CN209182393U - 一种绝缘子零值测试仪 - Google Patents

Abstract

本实用新型提出了一种绝缘子零值测试仪，通过设置天线、放大器和滤波器，可以将绝缘子上某处发生的局部放电产生的TEM波通过天线耦合到电路中，经放大器将波形放大，以便处理，对放大后的信号进行滤波处理，降低信号干扰，减少失真；通过设置方波转换器，可以将TEM的正弦波转换成方波，方便数据采集电路提取方波里的脉冲宽度，以及电压比较器进行脉冲宽度比较；通过设置电压比较器可以将方波的脉冲宽度与高频电流传感器输出的电压信号的宽度进行比较，通过电压比较器可以达到抑制脉冲电流检测中的电磁干扰；整个装置可以在测试绝缘子零值的前提下，还可以抑制绝缘子局部放电产生的电磁波，提高信噪比，提高测试精度。

Description

一种绝缘子零值测试仪

技术领域

本实用新型涉及测量仪器领域，尤其涉及一种绝缘子零值测试仪。

背景技术

高压输电线路上，导线对杆塔是依靠“绝缘子串”---“瓷瓶串”绝缘的，如果不及时将已击穿的瓷瓶更换掉，再有一个坏了，就不得了了，就可能会发生导线电压击穿所有好的瓷瓶而导致单相接地的情况，影响正常供电。为防止出现上面的情况，就要定期测量，将坏瓷瓶找出来，但为保证供电的连续可靠性，又不能停电测试，市面上已经出现可以在线测试绝缘子的方法，目前对零值绝缘子的争端方法中，较为有效的是脉冲电流法(HF检测技术)，就是通过直接测量绝缘子的局放脉冲电流来判断绝缘子的绝缘情况，但是该方法在测量过程中存在很多干扰问题，例如，空间的介质、空间电磁干扰，这些干扰因素影响测试结果，因此，现需一种可以消除测量信号中的电磁干扰信号、提高信号信噪比的绝缘子零值测试仪。

实用新型内容

有鉴于此，本实用新型提出了一种可以消除测量信号中的电磁干扰信号、提高信号信噪比的绝缘子零值测试仪。

本实用新型的技术方案是这样实现的：本实用新型提供了一种绝缘子零值测试仪，其包括高频变压电路、被测绝缘子、高频电流传感器、A/D转换器、电源和微处理器，还包括天线、放大器、滤波器、数据采集电路、方波转换器和电压比较器；

被测绝缘子、高频变压电路、高频电流传感器、电压比较器和微处理器顺次电性连接，天线、放大器、滤波器、方波转换器、数据采集电路和电压比较器顺次电性连接，A/D转换器与微处理器电性连接。

在以上技术方案的基础上，优选的，2.放大器包括电容C1、电容C2、电阻R1、电感L1和场效应晶体管Q1；

天线与电容C1的正极电性连接，电容C1的负极分别与电阻R1的一端和场效应晶体管Q1的栅极电性连接，场效应晶体管Q1的漏极分别与电感L1的一端和电容C2的正极电性连接，场效应晶体管Q1的源极、电阻R1的另一端和电容C2的负极接地，电感L1的另一端与电源电性连接。

进一步优选的，滤波器包括电阻R2和电容C3；

电阻R2的一端与电容C2的负极电性连接，电阻R2的另一端与电容C3的正极电性连接，电容C3的负极接地。

进一步优选的，方波转换器包括：电阻R3、电阻R4、电位器R5和LM358N芯片；

电阻R3的一端与电容C3的正极电性连接，电阻R3的另一端与LM358N芯片的3引脚电性连接，电位器R5的一端接地，电位器R5的另一端与LM358N芯片的2引脚电性连接，LM358N芯片的1引脚与电阻R4的一端电性连接，电阻R4的另一端与LM358N芯片的5引脚电性连接，LM358N芯片的6引脚与LM358N芯片的7引脚电性连接，LM358N芯片的4引脚接地，LM358N芯片的8引脚接电源。

进一步优选的，比较电路包括：LM358芯片、电阻R6、电阻R7、电阻R8、电阻R9、电阻R10、电阻R11、电阻R12、第一限幅电路D1、第二限幅电路D2、第一二极管D3、第二二极管D4和三极管Q2；

电阻R6的一端与数据采集电路电性连接，电阻R6的另一端分别与限幅电路D1的一端和LM358芯片的2引脚电性连接，LM358芯片的3引脚分别与限幅电路D1的另一端和电阻R8的一端电性连接，电阻R8的另一端分别与电阻R9的一端和高频电流传感器电性连接，电阻R9的另一端分别与限幅电路D2的一端和LM358芯片的6引脚电性连接，电阻R7的一端与电源电性连接，电阻R7的另一端分别与限幅电路D2的另一端和LM358芯片的5引脚电性连接，LM358芯片的1引脚与二极管D3的正极电性连接，LM358芯片的7引脚与二极管D4的正极电性连接，二极管D3的负极和二极管D4的负极均与电阻R10的一端电性连接，电阻R10的另一端分别与电阻R11的一端和三极管Q2的基极电信连接，三极端Q2的发射极和电阻R11的另一端均接地，三极管Q2的集电极分别与电阻R12的一端和微处理器电性连接，电阻R12的另一端与电源电性连接。

进一步优选的，方波转换器包括：所述高频电流传感器为HFCT050。

更进一步优选的，微处理器为STM32F103；

三极管Q2的集电极与STM32F103的P2.1引脚电性连接。

更进一步优选的，A/D转换器包括DAC0832芯片；

DAC0832芯片的D0～D7引脚分别与STM32F103的P1.0～P1.7引脚一一对应电性连接。

进一步优选的，还包括显示器；

显示器与A/D转换器电性连接。

本实用新型的一种绝缘子零值测试仪相对于现有技术具有以下有益效果：

(1)通过设置天线、放大器和滤波器，可以将绝缘子上某处发生的局部放电产生的TEM波通过天线耦合到电路中，经放大器将波形放大，以便处理，对放大后的信号进行滤波处理，降低信号干扰，减少失真；

(2)通过设置方波转换器，可以将TEM的正弦波转换成方波，方便数据采集电路提取方波里的脉冲宽度，以及电压比较器进行脉冲宽度比较；

(3)通过设置电压比较器可以将方波的脉冲宽度与高频电流传感器输出的电压信号的宽度进行比较，通过电压比较器可以达到抑制脉冲电流检测中的电磁干扰；

(4)整个装置可以在测试绝缘子零值的前提下，还可以抑制绝缘子局部放电产生的电磁波，提高信噪比，提高测试精度。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本实用新型的一种绝缘子零值测试仪结构图；

图2为本实用新型的一种绝缘子零值测试仪中放大器、滤波器和方波转换器的电路图；

图3为本实用新型的一种绝缘子零值测试仪中电压比较器的电路图。

具体实施方式

下面将结合本实用新型实施方式，对本实用新型实施方式中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施方式仅仅是本实用新型一部分实施方式，而不是全部的实施方式。基于本实用新型中的实施方式，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施方式，都属于本实用新型保护的范围。

如图1所示，本实用新型的一种绝缘子零值测试仪，其包括高频变压电路、被测绝缘子、高频电流传感器、A/D转换器、电源、微处理器、天线、放大器、滤波器、数据采集电路、方波转换器、电压比较器和显示器。

高频变压电路，将线路上的高电压转换成低电压，实现在线测试的功能。其中，高频变压电路通过探头接触被测绝缘子，并通过变压器将高压变成低压。

高频电流传感器，检测绝缘子局部放电的电流，同时也可实现在线检测电流功能。在本实施例中，高频电流传感器的型号为HFCT050，其中，高频变压电路、被测绝缘子和高频电流传感器顺次连接。

天线，将绝缘子局部放电产生的电磁波耦合到电路中。

放大器，将电磁波信号进行放大，以便对电磁波处理。在本实施例中，如图2所示，放大器包括：电容C1、电容C2、电阻R1、电感L1和场效应晶体管Q1。其中，天线与电容C1的正极电性连接，电容C1的负极分别与电阻R1的一端和场效应晶体管Q1的栅极电性连接，场效应晶体管Q1的漏极分别与电感L1的一端和电容C2的正极电性连接，场效应晶体管Q1的源极、电阻R1的另一端和电容C2的负极接地，电感L1的另一端与电源电性连接。

滤波器，滤除放大后的电磁波信号中的干扰信号，提高信噪比。在本实施例中，如图2所示，滤波器包括：电阻R2和电容C3。其中，电阻R2的一端与电容C2的负极电性连接，电阻R2的另一端与电容C3的正极电性连接，电容C3的负极接地。

方波转换器，将电磁波的正弦波波形转换成方波。在本实施例中，如图2所示，方波转换器包括：电阻R3、电阻R4、电位器R5和LM358N芯片。LM358N芯片包括两个放大器，两个放大器分别命名为U1A和U1B，其中，U1A构成过零比较器，作用是将0～24V的正弦信号转换为幅值大于0的方波信号，U1B构成电压跟随器，提高输出的方波信号带载能力，电位器R5用来调节过零点，目的是消除LM358N运放本身的输入失调电压，起到调零作用。其中，电阻R3的一端与电容C3的正极电性连接，电阻R3的另一端与LM358N芯片的3引脚电性连接，电位器R5的一端接地，电位器R5的另一端与LM358N芯片的2引脚电性连接，LM358N芯片的1引脚与电阻R4的一端电性连接，电阻R4的另一端与LM358N芯片的5引脚电性连接，LM358N芯片的6引脚与LM358N芯片的7引脚电性连接，LM358N芯片的4引脚接地，LM358N芯片的8引脚接电源。

数据采集电路，将正弦信号转换后的方波信号采集，并提取方波信号中的脉冲宽度。其中，数据采集电路分别与方波转换器和电压比较器电性连接。

电压比较器，将高频电流传感器采集的电流信号与数据采集电路提取的方波信号进行比较，达到抑制脉冲电流检测中的电磁干扰的作用。在本实施例中，如图3所示，电压比较器采用窗口比较器，其中，电压比较器包括：LM358芯片、电阻R6、电阻R7、电阻R8、电阻R9、电阻R10、电阻R11、电阻R12、第一限幅电路D1、第二限幅电路D2、第一二极管D3、第二二极管D4和三极管Q2。电阻R6的一端与数据采集电路电性连接，电阻R6的另一端分别与限幅电路D1的一端和LM358芯片的2引脚电性连接，LM358芯片的3引脚分别与限幅电路D1的另一端和电阻R8的一端电性连接，电阻R8的另一端分别与电阻R9的一端和高频电流传感器电性连接，电阻R9的另一端分别与限幅电路D2的一端和LM358芯片的6引脚电性连接，电阻R7的一端与电源电性连接，电阻R7的另一端分别与限幅电路D2的另一端和LM358芯片的5引脚电性连接，LM358芯片的1引脚与二极管D3的正极电性连接，LM358芯片的7引脚与二极管D4的正极电性连接，二极管D3的负极和二极管D4的负极均与电阻R10的一端电性连接，电阻R10的另一端分别与电阻R11的一端和三极管Q2的基极电信连接，三极端Q2的发射极和电阻R11的另一端均接地，三极管Q2的集电极分别与电阻R12的一端和微处理器电性连接，电阻R12的另一端与电源电性连接。

微处理器，接收电压比较器的比较结果，通过控制引脚的高低电平控制A/D转换器的工作。在本实施例中，微处理器采用STM32F103，三极管Q2的集电极与STM32F103的P2.1引脚电性连接。

A/D转换器，将模拟信号转换成数字信号。在本实施例中，A/D转换器包括DAC0832芯片；其中，DAC0832芯片的D0～D7引脚分别与STM32F103的P1.0～P1.7引脚一一对应电性连接。

显示器，将测试结果显示在液晶屏上。显示器与A/D转换器电性连接。

本实用新型的工作原理是：在探头接触被测绝缘子时，天线靠近绝缘子，高压电流信号通过探头输送到高频变压电路中进行变压处理，输出交流电，高频电流传感器检测交流电，并经检测的结果发送到电压比较器，天线耦合绝缘子局部放电产生的电磁波，经放大器放大处理和滤波器滤除干扰信号处理，数据采集电路采集滤波后的信号，并将采集信号发送到电压比较器中与高频电流传感器采集的信号进行比较，电压比较器采用窗口比较器，窗口比较器有了两个基准电压，其中，数据采集电路采集的信号电压作为其中的一个基准电压，另一个基准电压接电源，电源的参数根据实际应用场景选用不用的参数，高频电流传感器采集的信号作为窗口比较器的输入信号，当高频电流传感器采集的信号电压大于数据采集电路采集的信号电压时，输出高电平，反正，输出低电平，因局部放电中产生的脉冲电流以及电磁波有很好的时间对应性，所以，电压比较器比较的是同一时间段的电压大小，以数据采集电路采集的信号电压为基准，以窗口比较器比较原则，可以在高频电流传感器中采集的电流信号电压中提取相同宽度的脉冲信号，进而达到抑制脉冲电流中的电气干扰。电压比较器将比较的结果发送给微处理器进行判断有无零值绝缘子，微处理器控制与A/D转换器连接的引脚电平变化来控制A/D转换器进行模数转换，并将结果反映在显示器上。

以上所述仅为本实用新型的较佳实施方式而已，并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims (9)

1.一种绝缘子零值测试仪，其包括高频变压电路、被测绝缘子、高频电流传感器、A/D转换器、电源和微处理器，其特征在于：还包括天线、放大器、滤波器、数据采集电路、方波转换器和电压比较器；

所述被测绝缘子、高频变压电路、高频电流传感器、电压比较器和微处理器顺次电性连接，天线、放大器、滤波器、方波转换器、数据采集电路和电压比较器顺次电性连接，A/D转换器与微处理器电性连接。

2.如权利要求1所述的一种绝缘子零值测试仪，其特征在于：所述放大器包括电容C1、电容C2、电阻R1、电感L1和场效应晶体管Q1；

所述天线与电容C1的正极电性连接，电容C1的负极分别与电阻R1的一端和场效应晶体管Q1的栅极电性连接，场效应晶体管Q1的漏极分别与电感L1的一端和电容C2的正极电性连接，场效应晶体管Q1的源极、电阻R1的另一端和电容C2的负极接地，电感L1的另一端与电源电性连接。

3.如权利要求2所述的一种绝缘子零值测试仪，其特征在于：所述滤波器包括电阻R2和电容C3；

所述电阻R2的一端与电容C2的负极电性连接，电阻R2的另一端与电容C3的正极电性连接，电容C3的负极接地。

4.如权利要求3所述的一种绝缘子零值测试仪，其特征在于：所述方波转换器包括：电阻R3、电阻R4、电位器R5和LM358N芯片；

所述电阻R3的一端与电容C3的正极电性连接，电阻R3的另一端与LM358N芯片的3引脚电性连接，电位器R5的一端接地，电位器R5的另一端与LM358N芯片的2引脚电性连接，LM358N芯片的1引脚与电阻R4的一端电性连接，电阻R4的另一端与LM358N芯片的5引脚电性连接，LM358N芯片的6引脚与LM358N芯片的7引脚电性连接，LM358N芯片的4引脚接地，LM358N芯片的8引脚接电源。

5.如权利要求4所述的一种绝缘子零值测试仪，其特征在于：所述比较电路包括：LM358芯片、电阻R6、电阻R7、电阻R8、电阻R9、电阻R10、电阻R11、电阻R12、第一限幅电路D1、第二限幅电路D2、第一二极管D3、第二二极管D4和三极管Q2；

所述电阻R6的一端与数据采集电路电性连接，电阻R6的另一端分别与限幅电路D1的一端和LM358芯片的2引脚电性连接，LM358芯片的3引脚分别与限幅电路D1的另一端和电阻R8的一端电性连接，电阻R8的另一端分别与电阻R9的一端和高频电流传感器电性连接，电阻R9的另一端分别与限幅电路D2的一端和LM358芯片的6引脚电性连接，电阻R7的一端与电源电性连接，电阻R7的另一端分别与限幅电路D2的另一端和LM358芯片的5引脚电性连接，LM358芯片的1引脚与二极管D3的正极电性连接，LM358芯片的7引脚与二极管D4的正极电性连接，二极管D3的负极和二极管D4的负极均与电阻R10的一端电性连接，电阻R10的另一端分别与电阻R11的一端和三极管Q2的基极电信连接，三极端Q2的发射极和电阻R11的另一端均接地，三极管Q2的集电极分别与电阻R12的一端和微处理器电性连接，电阻R12的另一端与电源电性连接。

6.如权利要求5所述的一种绝缘子零值测试仪，其特征在于：所述方波转换器包括：所述高频电流传感器为HFCT050。

7.如权利要求5所述的一种绝缘子零值测试仪，其特征在于：所述微处理器为STM32F103；

所述三极管Q2的集电极与STM32F103的P2.1引脚电性连接。

8.如权利要求1所述的一种绝缘子零值测试仪，其特征在于：所述方波转换器包括：所述A/D转换器包括DAC0832芯片；

所述DAC0832芯片的D0～D7引脚分别与STM32F103的P1.0～P1.7引脚一一对应电性连接。

9.如权利要求1所述的一种绝缘子零值测试仪，其特征在于：还包括显示器；

所述显示器与A/D转换器电性连接。