CN208921808U - 一种直流场避雷器带电测试泄漏电流的测量装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种直流场避雷器带电测试泄漏电流的测量装置，包括装置本体，所述装置本体外连接有电流取样线，所述装置本体内封装有信号处理单元、微处理器、无线模块和电源模块；所述电流取样线输出端与所述装置本体内的信号处理单元输入端连接，所述信号处理单元的输出端与微处理器连接，所述微处理器与无线模块连接并通过无线模块与上位机无线通信连接；所述电源模块分别与信号处理单元、微处理器和无线模块电连接，为其提供所需电源。本实用新型装置结构清晰，工作原理简单，成本较低，且实现常规避雷器和安装有西门子计数器两种情况下泄漏电流取样的兼容性，减轻了现场试验工作量，保证了测量安全性和可靠性，具有实用性和经济性。

Description

一种直流场避雷器带电测试泄漏电流的测量装置

技术领域

本实用新型涉及直流场避雷器泄漏电流测试领域，具体的说是涉及一种直流场避雷器带电测试泄漏电流的测量装置。

背景技术

氧化锌避雷器的均压环距上节避雷器的下法兰盘较近，当空气湿度相对较大时做直流泄漏电流试验，均压环与下法兰间受杂散电流的影响，并且放电计数器的内阻会随着其两端所加电压不同而产生非线性变化，使得无论在试验回路的高压端或低压端读取直流微安表，试验数据基本接近或超出《规程》要求的合格值。

市场上对直流场区域避雷器泄露电流的采样是通过装置内部两个标准采样电阻实现，再通过电路等效一致认为避雷器计数器的内阻在其两端所加电压不同时其内阻也不变，就可以等效求得避雷器的泄露电流，由于避雷器计数器的内阻会随着其两端电压不同而不同，则该种取样方式下得到的泄露电流值误差均偏离实际值较大，影响测量准确性。

目前，直流场区域避雷器计数器既有常规避雷器计数器，也有西门子避雷器计数器，两种计数器的泄露电流获取方式是不同的，因此在避雷器泄露电流的采样方式上也会有不同，装置需要兼容这两种避雷器泄露电流的测试功能，但是，目前，市场上没有出现能实现这种功能的装置，给用户带来方便性及经济性。

实用新型内容

为了解决现有技术中存在的上述问题，本实用新型的目的在于提供一种直流场避雷器带电测试泄漏电流的测量装置。

为实现上述目的，本实用新型采用的技术方案为：

本实用新型提供了一种直流场避雷器带电测试泄漏电流的测量装置，包括装置本体，所述装置本体外连接有电流取样线，所述装置本体内封装有信号处理单元、微处理器、无线模块和电源模块；

所述电流取样线输出端与所述装置本体内的信号处理单元输入端连接，所述信号处理单元的输出端与微处理器连接，所述微处理器与无线模块连接并通过无线模块与上位机无线通信连接；所述电源模块分别与信号处理单元、微处理器和无线模块电连接，用于给信号处理单元、微处理器和无线模块提供所需电源。

其中，所述电流取样线为常规电流取样线或西门子电流取样线，用于对常规避雷器计数器或西门子避雷器计数器取样电流信号；

所述信号处理单元对电流取样线获取的电流信号进行转换、放大、滤波，所述微处理器把信号处理单元输出的模拟信号转换成数字信号，再将转换后的数字信号经过无线模块传输到上位机，所述上位机通过软件计算显示被测直流避雷器放电计数器的泄漏电流。

上述技术方案中，所述信号处理单元包括信号变换模块、信号放大模块和信号滤波模块，所述信号变换模块包括I/V变换模块和信号切换模块；

所述I/V变换模块的输入端与电流取样线连接，所述I/V变换模块与信号切换模块连接，所述信号切换模块分别与信号放大模块和微处理器的I/O信号端口连接，用于实现常规计数器与西门子计数器采样电流的自动切换，以及校零功能和正常采集测试功能的自动切换；所述信号放大模块与信号滤波模块连接，所述信号滤波模块的输出端与微处理器的输入端连接。

上述技术方案中，所述微处理器为AVR单片机，所述单片机内部集成模数转换电路、及与无线模块通信的SPI接口电路；所述模数转换电路的输入端与信号处理单元的输出端连接，用于将信号处理单元输出的模拟信号转换成数字信号，所述模数转换电路的输出信号通过SPI接口电路的SPI接口信号与RS485收发器电路连接，将处理后的信号由RS485收发器通过两个控制信号RS-B和RS-A传给无线模块。

上述技术方案中，所述装置本体的外壳为屏蔽外壳，所述屏蔽外壳采用金属材料制成。

上述技术方案中，所述装置本体的前面板上设有常规接口和西门子接口，所述常规接口和西门子接口上分别对应设有两芯航插座和四芯航插座，所述两芯航插座与相应的常规电流取样线一端的两芯航插头插接，所述四芯航插座与相应的西门子电流取样线一端的四芯航插头插接，所述常规接口和西门子接口均与信号处理单元的输入端连接。

上述技术方案中，所述上位机运行有后台软件，接收到无线模块传输来的数据后，计算并显示特征值。

与现有技术相比，本实用新型的有益效果是：

本实用新型充分考虑直流场内避雷器泄漏电流的获取方式，实现安装有常规避雷器计数器和西门子计数器两种情况下泄漏电流取样的兼容性，对常规避雷器计数器采取两芯鳄鱼夹测试线取样，对安装有西门子计数器的避雷器采取专用测试线取样电流信号，再经过信号处理单元对采集的电流信号进行相应的变换、放大、滤波，然后由微处理器对信号进行数字化处理，最后通过无线方式传输到上位机，并由上位机软件计算、显示被测设备运行特征值。本实用新型减轻了现场试验工作量，保证了测量安全性、可靠性。

1、信号处理单元改善了取样电流的处理方式，可以实现常规计数器与西门子计数器采样电流的自动切换，提高仪器的测量精度；

2、装置结构清晰，工作原理简单，成本较低，易于实现；

3、屏蔽外壳将信号处理单元、微处理器、无线模块全部屏蔽，有效地解决了现场干扰对测量结果的影响。

4、操作方便，现场使用简单，降低了工作人员的劳动强度，出现失误几率小，安全性和可靠性较高。

附图说明

图1是本实用新型结构示意图；

图2为西门子电流取样线的制作图；其中，①、②、③和④为取样线两端航插头的引脚号码；

图3为信号处理单元与微处理器连接示意图；

图4为信号变换模块的电路图；

图5为微处理器与无线模块之间信号传输结构示意图；

附图标号说明：

1、电流取样线；1a、安费诺航插头；1b、四芯航插头；2、信号处理单元；21、信号变换模块；21a、I/V变换模块；21b、信号切换模块；22、信号放大模块；23、信号滤波模块；3、微处理器；4、无线模块，5、电源模块，6、屏蔽外壳；7、上位机；8、屏蔽层；9、RS485收发器。

具体实施方式

为使本实用新型实现的技术手段、创作特征、达成目的与功效易于明白了解，下面结合附图和具体实施方式，进一步阐述本实用新型是如何实施的。

一、总体结构

如图1所示，本实用新型提供了一种直流场避雷器带电测试泄漏电流的测量装置，包括装置本体6，装置本体6外连接有电流取样线1，装置本体6内封装有信号处理单元2、微处理器3、无线模块4和电源模块5；

电流取样线1输出端与装置本体6内的信号处理单元2输入端连接，信号处理单元2的输出端与微处理器3连接，微处理器3与无线模块4连接并通过无线模块4与上位机7无线通信连接；电源模块5分别与信号处理单元2、微处理器3和无线模块4电连接，用于给信号处理单元2、微处理器3和无线模块4提供所需电源。其中，电源模块5为可充电电池。

本实用新型中，电流取样线1为常规电流取样线或西门子电流取样线，用于对常规避雷器计数器或西门子避雷器计数器取样电流信号；

信号处理单元2对电流取样线1获取的电流信号进行转换、放大、滤波，微处理器3把信号处理单元2输出的模拟信号转换成数字信号，再将转换后的数字信号经过无线模块4传输到上位机7，上位机7通过软件计算显示被测直流避雷器放电计数器的泄漏电流；

本实用新型的工作原理及功能实现：

电流取样线1接入被测避雷器常规计数器上下两端上或西门子计数器信号输出端，电流取样线1获取的电流信号流入信号处理单元2，信号处理单元2通过I/V变换电路，将电流信号转换成电压信号，再由放大电路对电压信号进行放大，经滤波电路滤除噪声信号，处理后的信号再由微处理器3进行A/D转换，微处理器3将A/D转换的数字信号通过无线模块4传输到上位机7，上位机7接收到数据后，计算并显示特征值，直流场避雷器带电测试泄漏电流的测量装置的供电是采取内置电池供电。

二、各功能块结构

(1)电流取样线1为常规电流取样线或西门子电流取样线，常规电流取样线包括两芯屏蔽线以及设置在两芯屏蔽线两端的两芯航插头和鳄鱼夹，所述两芯航插头插接常规接口上的两芯航插座，所述鳄鱼夹用于夹住常规避雷器计数器上下两端取样电流信号；西门子电流取样线包括两芯屏蔽线以及设置在两芯屏蔽线两端的安费诺航插头1a和四芯航插头1b，所述四芯航插头1b插接西门子接口上的四芯航插座上，所述安费诺航插头1a用于对接西门子计数器信号输出航插座取样电流信号；如图2所示，四芯航插头1b插接在装置本体6前面板的西门子接口上的四芯航插座上，西门子电流取样线的安费诺航插头1a上的引脚号码(①、②)与另一端四芯航插头1b上的引脚号码(①、②、)用两芯屏蔽线一一对应连接，且四芯航插头1b上的引脚号码③、④用导线短接，两芯屏蔽线的屏蔽层8压接在航插头的外壳上。

(2)信号处理单元

(2.1)如图3所示，信号处理单元2包括信号变换模块21、信号放大模块22和信号滤波模块23，信号变换模块21包括I/V变换模块21a和信号切换模块21b；

I/V变换模块21a的输入端与电流取样线1连接，I/V变换模块21a与信号切换模块21b连接，信号切换模块21b分别与信号放大模块22和微处理器3的I/O信号端口连接，用于实现常规计数器与西门子计数器采样电流的自动切换，以及校零功能和正常采集测试功能的自动切换；信号放大模块22与信号滤波模块23连接，信号滤波模块23的输出端与微处理器3的输入端连接。

具体的，信号切换模块21b包括实现西门子与常规信号的切换的信号切换第一子模块和实现测试与校零的切换的信号切换第二子模块；

其中，I/V变换模块21a与信号切换第一子模块和微处理器3的I/O信号端口连接，信号切换第一子模块与信号切换第二子模块连接；信号切换第二子模块与微处理器3的I/O信号端口和信号放大模块22的输入端连接；

信号切换模块21b的工作原理：

当测试常规避雷器计数器时，将常规电流取样线接入装置本体6前面板的常规接口，信号切换第一子模块默认状态不动作，正常采集常规计数器泄露电流，同时微处理器3执行默认状态下的常规测试程序；

当测试西门子避雷器计数器时，将西门子电流取样线接入本装置前面板的西门子接口，信号切换第一子模块默认状态改变，切换到采集西门子计数器泄露电流，同时给微处理器3一个低电平信号，微处理器3切换到执行西门子测试程序；

在接入电流取样线(常规电流取样线或西门子电流取样线)时，微处理器3接收到的PORT1信号电平条件下时，输出一个PORT2低电平，使信号切换第二子模块的默认校零状态切换到采集测试功能。

(2.2)信号变换模块21的电路包括I/V变换电路和信号切换电路，如图4所示，电路连接关系如下：

装置本体6前面板常规接口两芯航插座的1脚接电阻R26的1脚，2脚接电阻R12的2脚及稳压管Z1的正极2脚，R26的2脚接R12的1脚及稳压管Z2的正极2脚，Z1的负极1脚与Z2的负极1脚相连接，R12的1脚与继电器K2的常闭触点2脚连接，R12的1脚与K2的常闭触点7脚连接，在接入常规电流取样线时，继电器K2不动作，实现常规计数器泄露电流采样的功能；

装置本体6前面板西门子接口四芯航插座的1脚接电阻R27的1脚，2脚接电阻R13的2脚及稳压管Z4的正极2脚，3脚接微处理器的I/O端口PORT1及Q1的基极2脚，4脚接地，R27的2脚接R13的1脚及稳压管Z3的正极2脚，Z4的负极1脚与Z3的负极1脚相连接，R13的1脚与继电器K2的常开触点4脚连接，R13的2脚与K2的常开触点5脚连接，在接入西门子电流取样线时，继电器K2动作，同时提供给微处理器一个低电平，切换到西门子计数器泄露电流采样的功能；

K2的3脚与继电器K1的常开触点5脚连接，K2的6脚与继电器K1的常开触点4脚连接，K2的控制端8脚与NPN型三极管Q3的1脚(集电极)及二极管D7的正极连接，K2的电源端1脚与主板电源及D7的负极连接，Q1的发射极与电阻R14的2脚连接，Q1的集电极与Q3的基极连接，R14的1脚与主板电源连接，Q3的发射极接主板电源地，这样K2在控制信号PORT1的控制下实现了常规避雷器计数器与西门子避雷器计数器泄露电流采样的切换；

K1的常闭触点2脚与K1的常闭触点7脚连接，K1的控制端8脚与NPN型三极管Q5的1脚(集电极)及二极管D2的正极连接，K1的电源端1脚与主板电源及D2的负极连接，K1的3脚与6脚连接到信号放大模块的输入端，将采集的泄露电流信号传输到下一级进行处理。

微处理器3的控制信号PORT2与PNP型三极管Q2的基极连接，Q2的发射极与电阻R16的2脚连接，Q2的集电极与Q5的基极连接，R16的1脚与主板电源连接，Q5的发射极接主板电源地，这样在微处理器控制信号PORT2的控制下实现了校零通道与测试通道的切换；

(2.2.1)信号变换模块21实现常规计数器与西门子计数器采样电流的自动切换的流程：

先连接相应的电流取样线1，测常规避雷器计数器时连接常规电流取样线，继电器K2不切换，给微处理器3一个PORT1高电平，执行常规程序；测西门子避雷器计数器时连接西门子避雷器电流取样线，继电器K2切换，给微处理器3一个PORT1低电平，执行西门子程序。

(2.2.2)信号处理单元工作流程：

电流取样线一接上，硬件就执行I/V变换、计数器程序的切换，放大、滤波。

(3)微处理器3为AVR单片机，所述单片机内部集成模数转换电路、及与无线模块4通信的SPI接口电路；其中，模数转换电路的输入端与信号处理单元2中信号滤波模块23的输出端连接，用于将信号处理单元2输出的模拟信号转换成数字信号，模数转换电路的输出信号通过SPI接口电路的SPI接口信号(RXD、TXD、RE)与RS485收发器9的电路连接，将处理后的信号由RS485收发器9通过两个控制信号(RS-A、RS-B)传给无线模块4，无线模块4将信号传输给上位机。

(4)所述装置本体6的外壳为屏蔽外壳，屏蔽外壳将信号处理单元2、微处理器3、无线模块4和电源模块5集成于一体。屏蔽外壳6采用金属材料制成，具备电磁场屏蔽功能。装置本体6的前面板上设有常规接口和西门子接口，常规接口和西门子接口上分别对应设有两芯航插座和四芯航插座，两芯航插座与相应的常规电流取样线一端的常规航插头插接，四芯航插座与西门子电流取样线一端的西门子航插头1b插接，常规接口和西门子接口的一端与信号处理单元2的输入端连接。

(5)上位机7运行有后台软件，后台软件接收到无线模块4传输来的数据后，计算并显示特征值。

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，而不脱离本实用新型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中。

Claims (6)

1.一种直流场避雷器带电测试泄漏电流的测量装置，包括装置本体(6)，其特征在于：所述装置本体(6)外连接有电流取样线(1)，所述装置本体内封装有信号处理单元(2)、微处理器(3)、无线模块(4)和电源模块(5)；

所述电流取样线(1)输出端与所述装置本体(6)内的信号处理单元(2)输入端连接，所述信号处理单元(2)的输出端与微处理器(3)连接，所述微处理器(3)与无线模块(4)连接并通过无线模块(4)与上位机(7)无线通信连接；所述电源模块(5)分别与信号处理单元(2)、微处理器(3)和无线模块(4)电连接，用于给信号处理单元(2)、微处理器(3)和无线模块(4)提供所需电源；

其中，所述电流取样线(1)为常规电流取样线或西门子电流取样线，用于对常规避雷器计数器或西门子避雷器计数器取样电流信号；

所述信号处理单元(2)对电流取样线(1)获取的电流信号进行转换、放大、滤波，所述微处理器(3)把信号处理单元(2)输出的模拟信号转换成数字信号，再将转换后的数字信号经过无线模块(4)传输到上位机(7)，所述上位机(7)通过软件计算显示被测直流避雷器放电计数器的泄漏电流。

2.根据权利要求1所述的一种直流场避雷器带电测试泄漏电流的测量装置，其特征在于：所述信号处理单元(2)包括信号变换模块(21)、信号放大模块(22)和信号滤波模块(23)，所述信号变换模块(21)包括I/V变换模块(21a)和信号切换模块(21b)；

所述I/V变换模块(21a)的输入端与电流取样线(1)连接，所述I/V变换模块(21a)与信号切换模块(21b)连接，所述信号切换模块(21b)分别与信号放大模块(22)和微处理器(3)的I/O信号端口连接，用于实现实现常规计数器与西门子计数器采样电流的自动切换，以及校零功能与正常采集测试功能的自动切换；所述信号放大模块(22)与信号滤波模块(23)连接，所述信号滤波模块(23)的输出端与微处理器(3)的输入端连接。

3.根据权利要求1所述的一种直流场避雷器带电测试泄漏电流的测量装置，其特征在于：所述微处理器(3)为AVR单片机，所述单片机内部集成模数转换电路、及与无线模块(4)通信的SPI接口电路；所述模数转换电路的输入端与信号处理单元(2)输出端连接，用于将信号处理单元(2)输出的模拟信号转换成数字信号，所述模数转换电路的输出信号通过SPI接口电路的SPI接口信号与RS485收发器(9)连接，将处理后的信号由RS485收发器(9)通过两个控制信号RS-B和RS-A传给无线模块(4)。

4.根据权利要求1所述的一种直流场避雷器带电测试泄漏电流的测量装置，其特征在于：所述装置本体(6)的外壳为屏蔽外壳，所述屏蔽外壳采用金属材料制成。

5.根据权利要求1所述的一种直流场避雷器带电测试泄漏电流的测量装置，其特征在于：所述装置本体(6)的前面板上设有常规接口和西门子接口，所述常规接口和西门子接口上分别对应设有两芯航插座和四芯航插座，所述两芯航插座与相应的常规电流取样线一端的两芯航插头插接，所述四芯航插座与西门子电流取样线一端的四芯航插头(1b)插接，所述常规接口和西门子接口均与信号处理单元(2)的输入端连接。

6.根据权利要求1所述的一种直流场避雷器带电测试泄漏电流的测量装置，其特征在于：所述上位机(7)运行有后台软件，接收到无线模块(4)传输来的数据后，计算并显示特征值。