真有效值容性電流測試儀的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種真有效值容性電流測試儀，由電源插座插接電源后經(jīng)總電源開關(guān)、測試開關(guān)將電能傳輸?shù)皆囼?yàn)變壓器低壓側(cè)線圈，試驗(yàn)變壓器高壓側(cè)的高壓端連接高壓測試電纜，并聯(lián)由分壓電阻R1、R2串聯(lián)電路，試驗(yàn)變壓器高壓側(cè)低壓端與電流傳感器輸入端連接，分壓電阻R1、R2之間節(jié)點(diǎn)與電壓傳感器輸入端連接；開關(guān)電源輸入端與總電源開關(guān)輸出連接，開關(guān)電源輸出分別為單片機(jī)、電流傳感器及電壓傳感器供電，電流傳感器及電壓傳感器的輸出端分別與單片機(jī)信號采集端連接，單片機(jī)輸出分別連接電壓顯示表頭、電流顯示表頭及電容電流顯示表頭。本發(fā)明利用傳感器對電壓、電流進(jìn)行真有效值測量，并由單片機(jī)處理，具有高精度、高隔離、寬頻響、低漂移的優(yōu)點(diǎn)。
【專利說明】真有效值容性電流測試儀
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001 ] 本發(fā)明屬于電力電纜容性電流測試【技術(shù)領(lǐng)域】，具體涉及一種真有效值容性電流測試儀。
【背景技術(shù)】
[0002]隨著電力系統(tǒng)和現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，以及環(huán)境保護(hù)和市容規(guī)劃的要求，作為傳輸和分配電能用的電力電纜正逐步取代傳統(tǒng)的架空輸電線路。
[0003]對于中性點(diǎn)不接地電網(wǎng)，當(dāng)系統(tǒng)對地電容電流很大時，按照我國《電力設(shè)備過電壓保護(hù)設(shè)計(jì)技術(shù)規(guī)程》規(guī)定，如果35kV、10kV系統(tǒng)電容電流大于30A、10A時，應(yīng)安裝消弧線圈補(bǔ)償電容電流。如果沒有補(bǔ)償，單相接地時，電壓過零點(diǎn)電弧不能自動熄滅，故障點(diǎn)會產(chǎn)生很高的接地電流和弧光過電壓，將危機(jī)人身和設(shè)備安全。安裝消弧線圈后，如果補(bǔ)償不合理同樣會產(chǎn)生很大的接地電流和弧光過電壓。因此，對于中性點(diǎn)不直接接地的配電系統(tǒng)，在電纜出線新設(shè)或改造時應(yīng)及時對其電容電流進(jìn)行實(shí)測，向調(diào)度部門提供準(zhǔn)確的電容電流值，用以調(diào)整消弧線圈的分接位置。
[0004]電纜容性電流傳統(tǒng)的測量方法，需用調(diào)壓器升壓，電壓表、電流表經(jīng)電壓互感器和電流互感器測量電壓、電流等參數(shù)，這就造成試驗(yàn)現(xiàn)場儀器較多、布置凌亂，而且測試數(shù)據(jù)還得經(jīng)過公式推導(dǎo)計(jì)算，這樣就導(dǎo)致了工作效率不高。再者，中間環(huán)節(jié)越繁瑣，給測量結(jié)果帶來誤差的不確定因素也就越多。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明的目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種真有效值容性電流測試儀。
[0006]本發(fā)明解決其技術(shù)問題是采取以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的:
[0007]一種真有效值容性電流測試儀，包括外部殼體、電源插座、總電源開關(guān)、測試開關(guān)、試驗(yàn)變壓器、高壓測試電纜、分壓電阻R1、分壓電阻R2、開關(guān)電源、電流傳感器、電壓傳感器、單片機(jī)、電壓顯示表頭、電流顯示表頭及電容電流顯示表頭，所述電源插座、高壓測試電纜、總電源開關(guān)、測試開關(guān)、電壓顯示表頭、電流顯示表頭及電容電流顯示表頭安裝在殼體表面上；所述電源插座插接220V電源并經(jīng)總電源開關(guān)、測試開關(guān)將220V電能傳輸?shù)皆囼?yàn)變壓器的低壓側(cè)線圈，試驗(yàn)變壓器高壓側(cè)線圈的高壓端連接高壓測試電纜，將高壓輸出至試品進(jìn)行測試，同時高壓端并聯(lián)由分壓電阻Rl和分壓電阻R2串聯(lián)組成的分壓器電路，試驗(yàn)變壓器高壓側(cè)線圈的低壓端與電流傳感器信號輸入端連接，分壓電阻Rl和分壓電阻R2之間的節(jié)點(diǎn)與電壓傳感器信號輸入端連接；所述開關(guān)電源的輸入端與總電源開關(guān)的輸出連接，開關(guān)電源輸出分別為單片機(jī)、電流傳感器及電壓傳感器供電，電流傳感器及電壓傳感器的輸出端分別與單片機(jī)的電流采集端及電壓采集端連接，為單片機(jī)提供測試信號，單片機(jī)的輸出分別連接電壓顯示表頭、電流顯示表頭及電容電流顯示表頭。
[0008]而且，所述殼體上還安裝有綠色顯示燈及紅色顯示燈，綠色顯示燈并聯(lián)于總電源開關(guān)的輸出端，用以顯示總電源開關(guān)的工作狀態(tài)，紅色顯示燈并聯(lián)于測試開關(guān)的輸出端，用于顯示測試開關(guān)的輸出狀態(tài)。
[0009]而且，所述單片機(jī)為ATMEL公司生產(chǎn)的型號89C2051的單片機(jī)，所述單片機(jī)、電流傳感器、電壓傳感器、開關(guān)電源及分壓電阻R2由Q端接地。
[0010]而且，所述電壓顯示表頭、電流顯示表頭及電容電流顯示表頭均采用LED表頭；總電源開關(guān)采用帶漏電保護(hù)的空氣開關(guān)；測試開關(guān)采用雙工位按鈕式開關(guān)；試驗(yàn)變壓器采用自行繞制的250V/1500V、3kVA的升壓變壓器；高壓測試電纜采用額定電壓為5kV，額定電流為4A的普通高壓測試電纜；分壓電阻Rl和分壓電阻R2分別依次為20K Ω和IK Ω，容量均為IW ;開關(guān)電源為可輸出+5V和+12V的常規(guī)穩(wěn)壓電源。
[0011 ] 本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)和積極效果是:
[0012]1、本發(fā)明利用傳感器對電壓、電流進(jìn)行真有效值測量，并將采集到的數(shù)據(jù)經(jīng)微處理器處理后通過LED表頭將測試結(jié)果顯示輸出。本發(fā)明儀器有效克服了傳統(tǒng)測試方法接線復(fù)雜、測量誤差大等缺點(diǎn)，操作簡便，使得現(xiàn)場測試效率得到大幅提升。
[0013]2、本發(fā)明采用高精度的電壓、電流傳感器及隔離模塊，對電路中的交流電壓、電流進(jìn)行實(shí)時測量，將其轉(zhuǎn)化為標(biāo)準(zhǔn)的頻率輸出，具有高精度、高隔離、寬頻響、低漂移、低功耗、溫度范圍寬的優(yōu)點(diǎn)。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0014]圖1是本發(fā)明的外部構(gòu)成示意圖；
[0015]圖2是本發(fā)明的電路原理意圖；
[0016]圖3是本發(fā)明原理的實(shí)施步驟示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0017]以下結(jié)合附圖對本發(fā)明實(shí)施例做進(jìn)一步詳述，需要強(qiáng)調(diào)的是，本發(fā)明所述的實(shí)施例是說明性的，而不是限定性的，因此本發(fā)明并不限于【具體實(shí)施方式】中所述的實(shí)施例，凡是由本領(lǐng)域技術(shù)人員根據(jù)本發(fā)明的技術(shù)方案得出的其他實(shí)施方式，同樣屬于本發(fā)明保護(hù)的范圍。
[0018]一種真有效值容性電流測試儀，如圖1或2所示，包括外部殼體、電源插座、總電源開關(guān)、測試開關(guān)、試驗(yàn)變壓器、高壓測試電纜、分壓電阻R1、分壓電阻R2、開關(guān)電源、電流傳感器、電壓傳感器、單片機(jī)、電壓顯示表頭、電流顯示表頭及電容電流顯示表頭，其中，電源插座、高壓測試電纜、總電源開關(guān)、測試開關(guān)、電壓顯示表頭、電流顯示表頭及電容電流顯示表頭安裝在殼體表面上；所述電源插座插接220V電源并經(jīng)總電源開關(guān)、測試開關(guān)將電能傳輸?shù)皆囼?yàn)變壓器的低壓側(cè)線圈，試驗(yàn)變壓器高壓側(cè)線圈的高壓端連接高壓測試電纜，將高壓輸出至試品進(jìn)行測試，同時高壓端并聯(lián)由分壓電阻Rl和分壓電阻R2串聯(lián)組成的分壓器電路，試驗(yàn)變壓器高壓側(cè)線圈的低壓端與電流傳感器信號輸入端連接，串聯(lián)的分壓電阻Rl和分壓電阻R2之間的節(jié)點(diǎn)與電壓傳感器信號輸入端連接；所述開關(guān)電源的輸入端與總電源開關(guān)的輸出連接，開關(guān)電源的5V輸出及Com端為單片機(jī)供電，開關(guān)電源的12V輸出及Com端分別為電流傳感器及電壓傳感器供電，電流傳感器及電壓傳感器的輸出端分別與單片機(jī)的電流采集端及電壓采集端連接，為單片機(jī)提供測試信號，單片機(jī)的輸出分別連接電壓顯示表頭、電流顯示表頭及電容電流顯示表頭，用以顯示試驗(yàn)測試數(shù)據(jù)。[0019]在本發(fā)明的實(shí)例中，所述殼體上還安裝有綠色顯示燈及紅色顯示燈，綠色顯示燈并聯(lián)于總電源開關(guān)的輸出端，用以顯示總電源開關(guān)的工作狀態(tài)，紅色顯示燈并聯(lián)于測試開關(guān)的輸出端，用于顯示測試開關(guān)的輸出狀態(tài)。
[0020]在本發(fā)明的實(shí)例中，所述單片機(jī)為ATMEL公司生產(chǎn)的型號89C2051的單片機(jī)，AT89C2051是一個2k字節(jié)可編程EPROM的高性能微控制器，它與工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)MCS-51的指令和引腳兼容，該單片機(jī)具有2k字節(jié)EPR0MU28字節(jié)RAM、15根I/O線、2個16位定時/計(jì)數(shù)器、5個向量二級中斷結(jié)果、I個全雙向的串行口，并且內(nèi)含精密模擬比較器和片內(nèi)振蕩器。所述單片機(jī)、電流傳感器、電壓傳感器、開關(guān)電源及分壓電阻R2由Q端接地。
[0021]在本發(fā)明的實(shí)例中，所述電壓顯示表頭、電流顯示表頭及電容電流顯示表頭均采用LED表頭，總電源開關(guān)采用帶漏電保護(hù)的空氣開關(guān)，測試開關(guān)采用雙工位按鈕式開關(guān)，試驗(yàn)變壓器采用自行繞制的250V/1500V、3kVA的升壓變壓器，高壓測試電纜采用額定電壓為5kV,額定電流為4A的普通高壓測試電纜，分壓電阻Rl和分壓電阻R2分別依次為20K Ω和IK Ω，容量均為1W，開關(guān)電源為可輸出+5V和+12V的常規(guī)穩(wěn)壓電源。
[0022]本發(fā)明的工作原理是:
[0023]如圖3所示，在對被試電纜進(jìn)行電容電流測試前，先將高壓測試電纜連接至被試電纜首端的纜芯，末端懸空，并保持與其他設(shè)備及地的安全距離，同時被試的銅屏蔽層、鎧裝層及容性電流測試儀的接地端均接地。
[0024]測試時，接上電源插座，合入總電源開關(guān)，此時綠色指示燈亮起，同時通過開關(guān)電源向電流傳感器、電壓傳感器及單片機(jī)提供電源，進(jìn)入數(shù)據(jù)采集、處理狀態(tài)。
[0025]當(dāng)合入測試開關(guān)時，紅色指示燈亮起，此時試驗(yàn)變壓器開始通過高壓測試電纜將1500V高壓輸出至被試電纜纜芯，電流傳感器通過試驗(yàn)變壓器的尾端采樣試驗(yàn)電流、電壓傳感器通過試驗(yàn)變壓器高壓端的分壓電阻Rl、R2之間的節(jié)點(diǎn)采樣試驗(yàn)電壓，同時采集到的電流、電壓信號被輸送到單片機(jī)處理，經(jīng)編程計(jì)算，最終將測試電壓、測試電流及換算至運(yùn)行電壓下的電容電流通過電壓顯示表頭、電流顯示表頭及電容電流顯示表頭顯示輸出。
[0026]數(shù)據(jù)計(jì)算處理如下:
[0027]C=It/ω Ut
[0028]Is=CoCUs
[0029]其中:C——被試電纜電容量；
[0030]ω-角頻率，co=2jif;
[0031]f——電纜系統(tǒng)頻率，50Hz;
[0032]It—試驗(yàn)電流(即電流傳感器采樣值，由電流表頭顯示輸出)；
[0033]Ut—試驗(yàn)電壓(即電壓傳感器采樣值，由電壓表頭顯示輸出)；
[0034]Is—運(yùn)行電壓下的電容電流(由電容電流表頭顯示輸出)；
[0035]Us——系統(tǒng)運(yùn)行電壓(Us=10kV/l.732)。
【權(quán)利要求】
1.一種真有效值容性電流測試儀，其特征在于:包括外部殼體、電源插座、總電源開關(guān)、測試開關(guān)、試驗(yàn)變壓器、高壓測試電纜、分壓電阻R1、分壓電阻R2、開關(guān)電源、電流傳感器、電壓傳感器、單片機(jī)、電壓顯示表頭、電流顯示表頭及電容電流顯示表頭，所述電源插座、高壓測試電纜、總電源開關(guān)、測試開關(guān)、電壓顯示表頭、電流顯示表頭及電容電流顯示表頭安裝在殼體表面上；所述電源插座插接電源后經(jīng)總電源開關(guān)、測試開關(guān)將電能傳輸?shù)皆囼?yàn)變壓器的低壓側(cè)線圈，試驗(yàn)變壓器高壓側(cè)線圈的高壓端連接高壓測試電纜，同時高壓端并聯(lián)由分壓電阻Rl和分壓電阻R2串聯(lián)組成的電路，試驗(yàn)變壓器高壓側(cè)線圈的低壓端與電流傳感器信號輸入端連接，分壓電阻Rl和分壓電阻R2之間的節(jié)點(diǎn)與電壓傳感器信號輸入端連接；開關(guān)電源輸入端與總電源開關(guān)輸出連接，開關(guān)電源輸出端分別為單片機(jī)、電流傳感器及電壓傳感器供電，電流傳感器及電壓傳感器的輸出端分別與單片機(jī)的電流采集端及電壓采集端連接，單片機(jī)的輸出分別連接電壓顯示表頭、電流顯示表頭及電容電流顯示表頭。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的真有效值容性電流測試儀，其特征在于:所述殼體上還安裝有綠色顯示燈及紅色顯示燈，綠色顯示燈并聯(lián)于總電源開關(guān)的輸出端，紅色顯示燈并聯(lián)于測試開關(guān)的輸出端。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的真有效值容性電流測試儀，其特征在于:所述單片機(jī)為ATMEL公司生產(chǎn)的型號89C2051的單片機(jī)。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的真有效值容性電流測試儀，其特征在于:所述電壓顯示表頭、電流顯示表頭及電容電流顯示表頭均采用LED表頭；總電源開關(guān)采用帶漏電保護(hù)的空氣開關(guān)；測試開關(guān)采用雙工位按鈕式開關(guān)；試驗(yàn)變壓器采用250V/1500V、3kVA的升壓變壓器；高壓測試電纜采用額定電壓為5kV，額定電流為4A的高壓測試電纜；分壓電阻Rl和分壓電阻R2分別依次為20ΚΩ和1ΚΩ，容量均為IW ;開關(guān)電源為可輸出+5V和+12V的常規(guī)穩(wěn)壓電源。
【文檔編號】G01R19/02GK103777057SQ201210394250
【公開日】2014年5月7日 申請日期:2012年10月17日 優(yōu)先權(quán)日:2012年10月17日
【發(fā)明者】唐慶華, 劉寶成, 項(xiàng)添春, 郗曉光, 滿玉巖, 鄒淮 申請人:天津市電力公司, 國家電網(wǎng)公司