專利名稱：一種電暈電流測量裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型涉及一種電力設(shè)備測量裝置，特別是關(guān)于一種直流電壓下在電力 設(shè)備高壓端進(jìn)行測量的電暈電流測量裝置。
背景技術(shù)：
電暈電流是研究直流設(shè)備電暈特性的一個重要指標(biāo)。在低壓端進(jìn)行電暈電流的 測量較為方便，但由于測量回路的原因，泄漏電流也會被記錄下來，從而產(chǎn)生一定 的測量誤差。在高壓端直接進(jìn)行電暈電流的測量，會避免泄漏電流的干擾，減小測 量誤差，但關(guān)鍵問題是如何把高壓端的電信號傳輸下來。如果直接電氣連接，就會 存在絕緣和安全等問題。另外，直流電壓下電力設(shè)備的電暈電流不僅含有直流分量， 也含有各種頻率下的高頻分量。如何盡可能多的采集到有用信號，對于更深入地研 究直流電壓下電力設(shè)備的電暈特性具有非常重要的意義。在現(xiàn)有的研究和工程應(yīng)用 中，對電暈電流關(guān)注的內(nèi)容主要是其平均值，其測量頻帶一般都是直流至幾千赫茲、 幾十千赫茲，而交流和直流電壓下電力設(shè)備的電暈特性會有所不同，單從長期的平 均值來考慮電暈電流，可能不能完全代表直流電壓下電暈的發(fā)展變化。如果能將電 暈電流的波形盡可能真實地傳輸、還原和記錄下來，對于更深入的研究電暈的發(fā)展 變化過程，研究交、直流電壓下電力設(shè)備的電暈特性的異同具有非常重要的意義。 發(fā)明內(nèi)容
針對上述問題，本實用新型的目的是提供一種利用光電轉(zhuǎn)換技術(shù)實現(xiàn)對高壓端 電暈電流傳輸和記錄的電暈電流測量裝置。
為實現(xiàn)上述目的，本實用新型采取以下技術(shù)方案 一種電暈電流測量裝置，其 特征在于它包括一光電轉(zhuǎn)換模塊，所述光電轉(zhuǎn)換模塊由一高壓側(cè)信號調(diào)制裝置和 一低壓側(cè)信號解調(diào)裝置組成，所述高壓側(cè)信號調(diào)制裝置的一端端口與一高壓電源連 接，所述高壓電源給一與所述高壓側(cè)信號調(diào)制裝置另一端口串聯(lián)的一試驗用試品供 電，所述高壓側(cè)信號調(diào)制裝置的輸出端通過光纖與所述低壓側(cè)信號解調(diào)裝置連接； 所述高壓側(cè)信號調(diào)制裝置由一高壓側(cè)微電流/電壓變換單元與一高壓側(cè)信號調(diào)制單 元串聯(lián)組成，具有獨立電源開關(guān)；所述低壓側(cè)信號解調(diào)裝置內(nèi)置有一低壓側(cè)信號解 調(diào)單元，并且所述低壓側(cè)信號解調(diào)裝置的外殼接地，具有獨立電源開關(guān)。
所述高壓側(cè)信號調(diào)制裝置中的調(diào)制電路包括一阻抗匹配模塊，所述阻抗匹配模 塊的輸出端與一恒流源偏置補(bǔ)償模塊連接。所述低壓側(cè)信號解調(diào)裝置中的解調(diào)電路包括一低通濾波模塊和一高通濾波模 塊，所述低通濾波模塊和高通濾波模塊的輸出與一驅(qū)動隔離模塊連接。 所述電暈電流測量裝置采用光電轉(zhuǎn)換模塊。
所述電暈電流測量裝置系統(tǒng)的初步標(biāo)定采用電壓標(biāo)定的方式。 本實用新型由于采取以上技術(shù)方案，其具有以下優(yōu)點1、本實用新型由于利 用一光電轉(zhuǎn)換模塊，其中，光電轉(zhuǎn)換模塊由高壓側(cè)信號調(diào)制裝置和低壓側(cè)信號解調(diào) 裝置組成，在高壓側(cè)信號調(diào)制裝置的一端端口與一高壓電源連接，由高壓電源給與 高壓側(cè)信號調(diào)制裝置串聯(lián)的試驗用試品供電，高壓側(cè)信號調(diào)制裝置的輸出端通過光 纖與所述低壓側(cè)信號解調(diào)裝置連接，并且在低壓側(cè)信號解調(diào)裝置的輸出端通過示波 器連接到計算機(jī)，因此實現(xiàn)了對高壓端電暈電流信號波形的傳輸和記錄。2、本實 用新型由于高壓側(cè)信號調(diào)制裝置中的調(diào)制電路含有一阻抗匹配模塊，并且阻抗匹配 模塊的輸出端與一恒流源偏置補(bǔ)償模塊連接，因此輸入的微電壓信號經(jīng)過高壓側(cè)信 號調(diào)制裝置后完成了對該微電壓信號的調(diào)制，實現(xiàn)了將電信號轉(zhuǎn)換成光信號。3、 本實用新型由于低壓側(cè)信號解調(diào)裝置中的解調(diào)電路含有一低通濾波模塊和一高通 濾波模塊，并且低通濾波模塊和高通濾波模塊的輸出與一驅(qū)動隔離模塊連接，因此 經(jīng)光纖輸入的光信號經(jīng)過低壓側(cè)信號解調(diào)裝置后完成了對光信號的解調(diào)，同時并輸 出反映高壓下電暈電流的電信號。4、本實用新型由于采用電壓標(biāo)定的方式，因此 實現(xiàn)了通過對標(biāo)準(zhǔn)電壓信號和測量系統(tǒng)的輸出信號進(jìn)行對比，就可以得到光電測量 系統(tǒng)的性能。5、本實用新型由于是在高壓端對電暈電流進(jìn)行測量，因此避免了泄
漏電流的干擾，減小了測量誤差。因此，本實用新型可以廣泛應(yīng)用于測量DC 2MHz
的各種波形信號。


圖1是本實用新型的試驗示意圖
圖2是本實用新型的高壓側(cè)信號調(diào)制電路
圖3是本實用新型的低壓側(cè)信號解調(diào)電路具體實施方式
以下結(jié)合附圖和實施例對本實用新型進(jìn)行詳細(xì)的描述。
如圖1所示，本實用新型包括一光電轉(zhuǎn)換模塊1，光電轉(zhuǎn)換模塊1由一高壓側(cè) 信號調(diào)制裝置2和一低壓側(cè)信號解調(diào)裝置3組成。高壓側(cè)信號調(diào)制裝置2的端口 A 和端口 B分別與一高壓電源4和一試驗用試品5連接。高壓電源4經(jīng)高壓側(cè)信號調(diào) 制裝置2給試驗用試品5供電，由于高壓側(cè)信號調(diào)制裝置2與試驗用試品5串聯(lián)， 因此試驗用試品5上流過的電暈電流即為流過高壓側(cè)信號調(diào)制裝置2的電暈電流。其中，高壓側(cè)信號調(diào)制裝置2由一高壓側(cè)微電流/電壓變換單元6與一高壓側(cè)信號
調(diào)制單元7串聯(lián)組成，且具有獨立電源開關(guān)。高壓側(cè)信號調(diào)制裝置2的輸出端通過 光纖與低壓側(cè)信號解調(diào)裝置3的輸入端連接，低壓側(cè)信號解調(diào)裝置3內(nèi)置有一低壓 側(cè)信號解調(diào)單元8，并且低壓側(cè)信號解調(diào)裝置3的外殼接地，也具有獨立電源開關(guān)。 低壓側(cè)信號解調(diào)裝置3的輸出端通過一示波器9與一計算機(jī)10連接。
如圖2所示，本實用新型的高壓側(cè)信號調(diào)制裝置1中的調(diào)制電路由工廠按需要 制作而成，它包括一阻抗匹配模塊ll，阻抗匹配模塊ll的輸出端與一恒流源偏置 補(bǔ)償模塊12連接。
如圖2所示，阻抗匹配模塊11包括一運(yùn)算放大器U1，高壓電力設(shè)備的電暈電 流輸入信號Vin由運(yùn)算放大器Ul的正向輸入端輸入，運(yùn)算放大器Ul的負(fù)向輸入端 通過一電阻Rl接地。運(yùn)算放大器Ul的輸出端與一個三極管Ql的基極端連接，三 極管Q1的集電極與+5V電壓連接，發(fā)射極與一個正向?qū)ǘO管D1的輸入端連接， 二極管D1的輸出端與運(yùn)算放大器U1的負(fù)向輸入端連接后輸出。
如圖2所示，恒流源偏置補(bǔ)償模塊12包括一電阻R2，阻抗匹配模塊11的輸 出端經(jīng)電阻R2與一個三極管Q2的集電極連接，三極管Q2的發(fā)射極與一個三極管 Q3的基極連接。三極管Q3的發(fā)射極與一個三極管Q4的發(fā)射極并聯(lián)后連接到-5V 電壓。三極管Q3的基極與集電極并聯(lián)后與三極管Q4的基極連接，三極管Q4的集 電極與三極管Q2的基極并聯(lián)后通過一電阻R3接地。
如圖3所示，本實用新型的低壓側(cè)信號解調(diào)裝置6中的解調(diào)電路包括一低通濾 波模塊13和一高通濾波模塊14，低通濾波模塊13和高通濾波模塊14的輸出與一 驅(qū)動隔離模塊15連接。
如圖3所示，低通濾波模塊13包括一運(yùn)算放大器U2，輸入信號Vin通過電阻 R4和R5串聯(lián)后輸入到運(yùn)算放大器U2的正向輸入端，并在正向輸入端并聯(lián)一電容 Cl后接地。運(yùn)算放大器U2的負(fù)向輸入端經(jīng)一電容C2與電阻R5并聯(lián)，并且運(yùn)算放 大器U2的負(fù)向輸入端與輸出端并聯(lián)后輸出。
如圖3所示，高通濾波模塊14的電路連接與低通濾波模塊13相同，只需把低 通濾波模塊13中的電阻R4、 R5換成電容C3、 C4，把電容C1、 C2換成電阻R6、 R7 即可。
如圖3所示，驅(qū)動隔離模塊15包括一運(yùn)算放大器U4，低通濾波模塊13的輸 出信號經(jīng)一電阻R8輸入到運(yùn)算放大器U3的正向輸入端，并在正向輸入端并聯(lián)一電 阻R9后接地。運(yùn)算放大器U3的負(fù)向輸入端經(jīng)一電阻R10輸出后分兩路并聯(lián)信號， 一路信號經(jīng)一滑動電阻R11后接地，另一路信號經(jīng)一電阻R12接到+5V電壓。運(yùn)算
5放大器U3的負(fù)向輸入端再經(jīng)一電阻R13與輸出端并聯(lián)后輸出，該輸出信號經(jīng)一電 阻R14后分別與一運(yùn)算放大器U5的正向輸入端和一電阻R15的輸入端連接。高通 濾波模塊14的輸出信號經(jīng)一電阻R16輸入到運(yùn)算放大器的正向輸入端。運(yùn)算放大 器U5的負(fù)向輸入端經(jīng)一電阻R17接地。電阻R15的輸出端與運(yùn)算放大器U5的輸出 端連接后為輸出信號Vout。
本實用新型在使用時，應(yīng)將高壓側(cè)信號調(diào)制裝置2和低壓側(cè)信號解調(diào)裝置3 的電源開關(guān)打開，使用完畢后應(yīng)將它們關(guān)閉，以節(jié)約電能。當(dāng)高壓電源4流向試驗 用試品5的電暈電流信號通過高壓側(cè)信號調(diào)制裝置2時，通過高壓側(cè)微電流/電壓 變換單元6轉(zhuǎn)換成微電壓信號，該微電壓信號再經(jīng)由高壓側(cè)信號調(diào)制單元7中的阻 抗匹配模塊11和恒流源偏置補(bǔ)償模塊12完成對微電壓信號的調(diào)制，將電信號轉(zhuǎn)換 成光信號。光信號經(jīng)光纖傳輸?shù)降蛪簜?cè)信號解調(diào)裝置3中，由低壓側(cè)信號解調(diào)單元 8中的低通濾波處理模塊13、高通濾波處理模塊14和驅(qū)動隔離模塊15完成對光信 號的解調(diào)并輸出反映高壓下電暈電流的電壓信號，該電壓信號與高壓側(cè)微電流信號 為正比關(guān)系。低壓側(cè)信號解調(diào)裝置3輸出的電信號傳輸?shù)绞静ㄆ?中進(jìn)行波形觀察。 若高壓電源4提供正極性電壓，則低壓側(cè)信號解調(diào)裝置3輸出為正；若高壓電源4 提供負(fù)極性電壓，則低壓側(cè)信號解調(diào)裝置3輸出為負(fù)。示波器9顯示的波形可以通 過USB轉(zhuǎn)GPIB卡直接連接到計算機(jī)10上進(jìn)行記錄和分析整理。
由于本實用新型采用的是電壓調(diào)制的方式，因此對整個測量系統(tǒng)的初步標(biāo)定采 用了電壓標(biāo)定的方式，即采用標(biāo)準(zhǔn)電壓源模擬將微安級電流轉(zhuǎn)換成的電壓信號，通 過對標(biāo)準(zhǔn)電壓信號和測量系統(tǒng)的輸出信號進(jìn)行對比得到光電測量系統(tǒng)的性能。
綜上所述，本實用新型由于采用光電轉(zhuǎn)換模塊l，使得裝置具有很好的暫態(tài)特 性，能夠用于測量DC 2MHz的各種波形信號，也可以應(yīng)用在試驗室內(nèi)對電力設(shè)備 的電暈特性研究中。并且由于本實用新型是在高壓端對電暈電流進(jìn)行測量，因此避 免了泄漏電流的干擾，減小了測量誤差，可將電暈電流的波形較好地傳輸和記錄下 來，從而通過分析電暈電流波形的情況對電暈的產(chǎn)生和發(fā)展過程進(jìn)行更深入地研 究。
權(quán)利要求1、一種電暈電流測量裝置，其特征在于它包括一光電轉(zhuǎn)換模塊，所述光電轉(zhuǎn)換模塊由一高壓側(cè)信號調(diào)制裝置和一低壓側(cè)信號解調(diào)裝置組成，所述高壓側(cè)信號調(diào)制裝置的一端端口與一高壓電源連接，所述高壓電源給一與所述高壓側(cè)信號調(diào)制裝置另一端口串聯(lián)的一試驗用試品供電，所述高壓側(cè)信號調(diào)制裝置的輸出端通過光纖與所述低壓側(cè)信號解調(diào)裝置連接；所述高壓側(cè)信號調(diào)制裝置由一高壓側(cè)微電流/電壓變換單元與一高壓側(cè)信號調(diào)制單元串聯(lián)組成，具有獨立電源開關(guān)；所述低壓側(cè)信號解調(diào)裝置內(nèi)置有一低壓側(cè)信號解調(diào)單元，并且所述低壓側(cè)信號解調(diào)裝置的外殼接地，具有獨立電源開關(guān)。
2、 如權(quán)利要求1所述的一種電暈電流測量裝置，其特征在于所述高壓側(cè)信 號調(diào)制裝置中的調(diào)制電路包括一阻抗匹配模塊，所述阻抗匹配模塊的輸出端與一恒 流源偏置補(bǔ)償模塊連接。
3、如權(quán)利要求1所述的一種電暈電流測量裝置，其特征在于所述低壓側(cè)信 號解調(diào)裝置中的解調(diào)電路包括一低通濾波模塊和一高通濾波模塊，所述低通濾波模 塊和高通濾波模塊的輸出與一驅(qū)動隔離模塊連接。
專利摘要本實用新型涉及一種電暈電流測量裝置，其特征在于它包括一光電轉(zhuǎn)換模塊，光電轉(zhuǎn)換模塊由一高壓側(cè)信號調(diào)制裝置和一低壓側(cè)信號解調(diào)裝置組成，高壓側(cè)信號調(diào)制裝置的一端端口與一高壓電源連接，高壓電源給一與高壓側(cè)信號調(diào)制裝置另一端口串聯(lián)的一試驗用試品供電，高壓側(cè)信號調(diào)制裝置的輸出端通過光纖與低壓側(cè)信號解調(diào)裝置連接；高壓側(cè)信號調(diào)制裝置由一高壓側(cè)微電流/電壓變換單元與一高壓側(cè)信號調(diào)制單元串聯(lián)組成，具有獨立電源開關(guān)；低壓側(cè)信號解調(diào)裝置內(nèi)置有一低壓側(cè)信號解調(diào)單元，并且低壓側(cè)信號解調(diào)裝置的外殼接地，具有獨立電源開關(guān)。本實用新型由于利用光電轉(zhuǎn)換技術(shù)，因此可以實現(xiàn)對高壓端電暈電流信號波形的傳輸和記錄。本實用新型可以廣泛應(yīng)用于測量DC～2MHz的各種波形信號。
文檔編號G01R19/00GK201429645SQ20092010713
公開日2010年3月24日 申請日期2009年4月8日 優(yōu)先權(quán)日2009年4月8日
發(fā)明者禹 殷, 鵬 王, 范建斌, 琛 谷 申請人:中國電力科學(xué)研究院