[实用新型]红外线遥测电介质损耗测定仪

说明书

本实用新型红外线遥测电介质损耗测定仪，是一种用于测量高压电气设备绝缘性能的仪器。

目前普遍使用的电介质损耗测定仪，有QS型高压电桥。因其采用平衡电桥原理进行测量，故存在着操作复杂、精度低等缺陷。另一种是专利号为CN89100046.1的光导微机型电介质损耗测定仪，其反接法测量系统与正接法测量系统之间的联系采用光纤传递模拟信号，由于测量对传递器件的要求很高，故仪器的精度难控制且制造成本也较高。

本实用新型的目的是提供一种反接法测量系统与正接法测量系统之间采用红外线光无绳联络和传递数据量的红外线遥测电介质损耗测定仪。

本实用新型红外线遥测电介质损耗测定仪，包括一个反接法测量系统和一个正接法测量系统。两系统的前端接有一个供获取参考信号用的标准高压阻抗元件。正接法测量系统的输出端接有一个介质损显示器和一个电容值显示器。有一个低压工作电源和一个高压侧工作电源、一个逆变电源与正反两个测量系统供电连接。在正反两个测量系统中，各自具有一个由一个红外发光驱动电路和一个红外光发射和接收器，一个红外光接收电路串联构成的红外光发射与接收回路。两系统之间是通过红外光发射与接收回路发射和接收红外光来进行联络和数据传递的。

本实用新型红外线遥测电介质损耗测定仪中的正反两个测量系统之间采用了红外光进行无绳联络和数据传递，由于传递的是数字量，故发光器与光接收器的特性差异对被传送的数据的真实性没有影响，从而提高了仪器的测量精度，降低了制造难度。又由于采用了红外光无绳联络，故作为仪器一部分的反接法测量系统能装于被试品的高压侧的装置中，通过红外光与装在仪器本体中的正接法测量系统用红外光无绳联络和数据传递，起到遥测之作用。

附图1，为本实用新型方框原理图；附图2，为本实用新型的正反接法测量系统间的红外光发射与接收回路的电路图；图3，为本实用新型逆变电源7的电路方框原理图；图4，为本实用新型现场使用时采用正接法测量高压电器介质损值和电容值的实体示意图；图5，为本实用新型现场使用时采用反接法测量高压电器介质损值和电容值的实体示意图，图中，6为本实用新型仪器本体，M4为支持绝缘柱。

以下依附图进一步作实施例说明：本实用新型红外线遥测电介质损耗测定仪，由一个反接法测量系统1和一个正接法测量系统2、一个标准高压阻抗元件ZB、一个介质损显示器3、一个电容值显示器4、一个低压工作电源5、一个高压侧工作电源6、一个逆变电源7组成。其中：反接法测量系统1由一个高压侧取样电阻RBH、一个试品电流选择开关K1、一组高压侧试品电流取样电阻RIH、一个由两只电子开关K2、K3并列构成的测量与校正选择器10、一个采用87C51的单片微处理机19、一个由一个红外光驱动电路17和一个红外光发射和接收器IC及一个红外光接收电路18串联构成的红外光发射与接收回路构成。而高压侧取样电阻RBH的下端与外接的标准电阻ZB的上端、电压信号通道1B的输入端eb1、测量与校正选择器10中的一只电子开关K3的输入端并联。高压侧取样电阻RBH的上端与高压侧电流取样电阻RIH接高电压UH的一端连接。试品电流取样电阻RIH的另一端外接被试品CX的高压端H。试品电流取样电阻RIH外接被试品CX的一端及其中间抽头通过一只试品电流选择开关K1和测量与校正选择器10中的一只电子开关K2的输入端相连。微处理机19的两个输出控制端PO11、PO12控制连接测量与校正选择器10的两个受控端。电流信号通道1A，由一个带通滤波器11与一个整形电路12，一个A／D转换器13构成，其中，带通滤波器11的输入端和测量与校正选择器10的输出端连接，其输出端分别与整形电路12、A／D转换器13的输入端连接，整形电路12的输出端与微机19的一个串行输入端PI11连接。电压信号通道1B，同样由一个带通滤波器14、一个整形电路15、一个A／D转换器16构成。而且三者14、15、16之间的连接与电流信号通道1A相同，整形电路15的输出端与微机19的一个串行输入端PI12连接，A／D转换器16通过数据和控制总线与电流信号通道1A的A／D转换器13及微机19的一个控制端PD11连接。远红外发射与接收回路的输入端与微机19的一个串行输出端PO13连接，回路的输出端与微机19的另一个串行输入端PI13连接；正接法测量系统2的电路结构与反接测量系统1的电路结构对应相同，只是，外接高电压对应为接地点，连接被试品CX的一端对应为低压端L。其他，有采用8752单片机的微机29通过输出总线PD22外接介质损显示器3和电容值显示器4，微机29的另一个串行输入        端PI24通过一只正反接法测量选择开关M1接地，微机29的串行输入端PI25通过一只测量启动按钮M3接地；低压侧工作电源5，由工频电源Uac通过开关M2提供能量，其由常规的降压、整流、滤波、稳压等电路构成，其输出端UD、US、UC送正接法测量系统2和介质损显示器3及电容值显示器4作工作电源。其输出端VP送逆变电源7作工作电源；逆变电源7，为反接法测量系统1提供工作电源。当接点e与接点e2连通时，由高压工作电源6向逆变电源7供电。高压工作电源6，一般由干电池替代，K7为高压工作电源6的投切开关。当接点e与接点e1连通时，由低压侧工作电源5向逆变电源供电。逆变电源7由输入端eP输入电源，经其内部的方波震荡器71将直流电逆变为交流电后，再经功率放大器72功率放大，经脉冲变压器73升压，经整流滤波电路74整流滤波后，再经三个并联的集成稳压器75、76、77稳压，分别输出电压Vdh、Vsh、Vcn作为反接法测量系统1的工作电源。现以反接法测量系统为例，阐述如下：电流信号通道1A与电压信号通道1B电路原理相同。C点为测量电路的公共点，其与试验电压VH等电位。带通滤波器11、14用以滤除输入信号中的谐波份量。A／D转换器13、16经数据和控制总线与微机19的PD11接口相连，以实现对输入信号幅值的测量。整形器12、15将其输入的正弦波整形成方波送微机19的串行输入端PI11、PI12，微机19能根据两方波正跃变时的时间差来计算出两通道输出方波的相位差和试品的介质损耗角正切值，由于电流和电压信号通道1A和1B特性不可能长期保持一致，会产生附加误差。为消除该附加误差，本实用新型设置了自校功能。当仪器启动使用时，微机19首先置输出控制端PO11为低电平，PO12为高电平。此时，测量与校正选择器10中的电子开关K2断开，K3闭合，两通道1A、1B从输入端eB1输入的均为电压取样电阻RBH的端电压eB1。仪器处于自校状态。微机19首先测得两整形器12、15输出的方波相位差和两A／D转换器13、16输出的幅值比，并将此校正值内存。然后微机19令输出控制端PO11为高电平、PO12为低电平。此时，电子开关K2闭合，K3断开。仪器转换为测量状态。电流信号通道1A从输入端eb1输入与被试品CX电流成正比测量信号。使微机19再次测得两通道1A、1B输出的方波的相位差和两A／D转换器13、16输出的幅值比，并将此测量值内存，然后微机19在数据处理时从校正值与修正测量值中即可得到被试品CX真实的电容值和介质损值。红外光发射与接收回路，如图2所示：它由一个非门U17（U27）和一只限流电阻R11（R21）构成红外光驱动电路17（27）；由一只红外发光二极管D1F（D2F）和一只红外线接收管D1S（D2S）正极相对连接成红外光发射和接收器1C（C2）由电阻R13（R23）与电阻R14（R24）组成分压电路分别接电压比较放大器U18（U28）的负输入端构成红外光接收电路。电路中，电压比较放大器U18（U28）的正输入端接红外光接收管D1S（D2S）的负极，有一只电阻R12（R22）并联在电压比较器U18（U28）的正极与电源零极之间作为光电流取样电阻，有一只输出电阻R15（R25）接在电压比较放大器U18（U28）的输出端与红外发光二极管D1F（D2F）、红外接收二极管D1S（D2S）之间。电压比较放大器U18（U28）的输出端接微机19（29）的串行输入端PI13（PI23）。当被试品CX低压端L对地绝缘时，高电压U4流过试品CX的电流可以从试品CX的低压端L取样，通常称为正接法。当被试品CX的低压端L已直接接地，无法拆开时，试品电流只能从试品CX的高压端H取样测试，通常称为反接法。正接法工作时（其实体如图4所示），反接法测量系统1装置及两个红外光发射与接收器1C、2C均不投入工作。且被试品CX的低压端L与标准阻抗元件ZB的低压端N对地绝缘，并将此两端L、N分别与本仪器本体6上的两个输入端IX、IB连接。测量时，首先将仪器本体6上的正反接法测量选择开关M1切到正接法位置。然后按下启动按钮M3，此时，微机29通过输出端PO21，PO22使测量与校正选择器20中的电子开关K4断开、K5接通。使从输入端eb2进入电流信号通道2A与电压信号通道2B的信号均为与流过标准阻抗元件ZB的电流成正比的标准信号（电压取样电阻RBL上的压降）微机29将测得两通道2A、2B输出信号的相位差和幅值比（即校正值）内存。然后，微机29又令电子开关K4接通、K5断开。此时电压信号通道2B输入的仍是标准信号，而电流信号通道2A输入的是与流过被试品CX的电流成正比的被测信号（即取样电阻RIL上的压降）。此后，微机29再次测得两通道2A、2B输出的相位差和幅值比，然后将两次测得的相位差相减并计算出被试品CX的实际介质损值。同时对两次测得的幅值进行比较后计算出被试品CX的实际电容值。最后将两个值送介质损显示器3和电容值显示器4显示。反接法工作时，（其实体如图5所示），先将高电压UH施加于被试品CX、标准阻抗元件ZB（高压标准电容）及本实用新型的反接法测量系统1装置上，并将装于本实用新型本体6上的正反接法测量选择开关M1切到反接法位置，开启工作电源开关M2，然后按下启动按钮M3。此时仪器本体6中的微机29经串行输出端PO23、驱动电路27、红外发光管D2F，将操作命令传到与高电压UH等电位工作的红外发射与接收器1C中的红外接收管D1S的接收面上。D1S输出光电流经电压比较放大器18放大后送入反接法测量系统1装置中的微机19的PI13串行输入端。微机19对此命令进行识别，确认为启动命令后首先通过输出控制端PO11、PO12将测量与校正选择器10切到校正位置，从反接法测量系统1装置内的电流信号通道1A和电压信号通道1B中测得相位差及幅值差的校正值并内存。然后将测量与校正选择器10切到测量位置，对流过被试品CX和流过标准阻抗元件ZB的电流进行相位和幅值测量。微机19将两次测量及计算结果经串行输出端PO13、驱动电路17、红外发光管D1F传到低压侧的红外光发射与接收器2C的红外接收管D2S的接收面上，D2S输出的光电流经电压比较放大器28放大后，送仪器本体6中的微机29的串行输入端PI23中。微机29对收到的一串数字信号进行处理后，再经输出端PD22在介质损显示器3和电容值显示器4上显示出被试品CX的测量值，以达到本实用新型的目的。