CN116359607A - 一种智能数字绝缘电阻测试系统 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及绝缘电阻测试技术领域,公开了一种智能数字绝缘电阻测试系统,其特征在于,包括主控计算机、显控模块、电阻测试模块、高压放电模块、直流升压模块、开关模块背板、开关模块、测试接口,所述主控计算机分别连接所述显控模块、开关模块背板和电阻测试模块,所述电阻测试模块还连接所述直流升压模块、测试接口和所述高压放电模块,所述开关模块背板还连接所述开关模块,所述开关模块还连接所述测试接口,所述直流升压模块还连接直流供电接口,所述直流供电接口还连接电源模块。本发明提供的智能数字绝缘电阻测试系统,实现多通道快速检测、故障自检和快速放电,并可对电缆中的短路和断路故障点进行快速定位,提高了检测工作效率。
Description
技术领域
本发明涉及绝缘电阻测试技术领域,特别涉及一种智能数字绝缘电阻测试系统。
背景技术
绝缘电阻是反映电线电缆产品绝缘特性的主要指标,它反映了线缆产品承受电击穿或热击穿能力的大小,与绝缘的介质损耗以及绝缘材料在工作状态下的逐步劣化存在着密切联系。电线电缆产品的绝缘电阻主要取决于所选用的绝缘材料,但工艺水平对绝缘电阻的影响较大,因此测定绝缘电阻是评价材料质量和工艺水平的一种方法,测定绝缘电阻在可发现工艺缺陷的同时,也是研究绝缘材料的品质特性的重要手段,绝缘电阻测量准确与否直接影响产品质量的判定。
但是目前的绝缘电阻测试只支持手动逐一测试,测完一项后需重新接线测下一项,手动记录测试数据,测量过程繁琐,耗时长、效率低,无法满足实际运维中对快速化、自动化、精确化测量绝缘电阻的需求。
发明内容
本发明提供了一种智能数字绝缘电阻测试系统,实现多通道快速检测、故障自检和快速放电,并可对电缆中的短路和断路故障点进行快速定位,提高了检测工作效率。
本发明提供了一种智能数字绝缘电阻测试系统,包括主控计算机、显控模块、电阻测试模块、高压放电模块、直流升压模块、开关模块背板、开关模块、测试接口,所述主控计算机分别连接所述显控模块、开关模块背板和电阻测试模块,所述电阻测试模块还连接所述直流升压模块、测试接口和所述高压放电模块,所述开关模块背板还连接所述开关模块,所述开关模块还连接所述测试接口,所述直流升压模块还连接直流供电接口,所述直流供电接口还连接电源模块;
所述主控计算机和显控模块用于实现测试系统的主控功能,所述电阻测试模给被测负载施加已知高电压,并测试绝缘体之间的漏电流,通过欧姆定律计算得到绝缘体间的绝缘电阻值,所述高压放电模块用于为所述电阻测试模块提供高压电容放电,所述开关模块背板为所述开关模块提供电源,控制开关模块的动作以实现测试信号到开关模块的路由,所述开关模块用于进行测试信号在被测负载的不同测试点的切换,所述测试接口用于与所述被测负载连接以将所述开关模块输出的测试信号输出。
进一步地,还包括故障定位模块,所述故障定位模块分别连接所述主控计算机和所述测试接口,所述故障定位模块用于测试发射信号和反射信号的时间差t,通过公式S=v×t/2计算得到被测负载的故障点到测试点的距离,以进行被测负载的故障点定位。
进一步地,还包括电容测试模块,所述电容测试模块分别连接所述主控计算机、直流升压模块和所述测试接口,所述电容测试模块对被测负载施加正弦交流激励信号,测试其矢量电压Vx和矢量电流Ix得到复阻抗Zx,通过电容分量公式Xc=1/(2πfC)计算得到电容C;其中,Vx和Vr通过两个同步电压采集通道获得对应的幅度和相位参数。
进一步地,所述直流升压模块包括依次连接的电压直流稳压电路、串联调整电路、高频脉冲电路、高频整流滤波器,所述电压直流稳压电路连接所述主控计算机,所述高频整流滤波器连接所述测试接口,所述电阻测试模块连接在所述电压直流稳压电路和所述串联调整电路之间。
进一步地,还包括用于进行稳压和保护的稳压保护模块,所述稳压保护模块分别连接所述高压整流滤波器和串联调整电路。
进一步地,所述开关模块的数量为多个,多个所述开关模块均为耐高压开关模块,多个所述开关模块均连接所述开关模块背板,用于进行最大测点数的扩展。
进一步地,所述高压放电模块用于在绝缘电阻测试完成后,对被测负载进行高压电容放电,计算电容两端的电压,计算公式为:
其中,Vt为电容放电t时间之后电容两端的电压,E为放电前电容两端的初始电压,C为放电电容的容值,R为电容的放电电阻。
本发明的有益效果为:
本发明的主控计算机和显控模块实现测试系统的主控功能,电阻测试模给被测负载施加已知高电压,并测试绝缘体之间的漏电流,通过欧姆定律计算得到绝缘体间的绝缘电阻值,高压放电模块为电阻测试模块提供高压电容放电,开关模块背板为开关模块提供电源,控制开关模块的动作以实现测试信号到开关模块的路由,开关模块用于进行测试信号在被测负载的不同测试点的切换,测试接口用于与被测负载连接以将所述开关模块输出的测试信号输出,开关模块的数量为多个,均连接测试接口,实现了多通道快速检测、故障自检和快速放电,并可对电缆中的短路和断路故障点进行快速定位,提高了检测工作效率。
附图说明
图1为本发明智能数字绝缘电阻测试系统的结构示意图。
图2为本发明中复阻抗测试原理图。
图3为本发明中高压放电原理图。
本发明目的的实现、功能特点及优点将结合实施例,参照附图做进一步说明。
具体实施方式
应当理解,此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明,并不用于限定本发明。
如图1所示,本发明提供了一种智能数字绝缘电阻测试系统,包括主控计算机、显控模块、电阻测试模块、高压放电模块、直流升压模块、开关模块背板、开关模块、测试接口,所述主控计算机分别连接所述显控模块、开关模块背板和电阻测试模块,所述电阻测试模块还连接所述直流升压模块、测试接口和所述高压放电模块,所述开关模块背板还连接所述开关模块,所述开关模块还连接所述测试接口,所述直流升压模块还连接DC12V直流供电接口,所述直流供电接口还连接电源模块,电源模块包括电源适配器和AC220V电源,直流供电结构连接电源适配器,电源适配器连接AC220V电源供电,也可连接外部蓄电池供电。
所述主控计算机和显控模块用于实现测试系统的主控功能,主控计算机选用低功耗计算机模块,显控模块选用触摸显示屏,通过面板上的USB借口外接鼠标键盘进行控制;所述电阻测试模给被测负载施加已知高电压,并测试绝缘体之间的漏电流,通过欧姆定律计算得到绝缘体间的绝缘电阻值,电阻测试模块具有电阻、绝缘电阻等测试功能,程控接口可以通过计算机控制各测试功能模块,可以与开关模块组合,实现多通道线缆测试功能;所述高压放电模块用于为所述电阻测试模块提供高压电容放电,如图3所示,高压放电模块主要通过继电器开关控制高压功率电阻实现高压电容的快速放电,图3中,R1和R2为放电电阻,K1和K2是高压开关,闭合K1开关,可以控制R1电阻进行放电,闭合K2开关,可以控制R2电阻进行放电。
所述开关模块背板为所述开关模块提供电源,控制开关模块的动作以实现测试信号到开关模块的路由,开关背板采用欧卡连接器与开关模块连接,连接3个开关模块,可为开关模块提供电源;所述开关模块用于进行测试信号在被测负载的不同测试点的切换,开关选用耐高压开关模块,具有继电器动作次数统计功能,实现多通道的开关切换测试,多路开关各通道耐压值大于2500V;所述测试接口用于与所述被测负载连接以将所述开关模块输出的测试信号输出。
本发明的只能数字绝缘电阻测试系统实现被测产品多个测点之间的绝缘电阻和电容的自动化测试,绝缘电阻和电容的测试功能集中在测试模块中,测试模块与开关模块在测试系统内部通过开关模块背板连接,开关模块将测试信号连接到被测线缆的各个测点上,闭合其中相关联的开关,断开其它不相关联的开关,可测得对应的绝缘电阻,依次轮循即可完成所有测点间的绝缘电阻测试,实现一对多绝缘测试以满足不同测试需求。
电阻测试模给被测负载施加一个已知高电压,并测试绝缘体之间的漏电流,通过欧姆定律计算得到绝缘体间的绝缘电阻值。因绝缘电阻测试的加载电压较高、测试电流小,采用直流电源模块时选用专用高压发生器,电流表选用微安级小电流测试模块。
所述直流升压模块包括依次连接的电压直流稳压电路、串联调整电路、高频脉冲电路、高频整流滤波器,所述电压直流稳压电路连接所述主控计算机,所述高频整流滤波器连接所述测试接口,所述电阻测试模块连接在所述电压直流稳压电路和所述串联调整电路之间。
低压直流稳压电路对输入电源稳压后,一路输出至电阻测量模块为其供电,另一路则输入串联调整电路,通过串联调整电路使得高频脉冲电路产生高频脉冲,由其电路内的电位器调整成高频的脉宽电压,最终经由高频整流滤波器将脉宽电压整流呈直流电压,通过高频整流滤波器内部的分压电阻,可以输出不同的电压,作为测试绝缘电阻值的工作电压。
本发明的智能数字绝缘电阻测试系统还包括用于进行稳压和保护的稳压保护模块,所述稳压保护模块分别连接所述高压整流滤波器和串联调整电路。稳压保护模块连接高压整流滤波电路和串联调整电路,用于控制输出电压的幅度,减少纹波,同时保护电路。
所述开关模块的数量为多个,多个所述开关模块均为耐高压开关模块,多个所述开关模块均连接所述开关模块背板,用于进行最大测点数的扩展。
由于被测负载(电缆)的芯线之间具有大电容的特点,绝缘电阻测试之后,芯线之间会积累大量的高压电荷,该高压电荷会对后续的电容测试产生破坏性影响。因此,所述高压放电模块在绝缘电阻测试完成后,对被测负载进行高压电容放电,计算电容两端的电压,计算公式为:
其中,Vt为电容放电t时间之后电容两端的电压,E为放电前电容两端的初始电压,C为放电电容的容值,R为电容的放电电阻。在发明的系统中,加入两级快速放电模块,依次以99、25kΩ放电电阻进行放电,可以快速实现高压电容的放电,放电效率大幅提高。
本发明的智能数字绝缘电阻测试系统还包括故障定位模块,故障定位模块选用FDT-1060型,故障类型可分为短路、断路、接触松动;所述故障定位模块分别连接所述主控计算机和所述测试接口,所述故障定位模块用于测试发射信号和反射信号的时间差t,通过公式S=v×t/2计算得到被测负载的故障点到测试点的距离,以进行被测负载的故障点定位。故障定位模块采用时域脉冲反射法实现被测负载(如电缆)的故障点定位,在传输线理论中,信号在电缆中会以接近光速的某一固定速度v进行传输,当遇到传输线的特性阻抗发生变化的地方(故障点),信号就会发生反射,从而在信号的入射点观察到反射回来的信号。在被测电缆的信号注入端,测得发射信号和反射信号的时间差t,即可计算得出故障点到电缆头的距离S=v×t/2。由于信号在不同电缆中的传输速度v有可能不一样,对不同的电缆,测试前需要对其传输速度比进行校正。
本发明的智能数字绝缘电阻测试系统还包括电容测试模块,所述电容测试模块分别连接所述主控计算机、直流升压模块和所述测试接口,如图2所示,所述电容测试模块对被测负载(DUT)施加正弦交流激励信号,测试其矢量电压Vx和矢量电流Ix得到复阻抗Zx,通过电容分量公式Xc=1/(2πfC)计算得到电容C;其中,由运放的虚短与虚断原理可知, Vx和Vr通过两个同步电压采集通道获得对应的幅度和相位参数。图2中,测试引线上的阻抗分量会被叠加到DUT的测试结果中,为消除测试引线上的阻抗分量的影响,采用4线测试方法,将正弦波激励信号线和电压测试信号线单独引出,各自分别连接到被测DYT的两个测试端子上,消除测试引线对测试结果的影响。
本发明的主控计算机和显控模块实现测试系统的主控功能,电阻测试模给被测负载施加已知高电压,并测试绝缘体之间的漏电流,通过欧姆定律计算得到绝缘体间的绝缘电阻值,高压放电模块为电阻测试模块提供高压电容放电,开关模块背板为开关模块提供电源,控制开关模块的动作以实现测试信号到开关模块的路由,开关模块用于进行测试信号在被测负载的不同测试点的切换,测试接口用于与被测负载连接以将所述开关模块输出的测试信号输出,开关模块的数量为多个,均连接测试接口,实现了多通道快速检测、故障自检和快速放电,并可对电缆中的短路和断路故障点进行快速定位,提高了检测工作效率。
需要说明的是,在本文中,术语“包括”、“包含”或者其任何其它变体意在涵盖非排他性的包含,从而使得包括一系列要素的过程、装置、物品或者方法不仅包括那些要素,而且还包括没有明确列出的其它要素,或者是还包括为这种过程、装置、物品或者方法所固有的要素。在没有更多限制的情况下,由语句“包括一个……”限定的要素,并不排除在包括该要素的过程、装置、物品或者方法中还存在另外的相同要素。
以上所述仅为本发明的优选实施例,并非因此限制本发明的专利范围,凡是利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换,或直接或间接运用在其他相关的技术领域,均同理包括在本发明的专利保护范围内。
Claims (7)
1.一种智能数字绝缘电阻测试系统,其特征在于,包括主控计算机、显控模块、电阻测试模块、高压放电模块、直流升压模块、开关模块背板、开关模块、测试接口,所述主控计算机分别连接所述显控模块、开关模块背板和电阻测试模块,所述电阻测试模块还连接所述直流升压模块、测试接口和所述高压放电模块,所述开关模块背板还连接所述开关模块,所述开关模块还连接所述测试接口,所述直流升压模块还连接直流供电接口,所述直流供电接口还连接电源模块;
所述主控计算机和显控模块用于实现测试系统的主控功能,所述电阻测试模给被测负载施加已知高电压,并测试绝缘体之间的漏电流,通过欧姆定律计算得到绝缘体间的绝缘电阻值,所述高压放电模块用于为所述电阻测试模块提供高压电容放电,所述开关模块背板为所述开关模块提供电源,控制开关模块的动作以实现测试信号到开关模块的路由,所述开关模块用于进行测试信号在被测负载的不同测试点的切换,所述测试接口用于与所述被测负载连接以将所述开关模块输出的测试信号输出。
2.根据权利要求1所述的智能数字绝缘电阻测试系统,其特征在于,还包括故障定位模块,所述故障定位模块分别连接所述主控计算机和所述测试接口,所述故障定位模块用于测试发射信号和反射信号的时间差t,通过公式S=v×t/2计算得到被测负载的故障点到测试点的距离,以进行被测负载的故障点定位。
4.根据权利要求1所述的智能数字绝缘电阻测试系统,其特征在于,所述直流升压模块包括依次连接的电压直流稳压电路、串联调整电路、高频脉冲电路、高频整流滤波器,所述电压直流稳压电路连接所述主控计算机,所述高频整流滤波器连接所述测试接口,所述电阻测试模块连接在所述电压直流稳压电路和所述串联调整电路之间。
5.根据权利要求4所述的智能数字绝缘电阻测试系统,其特征在于,还包括用于进行稳压和保护的稳压保护模块,所述稳压保护模块分别连接所述高压整流滤波器和串联调整电路。
6.根据权利要求1所述的智能数字绝缘电阻测试系统,其特征在于,所述开关模块的数量为多个,多个所述开关模块均为耐高压开关模块,多个所述开关模块均连接所述开关模块背板,用于进行最大测点数的扩展。
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