用于高壓套管的頻域介電譜測量裝置制造方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種用于高壓套管的頻域介電譜測量裝置，包括：上位機(jī)、信號發(fā)生采集模塊、高壓放大模塊以及電流放大模塊；信號發(fā)生采集模塊包括USB接口端、掃描信號輸出端、采集電壓輸入端以及泄露電流輸入端，USB接口端與上位機(jī)相連；所述掃描信號輸出端與高壓放大模塊輸入端相連，所述高壓放大模塊輸出端與被測高壓套管的高壓端相連；采集電壓輸入端連接至分壓電阻R1和分壓電阻R2之間，所述泄露電流輸入端經(jīng)過電流放大模塊與被測高壓套管的末屏端子相連。本發(fā)明的頻域介電譜測量裝置能夠準(zhǔn)確而快速地得到變壓器高壓套管的頻域介電譜，進(jìn)而對變壓器高壓套管的絕緣狀態(tài)作出準(zhǔn)確評估，能夠應(yīng)用于油浸式電力變壓器現(xiàn)場的頻域介電譜測量。
【專利說明】用于高壓套管的頻域介電譜測量裝置
【【技術(shù)領(lǐng)域】】
[0001]本發(fā)明涉及電氣設(shè)備絕緣檢測【技術(shù)領(lǐng)域】，特別是涉及一種用于高壓套管的頻域介電譜測量裝置。
【【背景技術(shù)】】
[0002]目前，我國IllKV及以上大型變壓器主要采用油浸式電力變壓器。油浸式電力變壓器是電力傳輸和分配的核心和樞紐，它的穩(wěn)定運(yùn)行對于整個電力系統(tǒng)具有重要的意義。在油浸式電力變壓器的故障中，高壓套管絕緣故障占有較大的比重。作為油浸式電力變壓器的重要組成部分，高壓套管起著使高低壓引線對地絕緣和固定高低壓引線的作用。通過對油浸式電力變壓器的高壓套管絕緣特性的測試，能夠及時發(fā)現(xiàn)變壓器套管的潛伏性故障，避免發(fā)生突發(fā)性的絕緣故障，將在很大程度上有利于電力系統(tǒng)的安全運(yùn)行。
[0003]國內(nèi)外對于變壓器高壓套管絕緣狀態(tài)診斷領(lǐng)域采用的研究方法主要包括:回復(fù)電壓法(RVM)、極化去極化電流法(TOC)和頻域介電譜法(FDS)等。RVM和PDC都是基于時域介質(zhì)響應(yīng)理論的電氣測量。對于RVM來說，由于電介質(zhì)響應(yīng)中包含很多的界面松弛極易偶記松弛等極化過程，所以對RVM測量結(jié)果的解釋比較困難，不易診斷高壓套管的絕緣狀態(tài)。對于PDC來說，在高壓套管異常老化(熱老化或介質(zhì)老化等)的情況下，通過使用PDC檢測高壓套管測試結(jié)果所形成的曲線容易歪曲，導(dǎo)致無法準(zhǔn)確診斷高壓套管的絕緣狀態(tài)。
[0004]FDS是一種基于頻域介電響應(yīng)的電氣測量方法，相比前面兩種方法，F(xiàn)DS攜帶信息豐富，受噪音干擾程度小，所需實驗電源電壓低，能夠克服RVM和roc的缺陷，但是目前FDS大都處于實驗階段，在檢測領(lǐng)域目前還沒有應(yīng)用于油浸式電力變壓器現(xiàn)場的頻域介電譜的專用測量裝置或者儀器，使得FDS的推廣受到限制。
【
【發(fā)明內(nèi)容】
】
[0005]基于此，有必要針對現(xiàn)有技術(shù)中檢測領(lǐng)域目前沒有頻域介電譜專用測量裝置的問題，提供一種用于高壓套管的頻域介電譜測量裝置。
[0006]一種用于高壓套管的頻域介電譜測量裝置，包括:上位機(jī)、信號發(fā)生采集模塊、高壓放大模塊以及電流放大模塊；
[0007]所述信號發(fā)生采集模塊包括USB接口端、掃描信號輸出端、采集電壓輸入端以及泄露電流輸入端，所述USB接口端與上位機(jī)相連；所述上位機(jī)控制信號發(fā)生采集模塊發(fā)出掃描信號，并接受信號發(fā)生采集模塊所收集用于計算頻域介電譜的采集電壓和泄露電流；
[0008]所述掃描信號輸出端與高壓放大模塊輸入端相連，所述高壓放大模塊輸出端一方面與被測高壓套管的高壓端相連，另一方面經(jīng)過分壓電阻Rl和分壓電阻R2接地；
[0009]所述采集電壓輸入端連接至分壓電阻Rl和分壓電阻R2之間，所述泄露電流輸入端經(jīng)過電流放大模塊與被測高壓套管的末屏端子相連。
[0010]本發(fā)明信號發(fā)送采集模塊經(jīng)過上位機(jī)的控制產(chǎn)生不同頻率的掃描信號，掃描信號經(jīng)過高壓放大模塊放大后注入被測高壓套管，被測高壓套管的泄露電流經(jīng)過電流放大模塊放大后被信號發(fā)送采集模塊的泄露電流輸入端采集，然后信號發(fā)生采集模塊獲取采集電壓與泄露電流，最后由上位機(jī)計算采集電壓和泄露電流間的介質(zhì)損失角，從而獲取被測高壓套管的頻域介電譜特性曲線。本發(fā)明所述的頻域介電譜測量裝置能夠準(zhǔn)確而快速地得到變壓器高壓套管的頻域介電譜，進(jìn)而對變壓器高壓套管的絕緣狀態(tài)作出準(zhǔn)確評估，能夠應(yīng)用于油浸式電力變壓器現(xiàn)場的頻域介電譜測量。
【【專利附圖】

【附圖說明】】
[0011]圖1為本發(fā)明用于高壓套管的頻域介電譜測量裝置一種實施例的電路結(jié)構(gòu)示意圖；
[0012]圖2為本發(fā)明用于高壓套管的頻域介電譜測量裝置中高壓放大模塊一種實施例的結(jié)構(gòu)不意圖；
[0013]圖3為本發(fā)明用于高壓套管的頻域介電譜測量裝置中電流放大模塊一種實施例的結(jié)構(gòu)示意圖。
【【具體實施方式】】
[0014]為了使本發(fā)明的目的、技術(shù)方案和優(yōu)點更加清楚，下面將結(jié)合附圖對本發(fā)明作進(jìn)一步地詳細(xì)描述。
[0015]請參閱圖1，其是發(fā)明用于高壓套管的頻域介電譜測量裝置一種實施例的電路結(jié)構(gòu)示意圖。
[0016]一種用于高壓套管的頻域介電譜測量裝置，包括:上位機(jī)10、信號發(fā)生采集模塊20、高壓放大模塊30以及電流放大模塊40 ；
[0017]所述信號發(fā)生采集模塊20包括USB接口端、掃描信號輸出端、采集電壓輸入端以及泄露電流輸入端，所述USB接口端與上位機(jī)10相連；所述上位機(jī)控制信號發(fā)生采集模塊20發(fā)出掃描信號，并接受信號發(fā)生采集模塊20所收集用于計算頻域介電譜的采集電壓和泄露電流；優(yōu)選地，所述信號發(fā)生采集模塊20基于NI (Nat1nal Instrument,國家半導(dǎo)體)USB-6211采集卡的信號發(fā)生采集模塊。NI USB-6211采集卡是一款多功能USB總線供電的DAQ (Data Acquisit1n，數(shù)據(jù)采集)模塊，具有采樣精度高，最大能夠支持16路模擬輸入，2路模擬輸出，單通道采樣率可達(dá)250 kS/s。因此，所述信號發(fā)生采集模塊20最大可以包括I個采集電壓輸入端和15路泄露電流輸入端。優(yōu)選地，所述信號發(fā)生采集模塊20包括10路泄露電流輸入端，以減輕所述高壓放大電路的負(fù)荷壓力。所述信號發(fā)生采集模塊20可同時對10個高壓套管進(jìn)行泄露電壓采集，使得測試時間能夠大幅度節(jié)省。
[0018]所述掃描信號輸出端與高壓放大模塊30輸入端相連,所述高壓放大模塊30輸出端一方面與被測高壓套管的高壓端相連，另一方面經(jīng)過分壓電阻Rl和分壓電阻R2接地；
[0019]所述采集電壓輸入端連接至分壓電阻Rl和分壓電阻R2之間，所述泄露電流輸入端經(jīng)過電流放大模塊40與被測高壓套管的末屏端子相連。
[0020]上位機(jī)10通過USB連接線與信號發(fā)生采集模塊20的USB端連接，上位機(jī)10控制信號發(fā)生采集模塊發(fā)出預(yù)設(shè)頻率的掃描信號，掃描信號經(jīng)過高壓放大模塊放大后作用在高壓套管上。信號發(fā)生采集模塊通過采集電壓輸入端和泄露電流輸入端采集得到多個高壓套管的泄漏電流大小和相位，然后上位機(jī)10通過分析計算不同頻率下的采集電壓和泄露電流的相位差，得到不同頻率下的變壓器高壓套管的頻域接地那片，用所述頻域介電譜分析高壓套管的絕緣狀態(tài)。在所述掃描信號為低頻信號時，所述信號發(fā)生采集模塊20可同時對10個高壓套管進(jìn)行泄露電壓采集，使得測試時間能夠大幅度節(jié)省。在掃描信號為高頻信號時，只對進(jìn)行單通道循環(huán)測試，也就是說一個時間段內(nèi)只對一個被測高壓套管進(jìn)行測試，以降低對信號發(fā)生采樣模塊20的采樣頻率要求。
[0021]本發(fā)明信號發(fā)送采集模塊經(jīng)過上位機(jī)的控制產(chǎn)生不同頻率的掃描信號，掃描信號經(jīng)過高壓放大模塊放大后注入被測高壓套管，被測高壓套管的泄露電流經(jīng)過電流放大模塊放大后被信號發(fā)送采集模塊的泄露電流輸入端采集，然后信號發(fā)生采集模塊獲取采集電壓與泄露電流，最后由上位機(jī)計算采集電壓和泄露電流間的介質(zhì)損失角，從而獲取被測高壓套管的頻域介電譜特性曲線。本發(fā)明所述的頻域介電譜測量裝置能夠準(zhǔn)確而快速地得到變壓器高壓套管的頻域介電譜，進(jìn)而對變壓器高壓套管的絕緣狀態(tài)作出準(zhǔn)確評估，能夠應(yīng)用于油浸式電力變壓器現(xiàn)場的頻域介電譜測量。
[0022]請參閱圖2，其是本發(fā)明用于高壓套管的頻域介電譜測量裝置中高壓放大模塊一種實施例的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0023]在一個優(yōu)選的實施例中，上述高壓放大模塊30可以包括:高壓放大器301、保險絲302以及限流電阻303 ；
[0024]其中，所述高壓放大器301輸入端與所述信號發(fā)送采集模塊的掃描信號輸出端相連，所述高壓放大器輸出端經(jīng)過限流電阻一方面與被測高壓套管的高壓端相連，另一方面經(jīng)過分壓電阻Rl和分壓電阻R2接地；所述保險絲兩端分別與高壓放大器輸出端以及限流電阻連接。
[0025]高壓放大器301優(yōu)選型號為PA15FL，PA15FL放電電壓最高可達(dá)450V，其最大輸出電流可達(dá)200mA。
[0026]通過高壓放大器301對掃描信號的電壓進(jìn)行放大，使得輸出至被測高壓套管足夠大，保證被測高壓套管的泄露電流能夠被檢測接收，另外，通過保險絲302和限流電阻303防止流經(jīng)高壓放大器301的電流過大，避免高壓放大器301因電流過大而燒壞，從而保護(hù)高壓放大器301的使用壽命。
[0027]請參閱圖3，其是本發(fā)明用于高壓套管的頻域介電譜測量裝置中電流放大模塊一種實施例的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0028]在一個優(yōu)選的實施例中，上述電流放大模塊包括:運(yùn)算放大器401以及放大電阻Rf;
[0029]所述運(yùn)算放大器401的正向輸入端接地，反向輸入端與被套高壓套管的末屏端子相連，所述放大電阻Rf —端與運(yùn)算放大器401的反向輸入端相連，另一端與運(yùn)算放大器401的輸出端相連。
[0030]被測高壓套管的泄露電流理論值在500pA-0.5mA之間，在深度負(fù)反饋的情況下，運(yùn)算放大器401輸出電壓Ewt ^ -1inRf，其中，Iin為泄露電流，Rf為放大電阻的阻值，也就是說電流放大模塊40將泄露電流放大成適合采集的泄露電壓輸出到信號發(fā)生采集模塊。優(yōu)選地，所述運(yùn)算放大器401為AD712運(yùn)算放大器。AD712運(yùn)算放大器是一款雙通道、精密、低成本、高速運(yùn)算放大器，開環(huán)放大倍數(shù)為400V/mV，單位增益帶寬3MHz，失調(diào)電壓0.3mV。具有開環(huán)放大倍數(shù)大，單位增益帶寬大以及失掉電壓小的特點，能夠保證泄露電流經(jīng)過放大后波形和相位能夠不失真。
[0031]通過運(yùn)算放大器401將泄露電流放大成適合采集的泄露電壓輸出到信號發(fā)生采集模塊，能夠降低泄露電流的采集難度，能夠避免通過串聯(lián)電阻采集泄露電流時導(dǎo)致產(chǎn)生電流相位誤差的問題。
[0032]以上所述實施例僅表達(dá)了本發(fā)明的幾種實施方式，其描述較為具體和詳細(xì)，但并不能因此而理解為對本發(fā)明專利范圍的限制。應(yīng)當(dāng)指出的是，對于本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來說，在不脫離本發(fā)明構(gòu)思的前提下，還可以做出若干變形和改進(jìn)，這些都屬于本發(fā)明的保護(hù)范圍。因此，本發(fā)明專利的保護(hù)范圍應(yīng)以所附權(quán)利要求為準(zhǔn)。
【權(quán)利要求】
1.一種用于高壓套管的頻域介電譜測量裝置，其特征在于，包括:上位機(jī)、信號發(fā)生采集模塊、高壓放大模塊以及電流放大模塊； 所述信號發(fā)生采集模塊包括USB接口端、掃描信號輸出端、采集電壓輸入端以及泄露電流輸入端，所述USB接口端與上位機(jī)相連；所述上位機(jī)控制信號發(fā)生采集模塊發(fā)出掃描信號，并接受信號發(fā)生采集模塊所收集用于計算頻域介電譜的采集電壓和泄露電流； 所述掃描信號輸出端與高壓放大模塊輸入端相連，所述高壓放大模塊輸出端一方面與被測高壓套管的高壓端相連，另一方面經(jīng)過分壓電阻Rl和分壓電阻R2接地； 所述采集電壓輸入端連接至分壓電阻Rl和分壓電阻R2之間，所述泄露電流輸入端經(jīng)過電流放大模塊與被測高壓套管的末屏端子相連。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于高壓套管的頻域介電譜測量裝置，其特征在于，所述高壓放大模塊包括:高壓放大器以及限流電阻，其中所述高壓放大器輸入端與所述信號發(fā)送采集模塊的掃描信號輸出端相連，所述高壓放大器輸出端經(jīng)過限流電阻一方面與被測高壓套管的高壓端相連，另一方面經(jīng)過分壓電阻Rl和分壓電阻R2接地。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的用于高壓套管的頻域介電譜測量裝置，其特征在于，所述高壓放大模塊還包括:保險絲，所述保險絲兩端分別與高壓放大器輸出端以及限流電阻連接。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于高壓套管的頻域介電譜測量裝置，其特征在于，所述電流放大模塊包括:運(yùn)算放大器以及放大電阻，所述運(yùn)算放大器的正向輸入端接地，反向輸入端與被套高壓套管的末屏端子相連，所述放大電阻一端與運(yùn)算放大器的反向輸入端相連，另一端與運(yùn)算放大器的輸出端相連。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于高壓套管的頻域介電譜測量裝置，其特征在于，所述運(yùn)算放大器為AD712運(yùn)算放大器。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于高壓套管的頻域介電譜測量裝置，其特征在于，所述信號發(fā)生采集模塊為基于NIUSB-6211采集卡的信號發(fā)生采集模塊。
【文檔編號】G01R31/14GK104407230SQ201410652424
【公開日】2015年3月11日 申請日期:2014年11月17日 優(yōu)先權(quán)日:2014年11月17日
【發(fā)明者】陸國俊, 熊俊, 李光茂, 杜鋼, 杜林 , 王劍韜, 羅祖為, 敖昌民, 楊森, 鄧杞紹, 鐘順好, 陳凱文 申請人:廣州供電局有限公司, 重慶大學(xué)