CN115015477A - 一种在线测试高压开关组件湿度的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及电力电子技术领域，尤其为一种在线测试高压开关组件湿度的方法，包括依次连接的湿度传感模块、初级处理电路、两组双芯屏蔽的双绞线、次级处理电路、隔离处理电路和数据采集器；本发明通过在湿传感器和湿度传感器的前级处理电路，置于耐高压的绝缘护套中，解决了工作于高压环境中的湿度传感器的高压绝缘问题，通过将反应湿度的电压信号转换为电流信号，解决了远距离传输的问题以及通过设置了多级滤波器电路，增强了工作于强电磁环境中的测湿系统的抗干扰能力，从而本方案适应了远距离监测高压环境、电磁干扰严重的工作场合，并且达到抗电磁干扰能力强、结构简单、重量轻、互换性强、安装、校准、调试、维护均方便的效果。
Description
技术领域
本发明涉及于电力电子技术领域，具体为一种在线测试高压开关组件湿度的方法。
背景技术
当前以大功率电力电子器件代替传统的真空开关、气体开关和液体开关，也已成为一个重要趋势。特别是高压大功率电力电子器件的商用之后，如8000V等级的相控晶闸管(SCR)、5000V等级的IGBT(绝缘栅双极晶体管)、7000V的IGCT(集成门极换流晶闸管)等相继问世，极大地促进了电力电子装置朝着高电压、强电流、全数字化、模块化方向发展。
由于电力电子器件工作时都会发热，将使其自身工作温度升高，而器件温度过高将缩短其使用寿命，甚至烧毁器件，大大降低了装置的可靠性，这也是限制电力电子器件的额定电流和额定电压的主要原因。通常的解决办法是专设冷却系统，通过直接或者间接实时检测电力电子器件的温度，一旦发现它们过温，控制器便立即发送控制指令，加速冷却系统工作，确保电力电子器件在额定温度以下正常工作，这是保证电力电子装置避免因各种原因引起设备过热而造成损毁的重要技术手段。
正因为有冷却系统的存在，极易造成电力电子装置内部由于冷凝而导致装置受潮，而电力电子开关器件又属于对湿度非常敏感的器件，研究与实践均表明，湿度不适宜是造成电力电子装置工作不可靠、故障频发的关键性因素之一，尤其是当它长期处在潮湿环境，其使用寿命将会大幅度降低，更何况是工作于高压场合的高压开关组件，一旦发生受潮情况，将会造成重大灾难性事故。所以，我们必须重视这类装置的防潮工作。最有效的解决途径就是，实时监测并随时报告电力电子装置内部的湿度状况，并由控制器设定必要的安全门限，一旦超过湿度设定值的安全门限，控制器即刻进行必要的除潮操作，如开动抽湿机、启动通风设施或者动用加热除潮装置等。
在高压电力电子设备中，对湿度传感器及其后续处理器的要求极为苛刻，包括如下三个方面：
(1)由于电力电子器件工作时电压高达数千伏特，要求湿度传感器置于绝缘强度高的位置但又不要影响测湿性能；
(2)由于电力电子器件工作时电流高达数十千安培，要求湿度传感器及其后续处理器必须具有良好的抗强电磁干扰的能力；
(3)测试现场与控制中心，距离较远，一般超过数十米以上。
研究与实践均表明：在高压电力电子设备中，如果湿度传感器的绝缘性能出现异常或者后续处理器受到电磁干扰，极易给出湿度误报警情况，一旦出现误报警情形，很容易造成装置停止工作或者误动作，从而产生严重后果。由此可见，亟需研制出一套既能够远距离传输、还能正常穿行于强电磁场环境的测湿装置，它对确保高压电力电子设备安全、可靠运行至关重要。
发明内容
本发明的目的在于提供一种在线测试高压开关组件湿度的方法，旨在解决高压电力电子设备中测湿装置远距离传输时，易受强电磁干扰的技术问题。
为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：
一种在线测试高压开关组件湿度的方法，包括依次连接的湿度传感模块、初级处理电路、两组双芯屏蔽的双绞线、次级处理电路、隔离处理电路和数据采集器；
所述湿度传感模块用于获取反应高压开关组件湿度的电压信号，所述初级处理电路用于将所述电压信号进行滤波和放大处理后变换为电流信号，所述两组双芯屏蔽的双绞线用于传输所述电流信号，所述次级处理电路用于将所述电流信号还原为电压信号，并进行滤波处理后，传送给所述隔离处理电路进行隔离处理，再传给数据采集器实时采集反应被测体湿度的电压信号，根据电压信号分析得到高压开关组件的运行湿度。
作为本发明优选的方案，具有绝缘结构的护套，用于埋置所述湿度传感模块和所述初级处理电路；所述护套包括：绝缘瓷片和绝缘护套；
将所述湿度传感模块和所述初级处理电路安装在所述绝缘瓷片上，并置于所述绝缘护套内，通过在所述绝缘护套中浇注绝缘胶，将所述湿度传感模块和所述初级处理电路集成一体。
作为本发明优选的方案，所述湿度传感模块包括湿度传感器和传感电路；
所述湿度传感器的输出信号端WU与接线端子T1连接，所述湿度传感器的电源端WS与激励电源+U1连接，所述湿度传感器的地线端WG与激励电源地线GND1连接；
所述传感电路包括：激励电源+U1、滤波电容C1、滤波电容C2和终端电阻RH；所述滤波电容C1的一端连接所述激励电源+U1，所述滤波电容C1的另一端接地，所述滤波电容C2与所述滤波电容C1并联连接；所述终端电阻RH的一端连接至所述湿度传感器的输出信号端WU，所述终端电阻RH的另一端接地。
作为本发明优选的方案，所述初级处理电路包括依次连接的低通滤波器、放大电路和电压电流变换电路；
所述低通滤波器将所获得的反应高压开关组件湿度的电压信号进行滤波处理，传给所述放大电路进行弱信号的放大处理，再传送到所述电压电流变换电路将所获得的反应高压开关组件湿度的电压信号，变换为电流信号。
作为本发明优选的方案，所述低通滤波器包括电阻R1、电阻R2、电容C3、电容C4、电容C5；
所述电阻R1的一端与接线端子T1连接，所述电阻R1的另一端通过所述电容C3接地，所述电阻R2的一端与接线端子T2连接，所述电阻R2的另一端通过所述电容C4接地，所述电容C5连接在所述电阻R1的另一端与所述电阻R2的另一端之间；所述电阻R1的另一端和所述电阻R2的另一端作为所述低通滤波器的输出端。
作为本发明优选的方案，所述放大电路包括运算放大器A1、运算放大器A2、运算放大器A3、电阻R3、电阻R4、电阻R5和电阻R6；
所述运算放大器A1的正相端A1+连接至所述电阻R1的另一端，所述运算放大器A1的反相端A1-接所述运算放大器A1的输出端UO1，所述运算放大器A1的输出端UO1通过所述电阻R3连接至所述运算放大器A3的同相端A3+，
所述运算放大器A2的正相端A2+连接至所述电阻R2的另一端，所述运算放大器A2的反相端A2-接所述运算放大器A2的输出端UO2，所述运算放大器A2的输出端UO2通过所述电阻R4连接至所述运算放大器A3的反相端A3-，
所述电阻R5的一端连接至所述运算放大器A3的同相端A3+，所述电阻R5的另一端接地线GND1，所述电阻R6的一端连接至所述运算放大器A3的反相端A3-，所述电阻R6的另一端接所述运算放大器A3的输出端UO3，所述运算放大器A3的输出端UO3作为所述放大电路的输出端。
作为本发明优选的方案，所述放大电路包括仪用运放A8和电阻RG1；
所述电阻RG1的一端接仪用运放A8的第1脚，所述电阻RG1的另一端接仪用运放A8的第8脚，所述仪用运放A8的正相输入端连接至所述电阻R1的另一端，所述仪用运放A8的反向输入端连接至所述电阻R2的另一端，所述仪用运放A8的输出端作为所述放大电路的输出端。
作为本发明优选的方案，所述电压电流变换电路包括运算放大器A4、电压电流转换芯片A5、二极管D1、稳压二极管D2、电容C6、滑动电阻RP1-；
所述运算放大器A4的正相端A4+接所述运算放大器A3的输出端UO3，所述运算放大器A4的反相端A4-接所述运算放大器A4的输出端UO4，所述运算放大器A4的输出端UO4接所述电压电流转换芯片A5的第1脚，所述电压电流转换芯片A5的第2脚接所述滑动电阻RP1的一端，所述滑动电阻RP1的可调端接电线GND1，所述电压电流转换芯片A5的第3脚接所述二极管D1的负极，所述二极管D1的正极接所述电容C6的一端，所述电容C6的该端连接电源+U2，所述电容C6的另一端接地线GND2，所述稳压二极管D2的正极接地线GND2，所述稳压二极管D2的负极接地线GND1，接线端子T3与电源+U1连接，接线端子T5与电源+U2连接，接线端子T4与地线GND2连接，接线端子T6与地线GND1连接。
作为本发明优选的方案，所述次级处理电路包括：运算放大器A6、电阻R7、电阻R8、电阻R9、电阻R10、电容C7、电容C8和电阻RM；
所述电阻RM的一端接接线端子T6，所述电阻RM的另一端接地线GND2，所述电阻R7的一端接接线端子T6，所述电阻R7的另一端通过所述电阻R9接所述运算放大器A6的同向端A6+，所述运算放大器A6的反向端A6-通过所述电阻R8接地线GND2，所述运算放大器A6的反向端A6-还通过所述电阻R10接所述运算放大器A6的输出端-；
所述电容C7连接在所述电阻R7的另一端与所述运算放大器A6的输出端之间；所述电容C8的一端连接至所述运算放大器A6的同向端A6+，所述电容C8的另一端接地线GND2。
作为本发明优选的方案，所述隔离处理电路包括：电阻R11、电阻R12、电阻R13、电阻R14、电阻R15、电容C9和运算放大器A7；
所述电阻R11的一端与接线端子T7连接，所述电阻R11的另一端接隔离运放A7的反相输入端，所述电阻R13的一端接隔离运放A7的反相输入端，电阻R13的另一端接隔离运放A7的输出端，电阻R12的一端与接线端子T8连接，电阻R12的另一端接隔离运放A7的正相输入端，电阻R14的一端接隔离运放A7的正相输入端，电阻R14的另一端接地，隔离运放A7的输出端接电阻R15的一端，电阻R15的另一端接电容C9的一端，电容C9的该端接接线端子T9，电容C9的另一端接隔离运放A7的接地端，隔离运放A7的接地端接地线GND3。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：
1、本发明中，通过在湿传感器和湿度传感器的前级处理电路，置于耐高压的绝缘护套中，解决了工作于高压环境中的湿度传感器的高压绝缘问题。
2、本发明中，通过将反应湿度的电压信号转换为电流信号，解决了远距离传输的问题。
3、本发明中，通过设置了多级滤波器电路，增强了工作于强电磁环境中的测湿系统的抗干扰能力，从而本方案适应了远距离监测高压环境、电磁干扰严重的工作场合，并且达到抗电磁干扰能力强、结构简单、重量轻、互换性强、安装、校准、调试、维护均方便的效果。
附图说明
图1为本发明提供的一种在线测试高压开关组件湿度的方法的结构示意图。
图2为本发明提供的一种在线测试高压开关组件湿度的方法中具有绝缘结构的护套的结构示意图。
图3为本发明提供的一种在线测试高压开关组件湿度的方法中湿度传感器电路的原理图。
图4为本发明提供的一种在线测试高压开关组件湿度的方法中湿度传感器的初级处理电路的原理图。
图5为本发明提供的一种在线测试高压开关组件湿度的方法中湿度传感器的次级处理电路的原理图。
图6为本发明提供的一种在线测试高压开关组件湿度的方法中湿度传感器的隔离处理电路的原理图。
图7为本发明提供的一种在线测试高压开关组件湿度的方法中湿度传感器的初级处理电路的另外一种具体实施方式的原理图。
图中：1、护套；2、湿度传感模块；3、初级处理电路；4、双绞线；5、次级处理电路；6、隔离处理电路；7、数据采集器；1-1、绝缘瓷片；1-2、绝缘护套；2-1、湿度传感器；2-2、传感电路；3-1、低通滤波器；3-2、放大电路；3-3、电压电流变换电路。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例，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。
为了便于理解本发明，下面将参照相关附图对本发明进行更全面的描述,给出了本发明的若干实施例,但是，本发明可以以许多不同的形式来实现，并不限于本文所描述的实施例,相反地，提供这些实施例的目的是使对本发明的公开内容更加透彻全面。
需要说明的是，当元件被称为“固设于”另一个元件，它可以直接在另一个元件上或者也可以存在居中的元件,当一个元件被认为是“连接”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件或者可能同时存在居中元件,本文所使用的术语“垂直的”、“水平的”、“左”、“右”以及类似的表述只是为了说明的目的。
除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本发明的技术领域的技术人员通常理解的含义相同,本文中在本发明的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是旨在于限制本发明,本文所使用的术语“及/或”包括一个或多个相关的所列项目的任意的和所有的组合。
请参阅图1-7，本发明提供一种技术方案：
一种在线测试高压开关组件湿度的方法，包括依次连接的湿度传感模块2、初级处理电路3、两组双芯屏蔽的双绞线4、次级处理电路5、隔离处理电路6和数据采集器7；
湿度传感模块2用于获取反应高压开关组件湿度的电压信号，初级处理电路3用于将电压信号进行滤波和放大处理后变换为电流信号，两组双芯屏蔽的双绞线4用于传输电流信号，次级处理电路5用于将电流信号还原为电压信号，并进行滤波处理后，传送给隔离处理电路6进行隔离处理，再传给数据采集器7实时采集反应被测体湿度的电压信号，根据电压信号分析得到高压开关组件的运行湿度。
作为本发明的一种优选实施方式，具有绝缘结构的护套1，用于埋置湿度传感模块2和初级处理电路3；其作用在于，可用于远距离传输，方便湿度信号的实时、可靠、准确采集，护套1包括：绝缘瓷片1-1和绝缘护套1-2；
将湿度传感模块2和初级处理电路3安装在绝缘瓷片1-1上，并置于绝缘护套1-2内，通过在绝缘护套1-2中浇注绝缘胶，将湿度传感模块2和初级处理电路3集成一体。
作为本发明的一种优选实施方式，湿度传感模块2包括湿度传感器2-1和传感电路2-2；
湿度传感器2-1的输出信号端WU与接线端子T1连接，湿度传感器2-1的电源端WS与激励电源+U1连接，湿度传感器2-1的地线端WG与激励电源地线GND1连接；
传感电路2-2包括：激励电源+U1、滤波电容C1、滤波电容C2和终端电阻RH；滤波电容C1的一端连接激励电源+U1，滤波电容C1的另一端接地，滤波电容C2与滤波电容C1并联连接；终端电阻RH的一端连接至湿度传感器2-1的输出信号端WU，终端电阻RH的另一端接地。
作为本发明的一种优选实施方式，初级处理电路3包括依次连接的低通滤波器3-1、放大电路3-2和电压电流变换电路3-3；
低通滤波器3-1将所获得的反应高压开关组件湿度的电压信号进行滤波处理，传给放大电路3-2进行弱信号的放大处理，再传送到电压电流变换电路3-3将所获得的反应高压开关组件湿度的电压信号，变换为电流信号。
作为本发明的一种优选实施方式，低通滤波器3-1包括电阻R1、电阻R2、电容C3、电容C4、电容C5；
电阻R1的一端与接线端子T1连接，电阻R1的另一端通过电容C3接地，电阻R2的一端与接线端子T2连接，电阻R2的另一端通过电容C4接地，电容C5连接在电阻R1的另一端与电阻R2的另一端之间；电阻R1的另一端和电阻R2的另一端作为低通滤波器3-1的输出端。
作为本发明的一种优选实施方式，放大电路3-2包括运算放大器A1、运算放大器A2、运算放大器A3、电阻R3、电阻R4、电阻R5和电阻R6；
运算放大器A1的正相端A1+连接至电阻R1的另一端，运算放大器A1的反相端A1-接运算放大器A1的输出端UO1，运算放大器A1的输出端UO1通过电阻R3连接至运算放大器A3的同相端A3+，
运算放大器A2的正相端A2+连接至电阻R2的另一端，运算放大器A2的反相端A2-接运算放大器A2的输出端UO2，运算放大器A2的输出端UO2通过电阻R4连接至运算放大器A3的反相端A3-，
电阻R5的一端连接至运算放大器A3的同相端A3+，电阻R5的另一端接地线GND1，电阻R6的一端连接至运算放大器A3的反相端A3-，电阻R6的另一端接运算放大器A3的输出端UO3，运算放大器A3的输出端UO3作为放大电路3-2的输出端。
作为本发明的一种优选实施方式，放大电路3-2包括仪用运放A8和电阻RG1；
电阻RG1的一端接仪用运放A8的第1脚，电阻RG1的另一端接仪用运放A8的第8脚，仪用运放A8的正相输入端连接至电阻R1的另一端，仪用运放A8的反向输入端连接至电阻R2的另一端，仪用运放A8的输出端作为放大电路3-2的输出端。
作为本发明的一种优选实施方式，电压电流变换电路3-3包括运算放大器A4、电压电流转换芯片A5、二极管D1、稳压二极管D2、电容C6、滑动电阻RP1-；
运算放大器A4的正相端A4+接运算放大器A3的输出端UO3，运算放大器A4的反相端A4-接运算放大器A4的输出端UO4，运算放大器A4的输出端UO4接电压电流转换芯片A5的第1脚，电压电流转换芯片A5的第2脚接滑动电阻RP1的一端，滑动电阻RP1的可调端接电线GND1，电压电流转换芯片A5的第3脚接二极管D1的负极，二极管D1的正极接电容C6的一端，电容C6的该端连接电源+U2，电容C6的另一端接地线GND2，稳压二极管D2的正极接地线GND2，稳压二极管D2的负极接地线GND1，接线端子T3与电源+U1连接，接线端子T5与电源+U2连接，接线端子T4与地线GND2连接，接线端子T6与地线GND1连接。
作为本发明的一种优选实施方式，次级处理电路5包括：运算放大器A6、电阻R7、电阻R8、电阻R9、电阻R10、电容C7、电容C8和电阻RM；
电阻RM的一端接接线端子T6，电阻RM的另一端接地线GND2，电阻R7的一端接接线端子T6，电阻R7的另一端通过电阻R9接运算放大器A6的同向端A6+，运算放大器A6的反向端A6-通过电阻R8接地线GND2，运算放大器A6的反向端A6-还通过电阻R10接运算放大器A6的输出端-；
电容C7连接在电阻R7的另一端与运算放大器A6的输出端之间；电容C8的一端连接至运算放大器A6的同向端A6+，电容C8的另一端接地线GND2。
作为本发明优选的方案，隔离处理电路6包括：电阻R11、电阻R12、电阻R13、电阻R14、电阻R15、电容C9和运算放大器A7；
电阻R11的一端与接线端子T7连接，电阻R11的另一端接隔离运放A7的反相输入端，电阻R13的一端接隔离运放A7的反相输入端，电阻R13的另一端接隔离运放A7的输出端，电阻R12的一端与接线端子T8连接，电阻R12的另一端接隔离运放A7的正相输入端，电阻R14的一端接隔离运放A7的正相输入端，电阻R14的另一端接地，隔离运放A7的输出端接电阻R15的一端，电阻R15的另一端接电容C9的一端，电容C9的该端接接线端子T9，电容C9的另一端接隔离运放A7的接地端，隔离运放A7的接地端接地线GND3。
具体实施例：
如图1所示，本装置包括具有绝缘结构的护套1、湿度传感模块2、湿度传感器的初级处理电路3、两组双芯屏蔽的双绞线4、湿度传感器的次级处理电路5、湿度传感器的隔离处理电路6和数据采集器7共七个部分。
如图2所示，具有绝缘结构的护套1，埋置了湿度传感模块2和湿度传感器的初级处理电路3，湿度传感模块2，预埋在绝缘护套中，湿度传感器2经由两个接线端子T1和T2，将反应高压开关组件湿度的电压信号传给前级处理电路，经由两组双芯屏蔽的双绞线4，连接湿度传感器的次级处理电路5；
如图2所示，湿度传感器的绝缘结构，由绝缘瓷片1-1和绝缘护套1-2组成，在绝缘护套1-2中，将湿度传感模块2和湿度传感器的初级处理电路3，安装在瓷片1-1上面，湿度传感器电路的接线端子T1和T2作为连接湿度传感器的初级处理电路3的接线端，通过四个接线端子T3～T6，将获得端的反应高压开关组件湿度的电压信号，经由两组双芯屏蔽的双绞线4，传送到湿度传感器的次级处理电路5中，为增强湿度传感模块2和湿度传感器的初级处理电路3的绝缘能力，将上述结构置于绝缘护套1-2之内，再在绝缘护套1-2中浇注绝缘胶，最终将湿度传感模块2和湿度传感器的初级处理电路3集成一体；
如图3所示，湿度传感模块2，由湿度传感器2-1、传感电路2-2组成，其中传感电路2-2是由激励电源+U1、滤波电容C1和C2、终端电阻RH三个部分组成，湿度传感器2-1的输出信号端WU与接线端子T1连接，湿度传感器2-1的电源端WS与激励电源+U1连接，湿度传感器2-1的地线端WG与激励电源地线GND1连接，滤波电容C1和C2并联之后一端连接湿度传感器2-1的电源端WS，另一端接激励电源地线GND1，终端电阻RH一端连接湿度传感器2-1的电源端WS，另一端接激励电源地线GND1，接线端子T1连接湿度传感器2-1的输出信号端WU，接线端子T2连接激励电源地线GND1，经由接线端子T1和T2，将湿度传感模块2的输出信号UH，传送到湿度传感器的初级处理电路3；
如图4所示，湿度传感器的初级处理电路3，是由低通滤波器3-1、放大电路3-2和电压电流变换电路3-3组成，电阻R1的一端与接线端子T1连接，电阻R1的另一端接电容C3的一端，电容C3的该端接运算放大器A1的同相端A1+，电容C3的另一端接地线GND1，电阻R2的一端与接线端子T2连接，电阻R2的另一端与电容C4的一端相接，电容C4的该端接运算放大器A2的同相端A2+，电容C4的另一端接地线GND1，电容C5的一端接运算放大器A1的同相端A1+，电容C5的另一端接运算放大器A2的同相端A2+，运算放大器A1的反相端A1-接运算放大器A1的输出端UO1，运算放大器A1的输出端UO1接电阻R3的一端，电阻R3的另一端接电阻R5的一端，电阻R5的该端接运算放大器A3的同相端A3+，电阻R5的另一端接地线GND1，运算放大器A2的反相端A2-接运算放大器A2的输出端UO2，运算放大器A2的输出端UO2，接电阻R4的一端，电阻R4的另一端接电阻R6的一端，电阻R6的该端接运算放大器A3的反相端A3-，电阻R6的另一端接运算放大器A3的输出端UO3，运算放大器A3的输出端UO3接运算放大器A4的同相端A4+，运算放大器A4的反相端A4-接运算放大器A4的输出端UO4，运算放大器A4的输出端UO4接电压电流转换芯片A5的第1脚，运算放大器A5的第2脚接滑动电阻RP1的一端，滑动电阻RP1的可调端接电线GND1，运算放大器A5的第3脚接二极管D1的负极，二极管D1的正极接电容C6的一端，电容C6的该端连接电源+U2，电容C6的另一端接地线GND2，稳压二极管D2的正极接地线GND2，稳压二极管D2的负极接地线GND1，接线端子T3与电源+U1连接，接线端子T5与电源+U2连接，接线端子T4与地线GND2连接，接线端子T6与地线GND1连接，经由接线端子T6将湿度传感器的初级处理电路3获得的反应高压开关组件湿度的电流信号IM，通过双组双芯屏蔽的双绞线4，传送到湿度传感器的次级处理电路5；
如图5所示，湿度传感器的次级处理电路5，接线端子T3与电源+U1相连，经由接线端子T3将电源+U1传给湿度传感模块2和湿度传感器的初级处理电路3，接线端子T5与电源+U2相连，经由接线端子T5将电源+U2传给湿度传感器的初级处理电路3，接线端子T4接地线GND2，经由接线端子T6将双组双芯屏蔽的双绞线4传送的电流信号IM，传给电阻RM，即接线端子T6接电阻RM的一端，电阻RM的另一端接地线GND2，电阻R7的一端接接线端子T6，电阻R7的另一端接电容C7的一端，电容C7的该端接电阻R9的一端，电容C7的另一端接运算放大器A6的输出端UO6，电阻R9的另一端接运算放大器A6的同向端A6+，电容C8的一端接运算放大器A6的同向端A6+，电容C8的另一端接地线GND2，电阻R8的一端接地线GND2，电阻R8的另一端接电阻R10的一端，电阻R10的该端接运算放大器A6的反向端A6-，电阻R10的另一端接运算放大器A6的输出端UO6，接线端子T7接运算放大器A6的输出端UO6，接线端子T8接地线GND2，经由接线端子T7和T8将经过湿度传感器的次级处理电路5获得的反应高压开关组件湿度的电压信号，传送到湿度传感器的隔离处理电路6；
如图6所示，湿度传感器的隔离处理电路6，经由接线端子T7，T8，接收湿度传感器的次级处理电路5处理获得的反应高压开关组件湿度的电压信号，接线端子T7接电阻R11的一端，电阻R11的另一端接隔离运放A7的反相输入端，电阻R13的一端接运算放大器A7的反相输入端，电阻R13的另一端接隔离运放A7的输出端，接线端子T8接电阻R12的一端，电阻R12的另一端接隔离运放A7的正相输入端，电阻R14的一端接隔离运放A7的正相输入端，电阻R14的另一端接隔离运放A7的第2脚，隔离运放A7的第38脚接电阻R15的一端，电阻R15的另一端接电容C9的一端，电容C9的该端接接线端子T9，电容C9的另一端接隔离运放A7的第37脚，隔离运放A7的第37脚接地线GND3，接线端子T10接地线GND3，经由接线端子T9和T10，将湿度传感器的隔离处理电路6获得的反应高压开关组件湿度的电压信号，传送到数据采集器7；
数据采集器7可以采用专门的数据采集电路，如NI公司仪表生产的多功能数据采集设备，也可采用高档单片机或者ARM运算放大器构建的数据采集卡；
图3所示实施例中的湿度传感器2-1，可以选择HM1500LF，它是一种典型的电容式湿度传感器，专为OEM应用中开发出来的一种具有可靠、精确、线性、电压输出的模块，该传感器可以经过简单的信号处理之后，即可实现与微控制器直接对接；
图4所示实施例中的运算放大器A1、A2、A3、A4，可以采用单路的低噪声精密运放，如OP07、OP27、AD797和OPA170等；也可以选择高精度、低噪声双运放，如OPA2227、OPA2170、TLC2262和TLV2453等；还可以选择精密四运放，如OP484、OPA4170、TLV2454和OPA4188等。图4所示实施例中的电压电流转换芯片A5，可以选择电压/电流变送器，如DH4-20 mA变送器；也可以选择集成电压电流转换芯片，如AD694、XTR 111和MAX472等；
图5所示实施例中的运算放大器A6，可以选择单路的低噪声精密运放，如OP07、OP27、AD797和OPA170等；
图6所示实施例中的隔离运放A7，可以选择变压器耦合式隔离运放，如AD202；也可以选择电场耦合隔离运放，如ISO122；还可以选择光耦隔离运放，如ISO100；
如图7所示，它表示湿度传感器的初级处理电路3的另外一种具体实施方式，用单片集成仪用运放A8代替图4所示电路中的运算放大器A1、A2和A3，单片集成仪用运放A8可以选用AD公司的AD620、AD524、AD526、AD624、INA101；TI公司的INA102、INA105、INA128、INA110、INA146、INA148等。现将接线关系说明如下：
电阻R1的一端与接线端子T1连接，电阻R1的另一端接电容C3的一端，电容C3的该端接仪用运放A8的第2脚，电容C3的另一端接地线GND1，电阻R2的一端与接线端子T2连接，电阻R2的另一端与电容C4的一端相接，电容C4的该端接仪用运放A8的第3脚，电容C4的另一端接地线GND1，电容C5的一端接仪用运放A8的第2脚，电容C5的另一端接仪用运放A8的第3脚，电阻RG1的一端接仪用运放A8的第1脚，电阻RG1的另一端接仪用运放A8的第8脚，仪用运放A8的第7脚接电源+U1，仪用运放A8的第4脚和第5脚接地线GND1，仪用运放A8的第6脚接运算放大器A4的同向端A4+，运算放大器A4的反相端A4-接运算放大器A4的输出端UO4，运算放大器A4的输出端UO4接运算放大器A5的第1脚，运算放大器A5的第2脚接滑动电阻RP1的一端，滑动电阻RP1的可调端接电线GND1，运算放大器A5的第3脚接二极管D1的负极，二极管D1的正极接电容C6的一端，电容C6的该端接电源+U2，电容C6的另一端接地线GND2，稳压二极管D2的正极接地线GND2，稳压二极管D2的负极接地线GND1，接线端子T3与电源+U1连接，接线端子T5与电源+U2连接，接线端子T4与地线GND2连接，接线端子T6与地线GND1连接，经由接线端子T6将湿度传感器的初级处理电路3获得的反映高压开关组件湿度的电流信号IM，通过双组双芯屏蔽的双绞线4，传送到湿度传感器的次级处理电路5。
尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。
Claims (10)
1.一种在线测试高压开关组件湿度的方法，包括依次连接的湿度传感模块(2)、初级处理电路(3)、两组双芯屏蔽的双绞线(4)、次级处理电路(5)、隔离处理电路(6)和数据采集器(7)；
所述湿度传感模块(2)用于获取反应高压开关组件湿度的电压信号，所述初级处理电路(3)用于将所述电压信号进行滤波和放大处理后变换为电流信号，所述两组双芯屏蔽的双绞线(4)用于传输所述电流信号，所述次级处理电路(5)用于将所述电流信号还原为电压信号，并进行滤波处理后，传送给所述隔离处理电路(6)进行隔离处理，再传给数据采集器(7)实时采集反应被测体湿度的电压信号，根据电压信号分析得到高压开关组件的运行湿度。
2.如权利要求1所述的一种在线测试高压开关组件湿度的方法，其特征在于，还包括：具有绝缘结构的护套(1)，用于埋置所述湿度传感模块(2)和所述初级处理电路(3)；所述护套(1)包括：绝缘瓷片(1-1)和绝缘护套(1-2)；
将所述湿度传感模块(2)和所述初级处理电路(3)安装在所述绝缘瓷片(1-1)上，并置于所述绝缘护套(1-2)内，通过在所述绝缘护套(1-2)中浇注绝缘胶，将所述湿度传感模块(2)和所述初级处理电路(3)集成一体。
3.如权利要求1或2所述的一种在线测试高压开关组件湿度的方法，其特征在于，所述湿度传感模块(2)包括湿度传感器(2-1)和传感电路(2-2)；
所述湿度传感器(2-1)的输出信号端WU与接线端子T1连接，所述湿度传感器(2-1)的电源端WS与激励电源+U1连接，所述湿度传感器(2-1)的地线端WG与激励电源地线GND1连接；
所述传感电路(2-2)包括：激励电源+U1、滤波电容C1、滤波电容C2和终端电阻RH；所述滤波电容C1的一端连接所述激励电源+U1，所述滤波电容C1的另一端接地，所述滤波电容C2与所述滤波电容C1并联连接；所述终端电阻RH的一端连接至所述湿度传感器(2-1)的输出信号端WU，所述终端电阻RH的另一端接地。
4.如权利要求1-3任一项所述的一种在线测试高压开关组件湿度的方法，其特征在于，所述初级处理电路(3)包括依次连接的低通滤波器(3-1)、放大电路(3-2)和电压电流变换电路(3-3)；
所述低通滤波器(3-1)将所获得的反应高压开关组件湿度的电压信号进行滤波处理，传给所述放大电路(3-2)进行弱信号的放大处理，再传送到所述电压电流变换电路(3-3)将所获得的反应高压开关组件湿度的电压信号，变换为电流信号。
5.如权利要求4所述的一种在线测试高压开关组件湿度的方法，其特征在于，所述低通滤波器(3-1)包括电阻R1、电阻R2、电容C3、电容C4、电容C5；
所述电阻R1的一端与接线端子T1连接，所述电阻R1的另一端通过所述电容C3接地，所述电阻R2的一端与接线端子T2连接，所述电阻R2的另一端通过所述电容C4接地，所述电容C5连接在所述电阻R1的另一端与所述电阻R2的另一端之间；所述电阻R1的另一端和所述电阻R2的另一端作为所述低通滤波器(3-1)的输出端。
6.如权利要求5所述的一种在线测试高压开关组件湿度的方法，其特征在于，所述放大电路(3-2)包括运算放大器A1、运算放大器A2、运算放大器A3、电阻R3、电阻R4、电阻R5和电阻R6；
所述运算放大器A1的正相端A1+连接至所述电阻R1的另一端，所述运算放大器A1的反相端A1-接所述运算放大器A1的输出端UO1，所述运算放大器A1的输出端UO1通过所述电阻R3连接至所述运算放大器A3的同相端A3+，
所述运算放大器A2的正相端A2+连接至所述电阻R2的另一端，所述运算放大器A2的反相端A2-接所述运算放大器A2的输出端UO2，所述运算放大器A2的输出端UO2通过所述电阻R4连接至所述运算放大器A3的反相端A3-，
所述电阻R5的一端连接至所述运算放大器A3的同相端A3+，所述电阻R5的另一端接地线GND1，所述电阻R6的一端连接至所述运算放大器A3的反相端A3-，所述电阻R6的另一端接所述运算放大器A3的输出端UO3，所述运算放大器A3的输出端UO3作为所述放大电路(3-2)的输出端。
7.如权利要求5所述的一种在线测试高压开关组件湿度的方法，其特征在于，所述放大电路(3-2)包括仪用运放A8和电阻RG1；
所述电阻RG1的一端接仪用运放A8的第1脚，所述电阻RG1的另一端接仪用运放A8的第8脚，所述仪用运放A8的正相输入端连接至所述电阻R1的另一端，所述仪用运放A8的反向输入端连接至所述电阻R2的另一端，所述仪用运放A8的输出端作为所述放大电路(3-2)的输出端。
8.如权利要求6或7所述的一种在线测试高压开关组件湿度的方法，其特征在于，所述电压电流变换电路(3-3)包括运算放大器A4、电压电流转换芯片A5、二极管D1、稳压二极管D2、电容C6、滑动电阻RP1-；
所述运算放大器A4的正相端A4+接所述运算放大器A3的输出端UO3，所述运算放大器A4的反相端A4-接所述运算放大器A4的输出端UO4，所述运算放大器A4的输出端UO4接所述电压电流转换芯片A5的第1脚，所述电压电流转换芯片A5的第2脚接所述滑动电阻RP1的一端，所述滑动电阻RP1的可调端接电线GND1，所述电压电流转换芯片A5的第3脚接所述二极管D1的负极，所述二极管D1的正极接所述电容C6的一端，所述电容C6的该端连接电源+U2，所述电容C6的另一端接地线GND2，所述稳压二极管D2的正极接地线GND2，所述稳压二极管D2的负极接地线GND1，接线端子T3与电源+U1连接，接线端子T5与电源+U2连接，接线端子T4与地线GND2连接，接线端子T6与地线GND1连接。
9.如权利要求1-8任一项所述的一种在线测试高压开关组件湿度的方法，其特征在于，所述次级处理电路(5)包括：运算放大器A6、电阻R7、电阻R8、电阻R9、电阻R10、电容C7、电容C8和电阻RM；
所述电阻RM的一端接接线端子T6，所述电阻RM的另一端接地线GND2，所述电阻R7的一端接接线端子T6，所述电阻R7的另一端通过所述电阻R9接所述运算放大器A6的同向端A6+，所述运算放大器A6的反向端A6-通过所述电阻R8接地线GND2，所述运算放大器A6的反向端A6-还通过所述电阻R10接所述运算放大器A6的输出端-；
所述电容C7连接在所述电阻R7的另一端与所述运算放大器A6的输出端之间；所述电容C8的一端连接至所述运算放大器A6的同向端A6+，所述电容C8的另一端接地线GND2。
10.如权利要求1-9任一项所述的一种在线测试高压开关组件湿度的方法，其特征在于，所述隔离处理电路(6)包括：电阻R11、电阻R12、电阻R13、电阻R14、电阻R15、电容C9和运算放大器A7；
所述电阻R11的一端与接线端子T7连接，所述电阻R11的另一端接隔离运放A7的反相输入端，所述电阻R13的一端接隔离运放A7的反相输入端，电阻R13的另一端接隔离运放A7的输出端，电阻R12的一端与接线端子T8连接，电阻R12的另一端接隔离运放A7的正相输入端，电阻R14的一端接隔离运放A7的正相输入端，电阻R14的另一端接地，隔离运放A7的输出端接电阻R15的一端，电阻R15的另一端接电容C9的一端，电容C9的该端接接线端子T9，电容C9的另一端接隔离运放A7的接地端，隔离运放A7的接地端接地线GND3。
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