三钳形电流互感器L₂连接，信号放大电路可以对第一电流信号I₀、第二电流信号I₁及第三电流信号I₂进行放大。信号放大器的输出端与采样电路的输入端连接，信号放大电路可以将经过放大的电流信号传输给采样电路，采样电路将上述经过放大的电流信号转换为电压信号。采样电路的输出端与滤波电路的输入端连接，滤波电路可以对上述电压信号进行滤波，得到滤波后的模拟电压信号。滤波电路的输出端与模数转换电路的输入端连接，模数转换电路可以将上述经过滤波的模拟电压信号转换为数字电压信号。模数转换电路的输出端与控制模块102连接，模数转换电路可以将经过处理的分别对应第一电流信号I₀、第二电流信号I₁及第三电流信号I₂的数字电压信号发送给控制模块102。预处理单元1011对电流信号进行预处理，转换为芯片方便接收的数字电压信号，方便控制模块102接收，同时数字信号噪声干扰小，易于传输，精度高。

一些实施例中，电容器绝缘电阻检测装置10还可以包括报警模块105。

当控制模块102检测到待测电容器C_x的绝缘电阻值小于预设绝缘电阻值时向报警模块105发出报警指令，指示报警模块105进行报警，报警模块105接收到报警指令后启动报警。参考图4，一些实施例中，报警模块105可以包括蜂鸣器和/或LED(Light EmittingDiode，发光二极管)灯，当待测电容器C_x的绝缘电阻值小于预设绝缘电阻值时，蜂鸣器发出声音，LED灯闪烁发光，用于提示测试人员该待测电容器C_x绝缘电阻值异常。一些实施例中，LED灯可以包括一个红色LED灯LED1和一个绿色LED灯LED2，当待测电容器C_x的绝缘电阻值小于预设绝缘电阻值时红灯点亮，提示电容器异常。当待测电容器C_x的绝缘电阻值大于或等于预设绝缘电阻值时绿灯点亮，提示电容器正常。一些实施例中，预设绝缘电阻值为2000兆欧。可以理解的，预设绝缘电阻值可根据实际应用进行调整。

一些实施例中，参考图4，电容器绝缘电阻检测装置10还可以包括按键模块106。

按键模块106包括上查键、下查键、清零键及确定键。每次测试开始前按下清零键对装置进行清零，从1开始计数进入第一个待测电容器C₁的测量，测试完成后按下查键，进入下一个待测单体电容器的测量。当待测电容器组的全部单体电容器测试完成后按下确定键，结束测试。若测试过程中遇到问题，可按下下查键跳过当前单体电容器的测量进入下一个单体电容器的测量，同理，也可通过上查键回到前面待测单体电容器的测量。

一些实施例中，电容器绝缘电阻检测装置10还可以包括接口模块107。

控制模块102计算得到待测电容器C_x的绝缘电阻值后会在内部进行存储，当待测电容器组全部测试完成后可通过接口模块107将待测电容器组的绝缘电阻值发送给终端设备20。一些实施例中，接口模块107可以为无线模块、蓝牙模块、3G(3rd-Generation，第三代移动通信技术)模块及串口通信模块等通信模块。

一些实施例中，显示模块103可以包括显示屏，显示屏用于显示待测电容器C_x的绝缘电阻值。一些实施例中，显示屏可以为LED显示屏。可选的，显示模块103还可以显示当前日期、时间及待测电容器的检测结果是否合格等信息，参考图4。

对应于上述实施例提供的电容器绝缘电阻检测装置10，参考图6，本发明实施例提供了一种电容器绝缘电阻检测系统，包括：终端设备20和上述发明实施例提供的电容器绝缘电阻检测装置10。其中，终端设备20用于对待测电容器C_x的绝缘电阻值进行处理，并生成电子数据表格。用户可通过电子表格清晰的获知待测电容器组中各个单体电容器的绝缘电阻值。

终端设备20包括：处理器、存储器以及存储在所述存储器中并可在所述处理器上运行的计算机程序，例如电容器绝缘电阻检测数据表生成程序。所述处理器执行所述计算机程序时实现对待测电容器C_x的绝缘电阻值进行处理，并生成电子数据表格。

示例性的，所述计算机程序可以被分割成一个或多个程序模块，所述一个或者多个程序模块被存储在所述存储器中，并由所述处理器执行，以完成本发明。所述一个或多个程序模块可以是能够完成特定功能的一系列计算机程序指令段，该指令段用于描述所述计算机程序在终端设备20中的执行过程。例如，所述计算机程序可以被分割成数据处理模块和表格生成模块，各模块具体功能在此不再一一赘述。

所述终端设备20可以是桌上型计算机、笔记本、掌上电脑及云端服务器等计算设备。所述终端设备可包括，但不仅限于，处理器、存储器。本领域技术人员可以理解，终端设备20可以包括比以上更多或更少的部件，或者组合某些部件，或者不同的部件，例如所述终端设备还可以包括输入输出设备、网络接入设备、总线等。

对应于上文实施例提供的电容器绝缘电阻检测装置10，本发明实施例还提供了一种电容器绝缘电阻检测方法，包括：

步骤S101，获取待测采样信号及标准采样信号。

一些实施例中，待测采样信号包括第一待测采样信号和第二待测采样信号。

步骤S102，根据待测采样信号及标准采样信号计算得到待测电容器C_x的绝缘电阻值，待测电容器C_x的绝缘电阻值R_p为：

其中，S₀为标准采样信号值，S_x为待测采样信号值，R₀为标准电容器C₀的绝缘电阻值。

一些实施例中，S_x＝S_x1+S_x2，其中，S_x1为第一待测采样信号值，S_x2为第二待测采样信号值。

步骤S103，将待测电容器C_x的绝缘电阻值发送至显示模块103进行显示。

一些实施例中，上述方法还可以包括：当待测电容器C_x的绝缘电阻值小于预设绝缘电阻值时，向报警模块105发送报警指令，报警指令用于指示报警模块105发出报警。

一些实施例中，上述方法还可以包括：接收按键模块106的开关指令，根据开关指令执行相应操作。

结合具体测量过程对本发明实施例做进一步的说明。

1、按下清零键，对装置进行清零；

2、将电容器绝缘电阻检测装置10的两个钳式探头分别套接在第一个待测电容器的两个引线端子上，当屏幕显示绝缘电阻值时，取下钳式探头，按下下查键，进入下一个待测电容器的测量。重复上述操作直至全部待测电容器测试完成；

3、当全部测试完成后，按下确定键，确认测试完成，为数据传输做好准备。若采用有线通信模式，则使用通信线连接电容器绝缘电阻检测装置10与终端设备20，按下确定键，电容器绝缘电阻检测装置10将测得的绝缘电阻值通过通信线传输给终端设备20。若采用无线通信方式，按下确定键，电容器绝缘电阻检测装置10通过无线传输方式将测得的绝缘电阻值传输给终端设备20。

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，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种电容器绝缘电阻检测装置，其特征在于，包括：电流采样模块、控制模块、显示模块及电源模块；

所述电流采样模块用于对待测电容器的电流及标准电容器的电流进行采集，将采集到的所述待测电容器的电流转换为待测采样信号及将采集到的所述标准电容器的电流转换为标准采样信号，并将所述待测采样信号和所述标准采样信号分别传输给所述控制模块；所述控制模块用于根据所述待测采样信号和所述标准采样信号计算得到所述待测电容器的绝缘电阻值，并将所述待测电容器的绝缘电阻值进行存储并发送给所述显示模块进行显示；所述电源模块为所述电流采样模块、所述控制模块及所述显示模块供电。

2.如权利要求1所述的电容器绝缘电阻检测装置，其特征在于，所述电流采样模块包括：

标准电容器、第一钳形电流互感器、第二钳形电流互感器、第三钳形电流互感器及预处理单元；

所述标准电容器的第一端与所述标准电容器的第二端连接形成所述标准电容器的公共端，所述标准电容器的公共端与所述电源模块的正输出端连接；所述第一钳形电流互感器套接在所述标准电容器的公共端与所述电源模块的正输出端之间的连接线上，所述第一钳形电流互感器用于采集流过所述标准电容器的第一电流信号；

所述待测电容器的第一端及所述待测电容器的第二端均与所述电源模块的正输出端连接；所述第二钳形电流互感器套接在所述待测电容器的第一端的引线端子上，所述第二钳形电流互感器用于采集流过所述待测电容器的第一端的第二电流信号；所述第三钳形电流互感器套接在所述待测电容器的第二端的引线端子上，所述第三钳形电流互感器用于采集流过所述待测电容器的第二端的第三电流信号；

所述标准电容器和所述待测电容器的外壳均接地；

所述预处理单元用于将所述第一电流信号转换为所述标准采样信号，将所述第二电流信号转换为第一待测采样信号，及将所述第三电流信号转换为第二待测采样信号，并将所述标准采样信号、所述第一待测采样信号及所述第二待测采样信号分别传输给所述控制模块；其中，所述待测采样信号包括所述第一待测采样信号和所述第二待测采样信号。

3.如权利要求2所述的电容器绝缘电阻检测装置，其特征在于，所述预处理单元包括：信号放大电路、采样电路、滤波电路及模数转换电路；

所述信号放大器的输入端分别与所述第一钳形电流互感器、所述第二钳形电流互感器及所述第三钳形电流互感器连接，所述信号放大电路的输出端与所述采样电路的输入端连接，所述采样电路的输出端与所述滤波电路的输入端连接，所述滤波电路的输出端与所述模数转换电路的输入端连接，所述模数转换电路的输出端与所述控制模块连接。

4.如权利要求1所述的电容器绝缘电阻检测装置，其特征在于，所述电容器绝缘电阻检测装置还包括：报警模块；

当所述控制模块检测到所述待测电容器的绝缘电阻值小于预设绝缘电阻值时向所述报警模块发出报警指令，所述报警模块接收到所述报警指令后启动报警。

5.如权利要求1所述的电容器绝缘电阻检测装置，其特征在于，所述电容器绝缘电阻检测装置还包括：按键模块；

所述按键模块包括上查键、下查键、清零键及确定键。

6.如权利要求1所述的电容器绝缘电阻检测装置，其特征在于，所述电容器绝缘电阻检测装置还包括：接口模块；

所述接口模块用于将所述控制模块计算得到的所述待测电容器的绝缘电阻值发送给终端设备。

7.如权利要求1至6任一项所述的电容器绝缘电阻检测装置，其特征在于，所述显示模块包括：显示屏；

所述显示屏用于显示所述待测电容器的绝缘电阻值。

8.一种电容器绝缘电阻检测系统，其特征在于，包括：终端设备和如权利要求1至7任一项所述的电容器绝缘电阻检测装置；

所述终端设备用于对所述待测电容器的绝缘电阻值进行处理，并生成电子数据表格。

9.一种电容器绝缘电阻检测方法，适用于如权利要求1至7任一项所述的电容器绝缘电阻检测装置，其特征在于，所述电容器绝缘电阻检测方法包括：

获取所述待测采样信号及所述标准采样信号；

根据所述待测采样信号及所述标准采样信号计算得到所述待测电容器的绝缘电阻值，所述待测电容器的绝缘电阻值R_p为：

其中，S₀为标准采样信号值，S_x为待测采样信号值，R₀为所述标准电容器的绝缘电阻值；

将所述待测电容器的绝缘电阻值发送至显示模块进行显示。

10.如权利要求9所述的电容器绝缘电阻检测方法，其特征在于，还包括：

当所述待测电容器的绝缘电阻值小于预设绝缘电阻值时，向报警模块发送报警指令，所述报警指令用于指示所述报警模块发出报警。