CN202631643U - 高压变频抗干扰介质损耗测试装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种高压变频抗干扰介质损耗测试装置，该装置包含：控制模块，其包含主控制单元，电路连接主控制单元输入端的输入单元，以及分别电路连接主控制单元输出端的显示单元、打印单元和存储器；介损测量模块，其通过串口连接主控制单元；变频电源，其通过串口连接主控制单元；内置升压变模块，其输入端电路连接变频电源，其输出端电路连接介损测量模块；高压端信号采样模块，其输入端电路连接内置升压变模块，其还通过光纤通信连接介损测量模块。本实用新型可以在工频高压下，现场测量各种高压设备的介质损耗，体积小、重量轻，便于携带，具有操作简单、自动测量、读数直观、无需换算、精度高、抗干扰能力强。

Description

高压变频抗干扰介质损耗测试装置

技术领域

本实用新型涉及一种介质损耗测试装置，具体涉及一种高压变频抗干扰介质损耗测试装置。

背景技术

介质损耗：绝缘材料在电场作用下，由于介质电导和介质极化的滞后效应，在其内部引起的能量损耗。也叫介质损失，简称介损。电介质中在交变电场作用下转换成热能的那部分能量。介质损耗根据形成的机理可分为弛豫损耗、共振损耗和电导损耗。弛豫损耗和共振损耗分别与电介质的弛豫极化和共振极化过程相联系，而电导损耗则与电介质的电导相联系。

介质损耗测试仪的检测原理如下：在交流电压作用下，电介质要消耗部分电能，这部分电能将转变为热能产生损耗。这种能量损耗叫做电介质的损耗。当电介质上施加交流电压时，电介质中的电压和电流间成在相角差ψ，ψ的余角δ称为介质损耗角，δ的正切tgδ称为介质损耗角正切。tgδ值是用来衡量电介质损耗的参数。仪器测量线路包括一个标准回路Cn和一个被试回路Cx。标准回路由内置高稳定度标准电容器与测量线路组成，被试回路由被试品和测量线路组成。测量线路由取样电阻与前置放大器和A/D转换器组成。通过测量电路分别测得标准回路电流与被试回路电流幅值及其相位差，再由数字信号处理器运用数字化实时采集方法，通过矢量运算得出试品的电容值和介质损耗正切值。

实用新型内容

本实用新型提供了一种高压变频抗干扰介质损耗测试装置，可以在工频高压下，现场测量各种高压设备的介质损耗，体积小、重量轻，便于携带，具有操作简单、自动测量、读数直观、无需换算、精度高、抗干扰能力强的优点。

为实现上述目的，本实用新型提供了一种高压变频抗干扰介质损耗测试装置，其特点是，该装置包含：

控制模块，其包含主控制单元，电路连接主控制单元输入端的输入单元，以及分别电路连接主控制单元输出端的显示单元、打印单元和存储器；

介损测量模块，其通过串口连接主控制单元；

变频电源，其通过串口连接主控制单元；

内置升压变模块，其输入端电路连接变频电源，其输出端电路连接介损测量模块；

高压端信号采样模块，其输入端电路连接内置升压变模块，其还通过光纤通信连接介损测量模块。

上述的内置升压变模块的输出端与介损测量模块的输入端之间还电路连接有内置标准电容器。

上述的控制模块还包含：与主控制单元电路连接的USB接口。

上述的介损测量模块的输入端还电路连接有标准回路和被试回路。

上述的变频电源是可程控的调频调幅电源，其中设有单片机进行控制，其输出电压为0至160伏，频率为30至300Hz的正弦波电源。

上述的内置升压变模块最高输出电压为10千伏。

在电缆插座都连接好后开机，本装置进行自检，通过输入单元进行测试模式的选择，选择完毕后启动检测，根据模式选择，通过高压端信号采样模块进行检测传输至介损测量模块，或由介损测量模块直接进行测试过程，将检测结果传输至控制模块，控制模块将检测结果通过其显示单元进行显示，或通过打印单元打印输出测量结果，或通过USB接口将测量结果向外传输，或将测量结果保存于存储器中。

本实用新型高压变频抗干扰介质损耗测试装置和现有技术相比，其优点在于，本实用新型可以在工频高压下，现场测量各种绝缘材料、绝缘套管、电力电缆、电容器、互感器、变压器等高压设备的介质损耗角正切tgδ和电容值Cx；

本实用新型为一体化结构，内置介损电桥、标准电容和升压装置，体积小、重量轻，便于携带，具有操作简单、自动测量、读数直观、无需换算、精度高、抗干扰能力强等优点。

附图说明

图1为本实用新型高压变频抗干扰介质损耗测试装置的电路模块图；

图2为本实用新型高压变频抗干扰介质损耗测试装置的控制模块的电路模块图；

图3为本实用新型高压变频抗干扰介质损耗测试装置的控制板面示意图。

具体实施方式

以下结合附图，进一步说明本实用新型的具体实施例。

如图1所示，本实用新型公开了一种高压变频抗干扰介质损耗测试装置，该测试装置包含有控制模块1、变频电源2、介损测量模块3、内置升压变模块4、内置标准电容器5、高压端信号采样模块6。

如图2所示，控制模块1包含主控制单元11，电路连接主控制单元11输入端的输入单元12，以及分别电路连接主控制单元11输出端的显示单元13、打印单元14和存储器15。主控制单元11采用32位的ARM处理器，显示单元13采用点阵式大屏幕灰白背光液晶显示器。控制模块1还包含与主控制单元11电路连接的USB接口311。控制模块1上还电路连接有RS232接口310。

控制模块1是以32位ARM处理器为核心，采用了显示单元13点阵式大屏幕灰白背光液晶显示器，通过输入单元12可选中/英文操作界面，清晰明了。控制模块1与变频电源2和介损测量模块3之间采用串口通讯，完成控制功能和数据的传送。仪器在接收到用户通过输入单元12发出的操作指令后，控制模块1按要求控制变频电源2和介损测量模块3工作，来完成升压、测量、计算、降压等测试过程，最终得到测量结果。控制模块1通过显示单元13显示检测结果，并可通过打印单元14，将测量结果打印机打印输出，或者还可以通过USB接口311将测量结果保存到U盘，或者还可以将测量结果保存在控制模块1内部的存储器15中，或者还可以通过RS232接口310将检测结果传输至外接的计算机，对检测结果进行后续处理。

控制模块1的主控制单元11与介损测量模块3通过串口连接。该介损测量模块3的输入端还电路连接标准回路Cn和被试回路Cx。

介损测量模块3以高速混合信号处理器为核心，内置快速傅立叶算法。通过高精度多通道模数转换器实时高速采样标准回路Cn及被试回路Cx的电流信号，经单片机分析计算，从而得出被试品的电容量及介损值。测量结果通过串口传送到控制模块1。

变频电源2通过串口连接控制模块1的主控制单元11。变频电源2是一个可程控的调频调幅电源，能输出0～160V，30～300Hz的正弦波电源。变频电源2由单片机控制，通过串口从控制模块1接收调节命令，按命令要求输出设定的电压。整个变频电源2具有体积小、重量轻、效率高、输出稳定、调节细度高等特点，还具有过流、过压、过温等保护功能，是一个数字化的智能电源。满足了本高压变频抗干扰介质损耗测试装置变频升压的需要。

内置升压变模块4的输入端电路连接变频电源2的一个输出端。同时内置升压变模块4的输出端电路还连接介损测量模块3的输入端。内置升压变模块4为测试装置提供可调频调幅的高压电源，其最高输出电压10kV。

内置升压变模块4的输出端与介损测量模块3的输入端之间还电路连接有内置标准电容器5。该内置标准电容器5为充气式（SF6）高压标准电容器，体积小巧，性能稳定，不受环境的影响。

高压端信号采样模块6的输入端电路连接内置升压变模块4的输出端。同时该高压端信号采样模块6还通过光纤与介损测量模块3通信连接。高压端信号采样模块6主要用于反接线测试时，在高压侧检测被试品的电流，然后经过光纤将电流信号传送到介损测量模块3进行采样计算。

如图3所示，为本实用新型高压变频抗干扰介质损耗测试装置的控制板面的示意图。控制板面设置在测试装置的前部，控制板面上的设备都与控制模块1电路连接。该控制板面上设有：

被试电流信号输入端31，其正接法测量时与被试品Cx的低压测量端相连。

标准电流信号输入端32，其在外接Cn方式时使用，与外部标准电容器Cn的低压测量端相连。

接地端子33，其用于接地，在测试装置开机前必须先可靠接地，保障使用者的安全及测量结果的准确。

CVT测试电压插座34，其为自激法测量CVT（电容式电压互感器）提供低压侧自激电源。

工作电源指示灯35，该指示灯红色为过压，黄色为正常，绿色为欠压。

供电电源插座36，其用于接220V市电。

保险丝座37，该保险丝座37中优选设置10A保险丝。

打印单元14，其为微型打印机，用作测量数据记录用。

显示单元13，采用大屏幕点阵式灰白背光液晶显示器，其以中文方式显示设置状态、介损值tgδ和电容量Cn的测量结果及显示指导操作的提示信息。

RS232接口310，其用于本检测装置与计算机联机使用。

USB接口311，其用于外接U盘保存数据。

输入单元12的下移按键312，其为功能按键，按显示单元13的菜单提示操作。

输入单元12的左移按键313，其为功能按键，按显示单元13的的菜单提示操作。

输入单元12的右移按键314，其为功能按键，按显示单元13的菜单提示操作。

输入单元12的确认按键315，其为功能按键，按显示单元13的显示，确认所选择的菜单。

输入单元12的上移按键316，其为功能按键，按显示单元13的菜单提示操作。

输入单元12的调节/确认旋钮317，其用于菜单选择或输出电压频率等参数的调节。

输入单元12的高压允许开关318，其在菜单的提示下打开此开关，测量结束关闭此开关，测量中发现异常时建议随时关闭此开关。

输入单元12的总电源开关319，其用于开关机用，可在发现异常时随时关闭。

在本测试装置的后面板还设有高压输出端HV，其用于在正接线测量时该端输出高压，接到被试品的高电端；反接线时该端芯线与被试品高压测量端相连，输出电缆应使用高压线。

本实用新型高压变频抗干扰介质损耗测试装置的操作流程如下所示：

本测试装置使用前必须将接地端子33可靠接地。所有操作人员必须远离高压才能开始测量。测量时不可触及后面板上的插头、插座，不可在测量时插拔测试电缆。

在电缆插座都连接好后，在控制模块1的控制板面上，按总电源开关319开机，本装置开机进行自检，操作人员观察显示单元13，并通过输入单元12的下移按键312、左移按键313、右移按键314、确认按键315、上移按键316进行测试模式的选择，分别可进行常规测量、内接方式测量、外接升压器方式、外接Cn方式、外接Cn测量、CVT测量方式、低压屏蔽方式、PT变比测量方式的检测。选择完毕后，启动检测。

根据模式选择，通过高压端信号采样模块6进行检测传输至介损测量模块3，或由介损测量模块3直接进行升压、测量、计算、降压等测试过程，最终得到测量结果，并将检测结果传输至控制模块1，控制模块1将检测结果通过其显示单元13进行显示。控制模块1可通过打印单元14，将测量结果打印机打印输出，或者还可以通过USB接口将测量结果保存到U盘，或者还可以将测量结果保存在仪器内部的存储器15中。

本实用新型高压变频抗干扰介质损耗测试装置具有以下特点：

1、变频抗干扰：仪器采用变频抗干扰技术，内置大功率正弦波变频电源、采用实时高速采样及快速傅立叶算法技术，在强干扰背景下仍能准确测 量，测试数据稳定，适合在强电场干扰的现场做高压介损试验。

2、一体化设计：仪器将介损测试仪、变频电源、升压器及标准电容器等部件设计在一个机箱内，结构紧凑，接线简单，方便搬运，为现场试验提供了方便。

3、自动简单：仪器采用32位ARM处理器，大屏幕点阵式灰白背光液晶显示器，全中文操作界面，直观明了，用户只需按提示操作即可。

4、安全措施：

1）高压保护试品短路、击穿或高压电流波动，能迅速切断高压输出；

2）接地检测仪器独具接地检测功能，未接地时不能升压测量；

3）CVT保护仪器具有低压侧电压，低压侧电流以及高压侧电压三个保护限制值；

4）防“容升”测量大容量试品时会出现电压抬高的“容升”效应，仪器能自动跟踪输出电压，保持试验电压恒定。

5、打印存贮：仪器自带微型打印机，可以将测量结果打印输出，并将测量结果存贮到仪器内（可存储100组测量数据）或U盘，以便日后查阅。

6、实时时钟：仪器内带实时时钟，实时显示，并能记录测量的日期和时间。

尽管本实用新型的内容已经通过上述优选实施例作了详细介绍，但应当认识到上述的描述不应被认为是对本实用新型的限制。在本领域技术人员阅读了上述内容后，对于本实用新型的多种修改和替代都将是显而易见的。因此，本实用新型的保护范围应由所附的权利要求来限定。

Claims (6)

1.一种高压变频抗干扰介质损耗测试装置，其特征在于，该装置包含：

控制模块（1），其包含主控制单元（11），电路连接主控制单元（11）输入端的输入单元（12），以及分别电路连接主控制单元（11）输出端的显示单元（13）、打印单元（14）和存储器（15）；

介损测量模块（3），其通过串口连接所述的主控制单元（11）；

变频电源（2），其通过串口连接所述的主控制单元（11）；

内置升压变模块（4），其输入端电路连接所述的变频电源（2），其输出端电路连接所述的介损测量模块（3）；

高压端信号采样模块（6），其输入端电路连接内置升压变模块（4），其还通过光纤通信连接所述的介损测量模块（3）。

2.如权利要求1所述的高压变频抗干扰介质损耗测试装置，其特征在于，所述的内置升压变模块（4）的输出端与介损测量模块（3）的输入端之间还电路连接有内置标准电容器（5）。

3.如权利要求1所述的高压变频抗干扰介质损耗测试装置，其特征在于，所述的控制模块（1）还包含：与所述主控制单元（11）电路连接的USB接口。

4.如权利要求1所述的高压变频抗干扰介质损耗测试装置，其特征在于，所述的介损测量模块（3）的输入端还电路连接有标准回路（Cn）和被试回路（Cx）。

5.如权利要求1所述的高压变频抗干扰介质损耗测试装置，其特征在于，所述的变频电源（2）是可程控的调频调幅电源，其中设有单片机进行控制，其输出电压为0至160伏，频率为30至300Hz的正弦波电源。

6.如权利要求1所述的高压变频抗干扰介质损耗测试装置，其特征在于，所述的内置升压变模块（4）最高输出电压为10千伏。

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