CN205015445U - 一种局部放电自动测试装置 - Google Patents
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Abstract
本实用新型涉及一种局部放电自动测试装置，包括电源模块，第一测试回路和第二测试回路，第一测试回路包括第一测量阻抗和待测设备，第二测试回路包括一耦合电容和一第二测量阻抗；还包括测量与控制模块和人机交互模块；所述的测量与控制模块与人机交互模块电连接。第一测试回路和第二测试回路中的第一连接点和第二连接点间之间的电压信号输出到测量与控制模块，从而计算局放量。通过人机交互模块设定全数字无局放高压电源的起始工作电压、频率、每次增加的电压值等参数，点击开始进行自动测试，实现了整个系统的自动化测试。
Description
技术领域
本实用新型涉及电气设备局部放电检测技术领域；具体涉及一种用于检测电气绝缘质量和性能的局部放电自动测试装置。
背景技术
众所周知，电气设备在运行中其绝缘部件受到电、热、机械、不良环境等各种因素的影响，绝缘性能会逐渐劣化，以致设备绝缘方面出现缺陷，引起设备故障。而绝缘检测和诊断技术可以在电气设备绝缘部件出现问题的早期发现故障；特别是局部放电测试技术作为一种非破坏性的测试技术，被人们广泛运用。精准而便捷的局部放电测试系统对保证高压电器产品质量和电力系统的安全运行非常重要；现有技术中的局部放电测试系统产品繁杂多样，检测原理也有多种，以目前最为常见的基于脉冲电流法进行测量的局部放电测试系统为例，其主体结构均与图1中所示的结构相似，进一步结合图1，现有技术中的局部放电测试系统主要包括无局放电源01、升压变压器02、保护阻抗03、耦合电容04、测量阻抗05、局放仪06和嵌入式数据处理与控制中心07；所述的无局放电源01、升压变压器02、保护阻抗03、耦合电容04、测量阻抗05和局放仪06依次电连接；所述的嵌入式数据处理与控制中心07分别与无局放电源01、升压变压器02和局放仪06电连接。
进一步结合图2，现有技术中的局部放电测试系统在测试电气设备的绝缘性能时，在检测回路中虽然通过滤波器的作用滤除了与被检测信号不同频段的干扰信号，但是仍然存在与被检测信号相同频段的干扰电流IF2。接受检测的电气设备在检测回路中等效于Cx，所述的测量阻抗即图2中的Zm，实际测得的局放电流I＝V/Zm＝IF2+Ix，而我们所需要的只是Ix，实测电流I中的IF2是干扰信号，实践表明，上述的干扰信号IF2的存在对测试结果的影响比较大，致使信号的信噪比低，整个测试系统的测试精度不高。
另外，目前现有技术中的测试仪不能实现自动化测量，操作效率低，容易出错，不能实现报告自动生成和数据分析等功能。综上所述，目前急需要一种测试精度更高的局部放电测试装置，能实现自动化测试。
实用新型内容
本实用新型要解决的技术问题是，提供一种测试精度更高、能实现自动化测量的局部放电测试装置。
根据本实用新型的第一方面，提供一种局部放电自动测试装置，所述装置包括：电源模块(1)，用于为测试装置提供电源；第一测试回路，用于加载待测设备，产生放电电流；第二测试回路，用于为放电电流提供一流通路径；测量与控制模块，用于测量局放电压；以及人机交互模块，用于显示测量结果以及提供交互功能；其中，所述电源模块连接到第一测试回路和第二测试回路，且所述待测设备连接于第一测试回路中。
所述第一测试回路包括：第一测量阻抗、待测设备、以及用于连接待测设备的端子；
其中，待测设备通过端子连接到第一测试回路中，所述第一测量阻抗与待测设备串联；
第二测试回路包括：第二测量阻抗和耦合电容，所述第二测量阻抗与耦合电容串联；
第一测量阻抗与第二测量阻抗的阻抗相等。
优选的，所述第一测试回路中，待测设备连接端子的一端与第一测量阻抗电连接，形成第一连接点；所述第二测试回路中，所述耦合电容的一端与第二测量阻抗电连接，形成第二连接点；第一连接点和第二连接点分别连接至测量与控制模块。
优选的，所述的测量与控制模块与人机交互模块电连接；通过测量第一连接点和第二连接点之间的电压，计算局放量。
优选的，校准脉冲发生器分别连接到第一测量阻抗的两端，以及连接到采样与控制电路。
优选的，所述的全数字无局放高压电源的频率范围为0～400Hz。。
优选的，所述的电源模块为一体式结构，电源模块内包括全数字无局放高压电源、保护阻抗和校准脉冲发生器；所述的全数字无局放高压电源经保护阻抗后对外输出电能；所述的校准脉冲发生器分别连接到第一测量阻抗和测量与控制模块。由于现有技术中的测试系统所采用的电源模块包括有体积和重量均相当庞大的升压变压器，使得整个系统体积和重量都很庞大，设备的移动与维护操作复杂。本实用新型采用全数字无局放高压电源取代了体积和重量都很庞大升压变压器，使整个测试系统的体积和重量得到大幅度下降，测试系统的移动与维护操作变得更加简单。
优选的，所述的测量与控制模块为一体式结构，测量与控制模块内包括采样与控制电路、第一滤波器和第二滤波器；所述第一滤波器连接到所述第一连接点；所述第二滤波器连接到所述第二连接点。该结构进一步优化了整个测试系统的结构，使得各部件尽可能的组合在一起形成模块，让测试系统的安装与维护更方便。
优选的，校准脉冲发生器分别连接到第一测量阻抗的两端，以及连接到采样与控制电路。
作为优选，所述的人机交互模块为PC机。由于现有技术中的测试系统所采用的人机交互模块仍然是嵌入式数据处理系统，这种系统存在产品集成度低，功能简单，用户在使用过程中相关的设置与调试操作复杂的不足之处，经过反复尝试与比较发现，本实用新型直接采用带有窗口化操作系统的PC机作为人机交互模块，因为PC机具有强大的处理器，窗口化的人机交互也更加直观，同时PC机还具备有强度的数据后续处理功能，如果直接进行数据分析，制作图表，演示文稿等，综上所述，本优选项大大提高了产品的集成度，产品功能也更加丰富，用户在使用过程中相关的设置与调试操作更加简单明了。
作为优选，所述的PC机采用的是Windows操作系统。Windows操作系统有非常强大的用户基础，用户基本上不需要进行额外的培训即可上手，所以采用Windows操作系统的测试系统通用性更优。
作为进一步优选，所述的全数字无局放高压电源的频率范围为0～400HZ。现有技术中的电源所能覆盖的频率相当窄，对待测设备的适用性差，因此本实用新型创造性的采用数字电源并将电源的频率优化为0～400HZ，该频率范围基本上可以适用各种待测设备。
采用上述技术方案后，本实用新型具有如下有益效果：本实用新型创造性的将现有技术中的单阻抗单回路测量系统，改进为双阻抗双回路测量系统，在测试过程中，待测设备连接端子所在回路上的测量阻抗产生的干扰电流与耦合电容所在回路上的测量阻抗产生的干扰电流的方向相反，干扰电流相互抵消了一部分，得到有效的抑制，同时双阻抗测量回路的设计，使得该实用新型系统所测试到的局放电压信号是现有技术中单阻抗回路的电压信号的2倍，即有效信号被放大，干扰信号被抑制，自然整个测量系统的信噪比大大提高，测量精度也更高。
附图说明
图1是现有技术中局部放电测试系统的结构方框示意简图；
图2是现有技术中局部放电测试系统的基本测试回路示意图；
图3是本实用新型中一优选实施例的局部放电自动测试装置的结构方框示意图；
图4是本实用新型中一优选实施例的局部放电自动测试装置的基本测试回路示意图；
图5是本实用新型一优选实施例的局放测试方法流程图。
如图1、2所示：现有技术中：01、无局放电源，02、升压变压器，03、保护阻抗，04、耦合电容，05、测量阻抗，06、局放仪，07、嵌入式数据处理与控制中心。
如图3、4所示，本实用新型中：1、电源模块，2、第一测量阻抗，3、第二测量阻抗，4、耦合电容，5、待测设备连接端子，6、测量与控制模块，7、PC机，8、全数字无局放高压电源，9、保护阻抗，10、校准脉冲发生器，11、采样与控制电路，12、第一滤波器，13、第二滤波器，14、待测设备。
具体实施方式
下面结合附图1至5对本实用新型做进一步的详细说明。所述装置包括：一种局部放电自动测试装置，包括电源模块1用于为测试装置提供电源，还包括测量阻抗、耦合电容4、待测设备连接端子5、测量与控制模块6和人机交互模块；所述的测量阻抗包括电阻值相等的第一测量阻抗2和第二测量阻抗3；第一测试回路，用于加载待测设备，产生放电电流；第一测试回路中，待测设备连接端子5的一端分别与第一测量阻抗2和测量与控制模块6电连接，形成第一连接点，另一端连接到电源模块1；所述的电源模块1分别与耦合电容4和待测设备连接端子5电连接；第二测试回路，用于为放电电流提供一流通路径，第二测试回路中，所述耦合电容4的一端分别与第二测量阻抗3和测量与控制模块6电连接，形成第二连接点，另一端连接到电源模块1；所述测量与控制模块6用于测量局放电压；第一测量阻抗2和第二测量阻抗3均与电源模块1电连接；所述的测量与控制模块6与人机交互模块电连接，人机交互模块用于显示测量结果以及提供交互功能；通过测量第一连接点和第二连接点之间的电压，进一步计算局放量。
采用上述结构后，本实用新型具有如下有益效果：本实用新型创造性的将现有技术中的单阻抗单回路测量系统，改进为双阻抗双回路测量系统，在测试过程中，待测设备连接端子5所在回路上的测量阻抗产生的干扰电流与耦合电容4所在回路上的测量阻抗产生的干扰电流的方向相反，干扰电流相互抵消了一部分，得到有效的抑制，同时双阻抗测量回路的设计，使得该实用新型系统所测试到的局放电压信号是现有技术中单阻抗回路的电压信号的2倍，即有效信号被放大，干扰信号被抑制，自然整个测量系统的信噪比大大提高，测量精度也更高。
进一步结合附图4，对本实用新型的有益效果进行定量分析，从图中可以看出，局放信号同频带的内干扰(电流值为if)分别流经试品【即待测设备等效电容，试品即待测设备，待测设备绝缘部分中缺陷部分的等效电容值为Cx】和耦合电容4(电容值为Cx)两条回路；而局放电流(电流值为ix)经试品、耦合电容以及测量阻抗(阻抗值为Zm)，分别在第一测量阻抗和第二测量阻抗上产生压降(压降值分别为vx1和vx2)；经滤波放大等信号处理，A/D采样上传到PC或其它数据处理系统处理，由PC机根据预设的计算公式计算出局放量。
具体的计算公式如下：局放量的大小与电流值ix成正比，传统的方法为单测量阻抗，也就是没有电路图中的第一测量阻抗，是根据vx2＝Zm(ix+if2)计算得到局放量；而本实用新型是双阻抗回路vx＝vx2-vx1，进一步得vx＝zm[2ix+(if2-if1)]，两者对比可以发现，在同样局放电流的情况下，该实用新型的局放电压信号是传统的2倍；再进一步分析，干扰电流受到了有效抑制，传统的干扰电流值为if2，而该实用新型的电流值为(if2-if1)，很明显，信噪比大大提高。
综上所述，本实用新型提供了一种测试精度更高的局部放电自动测试装置。
作为优选，所述的人机交互模块为PC机7。由于申请人发现现有技术中的测试系统所采用的人机交互模块仍然是嵌入式数据处理系统，这种系统存在产品集成度低，功能简单，用户在使用过程中相关的设置与调试操作复杂的不足之处，申请人经过反复尝试与比较发现，直接采用带有窗口化操作系统的PC机作为人机交互模块，因为PC机具有强大的处理器，窗口化的人机交互也更加直观，同时PC机还具备有强度的数据后续处理功能，如果直接进行数据分析，制作图表，演示文稿等，综上所述，本优选项大大提高了产品的集成度，产品功能也更加丰富，用户在使用过程中相关的设置与调试操作更加简单明了。
作为优选，所述的电源模块1为一体式结构，电源模块1内包括全数字无局放高压电源8、保护阻抗9和校准脉冲发生器10；所述的全数字无局放高压电源8经保护阻抗9后对外输出电能；所述的校准脉冲发生器10分别与第一测量阻抗2和测量与控制模块6电连接。由于申请人还发现现有技术中的测试系统所采用的电源模块包括有体积和重量均相当庞大的升压变压器，使得整个系统体积和重量都很庞大，设备的移动与维护操作复杂。经过申请人的进一步创新，采用全数字无局放高压电源8取代了体积和重量都很庞大升压变压器，使整个测试系统的体积和重量得到大幅度下降，测试系统的移动与维护操作变得更加简单。
作为优选，所述的测量与控制模块6为一体式结构，测量与控制模块6内包括采样与控制电路11、第一滤波器12和第二滤波器13；所述的第一滤波器12和第二滤波器13均和采样与控制电路11电连接，所述的第一滤波器12同时与第一测量阻抗2的电信号输入端电连接；所述的第二滤波器13同时与第二测量阻抗3的电信号输入端电连接。该结构进一步优化了整个测试系统的结构，使得各部件尽可能的组合在一起形成模块，让测试系统的安装与维护更方便。
作为优选，所述的PC机7采用的是Windows操作系统。Windows操作系统有非常强大的用户基础，用户基本上不需要进行额外的培训即可上手，所以采用Windows操作系统的测试系统通用性更优。
作为进一步优选，所述的全数字无局放高压电源8的频率范围为0～400HZ。申请人发现现有技术中的电源所能覆盖的频率相当窄，对待测设备的适用性差，因此申请人创造性的采用数字电源并将电源的频率优化为0～400HZ，该频率范围基本上可以适用各种待测设备。
本实用新型涉及的局部放电测试系统具体的工作过程如下：将待测设备14连接于待测设备连接端子5处；待测设备绝缘部分的缺陷部分等效为一个电容，其电容值为附图4中的Cx。用户通过操作PC机7中的计算机设定全数字无局放高压电源8的起始工作电压、频率、每次增加的电压值等参数，点击开始进行自动测试。随后，全数字无局放高压电源8会外加设定好频率和起始工作电压的试验电压到待测设备14和第一测量阻抗2所在的回路上，待测设备上述等效的电容(电容值为Cx)开始充电，并通过测量与控制模块6控制校准脉冲发生器10产生电压脉冲，开始对由第一测量阻抗2、第二测量阻抗3以及耦合电容组成的回路进行自动的校准。试验电压按每次增加预定的电压值逐渐增大，达到被检测设备的局部放电起始电压时，待测设备14开始放电。第一滤波器12开始检测第一测量阻抗2上的信号，得到待测设备14放电波形，并将数据通过测量与控制模块6的数据采集卡传送到PC机7上；同时耦合电容4与第二测量阻抗3所处的第二测量回路中，第二滤波器13也在同步检测第二测量阻抗3上的信号，并将数据通过测量与控制模块6的数据采集卡传送到PC机7上，最终由PC机7按测试要求自动生成标准的测试报告。PC机7处理信号的预设主公式为：vx＝zm[2ix+(if2-if1)]。至于其它的滤波器信号处理与获取，A/D采样与控制电路等涉及的公式与设置均属于业内技术人员的常识，此处不再详细说明，本实用新型专利申请涉及的最核心创新点在于采用双阻抗回路结构，该结构同样适用于现有技术中的采用升压变压器和嵌入式操作系统的传统测试系统。当然所述的双回路结构与本实用新型中进一步优选出的全数字无局放高压电源8等结构相组合，测试系统的性能和结构均是最优的。需要特别说明的是：附图2和附图4中，T表示变压器的变压倍数(存在疑问代确定)，Z表示保护阻抗的阻抗值，Zm表示测量阻抗的阻抗值，Zm1表示第一测量阻抗的阻抗值，Zm2表示第二测量阻抗的阻抗值，(Zm＝Zm1+Zm2)，Cx表示待测设备上述等效电容的电容值，Ck表示耦合电容的电容值，if表示主电流信号的电流值，if1表示流过待测设备的干扰电流分量的电流值，if2表示流过耦合电容的干扰电流分量的电流值，Ix表示局放电流的电流值，Vx1表示第一测量阻抗两端的电压值，Vx2表示第二测量阻抗两端的电压值。
以上对本实用新型及其实施方式进行了描述，该描述没有限制性，附图中所示的也只是本实用新型的实施方式之一，实际的结构并不局限于此。总而言之如果本领域的普通技术人员受其启示，在不脱离本实用新型创造宗旨的情况下，不经创造性的设计出与该技术方案相似的结构方式及实施例，均应属于本实用新型的保护范围。
Claims (8)
1.一种局部放电自动测试装置，其特征在于，所述装置包括：
电源模块，用于为测试装置提供电源；
第一测试回路，用于加载待测设备，产生放电电流；
第二测试回路，用于为放电电流提供一流通路径；
测量与控制模块，用于测量局放电压；以及
人机交互模块，用于显示测量结果以及提供交互功能；
其中，所述电源模块连接到第一测试回路和第二测试回路，且所述待测设备连接于第一测试回路中。
2.根据权利要求1所述的自动测试装置，其特征在于：
所述第一测试回路包括：第一测量阻抗、待测设备、以及用于连接待测设备的端子；
其中，待测设备通过端子连接到第一测试回路中，所述第一测量阻抗与待测设备串联；
第二测试回路包括：第二测量阻抗和耦合电容，所述第二测量阻抗与耦合电容串联；
第一测量阻抗与第二测量阻抗的阻抗相等。
3.根据权利要求2所述的自动测试装置，其特征在于：所述第一测试回路中，待测设备连接端子的一端与第一测量阻抗电连接，形成第一连接点；所述第二测试回路中，所述耦合电容的一端与第二测量阻抗电连接，形成第二连接点；第一连接点和第二连接点分别连接至测量与控制模块。
4.根据权利要求3所述的自动测试装置，其特征在于：
所述的测量与控制模块与人机交互模块电连接；通过测量第一连接点和第二连接点之间的电压，计算局放量。
5.根据权利要求3所述的自动测试装置，其特征在于：
所述的电源模块为一体式结构；
所述电源模块内包括全数字无局放高压电源、保护阻抗和校准脉冲发生器；所述的全数字无局放高压电源经保护阻抗后对外输出电能；所述的校准脉冲发生器分别连接到第一测量阻抗和测量与控制模块。
6.根据权利要求5所述的自动测试装置，其特征在于：所述的测量与控制模块为一体式结构，测量与控制模块内包括采样与控制电路、第一滤波器和第二滤波器；所述第一滤波器连接到所述第一连接点；所述第二滤波器连接到所述第二连接点。
7.根据权利要求6所述的自动测试装置，其特征在于：校准脉冲发生器分别连接到第一测量阻抗的两端，以及连接到采样与控制电路。
8.根据权利要求6所述的自动测试装置，其特征在于：所述的全数字无局放高压电源的频率范围为0～400Hz。
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| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201520686210.0U CN205015445U (zh) | 2015-09-07 | 2015-09-07 | 一种局部放电自动测试装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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| CN201520686210.0U CN205015445U (zh) | 2015-09-07 | 2015-09-07 | 一种局部放电自动测试装置 |
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| CN205015445U true CN205015445U (zh) | 2016-02-03 |
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Family Applications (1)
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| CN201520686210.0U Active CN205015445U (zh) | 2015-09-07 | 2015-09-07 | 一种局部放电自动测试装置 |
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| CN (1) | CN205015445U (zh) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN105093084A (zh) * | 2015-09-07 | 2015-11-25 | 湖南银河天涛科技有限公司 | 一种局部放电自动测试装置 |
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2015
- 2015-09-07 CN CN201520686210.0U patent/CN205015445U/zh active Active
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