CN205920211U - 便携式容性在线监测传感器测试仪 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种便携式容性在线监测传感器测试仪，包括信号源模块、前级放大模块、功率放大模块、电流控制模块、电流/电压变换变压器和电源模块；本实用新型体积小巧，易于携带，功能强大，能同时提供连续可调的交流电流源及变换后的交流电压输出，实现容性设备传感器输出检测和避雷器计数器电流定量输出检测两大功能，输出精度高，显示直观；利用单变双电源的DC/DC变换模块，用单块电池供电，即可满足设备双电源供电要求；本实用新型采用高功率电池供电，无需外接电源，集成充电模块，无需另配充电电源。

Description

便携式容性在线监测传感器测试仪

技术领域

本实用新型涉及电力设备检测技术领域，特别涉及一种便携式容性在线监测传感器测试仪。

背景技术

现今随着智能化变电站的发展，变电站容性设备电压互感器、电流互感器、主变套管等容性设备的绝缘在线监测,被广泛应用于变电站。其监测基本原理是通过传感器检测出容性设备的末屏电流值大小及相位，来判断设备绝缘是否存在劣化现象，且通过与母线电压进行比较计算出被监测设备的电容量、介损等运行状况，达到提前发现设备绝缘降低的目的。因此容性在线监测设备得以在电力系统广泛应用。但是容性在线监测设备的监测效果及测量精度主要取决于其传感器是否运行良好，目前传感器的检测主要是在传感器出厂前做一个校验，而安装现场及运行中的传感器基本上都没有办法进行检查校验。校验、检查传感器一般需要一个交流电流源，目前市场上还没有专门针对这种小电流传感器进行校验的便携式仪器，一般都是适用于实验室的台式设备(比如试验室仪表效验台)。另外避雷器在线监测也被广泛应用于变电站，其传感器检测目前只有针对其放电动作次数进行测试的专用仪器，还没用针对避雷器放电计数器的电流进行定量测试的微安级别专用仪器。

总体来说，目前这两类(容性、避雷器)传感器的现场检测和效验存在以下问题：

1)设备费用高，体积大，不方便现场使用，且其输出电流一般都是3相安培级别的(比如试验室电流源)，现场使用需接外接电源；

2)现场安装的传感器拆装需要将一次设备停电，因此不可能拆回检查，即便可以拆下拿回，在试验室也因为无法搭建起运行环境而无法测试；

3)现场安装传感器需要将一次设备停电，由于没有现场检测仪，安装完成后是不知道安装情况的，只有一次设备送电后才能检查安装是否成功，如果安装存在问题还需要将一次设备再次停下来才能处理；

4)避雷器在线监测的传感器由于其构造的特殊性，仅仅加一个电流源是无法进行检测的，且检测电流通常是微安级别的，目前还没用针对避雷器放电计数器的电流进行定量测试的专用仪器。

5)对新建变电站安装在线监测设备后，投运前设备没有带电运行，由于缺乏没有专用仪器检测，无法对传感器的好坏和安装是否正确进行投运前的批量验收。

因此，有必要研究出一种便携式容性在线监测传感器测试仪，克服上述缺陷。

实用新型内容

有鉴于此，本实用新型的目的是提供一种便携式容性在线监测传感器测试仪，以满足在线监测设备现场运行维护和检测的需要，实现容性设备传感器和避雷器传感器现场的检测和校验。

本实用新型的目的是通过以下技术方案实现的：

本实用新型的便携式容性在线监测传感器测试仪，包括信号源模块、前级放大模块、功率放大模块、电流控制模块、电流/电压变换变压器和电源模块；

所述信号源模块为具有多种波形输出的精密振荡集成电路,用于产生50Hz的低失真正弦波信号；

所述前级放大模块包括运算放大器，用于将信号源模块产生的信号进行放大，放大后的信号经可调节电阻器进行调节，并输出至下一级；

所述功率放大模块用于将信号进行功率放大；

所述电流控制模块用于调节功率放大模块的电流输入大小，实现恒流；

所述电流/电压变换变压器用于将功率放大模块输出的电流信号变换为对应幅值的电压信号，实现避雷器传感器电流检测；

所述电源模块为双电源输出模块。

进一步，所述前级放大模块包括运放I、第二可调电阻、第三可调电阻、第五电阻、第六电阻、第七电阻和第八电阻，所述运放I的同相输入端通过第五电阻连接至信号源模块的信号输出端且运放I的同相输入端与第五电阻的连接处通过第七电阻接地，所述运放I的反相输入端通过第六电阻接地，所述运放I的输出端依次连接第二可调电阻、第三可调电阻并接地，所述运放I的反相输入端通过第八电阻连接至运放I的输出端。

进一步，所述电流控制模块包括运放II、运放III、第九电阻、第十电阻，所述运放II的同相输入端与第二可调电阻的可调端头相连接，所述运放II的反相输入端与运放II的输出端相连接，所述运放II的输出端通过第九电阻、第十电阻连接至运放III的输出端，所述运放III的反相输入端与运放III的输出端相连接。

进一步，所述功率放大模块包括运放IV、第十一电阻、第十二电阻和第十三电阻，所述运放IV的同相输入端通过第九电阻连接至运放II的输出端并通过第十电阻连接至III的输出端，所述运放IV的反相输入端通过第十一电阻接地，所述运放IV的输出端依次通过第十 二电阻、第十三电阻连接至电流/电压变换变压器的输入侧，所述第十二电阻与第十三电阻的公共接点连接至运放III的同相输入端。

进一步，所述电源模块包括DC/DC变换器、电池充电器和一组12V锂离子电池，所述DC/DC变换器用于将单电源转换为双电源。

本实用新型的有益效果是：

本实用新型体积小巧，易于携带，功能强大，能同时提供连续可调的交流电流源及变换后的交流电压输出，实现容性设备传感器输出检测和避雷器计数器电流定量输出检测两大功能，输出精度高，显示直观；利用单变双电源的DC/DC变换模块，用单块电池供电，即可满足设备双电源供电要求；本实用新型采用高功率电池供电，无需外接电源，集成充电模块，无需另配充电电源。

本实用新型的其他优点、目标和特征在某种程度上将在随后的说明书中进行阐述，并且在某种程度上，基于对下文的考察研究对本领域技术人员而言将是显而易见的，或者可以从本实用新型的实践中得到教导。本实用新型的目标和其他优点可以通过下面的说明书来实现和获得。

附图说明

为了使本实用新型的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本实用新型作进一步的详细描述，其中：

图1为本实用新型的模块连接框图；

图2为本实用新型的电路原理图；

图3为本实用新型的电源模块连接框图。

具体实施方式

以下将参照附图，对本实用新型的优选实施例进行详细的描述。应当理解，优选实施例仅为了说明本实用新型，而不是为了限制本实用新型的保护范围。

如图1-2所示，便携式容性在线监测传感器测试仪，测试仪包括信号源模块、前级放大模块、功率放大模块、电流控制模块、电流/电压变换变压器和电源模块；

其中信号源模块为具有多种波形输出的精密振荡集成电路,用于产生50Hz的低失真正弦波信号；本实施例中，该精密振荡集成电路IC0的具体型号采用ICL8038，其中第4引脚、第5引脚分别通过第二电阻R2、第三电阻R3接入电源模块的+12V输出端，第6引脚直接接+12V输出端，第10引脚通过电容C1接地，第11引脚直接接地，第12引脚通过第四电阻R4接地。

前级放大模块包括运算放大器，用于将信号源模块产生的信号进行放大，放大后的信号经可调节电阻器进行调节，并输出至下一级；本实施例中，前级放大模块包括运放IIC1、第二可调电阻W2、第三可调电阻W3、第五电阻R5、第六电阻R6、第七电阻R7和第八电阻R8，运放I IC1的同相输入端通过第五电阻R5连接至信号源模块的第2引脚，且运放I IC1的同相输入端与第五电阻R5的公共接点通过第七电阻R7接地，运放I IC1的反相输入端通过第六电阻R6接地，运放I IC1的输出端依次连接第二可调电阻W2、第三可调电阻W3并接地，运放I IC1的反相输入端通过第八电阻R8连接运放I IC1的输出端。

功率放大模块用于将信号进行功率放大，本实施例中，功率放大模块包括运放IVIC3、第十一电阻R11、第十二电阻R12和第十三电阻R13，运放IV IC3的同相输入端通过第九电阻R9连接至运放II IC21的输出端并通过第十电阻R10连接至运放III IC22的输出端，运放IV IC3的反相输入端通过第十一电阻R11接地，运放IV IC3的输出端依次通过第十二电阻R12、第十三电阻R13连接至电流/电压变换变压器的输入侧，所述第十二电阻R12与第十三电阻R13的公共接点连接至运放III IC22的同相输入端。

电流控制模块用于调节功率放大模块的电流输入大小，实现恒流；本实施例中，电流控制模块包括运放II IC21、运放III IC22、第九电阻R9、第十电阻R10，运放IIIC21的同相输入端与第二可调电阻W2的可调端头相连接，运放II IC21的反相输入端与运放II IC21的输出端相连接，运放II IC21的输出端通过第九电阻R9、第十电阻R10连接至运放IIIIC22的输出端，运放III IC22的反相输入端与运放IIIIC22的输出端相连接。

电流/电压变换变压器B1用于将功率放大模块输出的电流信号变换为对应幅值的电压信号，实现避雷器传感器电流检测；

如图3所示，电源模块为双电源输出模块，本实施例中，电源模块包括DC/DC变换器、电池充电器和一组12V锂离子电池，DC/DC变换器用于将单电源转换为双电源。

本装置的传感器检测功能实现方案如下：

1)容性设备传感器输出检测：将传感器电流输出端子通过连接线穿过传感器，打开电源开关，IC0产生50Hz的交流信号，通过运放IC1放大后，经调节电流粗调旋钮和微调旋钮，将控制后的信号送入运放IC2进行处理，并将处理后的信号送入运放IC3放大后经毫安表输出，调节电流旋钮(即W2和W3，W2可以设置为粗调、W3可以设置为细调)，使仪器电流表显示所需电流值,即通过在线监测系统后台读出测量值，并与仪器表计比对计算误差，判断传感器性能及系统运行状况，通过在传感器上加入不同的电流量使系统发出告警信号，验证系统告警功能。

2)避雷器计数器输出检测：在计数器效验输出端子上接入避雷器计数器，打开电源开关，IC0产生50Hz的交流信号，通过运放IC1放大后，经调节电流粗调旋钮和微调旋钮，将控制后的信号送入运放IC2进行处理，并将处理后的信号送入运放IC3放大后，输出电流经电流/电压变换变压器变换为电压经微安表输出，调节粗调和微调旋钮，可使避雷器放电计数器的表计电流在0-满刻度显示，并与仪器输出显示比对。同时在在线监测系统后台读出电流值，并与仪器表计比对计算误差，判断传感器性能及系统运行状况。通过在避雷器放电计数器上加入不同的电流量使系统发出告警信号，验证系统告警功能。

最后说明的是，以上实施例仅用以说明本实用新型的技术方案而非限制，尽管参照较佳实施例对本实用新型进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本实用新型的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本技术方案的宗旨和范围，其均应涵盖在本实用新型的权利要求范围当中。

Claims (5)

1.便携式容性在线监测传感器测试仪，其特征在于：所述测试仪包括信号源模块、前级放大模块、功率放大模块、电流控制模块、电流/电压变换变压器和电源模块；

所述信号源模块为具有多种波形输出的精密振荡集成电路,用于产生50Hz的低失真正弦波信号；

所述前级放大模块包括运算放大器，用于将信号源模块产生的信号进行放大，放大后的信号经可调节电阻器进行调节，并输出至下一级；

所述功率放大模块用于将信号进行功率放大；

所述电流控制模块用于调节功率放大模块的电流输入大小，实现恒流；

所述电流/电压变换变压器用于将功率放大模块输出的电流信号变换为对应幅值的电压信号，实现避雷器传感器电流检测；

所述电源模块为双电源输出模块。

2.根据权利要求1所述的便携式容性在线监测传感器测试仪，其特征在于：所述前级放大模块包括运放I(IC1)、第二可调电阻(W2)、第三可调电阻(W3)、第五电阻(R5)、第六电阻(R6)、第七电阻(R7)和第八电阻(R8)，所述运放I(IC1)的同相输入端通过第五电阻(R5)连接至信号源模块的信号输出端且运放I(IC1)的同相输入端与第五电阻(R5)的连接处通过第七电阻(R7)接地，所述运放I(IC1)的反相输入端通过第六电阻(R6)接地，所述运放I(IC1)的输出端依次连接第二可调电阻(W2)、第三可调电阻(W3)并接地，所述运放I(IC1)的反相输入端通过第八电阻(R8)连接至运放I(IC1)的输出端。

3.根据权利要求1或2所述的便携式容性在线监测传感器测试仪，其特征在于：所述电流控制模块包括运放II(IC21)、运放III(IC22)、第九电阻(R9)、第十电阻(R10)，所述运放II(IC21)的同相输入端与第二可调电阻(W2)的可调端头相连接，所述运放II(IC21)的反相输入端与运放II(IC21)的输出端相连接，所述运放II(IC21)的输出端通过第九电阻(R9)、第十电阻(R10)连接至运放III(IC22)的输出端，所述运放III(IC22)的反相输入端与运放III(IC22)的输出端相连接。

4.根据权利要求1所述的便携式容性在线监测传感器测试仪，其特征在于：所述功率放大模块包括运放IV(IC3)、第十一电阻(R11)、第十二电阻(R12)和第十三电阻(R13)，所述运放IV(IC3)的同相输入端通过第九电阻(R9)连接至运放II(IC21)的输出端并通过第十电阻(R10)连接至III(IC22)的输出端，所述运放IV(IC3)的反相输入端通过第十一电阻(R11)接地，所述运放IV(IC3)的输出端依次通过第十二电阻(R12)、第十三电 阻(R13)连接至电流/电压变换变压器的输入侧，所述第十二电阻(R12)与第十三电阻(R13)的公共接点连接至运放III(IC22)的同相输入端。

5.根据权利要求1所述的便携式容性在线监测传感器测试仪，其特征在于：所述电源模块包括DC/DC变换器、电池充电器和一组12V锂离子电池，所述DC/DC变换器用于将单电源转换为双电源。