CN201429655Y - 高压电器设备介质损耗测量仪 - Google Patents

Abstract

一种高压电气设备介质损耗测量仪，由两组信号放大单元、峰值保持单元、A/D转换器分别对被测试品u₁(t)信号和电压互感器u₂(t)信号进行放大、峰值保持、A/D转换处理后，输入单片机，单片机将u₁(t)和u₂(t)信号的峰值分别保存为I以及U；与此同时，u₁(t)、u₂(t)信号同时经放大器放大后，送到幅值比较保持单元，当两信号相等时，经A/D转换，送至单片机，单片机将两信号相等时的幅值保存为A，最后，将I、U、A的值代入公式计算得到介质损耗角。本实用新型避开了零点干扰、测量准确度高、实用于在线监测。

Description

高压电器设备介质损耗测量仪

技术领域

本实用新型涉及电气参数测量仪器，特别是采用幅值比较方法对高压电器设备介质损耗进行测量的仪器。

背景技术

在线监测中，介质损耗测量是一件令人头疼的事情。对于介损在线监测，最简单的方法就是过零比较法。但过零比较法存在零点干扰问题，从而影响测量的准确度。

实用新型内容

本实用新型的目的是提供一种可以避开零点干扰、测定精度较高的高压电器设备介质损耗测量仪。

本新型的目的是这样实现的：一种高压电器设备介质损耗测量仪，包括，

第一信号放大单元：由芯片LM324组成的放大器接收被试品的u₁(t)信号并加以放大；

第一峰值保持单元：由芯片PKD01EY组成，接收放大后的u₁(t)信号，并将其峰值信号输出；

第一A/D转换器：由芯片AD676组成，接收u₁(t)的峰值信号并将其输出至单片机处理系统；

第二信号放大单元：由芯片LM324资产的放大器接收电压互感器二次测u₂(t)信号并加以放大；

第二峰值保持单元：由芯片PKD01EY组成，接收放大后的u₂(t)信号，并将其峰值信号输出；

第二A/D转换器：由芯片AD676组成，接收u₂(t)的峰值信号并将其输出至单片机处理系统；

幅值比较单元：由芯片LM339和采样保持器LF398组成，接收u₁(t)和u₂(t)的放大信号，当两放大信号的幅值相等时，启动第三A/D转换器并发送该信号至第三A/D转换器；

第三A/D转换器：与幅值比较单元和单片机处理系统连接，接收幅值相等时的放大信号经A/D变换后将其输送至单片机处理系统；

单片机处理系统：由单片机LPC2132组成，接收u₁(t)的峰值信号并将其保存为I，接收u₂(t)的峰值信号并将其保存为U，接收u₁(t)和u₂(t)的两放大信号幅值相等时的信号，并将其保存为A，再将I、U、A值代入相关公式计算，得到介质损耗角，并将该结果显示打印。

本新型的有益效果是：

1、本新型将小角度测量转换为大幅值测量，避开了零点干扰问题，测量方便、准确。

2、本新型在硬件及软件采取措施，消除直流干扰和随机干扰。

3、本新型电路结构简单，实用于在线监测。

附图说明

图1是u₁(t)和u₂(t)信号示意图；

图2是本新型一个实施例的电路原理框图；

图3是本新型另一个实施例的电路原理框图。

具体实施方式

图1示出，在线监测中，我们可以得到u₁(t)和u₂(t)两个信号，其中：u₁(t)为被试品的信号，u₂(t)为PT二次侧信号。

有下式：

在t₁＝0时刻，u₁(t₁)＝u₂(t₁)＝A，则有：

可推出：

从上式，可以得到， $m_1=\frac{A/U}{\sqrt{1-{(A/U)}^2}}$ $m_2=\frac{A/I}{\sqrt{1-{(A/I)}^2}}$

其中：

I---试品信号的峰值；

U---PT参考信号峰值；

A---两个信号相等时的幅值。

特别地，当U＝I时，有m₁＝m₂＝m，这时，介损为： $\mathrm{tg\δ}=\frac{1}{2}(m-\frac{1}{m})$

信号处理流程简介：

图2：u₁经放大器放大(峰值在±5伏)输出至峰值保持单元，经A/D转换，输入单片机，单片机保存为I：u₂类似，单片机保存为U：u₁、u₂经放大器输出后，送到幅值比较保持单元，相等时，启动A/D转换，并送至单片机，单片机保存为A。在单片机内部，根据有关公式，计算出tg δ，并将其显示、打印。

图3：首先u₁、u₂经放大器、峰值保持单元，送入比较器。比较器的输出送入单片机，单片机根据其正、负，对放大器增益进行调整，直至比较器输出为零(即放大器输出峰值相等)。之后将峰值进行A/D转换，得到I或U，另一数据A的获取与图2一样。单片机将I或U与A代入有关公式计算得出tgδ，并将其显示打印。

测量误差来源是电子元器件。引起相位误差的唯一环节是放大单元，而其它单元均与相位无关，只与幅值误差有关。

考虑相位误差和幅值误差，本发明的硬件选择如下：

A/D转换器单元：

选取双积分，16位高分辨率芯片。一方面提高抗干扰能力，另一方面减小编码误差。

峰值保持单元：

选用高阻采样保持集成芯片，以减小泄漏。同时，一旦达到峰值，就启动A/D转换，避免等待时间过长而引起较大的幅值误差。

放大单元：

选用线性度好、相位移小、低温漂的仪用放大器。让其输出幅值尽可能大(与A/D配合)。因为它的输出幅值高，这峰值保持等单元的幅值误差占的比例相对就小。

幅值比较保持单元：

其中比较器选用灵敏度高的芯片，幅值保持同峰值保持单元。

单片机软件设计：

采用长字节(4字节)进行计算，以减小舍入误差；取几个周期的数据减小平均处理，以减小随机干扰及直流干扰。

具体硬件型号如下：

峰值保持器芯片：AD公司PKD01EY PKD01EP；

两信号比较：用LM339作比较器，产生信号控制采样保持器LF 398采样保持信号，同时输入到CPU采集；

放大器：

单电源：LM324；

双电源：OP07；

A/D 16位：AD公司AD676；

单片机CPU；ARM7系32位LPC2132；8位ATMEL ATMEG128或者带16位A/D的单片机MSP430F2013。

Claims (1)

1、一种高压电器设备介质损耗测量仪，其特征是：包括，

第一信号放大单元：由芯片LM324组成的放大器接收被试品的u₁(t)信号并加以放大；

第一峰值保持单元：由芯片PKD01EY组成，接收放大后的u₁(t)信号，并将其峰值信号输出；

第一A/D转换器：由芯片AD676组成，接收u₁(t)的峰值信号并将其输出至单片机处理系统；

第二信号放大单元：由芯片LM324组成的放大器接收电压互感器二次测u₂(t)信号并加以放大；

第二峰值保持单元：由芯片PKD01EY组成，接收放大后的u₂(t)信号，并将其峰值信号输出；

第二A/D转换器：由芯片AD676组成，接收u₂(t)的峰值信号并将其输出至单片机处理系统；

幅值比较单元：由芯片LM339和采样保持器LF398组成，接收u₁(t)和u₂(t)的放大信号，当两放大信号的幅值相等时，启动第三A/D转换器并发送该信号至第三A/D转换器；

第三A/D转换器：与幅值比较单元和单片机处理系统连接，接收幅值相等时的放大信号经A/D变换后将其输送至单片机处理系统；

单片机处理系统：由单片机LPC2132组成，接收u₁(t)的峰值信号并将其保存为I，接收u₂(t)的峰值信号并将其保存为U，接收u₁(t)和u₂(t)的两放大信号幅值相等时的信号，并将其保存为A，再将I、U、A值代入相关公式计算，得到介质损耗角，并将该结果显示打印。

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