CN212410695U - 一种工频电压衰减电路及装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种工频干扰衰减装置，包括工频电压衰减电路，还包括电压信号调理单元、模数转换单元、微处理器单元、人机交互单元、档位切换驱动单元、真空继电器，工频电压衰减电路，其包括输入端子、安全接地端子、输出端子、第一采样电阻、第二采样电阻及四级低通滤波器。本实用新型所开发的工频干扰衰减装置，可以将架空线产生的工频感应电压，自适应衰减到安全等级，使得绝缘测试仪表处于安全的工频感应电压水平，保护测试仪表和测试人员的安全；且绝缘表产生的高压直流输出，能够不衰减地输出到被测试的变电站设备测试端头，从而完成变电站设备绝缘特性参数的测试。

Description

一种工频电压衰减电路及装置

技术领域

本实用新型属于电力设备测试技术领域，尤其涉及一种工频电压衰减电路及装置。

背景技术

随着电网的发展壮大，电力走廊密集化程度提高，输电线路采用并行线路和同塔多回线路架设，成为常态。

通过以空气为媒介电容效应，运行中的高压架空线，对待检测的电力设备，例如变压器、高压电压互感器、高压电容互感器、高压输电线路等，可产生几千伏特，甚至上万伏特的感应电压。 而根据规范，电力设备在检修后需要进行绝缘电阻测试，目前，绝缘电阻测试通常采用手持式电子绝缘电阻表，或称为兆欧表。该绝缘电阻表，通过电荷泵的方式，输出5000V-10000V直流电压作为测量电源，其体积小，对工频的干扰信号的抑制能力非常有限，而如此高的感应电压对线路、站内主设备的绝缘电阻测试，构成严重威胁，容易引起绝缘表保护，或直接损坏测试仪表。

实用新型内容

为了满足设备检测需求，解决变电站设备的绝缘电阻测试中的安全问题，本实用新型所开发的工频干扰衰减装置，可以将架空线产生的工频感应电压，自适应衰减到安全等级，使得绝缘测试仪表的处于安全的工频感应电压水平，保护测试仪表和测试人员的安全；且绝缘表产生的高压直流输出，能够不衰减地输出到被测试的变电站设备测试端头，从而完成变电站设备绝缘特性参数的测试。

其技术方案如下：

一种工频电压衰减电路，其包括输入端子、安全接地端子、输出端子、第一采样电阻、第二采样电阻以及四级低通滤波器，其特征在于，所述四级低通滤波器包括第一支路，第二支路，第三支路，第四支路，且每一级的参数均相同，所述四级低通滤波器相互串联，再与第一采样电阻、第二采样电阻串联，所述第一支路包括串联的第一电阻、第一电容，所述第二支路包括串联的第二电阻、第二电容，所述第三支路包括串联的第三电阻、第三电容，所述第四支路包括串联的第四电阻、第四电容，所述输入端子与第一电阻连接，第一电容、第二电容、第三电容、第四电容的一端分别与第一电阻、第二电阻、第三电阻、第四电阻连接, 第一电容、第二电容、第三电容、第四电容的另一端均与安全接地端子连接，第一支路通过第一档位与输出端子连接，第二支路通过第二档位与输出端子连接，第三支路通过第三档位与输出端子连接，第四支路通过第四档位与输出端子连接，第一采样电阻、第二采样电阻相互串联，第二采样电阻的一端与安全接地端子连接，第一采样电阻的另一端与输出端子连接。

进一步的，第一电阻、第二电阻、第三电阻、第四电阻取值为100k欧姆，第一电容、第二电容、第三电容、第四电容取值为0.3uF。

一种工频干扰衰减装置，包括所述的工频电压衰减电路，还包括电压信号调理单元、模数转换单元、微处理器单元、人机交互单元、档位切换驱动单元、真空继电器，其特征在于：

所述电压信号调理单元与所述模数转换单元连接，所述电压信号调理单元和所述模数转换单元用于采集现场工频电压信号，并与许可的工频干扰电压的量值进行比较；

所述微处理器单元与所述人机交互单元和档位切换驱动单元连接，微处理器单元可控制档位切换驱动单元，由其驱动真空继电器进行工频电压衰减电路的档位切换；

人机交互单元，用于输入所许可的工频干扰电压的量值，还可显示当前工频电压衰减电路所处档位编号，以及工频电压衰减电路总投入的电阻之和。

本实用新型的有益效果：

本实用新型所涉及到的工频电压衰减电路及装置，在进行电力设备绝缘电阻测试时，作为前端工频干扰衰减装置，使现场高压工频干扰衰减到安全可靠电压等级，增加了绝缘电阻表和测试人员的安全性，提高了测试准确度。

附图说明

图1为本实用新型所述的工频电压衰减电路的结构示意图。

图2为本实用新型所述的工频干扰衰减装置的结构示意图。

具体实施方式

为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的实施方式作进一步地描述。

本工频装置与外界接口上，具有三个接线端子。分别是：输入端子I，是与电力设备相连的接线端子，同时工频干扰信号由此进入衰减装置；安全接地端子G，与大地可靠相连，为工频干扰信号卸放的输出端子；输出端子O，是与绝缘电阻表直流高压输出端子相连的接线端子，为工频干扰已经衰减到安全等级的装置输出端子；本装置结构轻便，体积小便于携带，是一种便携式装置。

待检测的电力设备，例如，变压器，在进行绕组对机壳的绝缘电阻测试时，绕组的接线端子在与衰减装置的高压接线端子连接时，工频干扰信号经过接线端子，进入工频电压衰减网络。在经过多级的衰减后，由装置的接地端子流向大地。而装置的输出端子，可安全的与绝缘电阻表的高压测试端相连。绝缘电阻表产生的直流测试高压，接在衰减装置的输出端，该直流测试高压能无衰减地通过多级电阻衰减网络，输出到电力设备测试端，完成电力设备的绝缘电阻测试。

如图1所示，本实施例的工频电压衰减电路，其包括输入端子I、安全接地端子G、输出端子O、第一采样电阻R5、第二采样电阻R6以及四级低通滤波器，其特征在于，所述四级低通滤波器包括第一支路，第二支路，第三支路，第四支路，且每一级的参数均相同，所述四级低通滤波器相互串联，再与第一采样电阻R5、第二采样电阻R6并联，所述第一支路包括串联的第一电阻R1、第一电容C1，所述第二支路包括串联的第二电阻R2、第二电容C2，所述第三支路包括串联的第三电阻R3、第三电容C3，所述第四支路包括串联的第四电阻R4、第四电容C4，所述输入端子I与第一电阻R1连接，第一电容C1、第二电容C2、第三电容C3、第四电容C4的一端分别与第一电阻R1、第二电阻R2、第三电阻R3、第四电阻R4连接, 第一电容C1、第二电容C2、第三电容C3、第四电容C4的另一端均与安全接地端子连接，第一支路通过第一档位S1与输出端子G连接，第二支路通过第二档位S2与输出端子O连接，第三支路通过第三档位S3与输出端子O连接，第四支路通过第四档位S4与输出端子O连接，第一采样电阻R5、第二采样电阻R6相互串联，第二采样电阻R6的一端与安全接地端子G连接，第一采样电阻R5的另一端与输出端子O连接。

进一步的，R1、R2、R3、R4取值为100k欧姆，电容C1、C2、C3、C4取值为0.3uF。

当电阻取值为100k欧姆，电容选择0.3uF，工频信号为50HZ，则电容的容抗为1/(2*3.14*50*0.3*0.000001) = 10.6K。当电阻与电容串联后，接在工频高压回路中时，根据欧姆定律，在电容分压为10.6K / (10.6K + 100K) =1/10。可见经过一次RC低通滤波后，工频感应电压降为原来的1/10。工频干扰信号经过四级后，则衰减到：1/10 * 1/10 * 1/10 *1/10 = 1/10000。虽然多级串联后，每一级衰减的倍率会有稍微变化，但是对整体的衰减影响不大。工频感应电压超强的输电线路，感应电压一般能达到20kV，经本实施例，也可使感应电压降到：20KV * 1/10000 = 2V，可见对于后期的线路绝缘电阻的测量不造成影响。

如图2所示，本实施例的工频干扰衰减装置，包括电压信号调理单元1、模数转换单元2、微处理器单元5、人机交互单元6、档位切换驱动单元4、真空继电器3，电压信号V通过屏蔽线接到电压信号调理单元1中，然后经过模数转换单元2把干扰电压信号送到微处理器单元5中，在使用过程中，用户可在人机交互单元6，输入所许可的工频干扰电压的量值；微处理器单元5通过电压信号调理单元1、模数转换单元2，采集现场工频电压干扰信号强度，并与许可的工频干扰电压的量值进行比较；当不满足所许可的量值时，微处理器单元5控制驱动衰减档位切换单元4，由其驱动真空继电器3进行工频衰减网络的档位切换，使超额工频干扰电压经过安全接地端子卸放到大地，从而达到测量端子的工频干扰电压满足安全设定值；同时在人机界面上显示，当前衰减网络处在档位编号，以及衰减网络总投入的电阻之和。

由于电力设备的绝缘电阻一般处在兆欧级别，本装置四级衰减网络全投进去的情况下，电阻之和也只有0.4兆欧，对绝缘电阻测试影响不大，且绝缘电阻测试完毕后，可把绝缘电阻表显示的电阻值减去衰减网络投入的总电阻值，再作为实际绝缘电阻测试值。

待检测的电力设备，以变压器绕组对机壳的绝缘电阻测量为例，阐述本实用新型的具体实施方式。

首先，把本衰减装置的安全接地端子G，通过透明的专用接地线，可靠接在现场接地柱上；如图1，把变压器绕组的一端B悬空，另外一端A经过高压测试线接在本衰减装置的输入端子I上；并把装置的输出端子O，接在绝缘电阻表的直流高压输出端子上，工频干扰信号将通过接线端子I，进入本衰减装置。

其次，测试人员根据测试要求，通过人机交互单元6，设置所许可的工频干扰电压的量值；微处理器单元5，通过电压信号调理单元1、模数转换单元2，采集现场工频电压干扰信号强度v，并将干扰信号强度v与设置的量值进行比较；

再次，微处理器单元5根据干扰信号强度v和量值的关系，控制档位切换驱动单元4，驱动真空继电器3，从S1，S2，S3，S4档位中选择合适档位，使衰减到安全等级的信号输出到装置的输出端口O，此时工频干扰电压经过安全接地端子卸放到大地。

然后，本衰减装置的在人机交互单元6的界面，显示当前衰减网络处在档位编号，以及衰减网络总投入的电阻之和R0。

最后，使用绝缘电阻表，进行变压器绕组的绝缘电阻测试，假设绝缘电阻值显示为Rs，则实际变压器绕组的绝缘电阻为（Rs - R0），也即是测量值要减去衰减装置的内阻值。

本实用新型并不限于上述实施方式中的具体细节，在本实用新型的技术构思范围内，可以对本实用新型的技术方案进行多种简单变型，这些简单变型均属于本实用新型的保护范围。在上述具体实施方式中所描述的各个具体技术特征，在不矛盾的情况下，可以通过任何合适的方式进行组合。为了避免不必要的重复，本实用新型对各种可能的组合方式不再另行说明。

Claims (3)

1.一种工频电压衰减电路，其包括输入端子、安全接地端子、输出端子、第一采样电阻、第二采样电阻以及四级低通滤波器，其特征在于，所述四级低通滤波器包括第一支路，第二支路，第三支路，第四支路，且每一级的参数均相同，所述四级低通滤波器相互串联，再与第一采样电阻、第二采样电阻并联，所述第一支路包括串联的第一电阻、第一电容，所述第二支路包括串联的第二电阻、第二电容，所述第三支路包括串联的第三电阻、第三电容，所述第四支路包括串联的第四电阻、第四电容，所述输入端子与第一电阻连接，第一电容、第二电容、第三电容、第四电容的一端分别与第一电阻、第二电阻、第三电阻、第四电阻连接， 第一电容、第二电容、第三电容、第四电容的另一端均与安全接地端子连接，第一支路通过第一档位与输出端子连接，第二支路通过第二档位与输出端子连接，第三支路通过第三档位与输出端子连接，第四支路通过第四档位与输出端子连接，第一采样电阻、第二采样电阻相互串联，第二采样电阻的一端与安全接地端子连接，第一采样电阻的另一端与输出端子连接。

2.如权利要求1所述的工频电压衰减电路，其特征在于，第一电阻、第二电阻、第三电阻、第四电阻取值为100k欧姆，第一电容、第二电容、第三电容、第四电容取值为0.3uF。

3.一种工频干扰衰减装置，包括如权利要求1所述的工频电压衰减电路，还包括电压信号调理单元（1）、模数转换单元（2）、微处理器单元（5）、人机交互单元（6）、档位切换驱动单元（4）、真空继电器（3），其特征在于：

所述电压信号调理单元（1）与所述模数转换单元（2）连接，所述电压信号调理单元（1）和所述模数转换单元（2）用于采集现场工频电压信号，并与许可的工频干扰电压的量值进行比较；

所述微处理器单元（5）与所述人机交互单元（6）和档位切换驱动单元（4）连接，微处理器单元（5）可控制档位切换驱动单元（4），由其驱动真空继电器（3）进行工频电压衰减电路的档位切换；

人机交互单元（6），用于输入所许可的工频干扰电压的量值，还可显示当前工频电压衰减电路所处档位编号，以及工频电压衰减电路总投入的电阻之和。

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