CN210005594U - 一种数字式高阻测量装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种数字式高阻测量装置，其特征在于，包括电压模块，电压模块连接测量模块，测量模块连接16位ADC，16位ADC连接单片机，单片机分别连接4‑20mA电流输出模块、LCD模块。通过本实用新型的装置实时测量高阻传感元件的绝缘电阻的阻值，从而检测出双水内冷发电机组进出水管是否有漏水故障。

Description

一种数字式高阻测量装置

技术领域

本实用新型涉及一种数字式高阻测量装置，用于工业设备的绝缘电阻的测量，特别是50～500MΩ高阻的测量，属于工业设备技术领域。

背景技术

在我国目前发电以燃煤火电为主，并且这种局面在相当长的时间里仍难以改变。火力发电厂由锅炉、汽轮机、发电机三大主要设备及相应辅助设备组成，它们通过管道或线路相连构成生产主系统，即燃烧系统、汽水系统和电气系统。作为火力发电厂三大主要设备之一的发电机，采用双水内冷发电机组的比较常见。但双水内冷发电机组长时间运行，发电机组的进出水管可能会出现微量漏水现象，如果能及时发现，及时采取停机检修措施，几天就能修复。否则随着漏水严重，发电机组的转子、定子绕组的绝缘电阻下降，可能导致发电机烧损的严重事故，这样对双水内冷发电机组进出水管漏水故障检测就显得很有必要，一般这种漏水故障检测方法采用在发电机组进出水管可能出现漏水的地方放置一个绝缘电阻随漏水变化的高阻传感元件，没有漏水故障，绝缘电阻值为500MΩ左右，出现漏水故障，绝缘电阻值会下降，当高阻测量装置检测到50MΩ左右的绝缘电阻值时，需要采取故障报警处理。

传统的高阻检测仪难以测量得到高精度阻值。其工作原理框图如图1所示，它由测量模块、A/D转换模块、单片机和串行通信接口模块组成。测量模块的输出端与A/D转换模块的输入端相连，A/D转换模块的输出端与单片机的输入端相连，单片机的输出端与串行通信接口模块的输入端相连。

测量模块具体电路如图2所示，其工作过程如下：

先使开关K与触点a接触，让电源E对电容C₁充电，充电完成后断开开关K与触点a(即不接触a也不接触b)，让电容C₁对待测电阻R_X放电；经过一段时间t后，使开关K与触点b接触，这时通过测量放电时电容C₁上的电压E_X随时间的变化关系，从而求出待测电阻R_X的阻值，数学关系如式1：

电阻R₁和R₂构成的分压电路用于保护后面的运放电路U₁，防止其输入电压过高而烧坏。

单片机通过A/D转换模块得到电容C₁上的放电电压，然后根据电压随时间的变化过程，通过计算得到对应的待测电阻R_X电阻值。最后单片机把测量数据通过串行通信接口模块传送到计算机，作进一步的数据处理。

该测量方法存在的缺点是：

(1)在测量模块中，由开关控制C₁充放电的过程必须经过时间t，因此不能做到连续实时测量，并且该时间t的精度必须有很高的要求。

(2)由于电阻R₁和R₂相对于被测电阻R_X来说，阻值很低，当开关K接触到触点b时，电容C₁会对电阻R₁和R₂放电，若不及时测量将会导致极大的测量误差，因此该方法对A/D转换模块的要求很高，必须要使用高速A/D转换器。

本申请要实现：对于测量对象可以进行连续实时测量，并得到高精度的高阻测量值。

发明内容

本实用新型要解决的技术问题是：解决了如何实时连续检测安装在双水内冷发电机组进出水管可能漏水处的绝缘电阻随漏水变化的高阻传感元件的阻值问题。

为了解决上述技术问题，本实用新型的技术方案是提供了一种数字式高阻测量装置，其特征在于，包括电压模块，电压模块连接测量模块，测量模块连接16位ADC，16位ADC连接单片机，单片机分别连接4-20mA电流输出模块、LCD模块。

优选地，所述的单片机分别连接报警模块、RS485通信接口和按键；RS485通信接口连接计算机。

优选地，所述的电压模块依次通过经过整流滤波电路、开关逆变电路、高频变压器、整流滤波电路与测量模块连接。

优选地，所述的整流滤波电路依次通过采样放大电路、脉冲控制电路与开关逆变电路连接。

优选地，所述的测量模块由被测电阻、第一电阻、第二电阻组成，被测电阻、第一电阻、第二电阻依次串联。

本实用新型的一种数字式高阻测量装置能够精确地实时测量和显示0-500MΩ范围内的阻值，并可输出工业标准的4-20mA电流信号给二次仪表或监控装置进行信号处理，还可以通过RS485通信接口把测量数据送计算机系统作进一步数据处理。通过本实用新型的装置实时测量高阻传感元件的绝缘电阻(即被测电阻)的阻值，从而检测出双水内冷发电机组进出水管是否有漏水故障。

附图说明

图1为传统的高阻检测仪的工作原理框图；

图2为图1中测量模块的具体电路示意图；

图3为一种数字式高阻测量装置的示意图；

图4为电压模块与测量模块之间的示意图；

图5为测量模块的示意图。

具体实施方式

为使本实用新型更明显易懂，兹以优选实施例，并配合附图作详细说明如下。

本实用新型为一种数字式高阻测量装置，如图3所示，其主要由电压模块、测量模块、16位ADC、单片机、4-20mA电流输出模块、LCD、按键、RS485通信接口和报警模块组成。电压模块输出100V直流电压给测量模块；测量模块的功能是把被测电阻R_X的电阻信号转换成电压信号给16位ADC；16位ADC将该电压进行模数转换后给单片机；单片机计算得到被测电阻R_X的阻值；4-20mA电流输出模块根据被测电阻R_X的阻值输出相应的电流；LCD模块实时显示被测电阻R_X的阻值；当被测电阻R_X的阻值小于某个值(工程应用上一般当该值小于50MΩ时发出第一次报警，当该值小于20MΩ时发出第二次报警)时，报警模块发出报警信号；通过RS485通信接口可以实现与计算机收发数据；按键用于修改本设备的相关设置。

如图4所示，电压模块依次通过经过整流滤波电路、开关逆变电路、高频变压器、整流滤波电路与测量模块连接，整流滤波电路依次通过采样放大电路、脉冲控制电路与开关逆变电路连接。

电压模块使220V交流电经过整流滤波电路→开关逆变电路→高频变压器→整流滤波电路后得到100V直流电，供给测量模块使用。当100V电压上升或下降时，该电压经过采样放大电路发送给脉冲控制电路，随即控制开关逆变电路的开关频率减小或增大，最终使得输出的电压稳定在100V。

如图5所示，测量模块由被测电阻R_X、高精度电阻R₁(即第一电阻，阻值为470kΩ)、高精度电阻R₂(即第二电阻，阻值为3kΩ)组成。测量时，100V电流电压供电，通过测量第二电阻R₂上得到的分压V₀的值就可以计算出被测电阻R_X的阻值，从而实现连续实时测量，其计算公式如下：

当被测电阻阻值为0时，

当被测电阻阻值为500MΩ时，

比较(式3)与(式4)，可以发现，被测电阻R_X的阻值越大，输出的电压V₀就越小，为了能够更方便地计算对应电阻(即被测电阻R_X)的阻值，就必须对该电压V₀进行放大处理。将测量模块输出的电压V₀的电压信号发送给16位ADC，先信号放大，再模数转换。经过放大和模数转换的信号送入单片机，计算后得到被测电阻R_X的阻值。

4-20mA电流输出模块根据单片机计算出的被测电阻R_X的阻值，0Ω对应20mA，500MΩ对应4mA，进行实时线性电流输出。该电流信号为工业标准信号，可以直接输出至计算机，通过计算电流大小求出被测电阻R_X的阻值，计算方法如下：

式5中，为被测电阻R_X的阻值，I_X为该阻值对应输出的电流大小。

注：4-20mA信号制是国际电工委员会(IEC)过程控制系统用模拟信号标准。我国从DDZ-Ⅲ型电动仪表开始采用这一国际标准信号制，仪表传输信号采用4-20mA；在工程应用上若阻值为500MΩ时可以认为绝缘良好，若小于50MΩ则需要检查发电机的漏水故障。

Claims (5)

1.一种数字式高阻测量装置，其特征在于，包括电压模块，电压模块连接测量模块，测量模块连接16位ADC，16位ADC连接单片机，单片机分别连接4-20mA电流输出模块、LCD模块。

2.如权利要求1所述的一种数字式高阻测量装置，其特征在于，所述的单片机分别连接报警模块、RS485通信接口和按键；RS485通信接口连接计算机。

3.如权利要求1所述的一种数字式高阻测量装置，其特征在于，所述的电压模块依次通过经过整流滤波电路、开关逆变电路、高频变压器、整流滤波电路与测量模块连接。

4.如权利要求3所述的一种数字式高阻测量装置，其特征在于，所述的整流滤波电路依次通过采样放大电路、脉冲控制电路与开关逆变电路连接。

5.如权利要求1所述的一种数字式高阻测量装置，其特征在于，所述的测量模块由被测电阻(R_X)、第一电阻(R₁)、第二电阻(R₂)组成，被测电阻(R_X)、第一电阻(R₁)、第二电阻(R₂)依次串联。

Images