CN111766458A - 基于电流积分的直流高压设备绝缘材料累积电荷测量方法 - Google Patents

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李岩
赵信华
程远
孙运涛
杨栋
刘锦泉
颜延利
周庆
李进
赵仁勇
杜伯学
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Abstract

本发明公开了一种基于电流积分的直流高压设备绝缘材料累积电荷测量方法，涉及高电压设备中绝缘材料的质量控制和状态评估领域，包括测量系统、高压电源、待测设备、封装外壳以及PC机，所述测量系统封装于封装外壳内部，所述测量系统包括积分电容器、阻抗变换器、模数(AD)转换器以及发射器，本发明将积分电容器插在高压端子和检测目标之间，对流过积分电容器的电流进行积分进而达到测量检测目标电荷累积量的目的，提高直流高压设备运行的稳定性和电力系统的安全性。

Description

基于电流积分的直流高压设备绝缘材料累积电荷测量方法
技术领域
本发明属于高电压设备中绝缘材料的质量控制和状态评估领域，并涉及一种基于电流积分的直流高压设备绝缘材料累积电荷测量方法，主要应用于直流高压设备累积电荷测量，提高直流高压设备运行的稳定性和电力系统的安全性。
背景技术
随着电力电子技术、计算机技术和控制理论的飞速发展,直流输电和配电系统的发展在现代电网和能源互联网中取得了巨大的进步。与传统的交流输电相比,直流输电在远距离大容量架空输电线、海底电缆传输、交流系统互联等方面的应用,其经济效益和快速可控性都具有十分突出的优势。直流高压设备的电压等级也在不断提高，人们对直流高压设备绝缘材料性能提出了更加苛刻的要求。
一般认为，绝缘介质老化与电荷输运密不可分，并认为陷阱分布影响电荷积累、消散、输运特性。直流高压设备的绝缘材料在使用过程中会逐渐产生电荷累积导致绝缘老化，因此要采取有效的测量方法得到累积电荷，并据此判断绝缘是否老化。
将高压端子和检测目标之间插入积分电容器，当施加电压时，有相同的电流流过积分电容器和测试试样，对该电流进行积分可得到试样中累积的电荷，具有操作简便、测量准确等优点，为直流高压设备绝缘材料中累积电荷的测量提供了新方法。
发明内容
本发明的目的在于提供一种基于电流积分的直流高压设备绝缘材料累积电荷测量方法，以测量直流高压设备中累积的电荷。
为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：基于电流积分的直流高压设备绝缘材料累积电荷测量方法，包括测量系统、高压电源、待测设备、封装外壳以及PC机，所述测量系统封装于封装外壳内部，所述测量系统包括积分电容器、阻抗变换器、模数(AD)转换器以及发射器(4)，积分电容器插在高压端子和检测目标之间；阻抗变换器将获得的Q(t)转换为不受外部噪声影响的稳定电压VQ(t)；模数(AD)转换器将模拟输出电压VQ(t)转换为数字电压VD(t)；发射器把数字电压VD(t)信号传输到PC机；
测量电荷累积量：每次测量施加不同电压，然后将流过高压电路的电流I(t)积分，可以计算出样品中的累积电荷Q(t)；
将得到的Q(t)通过阻抗变换器(运算放大器)转换成不受外部噪声影响的稳定电压VQ(t)。模拟输出电压VQ(t)通过A-D转换器转换为数字电压VD(t)。然后，VD(t)被传送到发射机。最后，收集到的信号被传送到连接到PC机的接收单元。
作为本发明进一步的方案：所述积分电容器插在高压端子和检测目标之间，使流过电容器和检测目标的电流相同。
作为本发明进一步的方案：所述阻抗变换器将积分电容器得到的累积电荷Q(t)转换为不受外部噪声影响的稳定电压VQ(t)。
作为本发明进一步的方案：所述模数(AD)转换器将模拟输出电压VQ(t)转换为数字电压VD(t)。
作为本发明进一步的方案：发射器把数字电压VD(t)信号传输到PC机。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：本发明将积分电容器插在高压端子和检测目标之间，且通过对流过积分电容器的电流进行积分进而达到测量检测目标电荷累积量的目的。故本发明对提高直流高压设备运行的稳定性和电力系统的安全性有着重要的理论价值和工程意义。
附图说明
图1为基于电流积分的直流高压设备绝缘材料中累积电荷测量的基本电路图。
图2为基于电流积分的直流高压设备绝缘材料中累积电荷测量的测量设置图。
图3为累积电荷与时间和电压的关系图。
图中：1-积分电容器、2-阻抗变换器、3-模数(AD)转换器、4-发射器、5-封装外壳。
具体实施方式
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。
实施例
基于电流积分的直流高压设备绝缘材料累积电荷测量方法，包括测量系统、高压电源、待测设备、封装外壳5以及PC机，所述测量系统封装于封装外壳5内部，所述测量系统包括积分电容器1、阻抗变换器2、模数AD转换器3以及发射器4，积分电容器1插在高压端子和检测目标之间；阻抗变换器2将获得的Q(t)转换为不受外部噪声影响的模拟输出电压VQ(t)；模数AD转换器3将模拟输出电压VQ(t)转换为数字电压VD(t)；发射器4把数字电压VD(t)信号传输到PC机。所述积分电容器1插在高压端子和检测目标之间，使流过电容器和检测目标的电流相同。所述阻抗变换器2将积分电容器1得到的累积电荷Q(t)转换为不受外部噪声影响的稳定电压VQ(t)。所述模数AD转换器3将模拟输出电压VQ(t)转换为数字电压VD(t)。所述发射器4把数字电压VD(t)信号传输到PC机。
1)基本电路的连接。如图1所示，将高压直流电荷累积测量系统的端子1连接到高压电源，端子2通过串联的电阻(R)连接到测试设备的内部导体。电阻(R)起到限制击穿电流以保护测量单元的作用。
2)测量电荷累积量。每次测量施加不同电压，然后将流过高压电路的电流I(t)积分，可以计算出样品中的累积电荷Q(t)。
3)将得到的Q(t)通过阻抗变换器(运算放大器)转换成不受外部噪声影响的稳定电压VQ(t)。模拟输出电压VQ(t)通过A-D转换器转换为数字电压VD(t)。然后，VD(t)被传送到发射机。最后，收集到的信号被传送到连接到PC机的接收单元。
图2为基于电流积分的直流高压设备绝缘材料中累积电荷测量的测量设置图。
图3为累积电荷与时间和电压的关系图。

Claims (5)

1.基于电流积分的直流高压设备绝缘材料累积电荷测量方法，其特征在于，包括测量系统、高压电源、待测设备、封装外壳(5)以及PC机，所述测量系统封装于封装外壳(5)内部，所述测量系统包括积分电容器(1)、阻抗变换器(2)、模数(AD)转换器(3)以及发射器(4)，积分电容器(1)插在高压端子和检测目标之间；阻抗变换器(2)将获得的Q(t)转换为不受外部噪声影响的模拟输出电压VQ(t)；模数转换器(3)将模拟输出电压VQ(t)转换为数字电压VD(t)；发射器(4)把数字电压VD(t)信号传输到PC机；
测量电荷累积量：每次测量施加不同电压，然后将流过高压电路的电流I(t)积分，计算出样品中的累积电荷Q(t)；
将得到的Q(t)通过阻抗变换器(运算放大器)转换成不受外部噪声影响的稳定电压VQ(t)；
模拟输出电压VQ(t)通过A-D转换器转换为数字电压VD(t)。然后，VD(t)被传送到发射机；
最后，收集到的信号被传送到连接到PC机的接收单元。
2.根据权利要求1所述的基于电流积分的直流高压设备绝缘材料累积电荷测量方法，其特征在于，所述积分电容器(1)插在高压端子和检测目标之间，使流过电容器和检测目标的电流相同。
3.根据权利要求1所述的基于电流积分的直流高压设备绝缘材料累积电荷测量方法，其特征在于，所述阻抗变换器(2)将积分电容器(1)得到的累积电荷Q(t)转换为不受外部噪声影响的稳定电压VQ(t)。
4.根据权利要求1所述的基于电流积分的直流高压设备绝缘材料累积电荷测量方法，其特征在于，所述模数(AD)转换器(3)将模拟输出电压VQ(t)转换为数字电压VD(t)。
5.根据权利要求1所述的基于电流积分的直流高压设备绝缘材料累积电荷测量方法，其特征在于，所述发射器(4)把数字电压VD(t)信号传输到PC机。
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