CN112649660A - 高压测量隔离装置和高压测量系统 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种高压测量隔离装置和高压测量系统。高压测量隔离装置包括由高压设备获得高压信号并降低为低压信号的降压单元、将低压信号转换为光纤电压信号并输出的隔离单元。隔离单元包括用于将低压信号转换为数字电压信号的AD模数转换芯片、用于读取数字电压信号并转换为串口电压信号输出的隔离端CPU、用于将串口电压信号转换为光纤电压信号输出的隔离端光纤模块。高压测量系统包括前述的高压测量隔离装置、一端与高压测量隔离装置相连接的光纤、与光纤另一端相连接并用于基于光纤电压信号获得待测量高压电压的远程控制测量设备。本发明能够实现完全电气隔离，避免造成远程控制测量设备损坏，保障操作人员安全，保障测量结果准确。
Description
技术领域
本发明属于电力高压设备试验技术领域，具体涉及一种针对高压设备试验过程的高压测量隔离装置以及高压测量系统。
背景技术
现有高电压测量技术中，测量高压的方法是：采用分压器或者电压互感器并联在设备高压输出端，将设备的高压电压按照分压比例关系降低为可测量的低压电压（比如降为20V或者57.7V电压等级），测量端安装于本体设备底端，将测得的低压电压通过电缆线送入到远程控制箱内部，远程控制箱内部通过将模拟电压信号转换为数字电压信号，然后送入到单片机进行处理，通过一定的比例系数，最后显示在人机界面上，从而实时读取高压电压数值。
高压设备在试验过程中，高压电压一旦发生突变、对地放电等情况，分压器或者电压互感器采集的低压电压会附加较强的尖峰电压，瞬时电压相当高，该瞬时电压可能会通过电缆线串入到远程控制设备的测量系统、控制系统的回路中，轻则会损坏远程控制设备内部器件，比如工控机，高精密测量线路板，开关电源或者示波器等主要设备，重则可能会使操作者产生触电事故。
而且现有的技术中，由于测量端口一般是裸露在空气中，长时间会产生氧化现象，从而造成接口接触不良，导致测量信号不准确，或者经过电缆线后，送入远程设备的模拟信号微弱，使得最后的测量结果不准确。
发明内容
本发明的目的是提供一种能够实现完全隔离，从而避免高压设备对与测量设备或人员安全产生影响的高压测量隔离装置。
为达到上述目的，本发明采用的技术方案是：
一种高压测量隔离装置，应用于高压设备试验过程中，所述高压测量隔离装置包括由高压设备获得高压信号并按比例关系降低为低压信号的降压单元、将所述低压信号转换为能够通过光纤传输的光纤电压信号并输出的隔离单元。
所述降压单元包括分压器或电压互感器。
所述隔离单元包括用于将所述低压信号转换为数字电压信号的AD模数转换芯片、用于读取所述数字电压信号并转换为串口电压信号输出的隔离端CPU、用于将所述串口电压信号转换为所述光纤电压信号输出的隔离端光纤模块，所述AD模数转换芯片、所述隔离端CPU、所述隔离端光纤模块依次连接。
所述隔离端光纤模块具有能够连接光纤的输出端口。
所述输出端口采用抗氧化航空插头。
所述隔离单元还包括隔离端电池以及与所述隔离端电池相连接并分别输出不同工作电源信号为所述隔离端CPU、所述AD模数转换芯片、所述隔离端光纤模块供电的隔离端电源模块。
所述隔离端电池具有充电口，所述充电口采用抗氧化航空插头。
本发明还提供一种基于上述高压测量隔离装置，具有较高安全性的高压测量系统，其方案是：
一种高压测量系统，包括前述的高压测量隔离装置、一端与所述高压测量隔离装置相连接的光纤、与所述光纤另一端相连接并用于基于所述光纤电压信号获得待测量高压电压的远程控制测量设备。
所述远程控制测量设备包括与所述光纤相连接并获得所述光纤电压信号的控测端光纤模块、与所述控测端光纤模块相连接并基于所述光纤电压信号计算得到所述高压设备的实际高压电压的控测端CPU、与所述控测端CPU相连接并显示所述高压设备的实际高压电压的人机交互界面。
所述远程控制测量设备还包括用于为所述控测端CPU、所述人机交互界面供电的双电源装置，所述双电源装置包括控测端电池、与所述控测端电池相连接的控测端电源模块、与外接电源相连接的开关电源供电模块，所述控测端电源模块分别与所述控测端CPU、所述人机交互界面相连接，所述开关电源供电模块分别与所述控测端CPU、所述人机交互界面相连接。
由于上述技术方案运用，本发明与现有技术相比具有下列优点：本发明的高压测量隔离装置能够实现完全的电气隔离，避免高压设备的高压突变造成远程控制测量设备损坏，保障操作人员安全；本发明的高压测量系统安全性较高，信号传输精度和可靠性也较高，从而保障测量结果。
附图说明
附图1为本发明的高压测量系统的示意图。
附图2为本发明的高压测量系统中高压测量隔离装置的示意图。
附图3为本发明的高压测量系统中远程控制测量设备的示意图。
具体实施方式
下面结合附图所示的实施例对本发明作进一步描述。
实施例一：如附图1所示，一种用于对高压设备进行高压电压测量的高压测量系统，包括高压测量隔离装置、光纤和远程控制测量设备。高压测量隔离装置与被测的高压设备相连接，光纤的两端分别连接高压测量隔离装置和远程控制测量设备。
高压测量隔离装置用于由高压设备采集高压信号并输出，如附图2所示，高压测量隔离装置包括降压单元和隔离单元。降压单元用于由高压设备获得高压信号并按比例关系降低为可测量的低压信号（比如20V或者57.7V电压等级的低压模拟信号），其包括分压器或电压互感器，能够并联在高压设备的高压输出端。隔离单元用于将低压信号转换为能够通过光纤传输的光纤电压信号并输出。隔离单元包括依次连接的AD模数转换芯片、隔离端CPU、隔离端光纤模块依次连接。AD模数转换芯片用于将低压信号转换为数字电压信号，隔离端CPU用于读取数字电压信号并转换为串口电压信号输出，隔离端光纤模块用于将串口电压信号转换为光纤电压信号输出，隔离端光纤模块具有能够连接光纤的输出端口该输出端口采用抗氧化航空插头。隔离单元还包括隔离端电池（锂电池）以及与隔离端电池相连接的隔离端电源模块，隔离端电源模块由隔离端电池获得电能并分别输出不同工作电源信号而为隔离端CPU、AD模数转换芯片、隔离端光纤模块供电。隔离端电池具有充电口，充电口也采用抗氧化航空插头。采用电池供电形式可以减少高压测量隔离装置的外部接线。整个高压测量隔离装置仅有一个输出端口和一个充电口，二者除使用抗氧化航空插头以放置长时间暴露在空气中而造成接触不良，影响实际测量，还可以配置防尘盖等辅助器件。
由高压测量隔离装置得到的包含电压信息的光纤电压信号通过光纤传输给远程控制测量设备。
远程控制测量设备用于基于光纤电压信号获得待测量高压电压。如附图3所示，远程控制测量设备包括依次连接的控测端光纤模块、控测端CPU和人机交互界面。控测端光纤模块与光纤相连接并获得光纤电压信号，与控测端光纤模块相连接的控测端CPU用于基于光纤电压信号通过将乘以一定分压比例系数的方式计算得到高压设备的实际高压电压，与控测端CPU相连接的人机交互界面用于显示高压设备的实际高压电压。远程控制测量设备还包括用于为控测端CPU、人机交互界面供电的双电源装置，双电源装置包括控测端电池、与控测端电池相连接的控测端电源模块、与AC220V外接电源相连接的开关电源供电模块，控测端电源模块分别与控测端CPU、人机交互界面相连接，开关电源供电模块分别与控测端CPU、人机交互界面相连接。
上述方案将高压测量部分与远程控制测量部分通过光纤隔离，可以可靠地实现电气隔离，操作人员与高压带电部分也实现完全隔离对于测量设备或人体安全都能够保障。本发明能够很好的将高压电压测量设备和人机交互测量显示设备进行电气隔离，中间采用的光纤线来传导信号，当高压电压发生突变，对地放电等突发情况时，不会对远程测量系统内部精密设备造成损坏，从而造成经济所示，当然更重要的是能够保证操作者的安全。对于原本的模拟信号通过电缆线来传输，有一定的线损和衰减，导致测量不准确，数字信号传输更精确和可靠，对于测量结果更有保障。
上述实施例只为说明本发明的技术构思及特点，其目的在于让熟悉此项技术的人士能够了解本发明的内容并据以实施，并不能以此限制本发明的保护范围。凡根据本发明精神实质所作的等效变化或修饰，都应涵盖在本发明的保护范围之内。
Claims (10)
1.一种高压测量隔离装置，应用于高压设备试验过程中，其特征在于：所述高压测量隔离装置包括由高压设备获得高压信号并按比例关系降低为低压信号的降压单元、将所述低压信号转换为能够通过光纤传输的光纤电压信号并输出的隔离单元。
2.根据权利要求1所述的高压测量隔离装置，其特征在于：所述降压单元包括分压器或电压互感器。
3.根据权利要求1所述的高压测量隔离装置，其特征在于：所述隔离单元包括用于将所述低压信号转换为数字电压信号的AD模数转换芯片、用于读取所述数字电压信号并转换为串口电压信号输出的隔离端CPU、用于将所述串口电压信号转换为所述光纤电压信号输出的隔离端光纤模块，所述AD模数转换芯片、所述隔离端CPU、所述隔离端光纤模块依次连接。
4.根据权利要求3所述的高压测量隔离装置，其特征在于：所述隔离端光纤模块具有能够连接光纤的输出端口。
5.根据权利要求4所述的高压测量隔离装置，其特征在于：所述输出端口采用抗氧化航空插头。
6.根据权利要求3所述的高压测量隔离装置，其特征在于：所述隔离单元还包括隔离端电池以及与所述隔离端电池相连接并分别输出不同工作电源信号为所述隔离端CPU、所述AD模数转换芯片、所述隔离端光纤模块供电的隔离端电源模块。
7.根据权利要求6所述的高压测量隔离装置，其特征在于：所述隔离端电池具有充电口，所述充电口采用抗氧化航空插头。
8.一种高压测量系统，其特征在于：所述高压测量系统包括如权利要求1至7中任一项所述的高压测量隔离装置、一端与所述高压测量隔离装置相连接的光纤、与所述光纤另一端相连接并用于基于所述光纤电压信号获得待测量高压电压的远程控制测量设备。
9.根据权利要求8所述的高压测量系统，其特征在于：所述远程控制测量设备包括与所述光纤相连接并获得所述光纤电压信号的控测端光纤模块、与所述控测端光纤模块相连接并基于所述光纤电压信号计算得到所述高压设备的实际高压电压的控测端CPU、与所述控测端CPU相连接并显示所述高压设备的实际高压电压的人机交互界面。
10.根据权利要求9所述的高压测量系统，其特征在于：所述远程控制测量设备还包括用于为所述控测端CPU、所述人机交互界面供电的双电源装置，所述双电源装置包括控测端电池、与所述控测端电池相连接的控测端电源模块、与外接电源相连接的开关电源供电模块，所述控测端电源模块分别与所述控测端CPU、所述人机交互界面相连接，所述开关电源供电模块分别与所述控测端CPU、所述人机交互界面相连接。
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