多路絕緣子泄漏電流在線監(jiān)測裝置的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型涉及配電網(wǎng)電氣安全檢測領(lǐng)域，尤其涉及一種多路絕緣子泄漏電流在線檢測裝置。
【背景技術(shù)】
[0002]在配電網(wǎng)電氣安全檢測領(lǐng)域，絕緣子是重要器件，用于將絕緣的零件分隔開。泄漏電流是指在沒有故障施加電壓下，電氣設(shè)備中相互絕緣的金屬零件之間，或者帶電零件與接地零件之間，通過其周圍介質(zhì)或其絕緣層表面所形成的電流，也包括當(dāng)人觸及該設(shè)備時(shí)，經(jīng)過人身體流向大地的電流或經(jīng)人體回流到設(shè)備的電流。泄漏電流是衡量電氣設(shè)備安全性能的重要指標(biāo)。據(jù)統(tǒng)計(jì)，電網(wǎng)中大約60%安全故障甚至事故產(chǎn)生于電網(wǎng)中的絕緣子故障。正常情況下，絕緣子的絕緣性能好，泄漏電流很小。但是絕緣子的絕緣性能受到環(huán)境溫度、濕度、污穢以及電網(wǎng)中電壓的影響。長期暴露在環(huán)境中的絕緣子絕緣性能會(huì)逐漸降低，則通過絕緣子的泄漏電流會(huì)逐漸增大。當(dāng)絕緣子泄漏電流如果超出一定界限，會(huì)對電網(wǎng)造成故障，為電力配送造成嚴(yán)重影響。為保證配電網(wǎng)的安全運(yùn)行，需要對配電網(wǎng)中的絕緣子的泄漏電流進(jìn)行在線監(jiān)測，以便及早發(fā)現(xiàn)并更換絕緣子。一個(gè)配電網(wǎng)電氣平臺(tái)上需要同時(shí)監(jiān)測的絕緣子往往有多個(gè)，如果用單個(gè)設(shè)備人工巡檢，則不能夠做到多個(gè)絕緣子泄漏電流的在線監(jiān)測。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]為了解決現(xiàn)有技術(shù)中的問題，本實(shí)用新型提供了一種多路絕緣子泄漏電流在線監(jiān)測裝置，解決現(xiàn)有技術(shù)中無法實(shí)現(xiàn)對多個(gè)絕緣子泄漏電流的在線監(jiān)測的問題。為達(dá)到此目的，本實(shí)用新型采用以下技術(shù)方案:設(shè)計(jì)和制造一種多路絕緣子泄漏電流在線監(jiān)測裝置，包括泄漏電流采集單元，信號前置放大單元，多路模擬開關(guān)單元，信號調(diào)理單元，處理器單元，溫濕度信號采集單元，電源單元和上位機(jī)單元；所述泄漏電流采集單元，信號前置放大單元，多路模擬開關(guān)單元和信號調(diào)理單元依次通過電連接；所述信號調(diào)理單元通過所述處理器單元與所述上位機(jī)單元進(jìn)行連接；所述溫濕度信號采集單元與所述處理器單元進(jìn)行連接。
[0004]作為本實(shí)用新型的進(jìn)一步改進(jìn):所述的泄漏電流采集單元采用環(huán)形電磁式互感器。
[0005]作為本實(shí)用新型的進(jìn)一步改進(jìn):所述的多路模擬開關(guān)單元采用8位多路模擬開關(guān)。
[0006]作為本實(shí)用新型的進(jìn)一步改進(jìn):所述信號前置放大單元(2)采用有源運(yùn)算放大器組成的放大電路；信號輸出與多路模擬開關(guān)單元(3)的輸入端子相連，信號連接線和放大器電源線和模擬地線均采用雙層屏蔽線。
[0007]作為本實(shí)用新型的進(jìn)一步改進(jìn):所述電源單元(7)采用開關(guān)電源供電；開關(guān)電源將220V交流電轉(zhuǎn)換為12V直流電；通過穩(wěn)壓芯片將12V降到系統(tǒng)中需要的低電壓進(jìn)行供電。
[0008]作為本實(shí)用新型的進(jìn)一步改進(jìn):所述多路模擬開關(guān)單元(3)采用的是8路模擬開關(guān)芯片。
[0009]作為本實(shí)用新型的進(jìn)一步改進(jìn):信號調(diào)理單元(4)包括有輸入電壓跟隨器(41)，低通濾波器(42)，程控放大電路(43)，絕對值電路(44)，高通濾波器(45)和高頻信號放大器(46)組成；電壓跟隨器輸出的信號分為高頻信號和低頻信號兩路。
[0010]作為本實(shí)用新型的進(jìn)一步改進(jìn):所用的處理器單元為32位嵌入式單片機(jī)Stm32。
[0011]作為本實(shí)用新型的進(jìn)一步改進(jìn):，溫濕度信號采集單元(6)采用一體的SHT21溫濕度傳感器；傳感器與處理器單元通過I2C總線相連。
[0012]作為本實(shí)用新型的進(jìn)一步改進(jìn):處理器單元(5)與上位機(jī)(8)之間采用RS485轉(zhuǎn)USB串行接口進(jìn)行通信。
[0013]本實(shí)用新型的有益效果:各環(huán)節(jié)考慮了抗干擾措施，具有較強(qiáng)的抗干擾能力，可靠性尚°
【附圖說明】
[0014]圖1為本實(shí)用新型多路絕緣子泄漏電流在線監(jiān)測裝置的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0015]圖2為本實(shí)用新型多路絕緣子泄漏電流在線監(jiān)測裝置信號調(diào)理模塊示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0016]下面結(jié)合附圖和【具體實(shí)施方式】對本實(shí)用新型作進(jìn)一步描述:
[0017]—種多路絕緣子泄漏電流在線監(jiān)測裝置，泄漏電流采集單元，信號前置放大單元，多路模擬開關(guān)單元，信號調(diào)理單元，處理器單元，溫濕度信號采集單元，電源單元和上位機(jī)單元；所述泄漏電流采集單元，信號前置放大單元，多路模擬開關(guān)單元和信號調(diào)理單元依次通過電連接；所述信號調(diào)理單元通過所述處理器單元與所述上位機(jī)單元進(jìn)行連接；所述溫濕度信號采集單元與所述處理器單元進(jìn)行連接。
[0018]所述的泄漏電流采集單元采用環(huán)形電磁式互感器，并且，傳感器置于各路絕緣子瓷瓶末端，傳感器一次側(cè)輸入為HlA級泄漏電流，二次側(cè)輸出為較低電壓信號，信號經(jīng)過前置放大電路放大后采用雙屏蔽線輸入到多路模擬開關(guān)的輸入端。
[0019]所述的多路模擬開關(guān)單元采用8位多路模擬開關(guān)CD4067，并且可以根據(jù)被測絕緣子的數(shù)串聯(lián)擴(kuò)展更多通道，開關(guān)的選通地址線與主控制器1 口相連。每一時(shí)刻有一路信號被選通，整個(gè)測量周期里，所有的信號被選通一次。
[0020]已選通信號在信號調(diào)理單元首先經(jīng)過電壓跟隨器后分別對高頻和低頻兩個(gè)信號通路進(jìn)行處理；低頻處理電路包括:低通濾波電路，程控放大電路，絕對值轉(zhuǎn)換電路。絕對值轉(zhuǎn)換電路輸出端與AD轉(zhuǎn)換器相連。頻率范圍包含主要的工頻成分和三次諧波成分，低通濾波器的截止頻率設(shè)為300Hz ;高頻信號處理能捕捉高頻的瞬時(shí)脈沖，本實(shí)用新型著重考慮20KHz以下的高頻成分，高頻信號處理包括了高通濾波器和高頻信號放大電路，高頻放大電路輸出與另一路AD輸入相連。
[0021]優(yōu)選的，低頻信號中的程控放大電路通過主控制器對信號放大增益進(jìn)行控制，以保證輸入ADC的信號始終處于ADC的滿量程狀態(tài)，以提高信號測量精度。
[0022]處理器采用32位嵌入式單片機(jī)系統(tǒng)STM32，完成多路開關(guān)的控制，程控放大器控制，AD轉(zhuǎn)換控制，數(shù)據(jù)計(jì)算和與上位機(jī)進(jìn)行通信等功能。
[0023]AD轉(zhuǎn)換器采用處理器stm32自帶的2個(gè)12位ADC，芯片內(nèi)部時(shí)鐘能夠提供高達(dá)14MHz的采樣時(shí)鐘，ADC的轉(zhuǎn)換速率可達(dá)lus，由于這種快速轉(zhuǎn)換，本實(shí)用新型通過多次測量求其平均值來表示轉(zhuǎn)換的結(jié)果，提高轉(zhuǎn)換精度。
[0024]溫度和濕度采集模塊采用溫濕度集成數(shù)字傳感器SHT21，傳感器信號輸出直接與處理器stm32的I2C端口相連，傳感器置于絕緣子所處環(huán)境之中。
[0025]電路供電采用開關(guān)電源供電，開關(guān)電源輸入220VAC，50HZ交流電，輸出12V直流電供電，主電路板中采用多片降壓穩(wěn)壓芯片，以12V為輸入，輸出各芯片需要的5V，3.3V。
[0026]處理器單元與上位機(jī)采用RS485轉(zhuǎn)USB串行通信模式，通信波特率默認(rèn)為19200bps,數(shù)據(jù)格式為8N1。
[0027]參照附圖1。圖1為多路絕緣子泄漏電流在線監(jiān)測裝置的結(jié)構(gòu)示意圖。該多路絕緣子泄漏電流在線監(jiān)測裝置包括泄漏電流采集單元(1)，前置信號放大電路(2)，多路模擬開關(guān)(3)，信號調(diào)理電路(4)，stm32處理器(5)，溫度與濕度信號采集(6)，供電電源(7)以及上位機(jī)部分(8)。電源供電模塊(7)采用開關(guān)電源供電，開關(guān)電源輸入和上位機(jī)供電都采用220V，50Hz交流電，輸出12V直流穩(wěn)壓，各應(yīng)用部分根據(jù)芯片需求采用降壓穩(wěn)壓芯片為芯片提供電壓。實(shí)施中，將泄漏電流傳感器置于被測絕緣子陶瓷瓶末端，傳感器將一次側(cè)的泄漏電流轉(zhuǎn)換為比較微弱的電