CN112130046B - 高压试验中用于抑制高压工频感应电压的方法及装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了高压试验中用于抑制高压工频感应电压的装置，属于电气试验技术领域，包括高压输入接线柱、高压输出接线柱、第一高压刀闸、第二高压刀闸、第三高压刀闸、无源工频滤波器、有源高压工频干扰吸收器、高压电压传感器、高压电流传感器、中央处理单元和液晶显示单元，所述高压输入接线柱一端通过高压电流传感器与第一高压刀闸、第二高压刀闸、第三高压刀闸、无源工频滤波器、有源高压工频干扰吸收器、高压电压传感器、高压电流传感器、中央处理单元和液晶显示单元相连接，所述高压电压传感器的另一端连接高压输入接线柱，所述第一高压刀闸和中央处理单元之间设有接地线。本发明提高了工作效率、测试数据的准确性以及安全性。

Description

高压试验中用于抑制高压工频感应电压的方法及装置

技术领域

本发明涉及电气试验技术领域，尤其是涉及高压试验中用于抑制高压工频感应电压的方法及装置。

背景技术

电力系统包括众多的电气设备，有些电气设备的故障甚至会威胁到整个系统的安全供电。电力生产的实践证明，对电气设备按规定开展检测试验工作，是防患于未然，保证电力系统安全，经济运行的重要措施之一。在超高压及特高压变电站、线路定期进行高压试验时，由于被试设备与带电设备之间产生感应电压，感应电压较高时超过10kV，严重危及人身和设备的安全，对试验的测试数据会产生影响。如在主变不拆除引流线的情况下进行直流电阻及绝缘电阻测试时，由于感应电压通过引流线进入变压器，会直接影响测试数据的准确性，现场一般都拆除高压引流线，会造成现场工作量大，停电工作时间不够的问题。

由于感应电是带电设备是通过空气的电容耦合到被测试设备上，具有电压高、内阻大的特点。目前国内各大试验设备厂家都在积极研发抗感应电的设备，如异频介质损耗测试仪，采用45HZ和55HZ替代工频试验，对工频信号进行抗干扰的效果较好。目前市场上大部分的试验设备，如变压器直流电阻仪、绝缘电阻测试仪、断路器测试仪、回路电阻测试仪没有进行抗50HZ工频感应电功能，现场试验时需要拆除引流线。如不拆线进行高压试验，需发明抑制高压工频感应电压装置，提高工作效率和测试数据的准确性，降低被感应电伤人的风险。

发明内容

本发明的目的在于提供高压试验中用于抑制高压工频感应电压的装置，以解决现有技术中需要拆线进行高压试验，工作效率低，测试数据准确性差，安全性差的技术问题。

本发明提供高压试验中用于抑制高压工频感应电压的装置，包括高压输入接线柱、高压输出接线柱、第一高压刀闸、第二高压刀闸、第三高压刀闸、无源工频滤波器、有源高压工频干扰吸收器、高压电压传感器、高压电流传感器、中央处理单元、液晶显示单元，所述高压输入接线柱一端与输入电流源相连接且高压输入接线柱的另一端与高压电流传感器相连接，所述高压电流传感器的一端与第一高压刀闸、第二高压刀闸、第三高压刀闸和高压电压传感器的一端相连，所述高压电流传感器的另一端与中央处理单元相连接，所述第一高压刀闸、第二高压刀闸、第三高压刀闸的另一端分别连接中央处理单元、无源工频滤波器、有源高压工频干扰吸收器，所述无源工频滤波器的另一端和有源高压工频干扰吸收器的另两端均连接中央处理单元，所述中央处理单元的另外两端分别连接液晶显示单元和高压电压传感器，所述高压电压传感器的另一端连接高压输入接线柱，所述第一高压刀闸和中央处理单元之间设有接地线。

进一步，所述无源工频滤波器包括第一高压电容和高压电感，所述第一高压电容的一端连接第二高压刀闸且另一端连接高压电感，所述高压电感的另一端连接中央处理单元，所述第一高压电容和高压电感串联连接。

进一步，所述有源高压工频干扰吸收器包括第二高压电容、高压变压器、三极管吸能电路、窄带宽工频带通滤波器、第一分压电阻和第二分压电阻，所述第二高压电容的一端连接第三高压刀闸且另一端连接高压变压器的A脚，所述高压变压器的a脚连接三极管吸能电路，所述高压变压器的a脚为低压绕组，所述高压变压器的B脚和b脚共同连接三极管吸能电路、第二分压电阻和中央处理单元，所述三极管吸能电路的另一端连接窄带宽工频带通滤波器，所述第二分压电阻的另一端分别连接窄带宽工频带通滤波器和第一分压电阻，所述第一分压电阻的练一段分别连接第三高压刀闸和第二高压电容，所述第二分压电阻和高压变压器的B脚之间设有接地线。

进一步，所述三极管吸能电路包括NPN三极管Q1、PNP三极管Q2、电阻R1、电阻R2、电阻R3、电阻R4、二极管D1和二极管D2，所述高压变压器的a脚分别连接NPN三极管Q1的发射极和PNP三极管Q2的集电极，所述NPN三极管Q1的集电极和PNP三极管Q2的发射极分别连接窄带宽工频带通滤波器，所述电阻R1、电阻R2、二极管D1、二极管D2、电阻R3和电阻R4依次串联且均与NPN三极管Q1和PNP三极管Q2并联，所述电阻R2连接二极管D1的正极，所述二极管D1的负极连接二极管D2的正极，所述二极管D2的负极连接电阻R3，所述NPN三极管Q1的基极连接在电阻R1和电阻R2之间，所述PNP三极管Q2的基极连接在电阻R3和电阻R4之间，所述二极管D1的负极和二极管D2的正极与窄带宽工频带通滤波器的输出端连接，所述15V输入电压分别输入到NPN三极管Q1、电阻R1和窄带宽工频带通滤波器输入端上，所述15V输出电压从PNP三极管Q2、电阻R4和窄带宽工频带通滤波器的输出端输出。

进一步，所述NPN三极管Q1和PNP三极管Q2均工作在放大区域。

进一步，所述高压试验中用于抑制高压工频感应电压的装置的方法包括以下步骤：

S1：将试验导线输入端接入本装置高压输入接线柱，将试验导线输出端接入高压输出接线柱；

S2:合上第一高压刀闸，使接入的导线感应电进行接地；

S3：在进行直流项目的试验时，需要合上第二高压刀闸后再断开第一高压刀闸，无源工频滤波器投入工作；

S4:当现场测试的部分信号是非工频的交流信号时，需要合上第三高压刀闸，断开第一高压刀闸以及第二高压刀闸，使有源高压工频干扰吸收器投入工作；

S5：当高压电压传感器和高压电流传感器把高压的电压电流信号采集后，由中央处理单元进行处理，由液晶显示单元显示感应电压、感应电流、波形及频率；

S6:通过设置报价的感应电压及感应电流，当超过设定值时，进行报警，防止感应电压过高、感应电流过大时危及人身和设备的安全，必要时切断或降低感应电压和电流。

与现有技术相比较，本发明的有益效果在于：

其一，本发明采用有源高压工频吸收器，采用高压大容量电容与高压变压器串联后接入，高压变压器低压绕组接入三极管吸能电路的输出端，有源工频带通滤波器采集感应电信号，选出工频信号输出个三极管吸能电路的输入端，三极管对50hZ的工频感应电进行电流放大吸收，这样可以具有不用引流线直接进行抗工频感应电功能，从而提高了工作效率。

其二，本发明中窄带宽工频带通滤波器具有窄带宽的特点，该滤波器对工频高压干扰具有较低的阻抗，具有吸收功率的作用，三极管工作在放大区域，不产生交流干扰信号，这样可以提高测试数据的准确性，防止试验数据出现失真的情况。

其三，本发明能把工频干扰抑制到很低的电压，对非工频交流信号具有较高的阻抗，采用高压大容量电容对直流电压具有隔离作用，对试验时施加的非工频信号不生产干扰，这样不但可以提高测试数据的准确性，而且对直流电压隔离，防止感应电压过高、感应电流过大时危及人身和设备的安全，大大提高了设备的使用安全性。

附图说明

为了更清楚地说明本发明具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式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，下面描述中的附图是本发明的一些实施方式，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为本发明的总电路原理图；

图2为本发明中无源工频滤波器的内部电路原理图；

图3为本发明中有源高压工频干扰吸收器的电路原理图一；

图4为本发明中有源高压工频干扰吸收器的电路原理图二；

图5为本发明中三极管吸能电路的电路原理图。

附图标记：高压输入接线柱1，第一高压刀闸2，第二高压刀闸3，第三高压刀闸4，无源工频滤波器5，有源高压工频干扰吸收器6，中央处理单元7，液晶显示单元8，高压电压传感器9，高压电流传感器10，高压输出接线柱11，第一高压电容12，高压电感13，第二高压电容14，高压变压器15，窄带宽工频带通滤波器16，第一分压电阻17，第二分压电阻18，三极管吸能电路19。

具体实施方式

下面将结合附图对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。

通常在此处附图中描述和显示出的本发明实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。因此，以下对在附图中提供的本发明的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本发明的范围，而是仅仅表示本发明的选定实施例。

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。

在本发明的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

下面结合图1至图5所示，本发明实施例提供了高压试验中用于抑制高压工频感应电压的方装置，包括高压输入接线柱1、高压输出接线柱11、第一高压刀闸2、第二高压刀闸3、第三高压刀闸4、无源工频滤波器5、有源高压工频干扰吸收器6、高压电压传感器9、高压电流传感器10、中央处理单元7、液晶显示单元8，所述高压输入接线柱1一端与试验导线输入端相连接且高压输入接线柱1的另一端与高压电流传感器10相连接，所述高压电流传感器10的一端与第一高压刀闸2、第二高压刀闸3、第三高压刀闸4和高压电压传感器9的一端相连，所述高压电流传感器10的另一端与中央处理单元7相连接，所述第一高压刀闸2、第二高压刀闸3、第三高压刀闸4的另一端分别连接中央处理单元7、无源工频滤波器5、有源高压工频干扰吸收器6，所述无源工频滤波器5的另一端和有源高压工频干扰吸收器6的另两端均连接中央处理单元7，所述中央处理单元7的另外两端分别连接液晶显示单元8和高压电压传感器9，所述高压电压传感器9的另一端连接高压输入接线柱1，所述第一高压刀闸2和中央处理单元7之间设有接地线。

所述无源工频滤波器5包括第一高压电容和高压电感13，所述第一高压电容12的一端连接第二高压刀闸3且另一端连接高压电感13，所述高压电感13的另一端连接中央处理单元7，所述第一高压电容和高压电感13串联连接。

所述有源高压工频干扰吸收器6包括第二高压电容14、高压变压器15、三极管吸能电路19、窄带宽工频带通滤波器16、第一分压电阻17和第二分压电阻18，所述第二高压电容14的一端连接第三高压刀闸4且另一端连接高压变压器15的A脚，所述高压变压器15的a脚连接三极管吸能电路19，所述高压变压器15的a脚为低压绕组，所述高压变压器15的B脚和b脚共同连接三极管吸能电路19、第二分压电阻18和中央处理单元7，所述三极管吸能电路19的另一端连接窄带宽工频带通滤波器16，所述第二分压电阻18的另一端分别连接窄带宽工频带通滤波器16和第一分压电阻17，所述第一分压电阻17的练一段分别连接第三高压刀闸4和第二高压电容14，所述第二分压电阻18和高压变压器15的B脚之间设有接地线。

所述三极管吸能电路19包括NPN三极管Q1、PNP三极管Q2、电阻R1、电阻R2、电阻R3、电阻R4、二极管D1和二极管D2，所述高压变压器15的a脚分别连接NPN三极管Q1的发射极和PNP三极管Q2的集电极，所述NPN三极管Q1的集电极和PNP三极管Q2的发射极分别连接窄带宽工频带通滤波器16，所述电阻R1、电阻R2、二极管D1、二极管D2、电阻R3和电阻R4依次串联且均与NPN三极管Q1和PNP三极管Q2并联，所述电阻R2连接二极管D1的正极，所述二极管D1的负极连接二极管D2的正极，所述二极管D2的负极连接电阻R3，所述NPN三极管Q1的基极连接在电阻R1和电阻R2之间，所述PNP三极管Q2的基极连接在电阻R3和电阻R4之间，所述二极管D1的负极和二极管D2的正极与窄带宽工频带通滤波器16的输出端连接，所述15V输入电压分别输入到NPN三极管Q1、电阻R1和窄带宽工频带通滤波器16输入端上，所述15V输出电压从PNP三极管Q2、电阻R4和窄带宽工频带通滤波器16的输出端输出。

所述NPN三极管Q1和PNP三极管Q2均工作在放大区域。

所述高压试验中用于抑制高压工频感应电压的装置的方法，包括以下步骤：

S1：将试验导线输入端接入本装置高压输入接线柱1，将试验导线输出端接入高压输出接线柱11；

S2:合上第一高压刀闸2，使接入的导线感应电进行接地；

S3：在进行直流项目的试验时，如绝缘电阻、直流电阻、回路电阻试验时，需要合上第二高压刀闸3后再断开第一高压刀闸2，无源工频滤波器5投入工作；

S4:当现场测试的部分信号是非工频的交流信号时，如40HZ、60HZ，需要合上第三高压刀闸4，断开第一高压刀闸2以及第二高压刀闸3，使有源高压工频干扰吸收器6投入工作；

S5：当高压电压传感器9和高压电流传感器10把高压的电压电流信号采集后，由中央处理单元7进行处理，由液晶显示单元8显示感应电压、感应电流、波形及频率；

S6:通过设置报价的感应电压及感应电流，当超过设定值时，进行报警，防止感应电压过高、感应电流过大时危及人身和设备的安全，必要时切断或降低感应电压和电流。

实施例一：

在现场试验时，试验导线输入端接入本装置高压输入接线柱1和试验导线输出端接入高压输出接线柱11，接入高压输入接线柱1和高压输出接线柱11的目的是为了检测感应电流，如不接高压输出接线柱11，需要增加一个开口电流互感器测量感应电流，为了提高测量精度和方便现场，设置高压输出接线柱11，合上第一高压刀闸2，使接入的导线感应电进行接地，接地的目的是保障设备和人生的安全。进行直流项目的试验，如绝缘电阻、直流电阻、回路电阻试验时，只需要合上第二高压刀闸3、再断开第一高压刀闸2，无源工频滤波器5投入工作，其中第一高压电容12与高压电感13在50hZ下的阻抗接近与0欧，由于感应电是带电设备是通过空气的电容耦合到被测试设备上，具有电压高、内阻大的特点，通过阻抗分压的原理，可以把交流工频感应电降到最低接近0V，然而高压电容对直流信号不产生影响，不影响其测试的精度。

实施例二：

现场测试的部分信号是非工频的交流信号时，如40HZ、60HZ，需合上第三高压刀闸4，断开第一高压刀闸2及第二高压刀闸3，使有源高压工频干扰吸收器6投入工作。本次创新采用高压大容量第二高压电容14与高压变压器15串联后接入回路中。第一分压电阻17、第二分压电阻18把信号接入窄带宽工频带通滤波器16，随时跟踪感应电压的波形及频率，窄带宽工频带通滤波器16把需要抑制的信号输入到三极管吸收电路的输入端，让NPN三极管Q1和PNP三极管Q2处于交流放大状态，能从高压变压器15低压绕组吸收工频高压干扰，采用三极管对工频信号进行滤除，三极管工作在放大区域，不产生交流干扰信号。三极管吸能电路19在没有工频输入信号时，NPN三极管Q1、PNP三极管Q2处于直流微导通状态，目的是让三极管吸收电路工作在线性放大状态，失真度小，能把工频干扰抑制到很低的电压，对非工频交流信号具有较高的阻抗，采用高压大容量第二高压电容14对直流电压具有隔离作用。由于该三极管吸能电路19的输入控制端来自窄带宽工频带通滤波器16，对工频信号能通过窄带宽工频带通滤波器16，费工频信号进行隔离，对试验时施加的非工频信号不生产干扰，具有较好的频率特性，适用范围广，而市场上现有的大部分的试验设备，如变压器直流电阻仪、绝缘电阻测试仪、断路器测试仪、回路电阻测试仪没有进行抗50HZ工频感应电功能，只能通过接上引流线来抗工频感应电，现场试验时需要拆除引流线，如不拆线则会进行高压试验，可能会对人和设备造成不可估量的损害，但是如果拆除引流线，会造成现场工作量大，停电工作时间不够的问题，同时在不拆除引流线的情况下进行直流电阻及绝缘电阻测试时，由于感应电压通过引流线进入变压器，会直接影响测试数据的准确性。

所述高压电压传感器9、高压电流传感器10把高压的电压电流信号采集后，由中央处理单元7如STM32单片机进行处理，由液晶显示单元8显示感应电压、感应电流、波形及频率，可以通过设置报价的感应电压及感应电流，当超过设定值时，进行报警，防止感应电压过高、感应电流过大时危及人身和设备的安全，此时将会自动关闭或降低测试电流及电压，从而保护人身和设备的安全。

最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各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，或者对其中部分或者全部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范围。

Claims (6)

1.高压试验中用于抑制高压工频感应电压的装置，其特征在于，包括高压输入接线柱（1）、高压输出接线柱（11）、第一高压刀闸（2）、第二高压刀闸（3）、第三高压刀闸（4）、无源工频滤波器（5）、有源高压工频干扰吸收器（6）、高压电压传感器（9）、高压电流传感器（10）、中央处理单元（7）和液晶显示单元（8），所述高压输入接线柱（1）一端与试验导线输入端相连接且高压输入接线柱（1）的另一端与高压电流传感器（10）相连接，所述高压电流传感器（10）的一端与第一高压刀闸（2）、第二高压刀闸（3）、第三高压刀闸（4）和高压电压传感器（9）的一端相连，所述高压电流传感器（10）的另一端与中央处理单元（7）相连接，所述第一高压刀闸（2）、第二高压刀闸（3）、第三高压刀闸（4）的另一端分别连接中央处理单元（7）、无源工频滤波器（5）、有源高压工频干扰吸收器（6），所述无源工频滤波器（5）的另一端和有源高压工频干扰吸收器（6）的另两端均连接中央处理单元（7），所述中央处理单元（7）的另外两端分别连接液晶显示单元（8）和高压电压传感器（9），所述高压电压传感器（9）的另一端连接高压输入接线柱（1），所述第一高压刀闸（2）和中央处理单元（7）之间设有接地线。

2.根据权利要求1所述的高压试验中用于抑制高压工频感应电压的装置，其特征在于，所述无源工频滤波器（5）包括第一高压电容（12）和高压电感（13），所述第一高压电容（12）的一端连接第二高压刀闸（3）且另一端连接高压电感（13），所述高压电感（13）的另一端连接中央处理单元（7），所述第一高压电容和高压电感（13）串联连接。

3.根据权利要求1所述的高压试验中用于抑制高压工频感应电压的装置，其特征在于，所述有源高压工频干扰吸收器（6）包括第二高压电容（14）、高压变压器（15）、三极管吸能电路（19）、窄带宽工频带通滤波器（16）、第一分压电阻（17）和第二分压电阻（18），所述第二高压电容（14）的一端连接第三高压刀闸（4）且另一端连接高压变压器（15）的A脚，所述高压变压器（15）的a脚连接三极管吸能电路（19），所述高压变压器（15）的a脚为低压绕组，所述高压变压器（15）的B脚和b脚共同连接三极管吸能电路（19）、第二分压电阻（18）和中央处理单元（7），所述三极管吸能电路（19）的另一端连接窄带宽工频带通滤波器（16），所述第二分压电阻（18）的另一端分别连接窄带宽工频带通滤波器（16）和第一分压电阻（17），所述第一分压电阻（17）的练一段分别连接第三高压刀闸（4）和第二高压电容（14），所述第二分压电阻（18）和高压变压器（15）的B脚之间设有接地线。

4.根据权利要求3所述的高压试验中用于抑制高压工频感应电压的装置，其特征在于，所述三极管吸能电路（19）包括NPN三极管Q1、PNP三极管Q2、电阻R1、电阻R2、电阻R3、电阻R4、二极管D1和二极管D2，所述高压变压器（15）的a脚分别连接NPN三极管Q1的发射极和PNP三极管Q2的集电极，所述NPN三极管Q1的集电极和PNP三极管Q2的发射极分别连接窄带宽工频带通滤波器（16），所述电阻R1、电阻R2、二极管D1、二极管D2、电阻R3和电阻R4依次串联且均与NPN三极管Q1和PNP三极管Q2并联，所述电阻R2连接二极管D1的正极，所述二极管D1的负极连接二极管D2的正极，所述二极管D2的负极连接电阻R3，所述NPN三极管Q1的基极连接在电阻R1和电阻R2之间，所述PNP三极管Q2的基极连接在电阻R3和电阻R4之间，所述二极管D1的负极和二极管D2的正极与窄带宽工频带通滤波器（16）的输出端连接，15V输入电压分别输入到NPN三极管Q1、电阻R1和窄带宽工频带通滤波器（16）输入端上，-15V输出电压从PNP三极管Q2、电阻R4和窄带宽工频带通滤波器（16）的输出端输出。

5.根据权利要求4所述的高压试验中用于抑制高压工频感应电压的装置，其特征在于，所述NPN三极管Q1和PNP三极管Q2均工作在放大区域。

6.根据权利要求1所述的高压试验中用于抑制高压工频感应电压的装置的方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤：

S1：将试验导线输入端接入本装置高压输入接线柱（1），将试验导线输出端接入高压输出接线柱（11）；

S2:合上第一高压刀闸（2），使接入的导线感应电进行接地；

S3：在进行直流项目的试验时，需要合上第二高压刀闸（3）后再断开第一高压刀闸（2），无源工频滤波器（5）投入工作；

S4:当现场测试的部分信号是非工频的交流信号时，需要合上第三高压刀闸（4），断开第一高压刀闸（2）以及第二高压刀闸（3），使有源高压工频干扰吸收器（6）投入工作；

S5：当高压电压传感器（9）和高压电流传感器（10）把高压的电压电流信号采集后，由中央处理单元（7）进行处理，由液晶显示单元（8）显示感应电压、感应电流、波形及频率；

S6:通过设置报警的感应电压及感应电流，当超过设定值时，进行报警，防止感应电压过高、感应电流过大时危及人身和设备的安全，必要时切断或降低感应电压和电流。