CN116879631A - 数字化电阻类通用测试仪 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种数字化电阻类通用测试仪，其具有用于连接被测设备的至少三个输出端子；包括：测试电源，用于为被测设备提供电阻测试所需电能；采样电路，用于采样得到电阻测试所需的采样数据，测试电源和采样电路串联构成两端分别为输入负端子和输入正端子的测试电路；数据处理单元，用于对采样数据进行数据处理而得到电阻测试的结果数据；通信定位单元，用于对被测设备进行定位得到定位数据、上传定位数据和结果数据；切换单元，切换单元用于切换输入负端子、输入正端子与各个输出端子的连接状态；切换单元具有至少三个档位。本发明整合电阻类测试功能，能够简化测量过程，提升测试效率。
Description
技术领域
本发明涉及电力测试技术领域，具体涉及一种数字化电阻类通用测试仪。
背景技术
在电力工业中，常用的电阻测试仪器包括数字化兆欧表、数码万用表等。
数字化兆欧表的应用范围很广，它可以对发电机、变压器、互感器、电动机、电力电缆、避雷器等电器的绝缘阻力进行测量，它可以对被试设备的绝缘状况进行敏感地反映，从而体现装置的部分或全部的受湿和污垢状态，并对其进行绝缘损伤和严重过热老化等问题进行检测。对多芯电缆、母线等的直流电阻进行检测时，要求对三相(A-BCE，B-ACE，C-ABE)进行单独检测。检测时，每次检测完一个相间的直流电阻后，都要对被检测装置进行完全的放空，然后对下一个相间的直流电阻进行检测。具体如附图1所示，用数字化兆欧表来检测三相电缆或母线的主要绝缘，在检测时，要切断被测装置的供电，拆掉或切断与外部的所有连线，使被测装置完全放电，然后分别在各个相位上进行检测，被测相位连接到其L端子上，另外两个相位的导体、金属护罩或金属外壳和铠装层都是同地，即共同连接到其E端子上接地。每次检测完毕，都要对被测装置进行放电，并更换接线，如此反复，直至检测完毕。由此可以看出，现有的测试方式费时且效果不理想。
同时，各种电阻类测试仪均是独立的计量装置，把它们整合成一个便携式计量装置，也有必要的。
发明内容
本发明的目的是提供一种整合的且能够简化测量过程，提升测试效率的数字化电阻类通用测试仪。
为达到上述目的，本发明采用的技术方案是：
一种数字化电阻类通用测试仪，用于对被测设备进行电阻类测试，所述数字化电阻类通用测试仪具有用于连接所述被测设备的至少三个输出端子；所述数字化电阻类通用测试仪包括：
测试电源，所述测试电源用于为所述被测设备提供电阻测试所需电能；
采样电路，所述采样电路用于采样得到电阻测试所需的采样数据，所述测试电源和所述采样电路串联构成测试电路，所述测试电路的两端分别形成输入负端子和输入正端子，所述输入正端子接地；
数据处理单元，所述数据处理单元用于对所述采样数据进行数据处理而得到电阻测试的结果数据，所述数据处理单元与所述采样电路相连接；
通信定位单元，所述通信定位单元用于对所述被测设备进行定位得到定位数据、上传所述定位数据和所述结果数据，所述通信定位单元与所述数据处理单元相连接；
切换单元，所述切换单元用于切换所述输入负端子、输入正端子与各个所述输出端子的连接状态；所述切换单元具有至少三个档位；当所述切换单元处于第一个所述档位时，所述输入负端子与第一个所述输出端子之间、所述输入正端子与第二个所述输出端子之间、所述输入正端子与第三个所述输出端子之间均接通，所述输入正端子与第一个所述输出端子之间、所述输入负端子与第二个所述输出端子之间、所述输入负端子与第三个所述输出端子之间均断开；当所述切换单元处于第二个所述档位时，所述输入负端子与第二个所述输出端子之间、所述输入正端子与第一个所述输出端子之间、所述输入正端子与第三个所述输出端子之间均接通，所述输入正端子与第二个所述输出端子之间、所述输入负端子与第一个所述输出端子之间、所述输入负端子与第三个所述输出端子之间均断开；当所述切换单元处于第三个所述档位时，所述输入负端子与第三个所述输出端子之间、所述输入正端子与第一个所述输出端子之间、所述输入正端子与第二个所述输出端子之间均接通，所述输入正端子与第三个所述输出端子之间、所述输入负端子与第一个所述输出端子之间、所述输入负端子与第二个所述输出端子之间均断开。
所述切换单元包括切换电源、单刀多掷切换开关和至少三个继电模块，所述单刀多掷切换开关的一侧与所述切换电源的一侧相连接，所述单刀多掷切换开关的另一侧具有至少三个连接节点，各个所述连接节点与各个所述继电模块的线圈的一侧一一对应连接，各个所述继电模块的线圈的另一侧均与所述切换电源的另一侧相连接，第一个所述继电模块的常开节点连接在所述输入负端子与第一个所述输出端子之间，第一个所述继电模块的常闭节点连接在所述输入正端子与第一个所述输出端子之间，第二个所述继电模块的常开节点连接在所述输入负端子与第二个所述输出端子之间，第二个所述继电模块的常闭节点连接在所述输入正端子与第二个所述输出端子之间，第三个所述继电模块的常开节点连接在所述输入负端子与第三个所述输出端子之间，第三个所述继电模块的常闭节点连接在所述输入正端子与第三个所述输出端子之间。
所述继电模块为交换式继电模块。
所述切换单元还具有空档位，当所述切换单元处于所述空档位时，所述输入正端子与第一个所述输出端子之间、所述输入正端子与第二个所述输出端子之间、所述输入正端子与第三个所述输出端子之间均接通，所述输入负端子与第一个所述输出端子之间、所述输入负端子与第二个所述输出端子之间、所述输入负端子与第三个所述输出端子之间均断开。
所述采样电路包括串联的电流采样电阻和用作限流和滤波的附加电阻。
所述数据处理单元包括与所述采样电路相连接的信号处理模块、与所述信号处理模块相连接的A/D转换模块、与所述A/D转换模块相连接的单片机、与所述单片机相连接的人机交互界面，所述测试电源与所述单片机相连接。
所述人机交互界面包括显示屏和按键。
所述测试电源为直流高压源。
所述通信定位单元包括4G与北斗定位一体化模块。
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：本发明整合电阻类测试功能，能够简化测量过程，提升测试效率。
附图说明
附图1为现有数字化兆欧表的测试回路示意图。
附图2为本发明的数字化电阻类通用测试仪的原理框图。
附图3为本发明的数字化电阻类通用测试仪的外形示意图。
附图4为本发明的数字化电阻类通用测试仪中切换单元的电路图。
附图5为本发明的数字化电阻类通用测试仪的测试原理图。
附图6为本发明的数字化电阻类通用测试仪中数据处理单元的原理框图。
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2和附图3所示，一种用于对被测设备进行电阻类测试的数字化电阻类通用测试仪，其具有至少三个用于连接被测设备的输出端子L1～L3，其包括测试电源、采样电路、数据处理单元、通信定位单元和切换单元。测试电源用于为被测设备提供电阻测试所需电能，可采用直流高压源。采样电路用于采样得到电阻测试所需的采样数据。测试电源和采样电路串联构成测试电路，测试电路的两端分别形成输入负端子(即L端子)和输入正端子(即E端子)，输入正端子接地，测试电源和采样电路之间形成中间端子(即G端子)。数据处理单元与采样电路相连接，其用于对采样数据进行数据处理而得到电阻测试的结果数据。通信定位单元与数据处理单元相连接，其用于对被测设备进行定位得到定位数据以及上传定位数据和结果数据，通信定位单元包括4G与北斗定位一体化模块。
切换单元设置在测试电源、采样电路与被测设备之间，其用于切换输入负端子(L端子)、输入正端子(E端子)与各个输出端子L1～L3的连接状态，从而改变被测设备与测试电源、采样电路的连接状态。具体为：切换单元具有至少三个档位；当切换单元处于第一个档位时，输入负端子(L端子)与第一个输出端子L1之间、输入正端子(E端子)与第二个输出端子L2之间、输入正端子(E端子)与第三个输出端子L3之间均接通，输入正端子(E端子)与第一个输出端子L1之间、输入负端子(L端子)与第二个输出端子L2之间、输入负端子(L端子)与第三个输出端子L3之间均断开；当切换单元处于第二个档位时，输入负端子(L端子)与第二个输出端子L2之间、输入正端子(E端子)与第一个输出端子L1之间、输入正端子(E端子)与第三个输出端子L3之间均接通，输入正端子(E端子)与第二个输出端子L2之间、输入负端子(L端子)与第一个输出端子L1之间、输入负端子(L端子)与第三个输出端子L3之间均断开；当切换单元处于第三个档位时，输入负端子(L端子)与第三个输出端子L3之间、输入正端子(E端子)与第一个输出端子L1之间、输入正端子(E端子)与第二个输出端子L2之间均接通，输入正端子(E端子)与第三个输出端子L3之间、输入负端子(L端子)与第一个输出端子L1之间、输入负端子(L端子)与第二个输出端子L2之间均断开。
如附图4所示，切换单元包括12V的切换电源、单刀多掷切换开关和至少三个继电模块Z1～Z3。单刀多掷切换开关的一侧与切换电源的一侧相连接，单刀多掷切换开关的另一侧具有至少三个连接节点K1～K3，各个连接节点K1～K3与各个继电模块Z1～Z3的线圈的一侧一一对应连接，各个继电模块Z1～Z3的线圈的另一侧均与切换电源的另一侧相连接，第一个继电模块Z1的常开节点连接在输入负端子(L端子)与第一个输出端子L1之间，第一个继电模块Z1的常闭节点连接在输入正端子(E端子)与第一个输出端子L1之间，第二个继电模块Z2的常开节点连接在输入负端子(L端子)与第二个输出端子L2之间，第二个继电模块的常闭节点连接在输入正端子(E端子)与第二个输出端子L2之间，第三个继电模块的常开节点连接在输入负端子(L端子)与第三个输出端子L3之间，第三个继电模块的常闭节点连接在输入正端子(E端子)与第三个输出端子L3之间。上述继电模块Z1～Z3均为交换式继电模块。
切换单元还具有空档位，当切换单元处于空档位时，输入正端子(E端子)与第一个输出端子L1之间、输入正端子(E端子)与第二个输出端子L2之间、输入正端子(E端子)与第三个输出端子L3之间均接通，输入负端子(L端子)与第一个输出端子L1之间、输入负端子(L端子)与第二个输出端子L2之间、输入负端子(L端子)与第三个输出端子L3之间均断开。具体为单刀多掷切换开关的另一侧还具有连接节点N对应上述空档位，其未与任何一个继电模块连接。
如附图5所示，采样电路包括串联的电流采样电阻Ro和用作限流和滤波的附加电阻Rm。图5中，Rx等效为被测设备的绝缘电阻，Es表示测试电源的电势，Ri为测试电源的等校内阻。则测试电源的正端形成输入正端子(E端子)，测试电源的负端形成中间端子(G端子)，电流采样电阻Ro的两侧分别与中间端子(G端子)、附加电阻Rm的一侧相连接，附加电阻Rm的另一侧形成输入负端子(L端子)。输入负端子(L端子)输出负高压，中间端子(G端子)的电位接近于负高压。
如附图6所示，数据处理单元包括与采样电路相连接的信号处理模块、与信号处理模块相连接的A/D转换模块、与A/D转换模块相连接的单片机、与单片机相连接的人机交互界面，测试电源与单片机相连接。其中，人机交互界面包括显示屏(液晶屏)和按键。
利用上述数字化电阻类通用测试仪对被测设备(包括三相电缆)进行测试时，首先将被测设备与输出端子L1～L3建立连接，选取切换单元的合适档位，则数字化电阻类通用测试仪与被测设备构成回路而可以进行测试。通过按钮的操作开启直流高压源，为被测设备提供电力供应，采用电流、压力法等测量原理，利用与被测设备串联的电流采样电阻，获得电流信号，再经过信号处理，再由A/D转换模块送入单片机进行数据处理，从而得到测试结果数据(即绝缘阻值等)，将测试结果数据传输到显示屏显示，最终实现了整个测量的流程。
对于三相电缆，其三相分别对应接入输出端子L1～L3，则通过切换单元切换不同的连接状态而对三相分别进行测试。
1)当单刀多掷切换开关位于N节点接触位置时，继电模块Z1～Z3均为去电源状态，则继电模块Z1对应的输入正端子(E端子)与第一个输出端子L1之间为接通状态，继电模块Z2对应的输入正端子(E端子)与第二个输出端子L2之间为接通状态，继电模块Z3对应的输入正端子(E端子)与第三个输出端子L3之间为接通状态；
2)当单刀多掷切换开关位于K1节点接触位置时，继电模块Z1通电，它对应的输入负端子(L端子)与第一个输出端子L1之间为接通状态、输入正端子(E端子)与第一个输出端子L1之间是切断状态，从而将与输出端子L1相连接的三相电缆的A相接入测试电路中进行测试。此时，继电器Z2、Z3均是未通电状态，则它们对应的输入正端子(E端子)与第二个输出端子L2之间、输入正端子(E端子)与第三个输出端子L3之间均接通，输入负端子(L端子)与第二个输出端子L2之间、输入负端子(L端子)与第三个输出端子L3之间均断开；
3)当单刀多掷切换开关位于K2节点接触位置时，继电模块Z2通电，它对应的输入负端子(L端子)与第二个输出端子L2之间为接通状态、输入正端子(E端子)与第二个输出端子L2之间是切断状态，从而将与输出端子L2相连接的三相电缆的B相接入测试电路中进行测试。此时，继电器Z1、Z3均是未通电状态，则它们对应的输入正端子(E端子)与第一个输出端子L1之间、输入正端子(E端子)与第三个输出端子L3之间均接通，输入负端子(L端子)与第一个输出端子L1之间、输入负端子(L端子)与第三个输出端子L3之间均断开；
4)当单刀多掷切换开关位于K3节点接触位置时，继电模块Z3通电，它对应的输入负端子(L端子)与第三个输出端子L3之间为接通状态、输入正端子(E端子)与第三个输出端子L3之间是切断状态，从而将与输出端子L3相连接的三相电缆的C相接入测试电路中进行测试。此时，继电器Z1、Z2均是未通电状态，则它们对应的输入正端子(E端子)与第一个输出端子L1之间、输入正端子(E端子)与第二个输出端子L2之间均接通，输入负端子(L端子)与第一个输出端子L1之间、输入负端子(L端子)与第二个输出端子L2之间均断开。
上述方案中，通信定位单元包括4G与北斗定位一体化模块，其采样北斗定位技术，上电可以自动定位被测设备所处位置的经纬度，并同步给出测试时间信息，进而将测试数据、位置信息和测试时间信息无感上传至指定服务器。
分别利用上述数字化电阻类通用测试仪、数字式兆欧表分别对三相四芯电缆进行测试，测试结果对比如下表：
经测试结果比较表明，采用传统的数字式兆欧表和采用新的数字化电阻类通用测试仪的测试结果没有显著差异，两者的测试结果都符合行业相关规定。经过对其进行的实验可以看出，本发明的新型数字化电阻类通用测试仪，可以在不倒换接线的情况下，通过其进行内部接线的切换，安全、快速、高效对被试装备三相绝缘阻力进行测量，从而提升测试效率，并且其测量值的准确度能够达到标准。此外，它还保持了数字式绝缘阻力测试仪的正常测试功能，具有较高的通用性，便于推广。
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 (9)
1.一种数字化电阻类通用测试仪，用于对被测设备进行电阻类测试，其特征在于：所述数字化电阻类通用测试仪具有用于连接所述被测设备的至少三个输出端子；所述数字化电阻类通用测试仪包括：
测试电源，所述测试电源用于为所述被测设备提供电阻测试所需电能；
采样电路，所述采样电路用于采样得到电阻测试所需的采样数据，所述测试电源和所述采样电路串联构成测试电路，所述测试电路的两端分别形成输入负端子和输入正端子，所述输入正端子接地；
数据处理单元，所述数据处理单元用于对所述采样数据进行数据处理而得到电阻测试的结果数据，所述数据处理单元与所述采样电路相连接；
通信定位单元，所述通信定位单元用于对所述被测设备进行定位得到定位数据、上传所述定位数据和所述结果数据，所述通信定位单元与所述数据处理单元相连接；
切换单元，所述切换单元用于切换所述输入负端子、输入正端子与各个所述输出端子的连接状态；所述切换单元具有至少三个档位；当所述切换单元处于第一个所述档位时，所述输入负端子与第一个所述输出端子之间、所述输入正端子与第二个所述输出端子之间、所述输入正端子与第三个所述输出端子之间均接通，所述输入正端子与第一个所述输出端子之间、所述输入负端子与第二个所述输出端子之间、所述输入负端子与第三个所述输出端子之间均断开；当所述切换单元处于第二个所述档位时，所述输入负端子与第二个所述输出端子之间、所述输入正端子与第一个所述输出端子之间、所述输入正端子与第三个所述输出端子之间均接通，所述输入正端子与第二个所述输出端子之间、所述输入负端子与第一个所述输出端子之间、所述输入负端子与第三个所述输出端子之间均断开；当所述切换单元处于第三个所述档位时，所述输入负端子与第三个所述输出端子之间、所述输入正端子与第一个所述输出端子之间、所述输入正端子与第二个所述输出端子之间均接通，所述输入正端子与第三个所述输出端子之间、所述输入负端子与第一个所述输出端子之间、所述输入负端子与第二个所述输出端子之间均断开。
2.根据权利要求1所述的数字化电阻类通用测试仪，其特征在于：所述切换单元包括切换电源、单刀多掷切换开关和至少三个继电模块，所述单刀多掷切换开关的一侧与所述切换电源的一侧相连接，所述单刀多掷切换开关的另一侧具有至少三个连接节点，各个所述连接节点与各个所述继电模块的线圈的一侧一一对应连接，各个所述继电模块的线圈的另一侧均与所述切换电源的另一侧相连接，第一个所述继电模块的常开节点连接在所述输入负端子与第一个所述输出端子之间，第一个所述继电模块的常闭节点连接在所述输入正端子与第一个所述输出端子之间，第二个所述继电模块的常开节点连接在所述输入负端子与第二个所述输出端子之间，第二个所述继电模块的常闭节点连接在所述输入正端子与第二个所述输出端子之间，第三个所述继电模块的常开节点连接在所述输入负端子与第三个所述输出端子之间，第三个所述继电模块的常闭节点连接在所述输入正端子与第三个所述输出端子之间。
3.根据权利要求2所述的数字化电阻类通用测试仪，其特征在于：所述继电模块为交换式继电模块。
4.根据权利要求1所述的数字化电阻类通用测试仪，其特征在于：所述切换单元还具有空档位，当所述切换单元处于所述空档位时，所述输入正端子与第一个所述输出端子之间、所述输入正端子与第二个所述输出端子之间、所述输入正端子与第三个所述输出端子之间均接通，所述输入负端子与第一个所述输出端子之间、所述输入负端子与第二个所述输出端子之间、所述输入负端子与第三个所述输出端子之间均断开。
5.根据权利要求1至4中任一项所述的数字化电阻类通用测试仪，其特征在于：所述采样电路包括串联的电流采样电阻和用作限流和滤波的附加电阻。
6.根据权利要求1至4中任一项所述的数字化电阻类通用测试仪，其特征在于：所述数据处理单元包括与所述采样电路相连接的信号处理模块、与所述信号处理模块相连接的A/D转换模块、与所述A/D转换模块相连接的单片机、与所述单片机相连接的人机交互界面，所述测试电源与所述单片机相连接。
7.根据权利要求6所述的数字化电阻类通用测试仪，其特征在于：所述人机交互界面包括显示屏和按键。
8.根据权利要求1至4中任一项所述的数字化电阻类通用测试仪，其特征在于：所述测试电源为直流高压源。
9.根据权利要求1至4中任一项所述的数字化电阻类通用测试仪，其特征在于：所述通信定位单元包括4G与北斗定位一体化模块。
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Legal Events
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|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
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