CN202433515U - 容性设备绝缘在线监测系统校验装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供一种容性设备绝缘在线监测系统校验装置，由控制器、三个信号产生模块、两个精密电流源模块、参考精密电压源模块和精密电压互感器组成，控制器的输出控制信号分别连接三个信号产生模块的控制端，其中有两个信号产生模块的输出分别连接相应的两个精密电流源模块的输入，两个精密电流源模块分别输出相应的电流分量；另外一个信号产生模块的输出连接参考精密电压源模块的输入，精密电压源模块的输出与精密电压互感器原边相连接，精密电压互感器的副边输出相应的标准电压信号。本装置可以对容性设备绝缘在线监测系统主要的测量功能即电容量和介质损耗因数测量功能进行高准确度的校验，并且产生的标准信号可方便、有效的进行量值溯源。

Description

容性设备绝缘在线监测系统校验装置

技术领域

本实用新型涉及容性设备绝缘在线监测技术，属于电力测试仪器的校准、检定与检测领域，尤其涉及一种容性设备绝缘在线监测系统校验装置。

背景技术

容性设备绝缘在线监测系统是用于监测电容量和介质损耗因数的设备，对判断电力系统中电容式套管、电容式电流互感器及其它容性设备绝缘状态有重要的作用，可以作为关键电力设备的状态监测手段发现潜伏性故障，预防突发性事故的发生。目前缺乏相应的校验装置对容性设备绝缘在线监测系统进行有效的校准或检定，无法判断容性设备绝缘在线监测系统测量数据的优劣，因此急需设计具有良好可溯源性的容性设备绝缘在线监测系统校验装置，也就是准确度高并且可以得到有效溯源的容性设备绝缘在线监测系统校验装置，满足目前校验工作的紧迫需要。

有关这方面的文献报道例如申请号为201020599275.9的名为分布式变电站容性设备绝缘状态在线检测装置的实用新型专利，公开了一种分布式变电站容性设备绝缘状态在线检测装置，由依次连接的数据采集器、数据处理器和系统控制器构成，其特征在于数据采集器包括若干信号传感单元，数据处理器包括各信号传感单元对应相连接的现场信号处理单元，系统控制器则包括上位计算机、通信单元等。采用本实用新型集多种电气设备在线检测于一体，包括避雷器、变压器套管、电流互感器和电压互感器等，采用统一通信，实时性好，抗干扰能力强，能反映容性设备及避雷器的绝缘状态，并以此指导设备的状态检修，保证其安全运行。然而，上述专利并没有涉及到一种校验装置对容性设备绝缘在线监测系统进行有效的校准或检定，而无法判断容性设备绝缘在线监测系统测量数据的优劣，而容性设备绝缘在线监测系统校验装置尚没有看到相关报道。

有鉴于此，有必要提供一种容性设备绝缘在线监测系统校验装置，利用该校验装置可以对容性设备绝缘在线监测系统主要的测量功能即电容量和介质损耗因数测量功能进行高准确度的校验，并且能对电容量和介质损耗因数进行方便、有效的进行量值溯源。

发明内容

本实用新型所要解决的技术问题是：针对现有容性设备绝缘在线监测系统的工作原理，兼顾校验装置的可溯源性，提供一种容性设备绝缘在线监测系统校验装置，准确度满足校验容性设备绝缘在线监测系统的需求，并且具有良好可溯源性；核心思路在于：检定装置输出幅值比和相位差准确可控的50Hz电压和电流信号，从而，利用本实用新型设计的校验装置及方法可以对容性设备绝缘在线监测系统的主要测量功能即电容量和介质损耗因数的测量进行有效的校验工作。

本实用新型所采用的技术方案是：一种容性设备绝缘在线监测系统校验装置，由控制器、三个信号产生模块、两个精密电流源模块、参考精密电压源模块和精密电压互感器组成，其特征在于：控制器的输出控制信号分别连接所述三个信号产生模块的控制端，其中有两个信号产生模块的输出分别连接相应的两个精密电流源模块的输入，所述两个精密电流源模块分别输出相应的电流分量I1和I2，提供标准电流信号输出；另外一个信号产生模块的输出连接所述参考精密电压源模块的输入，所述精密电压源模块的输出与所述精密电压互感器原边相连接，精密电压互感器的副边输出相应的标准电压信号U。

如上所述的容性设备绝缘在线监测系统校验装置，其特征在于：所述三个信号产生模块采用基于直接数字式频率合成器DDS芯片AD9951电路实现，可以产生独立的幅值、相角可调的高度平滑的正弦信号单元。

如上所述的容性设备绝缘在线监测系统校验装置，其特征在于：所述两个精密电流源模块和所述参考精密电压源模块采用基于精密运放OPA228芯片构成。

本实用新型的有益效果是：使用本容性设备绝缘在线监测系统校验装置，可以对容性设备绝缘在线监测系统主要的测量功能即电容量和介质损耗因数测量功能进行高准确度的校验，并且所产生的标准信号可方便、有效的进行量值溯源。

附图说明

图1是本实用新型实施例的容性设备绝缘在线监测系统校验装置原理图。

具体实施方式

为了更好地理解本实用新型，下面结合实施例进一步阐明本实用新型的内容，但本实用新型的内容不仅仅局限于下面的实施例。本领域技术人员可以对本实用新型作各种改动或修改，这些等价形式同样在本申请所列权利要求书限定范围之内。

图1中的标记：1—控制器， 2、3、4—信号产生模块，5、6—精密电流源模块， 7—参考精密电压源模块，8—精密电压互感器，I1 —电流1，I2—电流2， U — 参考电压。

参见图1所示，本实用新型实施例的容性设备绝缘在线监测系统校验装置原理图。由控制器1的输出控制信号连接信号产生模块2、3、4的控制端，信号产生模块2、3的输出分别连接相应精密电流源模块5、6的输入，精密电流源模块5、6的输出为电流1和电流2。信号产生模块4的输出连接参考精密电压源模块7的输入，参考精密电压源模块7的输出端与精密电压互感器8原边相连接，精密电压互感器8副边产生电压输出参考电压U。

其工作原理为：在控制器1（具体为TMS320F2812）的控制作用下，每个信号产生模块2、3、4（基于DDS芯片AD9951实现）可以产生独立的幅值、相角可调的高度平滑的正弦信号单元，这些正弦信号单元可对后级各自独立的精密电流源模块5、6（基于精密运放OPA228芯片构成）、参考精密电压源模块7（基于精密运放OPA228芯片构成）、精密电压互感器8进行激励，从而形成相互独立的电流信号I1、I2和电压信号U，通过调整电流信号和电压信号的幅值和相角，可以模拟出不同的电容量和介质损耗因数。

在本实施例中，信号产生模块2、3、4采取了基于DDS芯片的直接数字合成技术来方便的产生频率稳定可调、幅值稳定可调、相位稳定可调并且曲线高度平滑稳定的正弦信号。

在本实施例中，在设计上采取了“虚拟介质损耗因数标准器”的方式，设计了精密电流源模块5、6和参考精密电压源模块7。

校验装置工作原理：在控制单元的作用下，每个信号产生模块可以产生独立的幅值、相位可调的高度平滑的正弦信号，这些正弦信号可对后级分别独立的精密电流源模块、参考精密电压源模块、精密电压互感器进行激励，从而形成相互独立的电流和电压驱动信号，电流驱动信号通过精密电流源模块输出标准电流信号，电压驱动信号则通过驱动精密电压互感器，其副边输出参考电压信号。通过调节2路电流信号或者1路电流信号和1路电压信号的幅值比和相位差，最终达到校验容性设备绝缘在线监测系统电容量和介质损耗因数测量功能的目的。

信号产生模块采取基于直接数字式频率合成器DDS芯片AD9951的电路，用DDS芯片的直接数字合成技术来方便的产生幅值稳定可调、相位稳定可调并且曲线高度平滑的正弦信号。所述两个精密电流源模块和所述参考精密电压源模块采用基于精密运放OPA228芯片构成。

其次，本实用新型在设计上还采用了如下核心技术：

1、频率50Hz、幅值和相位稳定可调且曲线平滑的正弦信号产生模块

为了达到校验的目的，首先需要生成3个基本的正弦信号，这些正弦信号将用来激励后置的精密电流源模块和精密电压源模块并产生相应的标准电流信号和参考电压信号。为了首先获得幅值和频率稳定可调、且曲线平滑的正弦信号单元，采取了直接数字合成技术即DDS芯片来产生正弦信号。直接数字合成技术在本实用新型中可方便的产生幅值稳定可调、相位稳定可调并且曲线高度平滑稳定的正弦信号。其中：正弦信号的频率为非常稳定的50Hz工频信号；正弦信号相位的准确度可达0.0002rad；正弦信号曲线非常平滑，通过普通示波器已看不到“阶梯”，这种高度平滑的效果完全可以不使用后续的滤波电路，从而大大减少了滤波电路带来的幅值和相位的负面效应。

2、通过设计精密电流源模块和参考电压源模块实现“虚拟介质损耗因数标准器”。

本实用新型对核心的精密电流源电路和参考电压源模块电路在设计上采取了“模块”化的方式。每个精密电流源模块和参考电压源模块的输入信号为一个独立的正弦信号，该信号来自DDS芯片，在独立的幅频可调的正弦信号的激励下，精密电流源模块和参考电压源模块可分别输出不同幅值、相位的电流、电压信号，而且精密电流源模块选取了高性能器件，接近输出阻抗无穷大的理想电流源要求。2路精密电流源模块之间以及精密电流源模块与参考精密电压源模块之间相位精密可调，达到模拟介质损耗因数的目的。本实用新型形成了如下特点：输出电流信号和参考电压信号幅值和相位调节范围大。通过调节幅值比可以模拟电容量，调节相位差可以模拟介质损耗因数，因此可以实现“虚拟介质损耗因数标准器”。通过对电压信号和电流的幅值及相位分别溯源，可以保证本校验装置溯源结果的有效性，保证了本校验装置产生的电容量和介质损耗因数的准确度。

采用本实用新型的容性设备绝缘在线监测系统校验装置的一种容性设备绝缘在线监测系统校验方法，包括如下步骤：

1）在控制器的作用下，每个信号产生模块产生独立的幅值、相位可调的高度平滑的正弦信号，这些正弦信号对后级分别独立的精密电流源模块、参考精密电压源模块、精密电压互感器进行激励，从而形成相互独立的电流和电压驱动信号，电流驱动信号通过精密电流源模块输出标准电流信号I1和I2，电压驱动信号则通过驱动精密电压互感器，其副边输出参考电压信号U；

2）通过调整1路电流信号和1路电压信号，或者2路电流信号之间的幅值比和相位差，模拟出不同的电容量和介质损耗因数，从而达到校验容性设备绝缘在线监测系统电容量和介质损耗因数测量功能的目的。

本说明书中未作详细描述的内容属于本领域专业技术人员公知的现有技术。

Claims (3)

1.一种容性设备绝缘在线监测系统校验装置，由控制器、三个信号产生模块、两个精密电流源模块、参考精密电压源模块和精密电压互感器组成，其特征在于：控制器的输出控制信号分别连接所述三个信号产生模块的控制端，其中有两个信号产生模块的输出分别连接相应的两个精密电流源模块的输入，所述两个精密电流源模块分别输出相应的电流分量I1和I2，提供标准电流信号输出；另外一个信号产生模块的输出连接所述参考精密电压源模块的输入，所述精密电压源模块的输出与所述精密电压互感器原边相连接，精密电压互感器的副边输出相应的标准电压信号U。

2.根据权利要求1所述的容性设备绝缘在线监测系统校验装置，其特征在于：所述三个信号产生模块采用基于直接数字式频率合成器DDS芯片AD9951电路实现，可以产生独立的幅值、相角可调的高度平滑的正弦信号单元。

3.根据权利要求1所述的容性设备绝缘在线监测系统校验装置，其特征在于：所述两个精密电流源模块和所述参考精密电压源模块采用基于精密运放OPA228芯片构成。

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