CN113625137A - 一种电气线路绝缘检测和诊断装置 - Google Patents

Abstract

通过本发明的电气线路绝缘检测和诊断装置，尤其用于连接至电机的电气线路的绝缘的检测和诊断，其通过向电气线路中发送测试发送信号，测试发送信号在所述电气线路中传播，此时电气线路的绝缘情况会对该测试发送信号产生影响，当绝缘情况发送变化时，该测试发送信号的至少幅值会发生变化，并通过接收经由电气线路的测试接收信号，分析测试发送信号与测试接收信号，来计算和判断该电气线路的绝缘性能，从而能够以简单、可靠、便捷且便宜的方式来对电气线路的绝缘性能进行检测和诊断，避免了现有技术中的高阻计法的缺点，具有突出的有益效果。

Description

一种电气线路绝缘检测和诊断装置

技术领域

本发明属于电力技术领域，具体地说，涉及一种电气线路的绝缘检测和诊断装置。

背景技术

绝缘性就是使用不导电的物质将带电体隔离或者包裹起来的特性，以防止触电的一种安全措施。良好绝缘性对于保证电气设备与线路的安全运行是非常重要的。在强电作用下，绝缘物质可能被击穿而丧失其绝缘性能，而固体的绝缘物质被击穿后则不可逆地完全丧失了其电气绝缘性能，例如对于电气设备的线路，在导电的线芯(通常由铜或铝制成)之外包裹有绝缘层，该绝缘层往往采用塑料材料或橡胶材料制成，这些绝缘材料制成的绝缘层在导电的线芯与外部环境之间构成了电气绝缘构造。

但是，由于环境或外界的因素，例如高温蒸汽、腐蚀性气体或液体、潮湿、导电性粉尘或者机械损伤，会造成电气线路的绝缘层的损伤从而使得其绝缘性能降低甚至被破坏；同时，绝缘材料在日常使用过程中，在光照、风雨或本身发热等的环境因素的作用下，也会发生老化，从而使得绝缘材料的绝缘性能逐渐降低。

特别是对于大型工矿企业来说，其电气设备通常都是长时间、高负荷的运行，同时电气设备的工作环境也比较差，从而使得电气线路的绝缘出现问题的状况比较多，造成电气设备故障甚至可能引发火灾或事故。因而，通常会对电气设备及电气线路定期进行检修和检测，来保障电气设备和电气线路绝缘性能的可靠性。

而目前情况下，对于电气设备和电气线路的绝缘性能测量，通常采用手动摇表或者绝缘电阻测试仪等仪器来测量电气设备或电气线路的对地电阻值，用以评估电气设备或电气线路的绝缘性能。而这些便携式电阻测量仪器通常采用的是高阻计法，也即电流电压法，其是通过对电气设备或电气线路输入一个测量电压，然后通过测量流经的电流值大小来计算得到电阻值/绝缘值。但是高阻计法的测量结果与测量电压的性能有关，测量结果的准确性对测量电压的大小、精度、稳定性以及测量仪器的内阻等提出了较高的要求，这就造成测量仪器价格比较高。

因而，开发一种简单、可靠且成本较低的电气设备和电气线路的绝缘性能的检测和诊断装置成为本领域中亟待解决的技术问题。

发明内容

为了解决上述技术问题，本发明提出一种电气线路绝缘检测和诊断装置，其包括处理单元、测试信号发生单元、输出接头、输入接头、输入信号接收单元，其中，所述处理单元与所述测试信号发生单元和输入信号接收单元连接，所述处理单元控制所述测试信号发生单元和输入信号接收单元，并接收测试信号发生单元和输入信号接收单元的数据；所述输出接头与所述测试信号发生单元连接，用以将所述测试信号发生单元产生的测试发送信号输入到所述电气线路；所述输入接头与电气线路相连用以接收经由电气线路的测试接收信号，并且所述输入接头与所述输入信号接收单元连接用于将接收到的所述经由电气线路的测试接收信号传送至所述输入信号接收单元，所述处理单元通过分析测试发送信号与测试接收信号，计算得到电气线路的绝缘性能。

进一步地，所述输出接头为一个，所述输入接头为多个，所述输入信号接收单元与多个输入接头连接，所述输入信号接收单元为多通道的。

进一步地，所述测试发送信号为具有第一幅值和第一频率的交流信号。

进一步地，所述测试发送信号的第一频率是可调的，所述测试发送信号的第一幅值是可调的。

进一步地，所述测试发送信号是不连续的脉冲信号，所述测试发送信号具有第一时长的长度。

进一步地，所述测试发送信号的第一时长的长度是可调的。

进一步地，所述电气线路绝缘检测和诊断装置还包括显示单元，所述处理单元计算得到的电气线路的绝缘性能通过所述显示单元进行显示。

进一步地，所述电气线路为连接至电机的电气线路。

通过本发明的电气线路绝缘检测和诊断装置，尤其用于连接至电机的电气线路的绝缘的检测和诊断，其通过向电气线路中发送测试发送信号，测试发送信号在所述电气线路中传播，此时电气线路的绝缘情况会对该测试发送信号产生影响，当绝缘情况发送变化时，该测试发送信号的至少幅值会发生变化，并通过接收经由电气线路的测试接收信号，分析测试发送信号与测试接收信号，来计算和判断该电气线路的绝缘性能，从而能够以简单、可靠、便捷且便宜的方式来对电气线路的绝缘性能进行检测和诊断，避免了现有技术中的高阻计法的缺点，具有突出的有益效果。

附图说明

接下来参考附图详细描述本发明的实施例。从该描述中得出的其他的特征和优点。这些实施例的具体特征一般而言可以作为本发明的特征。这些实施例的与其他特征相关联的特征也可以作为本发明的单独特征。

附图示意性且示例性地示出：

图1为本发明的电气线路绝缘检测和诊断装置的工作原理图。

图2为本发明的电气线路等效电路原理图。

图3为本发明的电气线路阻抗特性图。

具体实施方式

为了解决上述技术问题，本发明提出一种电气线路绝缘检测和诊断装置，如图1所示，包括处理单元、测试信号发生单元、输出接头、输入接头、输入信号接收单元。其中，所述处理单元与所述测试信号发生单元和输入信号接收单元连接，所述处理单元控制所述测试信号发生单元和输入信号接收单元，并接收测试信号发生单元和输入信号接收单元的数据；所述输出接头与所述测试信号发生单元连接，用以将所述测试信号发生单元产生的测试发送信号输入到所述电气线路；所述输入接头与电气线路相连用以接收经由电气线路的测试接收信号，并且所述输入接头与所述输入信号接收单元连接用于将接收到的所述经由电气线路的测试接收信号传送至所述输入信号接收单元。

具体地，所述输出接头和所述输入接头可以是夹子形状或者针状。

尤其，本发明的电气线路绝缘检测和诊断装置特别地适用于对电机的电气线路的绝缘的检测和诊断；在本实施例中，所述的输出接头为一个，所述的输入接头为二个，并且，所述输入信号接收单元与该二个输入接头连接，所述输入信号接收单元为多通道的，每个输入接头分别与所述输入信号接收单元中的一个通道连接，两个输入接头的数据在所述输入信号接收单元中相互不干扰。

当然，在其他的实施例中，根据具体的需要，所述输入接头的个数和所述输出接头的个数可以任意地设置。

如图1所示，电机M具有三相线路供电，并且该电机M采用星形接法，也即电机M的三相线路在其一端相互连接。该电机M的三相电的线路一端连接至电机M，而另一端则连接到开关控制柜中的供电母线上，由此能够从三相供电母线上引出该电气线路来对电机M进行供电，驱动电机M进行工作。

当对该电机M的电气线路进行定期的绝缘检测或者在该电机M维修之后对其电气线路进行绝缘检测时，首先，在该电机M的开关控制柜处，将电机M的三相供电线路与供电母线脱离，此时，电机M以及其三相电线路为孤立的、不带电的系统。其次，将本发明的电气线路绝缘检测和诊断装置中的一个输出接头连接至三相电线路中的之一上，例如U相，将本发明的电气线路绝缘检测和诊断装置中的两个输入接头连接至三相电线路中的其他二个上，例如V相、W相。

其中，所述测试信号发生单元用于产生测试发送信号，该测试发送信号通过所述输出接头传送至U相中，由于电机M的三相U、V、W采用星形接线方式，因而该测试发送信号能够通过电机M的U相经由中性点分别传送至V相和W相，也即，能够在V相的一端和W相的一端检测到对应于所述测试发送信号的测试接收信号。

以下介绍本发明的绝缘检测的原理：

对于电机M的三相供电线路UVW来说，其分别包括位于中心的导电线芯以及包裹所述导电线芯的绝缘层，所述绝缘层由绝缘材料制成，由此将导电线芯与外部环境绝缘地隔开。那么对于该电气线路，其具有导电的电阻R以及相对于外部的接地点的电容C，而该电容C则是由绝缘材料构成的绝缘层形成。相对于该电气线路的输入和输出来说，该电气线路相当于一个RC并联电路。

进一步地，参见图2所示，由于该电容C的值较大，因而优选地，本发明的电气线路绝缘检测和诊断装置还额外地包括有配平电阻R1，优选地，该配平电阻R1是可调的，且连接到所述输出接头或所述输入接头处。而该配平电阻R1优选地被集成在本发明的电气线路绝缘检测和诊断装置中，并通过调节旋钮来进行阻值的调整。进一步地，所述配平电阻R1的最大阻值为10M欧姆、50M欧姆、100M欧姆或200M欧姆。

由此，能够得到输出信号与输入信号的传递函数为：

其中，Uout为所述测试接收信号，Uin为所述测试发送信号。

而对于该电气线路，如图2、3所示，随着测试发送信号的频率不同，该电气线路所变现的阻抗也不同，那么对应于接收到的测试接收信号来说，该测试接收信号的电压幅值相应地也不同。因此，能够通过调整测试发送信号的特性，并将该测试发送信号输入到所述电气线路中，通过测量和分析所述测试接收信号的特性，进而判断该电气线路的绝缘特性。

更具体地，如果该电气线路的绝缘特性较佳，绝缘性能合格，那么该电气线路的等效电路中，电阻R的值较大而等效电容C的值也较大；那么此时对应于测试接收信号来说，对应于一定的频率，测试接收信号的电压幅值较低。而当该电气线路的绝缘由于外界因素出现问题，那么此时可能会出现绝缘不佳乃至短路、漏电等情况的发生，那么此时，电阻R的值较小且等效电容C的值也较小看；那么此时对应于测试接收信号来说，对应于一定的频率，测试接收信号的电压幅值较高。

进一步地，所述测试发送信号为具有第一幅值和第一频率的交流信号。还可以通过调整测试发送信号的频率值，对应地接收所述测试接收信号，通过分析所述测试发送信号和所述测试接收信号在不同频率下的对比特性，进而来具体地检测该电气线路的绝缘特性。

进一步地，所述测试发送信号的第一频率是可调的，所述测试发送信号的第一幅值是可调的。

特别地更优地说明，在本发明中，所述测试发送信号是不连续的脉冲信号，所述测试发送信号具有第一时长的长度，所述测试发送信号的第一时长的长度是可调的。通过这样的设置，使得本发明区别于现有技术那样向电气线路连续地加载电压并通过测量电流值来获取电气线路的绝缘参数，而是能够通过简单地向电气线路发送脉冲信号，并通过分析发送的脉冲信号和接收到的脉冲信号的不同特性，并进一步地能够通过调整发送的脉冲信号的频率、幅值和/或时长，全面地来对所述电气线路进行检测和诊断，达到快捷、简单、高精确度、可靠且便宜地对电气线路进行绝缘性能的检测和诊断。

进一步地，所述电气线路绝缘检测和诊断装置还包括显示单元，所述处理单元计算得到的电气线路的绝缘性能通过所述显示单元进行显示。

通过本发明的电气线路绝缘检测和诊断装置，尤其用于连接至电机的电气线路的绝缘的检测和诊断，其通过向电气线路中发送测试发送信号，测试发送信号在所述电气线路中传播，此时电气线路的绝缘情况会对该测试发送信号产生影响，当绝缘情况发送变化时，该测试发送信号的至少幅值会发生变化，并通过接收经由电气线路的测试接收信号，分析测试发送信号与测试接收信号，来计算和判断该电气线路的绝缘性能，从而能够以简单、可靠、便捷且便宜的方式来对电气线路的绝缘性能进行检测和诊断，避免了现有技术中的高阻计法的缺点，具有突出的有益效果。

Claims (9)

1.一种电气线路绝缘检测和诊断装置，其包括处理单元、测试信号发生单元、输出接头、输入接头、输入信号接收单元，其中，所述处理单元与所述测试信号发生单元和输入信号接收单元连接，所述处理单元控制所述测试信号发生单元和输入信号接收单元，并接收测试信号发生单元和输入信号接收单元的数据；所述输出接头与所述测试信号发生单元连接，用以将所述测试信号发生单元产生的测试发送信号输入到所述电气线路；所述输入接头与电气线路相连用以接收经由电气线路的测试接收信号，并且所述输入接头与所述输入信号接收单元连接用于将接收到的所述经由电气线路的测试接收信号传送至所述输入信号接收单元，所述处理单元通过分析测试发送信号与测试接收信号，计算得到电气线路的绝缘性能。

2.根据权利要求1所述的电气线路绝缘检测和诊断装置，其特征在于，所述输出接头为一个，所述输入接头为多个，所述输入信号接收单元与多个输入接头连接，所述输入信号接收单元为多通道的。

3.根据权利要求1所述的电气线路绝缘检测和诊断装置，其特征在于，所述测试发送信号为具有第一幅值和第一频率的交流信号。

4.根据权利要求1所述的电气线路绝缘检测和诊断装置，其特征在于，所述测试发送信号的第一频率是可调的，所述测试发送信号的第一幅值是可调的。

5.根据权利要求1至4中任一项所述的电气线路绝缘检测和诊断装置，其特征在于，所述测试发送信号是不连续的脉冲信号，所述测试发送信号具有第一时长的长度。

6.根据权利要求5所述的电气线路绝缘检测和诊断装置，其特征在于，所述测试发送信号的第一时长的长度是可调的。

7.根据权利要求1至6中任一项所述的电气线路绝缘检测和诊断装置，其特征在于，所述电气线路绝缘检测和诊断装置还包括显示单元，所述处理单元计算得到的电气线路的绝缘性能通过所述显示单元进行显示。

8.根据权利要求1至7中任一项所述的电气线路绝缘检测和诊断装置，其特征在于，所述电气线路为连接至电机的电气线路。

9.根据权利要求1至8中任一项所述的电气线路绝缘检测和诊断装置，其特征在于，所述电气线路绝缘检测和诊断装置还包括配平电阻，所述配平电阻连接在所述输出接头或所述输入接头处。

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