CN205404684U - 潜油电泵高压电缆绝缘电阻在线监测装置 - Google Patents
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Abstract
本实用新型涉及一种潜油电泵高压电缆绝缘电阻在线监测装置，三相降压变压器TB的高压侧连接到潜油动力电缆进线端，三相降压变压器TB的中性点引出线连接线路板PCB内的直流电源信号电源正极，线路板PCB的接地端子引出线接大地，线路板PCB的通讯线缆连接触摸屏HMI；AC/DC模块连接单片机CPU的电源输入端，测量信号采样和调理电路Vsam、基准电压电路VREF、频率采样电路fHz分别连接单片机CPU的输入端，单片机CPU的输出端连接通讯模块RS485。本实用新型采用恒定电压条件下测量电路中电流的技术，在线实时监测潜油电泵高压电缆绝缘电阻值，为判断设备寿命和及时发现早期故障提供有力依据，提高潜油电泵系统运行可靠性。
Description
技术领域
本实用新型属于电力电子器件应用领域，涉及一种潜油电泵高压电缆绝缘电阻在线监测装置，采用低电压直流电源动态测量潜油电泵的动力电缆的绝缘性能的装置，适用于3.6kV及以下的一拖一潜油电泵系统高压电缆对地绝缘在线动态测量。
背景技术
随着电力电子器件的蓬勃发展，电力电子设备应用越来越广泛，而绝缘电阻作为衡量电力电子设备绝缘性能好坏的重要参数之一，越来越受到人们的关注。潜油电泵作为采油行业的重要设备已经广泛的应用于各大油田。目前潜油电泵高压电缆绝缘电阻测量是在潜油电泵停机的状态下采用绝缘摇表进行测量。潜油电泵运行过程中高压电缆的绝缘状况不能实时监测。在石油开采过程中，对电泵系统中运行设备的绝缘状况进行实时监测，可以为提高潜油电泵相关设备运行可靠性，判断设备寿命和及时发现早期故障提供有力依据。用户根据所监测到的数据及时调节潜油电泵的工作状态，实现对潜油电泵的保护，从而延长电机的使用寿命，确保油井合理开采。
发明内容
本实用新型所要解决的问题在于，克服现有技术的不足，提供一种潜油电泵高压电缆绝缘电阻在线监测装置，采用恒定电压条件下测量电路中电流的技术，在线实时监测潜油电泵高压电缆绝缘电阻值，为判断设备寿命和及时发现早期故障提供有力依据，提高潜油电泵系统运行可靠性。
本实用新型解决其技术问题是采取以下技术方案实现的：
依据本实用新型提供的一种潜油电泵高压电缆绝缘电阻在线监测装置，包括三相降压变压器TB、开关K、保险FU、线路板PCB和触摸屏HMI，其特征在于：所述的三相降压变压器TB的高压侧连接到潜油动力电缆进线端，三相降压变压器TB的中性点引出线连接线路板PCB内的直流电源信号电源正极，线路板PCB的接地端子引出线接大地，线路板PCB的通讯线缆连接触摸屏HMI；直流AC220V电源连接开关K，开关K的另一端连接保险FU，保险FU的另一端连接线路板PCB的电源端子。
本实用新型解决其技术问题是采取以下技术方案进一步实现：
前述的线路板PCB包括AC/DC模块、测量信号采样和调理电路Vsam、基准电压电路VREF、频率采样电路fHz、通讯模块RS485、单片机CPU，AC/DC模块连接单片机CPU的电源输入端，测量信号采样和调理电路Vsam、基准电压电路VREF、频率采样电路fHz分别连接单片机CPU的输入端，单片机CPU的输出端连接通讯模块RS485。
本实用新型与现有技术相比具有显著的优点和有益效果：
由于实用新型采用低电压直流电源动态测量潜油电泵的动力电缆的绝缘性能，不需要引进额外的高电压，这样就可以避免高电压对潜油电泵系统产生影响。采用恒定电压条件下测量电路中电流的技术，在线实时监测潜油电泵高压电缆绝缘电阻值，为判断设备寿命和及时发现早期故障提供有力依据，提高潜油电泵系统运行可靠性。
本实用新型的具体实施方式由以下实施例及其附图详细给出。
附图说明
图1是本实用新型的电路原理图；
图2是本实用新型的线路板结构图；
图3是本实用新型的绝缘电阻检测系统原理图；
图4是本实用新型的绝缘电阻检测原理图。
具体实施方式
以下结合附图及较佳实施例，对依据本实用新型提供的具体实施方式、结构、特征及其功效，详细说明如后。
如图1～2所示的一种潜油电泵高压电缆绝缘电阻在线监测装置，包括三相降压变压器TB、开关K、保险FU、线路板PCB和触摸屏HMI，所述的三相降压变压器TB的高压侧连接到潜油动力电缆进线端，三相降压变压器TB的中性点引出线连接线路板PCB内的直流电源信号电源正极，线路板PCB的接地端子引出线接大地，线路板PCB的通讯线缆连接触摸屏HMI；直流AC220V电源连接开关K，开关K的另一端连接保险FU，保险FU的另一端连接线路板PCB的电源端子，给线路板供电，保险FU在装置工作过程中为装置提供短路保护。开关K作为整个装置的电源隔离断开点，确保使用安全。线路板PCB包括AC/DC模块、测量信号采样和调理电路Vsam、基准电压电路VREF、频率采样电路fHz、通讯模块RS485、单片机CPU，AC/DC模块连接单片机CPU的电源输入端，测量信号采样和调理电路Vsam、基准电压电路VREF、频率采样电路fHz分别连接单片机CPU的输入端，单片机CPU的输出端连接通讯模块RS485。线路板PCB是整个装置的功能核心，它上面集成绝缘电阻测量的直流信号电源，信号的采集、处理、控制、输出模块。触摸屏HMI是单片机CPU处理后的绝缘电阻数据的显示装置，以数据和曲线的形式直观的向用户展示设备的实时绝缘情况。
工作原理和测量方法：本实用新型为应用电压恒定，测量电流的技术实现绝缘电阻在线监测的装置。
当绝缘体出现问题时，在高压电源的影响下，绝缘体会出现绝缘下降，这时，我们引入一个低压直流信号电源，对此时的绝缘电阻进行实时在线测量，根据叠加原理，这时的测量结果就是真实的绝缘电阻。
如图3所示，直流信号电源正极，通过三相降压变压器TB、高压电缆、绝缘电阻Rx，经由大地、采样电路后，回到直流信号电源负极，形成绝缘电阻测量的整个回路。三相降压变压器TB的高压原边接潜油电泵的电源输出端子，三相降压变压器TB的低压副边接线路板频率采样电路fHz的输入端，整个测量系统通过大地构成回路。
如图4所示，本实用新型中假定潜油电泵高压动力电缆对地绝缘电阻为Rx。直流信号电源V采用70V电压，直流信号电源的正极接限流电阻Ra，限流电阻Ra和采样电阻Rb串联，采样电阻Rb另一端接直流信号电源的负极，这样就构成了基准电压电路VREF；绝缘电阻检测回路是由直流信号电源正极经三相降压变压器、高压动力电缆、绝缘电阻Rx后接大地；直流信号电源的负极接频率采样电路fHz中的采样电阻Rd，限流电阻Rc和采样电阻Rd串联，限流电阻Rc的另一端接大地。这样，通过大地，绝缘电阻测量系统形成回路。CBB电容C0接到直流信号电源的正极和大地之间，滤除绝缘电阻检测回路中的干扰。这样，我们只需要分别检测出采样电阻Rb和采样电阻Rd上的电压值，经过滤波、调理后输入单片机CPU，单片机CPU处理运算后，通过通讯模块RS485把得到的数据传输到触摸屏，就可以得到绝缘电阻的值。直流信号电源V采用恒定70V电压，基准电压回路VREF中，采样电阻Rb两端的采样电压为V1。绝缘电阻检测回路中，采样电阻Rd两端的采样电压为V2。CBB电容C0为滤波电容。绝缘电阻记为Rx，分别对两个回路进行计算，则有
基准电压：；
采样电压：；
选定：；
则绝缘电阻：；
即：；
这样，我们只需要分别检测出采样电阻Rb和采样电阻Rd上的电压值，通过计算就可以得到绝缘电阻的值。
在软件方面，本实用新型根据绝缘电阻随潜油电泵供电电压变化而变
化的特点，采集同一个采样周期内绝缘电阻变化的最大值、最小值、中间值、平均值为测量所得数据，存储在单片机CPU内。其中中间值为采样周期内最大值和最小值的平均值。采样周期随潜油电泵系统频率变化而变化。
由于采样信号和干扰信号为同频信号，因此不能采用传统的滤波方式进行滤波，所以我们采用软件滤波的方式。并且，采样间隔时间随着电源频率的变化而变化。
根据油田采油特点，本实用新型记录的数据，在触摸屏上以曲线回放的形式，形象的展示了该时期内绝缘电阻的变化情况，方便用户分析数据，合理进行采油作业。
Claims (2)
1.一种潜油电泵高压电缆绝缘电阻在线监测装置，包括三相降压变压器TB、开关K、保险FU、线路板PCB和触摸屏HMI，其特征在于：所述的三相降压变压器TB的高压侧连接到潜油动力电缆进线端，三相降压变压器TB的中性点引出线连接线路板PCB内的直流电源信号电源正极，线路板PCB的接地端子引出线接大地，线路板PCB的通讯线缆连接触摸屏HMI；直流AC220V电源连接开关K，开关K的另一端连接保险FU，保险FU的另一端连接线路板PCB的电源端子。
2.根据权利要求1所述的潜油电泵高压电缆绝缘电阻在线监测装置，其特征在于：所述的线路板PCB包括AC/DC模块、测量信号采样和调理电路Vsam、基准电压电路VREF、频率采样电路fHz、通讯模块RS485、单片机CPU，AC/DC模块连接单片机CPU的电源输入端，测量信号采样和调理电路Vsam、基准电压电路VREF、频率采样电路fHz分别连接单片机CPU的输入端，单片机CPU的输出端连接通讯模块RS485。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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| CN201620157773.5U CN205404684U (zh) | 2016-03-02 | 2016-03-02 | 潜油电泵高压电缆绝缘电阻在线监测装置 |
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| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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Publications (1)
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| CN (1) | CN205404684U (zh) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN106970267A (zh) * | 2017-03-17 | 2017-07-21 | 郑州旭飞光电科技有限公司 | 导体对地绝缘电阻的测量方法、控制器及控制系统 |
| CN112540225A (zh) * | 2020-11-06 | 2021-03-23 | 广西电网有限责任公司南宁供电局 | 一种二次回路绝缘电阻的测试装置及其测试方法 |
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2016
- 2016-03-02 CN CN201620157773.5U patent/CN205404684U/zh active Active
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| CN106970267A (zh) * | 2017-03-17 | 2017-07-21 | 郑州旭飞光电科技有限公司 | 导体对地绝缘电阻的测量方法、控制器及控制系统 |
| CN106970267B (zh) * | 2017-03-17 | 2019-10-08 | 郑州旭飞光电科技有限公司 | 导体对地绝缘电阻的测量方法、控制器及控制系统 |
| CN112540225A (zh) * | 2020-11-06 | 2021-03-23 | 广西电网有限责任公司南宁供电局 | 一种二次回路绝缘电阻的测试装置及其测试方法 |
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