洩漏電流採樣裝置和方法
2023-06-17 00:07:21 1
洩漏電流採樣裝置和方法
【專利摘要】本發明公開了一種洩漏電流採樣裝置和方法，所述洩漏電流採樣裝置包括依次連接的檢測裝置、分壓裝置和採集裝置；所述分壓裝置包括檔位開關、電阻調節器、輸入接口和輸出接口，所述電阻調節器一端連接所述檔位開關和所述輸入接口，另一端連接所述輸出接口；所述檢測裝置連接所述輸入接口，所述採集裝置連接所述輸出接口。上述洩漏電流採樣裝置具備0.1mA到2A的電流測量範圍，可以滿足大部分洩漏電流的測量要求。此外，上述洩漏電流採樣裝置攜帶方便，操作簡單，適合實驗室以及現場測量的需求。採用上述洩漏電流採用裝置的採樣方法，測量範圍大而且測量精度高。本發明還公開了採用上述採樣裝置的洩漏電流採樣方法。
【專利說明】洩漏電流採樣裝置和方法
【技術領域】
[0001]本發明涉及電流測試領域，特別是涉及洩漏電流採樣裝置和方法。
【背景技術】
[0002]隨著我國工、農業生產的發展和人們生活水平的提高，近年來電力系統裝機容量、運行電壓等級不斷提升，電網規模不斷擴大。這些發展與進步使得電力系統發生故障後，對人民生活和國民經濟發展造成的影響也越來越大。因此，提高電力系統運行的可靠性和安全性是促進電力工業發展的重大環節，是電力科學研究的重要課題。絕緣子是電網絕緣重要部件，存在於電網的各個部分。絕緣子由於長期暴露在空氣中，會有大量汙穢物沉積在絕緣子表面，在霧、露、雨、雪等各種惡劣氣象的影響下，使得絕緣子的電氣強度大大降低，從而引發閃絡造成事故。據統計，在電力系統總事故數中，汙閃事故僅次於雷害位居第二，但是由於汙閃事故的自動重合閘成功率很低，其造成的損失為雷害事故的10倍。
[0003]汙閃事故主要原因有:隨著工業發展，一些地區環境汙染嚴重，使原有的絕緣子設計不能滿足汙穢絕緣的要求；在秋冬季久旱無雨時，積汙量大，到冬末春初，一旦出現持久大霧或融雪甚至酸雨相兼的不利天氣，極易引發汙閃；一些地區電網設備維護管理薄弱，運行中清掃質量不高或者不能適時清掃，造成電氣設備外絕緣實際抗汙閃能力降低。
[0004]在汙穢條件下，絕緣子的電氣性能發生了顯著的變化。為了研究汙閃，必須研究和揭示絕緣子在汙穢條件下的相關特性。絕緣子汙穢度指的是絕緣子表面的積汙程度，是引起閃絡電壓降低的原因。汙穢度表示方法有多種，近年來研究發現洩漏電流和汙閃放電的發展過程密切相關，洩漏電流可以綜合反映汙穢程度、受潮程度、絕緣子承受電壓等因素，而且便於連續測量，因此，對於絕緣子洩漏電流的研究具有重要意義。根據汙閃發展過程差異，洩漏電流幅值一般從0.1mA到2A變化。由於電流幅值範圍大，常規電流測量手段很難滿足測量要求，或者測量精度較低。
【發明內容】
[0005]基於此，有必要提供一種測量範圍大、測量精度高的洩漏電流採樣裝置和方法。
[0006]一種洩漏電流採樣裝置，包括依次連接的檢測裝置、分壓裝置和採集裝置；
[0007]所述分壓裝置包括檔位開關、電阻調節器、輸入接口和輸出接口，所述電阻調節器一端連接所述檔位開關和所述輸入接口，另一端連接所述輸出接口 ；
[0008]所述檢測裝置連接所述輸入接口，所述採集裝置連接所述輸出接口。
[0009]在其中一個實施例中，所述分壓裝置的數量為兩個或以上。將檢測裝置分別同兩個或兩個以上的分壓裝置連接，各個分壓裝置之間可獨立調節不受影響，檢測裝置可同時將洩漏電流信號分別輸送至不同的分壓裝置，然後各個分壓裝置將分壓信號再傳送至採集裝置。採樣裝置可同時採集兩路洩漏電流值，方便進行對比試驗，提高測試的準確性。
[0010]在其中一個實施例中，所述檢測裝置為具有無感電阻的電流傳感器。由於無感電阻的電感值小，採用無感電阻的電流傳感器可以減小採樣裝置對洩漏電流相位的影響，保證數據的可靠性
[0011]在其中一個實施例中，所述電阻調節器由兩個或以上的電阻串聯組成，各個所述電阻的阻值之和等於所述電流傳感器的阻值。
[0012]在其中一個實施例中，所述電阻為無感電阻。
[0013]在其中一個實施例中，所述電阻調節器由依次串聯的第一電阻、第二電阻和第三電阻組成；
[0014]所述第一電阻一端連接所述檔位開關和所述輸入接口，另一端連接所述輸出接口和第二電阻；
[0015]所述第二電阻一端連接所述檔位開關和所述第一電阻，另一端連接所述輸出接口和所述第三電阻；
[0016]所述第三電阻一端連接所述檔位開關和所述第二電阻，另一端連接所述輸出接□。
[0017]在其中一個實施例中，所述第二電阻的阻值大於第一電阻的阻值且小於第三電阻的阻值。
[0018]在其中一個實施例中，所述檢測裝置通過同軸電纜與所述分壓裝置連接，所述分壓裝置通過雙絞線與所述採集裝置連接。
[0019]在其中一個實施例中，所述採集裝置包括採集卡和與所述採集卡連接的信號處理器。
[0020]採用上述洩漏電流採用裝置的洩漏電流採樣方法，包括以下步驟:
[0021]連接測試樣與檢測裝置，接通電路，獲取洩漏電流信號；
[0022]檢測裝置將所述洩漏電流信號轉換為電壓信號並輸出所述電壓信號至分壓裝置；
[0023]調整電阻調節器，獲得不同的分壓信號；
[0024]採集裝置獲取所述分壓信號並進行處理，得到測試樣的洩漏電流信息。
[0025]上述洩漏電流採樣裝置，在使用時，將檢測裝置與被試絕緣子串聯，檢測裝置獲取洩漏電流信號並將洩漏電流信號裝換為電壓信號，分壓裝置通過調節電阻調節器獲得不同的分壓信號，並輸出分壓信號至採集裝置，採集裝置收集並處理分壓信號，進而獲得洩漏電流信息。通過分壓裝置可以使得採樣裝置具有不同的測試範圍，獲取同一洩漏電流的不同分壓，進而獲得多組分壓信號，滿足不同測量範圍的需求，並且也保證了各部分的測量精度。因此，上述洩漏電流採樣裝置具備0.1mA到2A的電流測量範圍，可以滿足大部分洩漏電流的測量要求。此外，上述洩漏電流採樣裝置攜帶方便，操作簡單，適合實驗室以及現場測量的需求。採用上述洩漏電流採用裝置的採樣方法，測量範圍大而且測量精度高。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0026]圖1為一實施方式的洩漏電流採樣裝置結構示意圖；
[0027]圖2為一實施方式的洩漏電流採樣裝置的分壓裝置結構示意圖；
[0028]附圖標記:
[0029]10、檢測裝置；20、分壓裝置；30、採集裝置；40、測試樣；200、檔位開關；202、電阻調節器；204、輸入接口 ；206、輸出接口 ；300、採集卡；302、信號處理器A1、第一電阻；R2、第 二電阻；r3、第三電阻。
【具體實施方式】
[0030]為使本發明的上述目的、特徵和優點能夠更加明顯易懂，下面結合附圖對本發明的【具體實施方式】做詳細的說明。在下面的描述中闡述了很多具體細節以便於充分理解本發明。但是本發明能夠以很多不同於在此描述的其它方式來實施，本領域技術人員可以在不違背本發明內涵的情況下做類似改進，因此本發明不受下面公開的具體實施的限制。
[0031]請參閱圖1和圖2，一實施方式的洩漏電流採樣裝置，包括依次連接的檢測裝置
10、分壓裝置20和採集裝置30。汙穢絕緣子表面的洩漏電流是指運行電壓下受汙表面受潮後流過絕緣子表面的電流。檢測裝置10在使用時是與被試絕緣子串聯的，用於接收洩漏電流信號並將洩漏電流信號轉換為電壓信號。在本實施方式中，檢測裝置10接收到的是洩漏電流的波形信號，檢測裝置10將洩漏電流的波形信號轉換為電壓波形信號並將電壓波形信號傳輸至分壓裝置20。
[0032]分壓裝置20包括檔位開關200、電阻調節器202、輸入接口 204和輸出接口 206，電阻調節器202 —端連接檔位開關200和輸入接口 204，另一端連接輸出接口 206。不同的檔位開關200對應不同的電阻值，形成多條分壓通道。因此，可以接收到的電壓信號在多條測試通道中進行測試，從而滿足不同的測量範圍要求。例如，當洩漏電流較大時，可以選擇電阻值相對較高的測試通道進行測試。當洩漏電流較小時，就可以選擇電阻值較小的測試通道進行測試。這樣不僅可以滿足不同測量範圍的需求，同時也可以降低測試誤差，提高測試精度。
[0033]檢測裝置10連接輸入接口 204，採集裝置30連接輸出接口 206。
[0034]上述洩漏電流採樣裝置，在使用時，將檢測裝置10與被試絕緣子串聯，檢測裝置10獲取洩漏電流信號並將洩漏電流信號裝換為電壓信號，分壓裝置20通過調節電阻調節器202獲得不同的分壓信號，並輸出分壓信號至採集裝置30，採集裝置30收集並處理分壓信號，進而獲得洩漏電流信息。通過分壓裝置20可以使得採樣裝置具有不同的分壓通道，可以獲取同一洩漏電流的不同分壓，進而獲得多組信號，滿足不同測量範圍的需求，並且也保證了各部分的測量精度。因此，上述洩漏電流採樣裝置具備0.1mA到2A的電流測量範圍，可以滿足大部分洩漏電流的測量要求。此外，上述洩漏電流採樣裝置攜帶方便，操作簡單，適合實驗室以及現場測量的需求。
[0035]在一實施方式中，分壓裝置20的數量為兩個或兩個以上。將檢測裝置10分別同兩個或兩個以上的分壓裝置20連接，各個分壓裝置20之間可獨立調節不受影響，檢測裝置10可同時將洩漏電流信號分別輸送至不同的分壓裝置20，然後各個分壓裝置20將分壓信號再傳送至採集裝置30。採樣裝置可同時採集兩路洩漏電流值，方便進行對比試驗，提高測試的準確性。在本實施方式中，分壓裝置20有兩個，檢測裝置10通過兩根同軸電纜分別與兩個分壓裝置20的輸入接口 204連接，然後再採用雙絞線將分壓信號輸送至採集裝置30。即在本實施方式中，有兩個採樣通道，一個通道可以作為採樣通道，另一個通道可以作為對比通道，這樣便可以實現採樣和對比同時進行，提高採樣結果的準確性。可以理解的是，在其他實施方式中，也可以有三個或四個或者更多的分壓裝置20。
[0036]在一實施方式中，檢測裝置10為具有無感電阻的電流傳感器。電流傳感器能感受到被測電流即洩漏電流的信息，並能將檢測感受到的信息變換成電壓信號。在本實施方式中，電流傳感器為阻值為200歐的鋁殼無感電阻。無感電阻即電阻上的感抗值非常小。由於電阻的電感值小，採用無感電阻的電流傳感器可以減小採樣裝置對洩漏電流相位的影響，保證數據的可靠性。
[0037]在一實施方式中，電阻調節器202由兩個或以上的電阻串聯組成，電阻調節器202的各個電阻的阻值之和等於電流傳感器的阻值。在本實施方式中，電流傳感器的電阻與電阻調節器202總電阻通過電纜並聯，形成並聯電阻。在電流轉換為電壓的過程中，是通過上述並聯電阻的作用。電阻調節器202的各個阻值之和等於電流傳感起到阻值便於計算並聯電阻的阻值。例如，如果都是200歐，那麼輸出電壓信號U與原始電流I的關係就是U=100*I。此外，在本實施方式中，電阻為無感電阻，其感抗小，可以減小採樣裝置對洩漏電流相位的影響，保證數據的可靠性。
[0038]請再參閱圖2，在本實施方式中，電阻調節器202由依次串聯的第一電阻R1、第二電阻R2和第三電阻R3組成。第一電阻R1 —端連接檔位開關200和輸入接口 204，另一端連接輸出接口 206和第二電阻R2。檔位開關200具有三個檔位，如檔位1、檔位2和檔位3，當檔位開關200置於檔位I時，此時得到的分壓信號比是原始信號與第一電阻R1的分壓信號的比值，其中原始信號是檢測裝置10傳輸過來的電壓信號。
[0039]第二電阻R2—端連接檔位開關200第一電阻R1，另一端連接輸出接口 206和第三電阻R3。當檔位開關200位於檔位2時，此時得到的分壓信號比是原始信號與第二電阻R2和第一電阻R1的分壓信號總和的比值。
[0040]第三電阻R3 —端連接檔位開關200和第二電阻R2,另一端連接輸出接口 206。當檔位開關200位於檔位3時，此時得到的分壓信號比是原始信號與第一電阻R1、第二電阻R2和第三電阻R3的分壓信號總和的比值。
[0041]檔位開關200將測量範圍分為三個部分，並且三個測量範圍可獨立調節不受影響。
[0042]在本實施方式中，第二電阻R2的阻值大於第一電阻R1的阻值且小於第三電阻R3的阻值。即三個串聯電阻的阻值各不相同，不同的阻值，可以獲得不同的分壓信號。在本實施方式中，第一電阻R1的阻值為10歐，第二電阻R2的阻值為40歐，第三電阻R3的阻值為150歐，獲得的信號比分別為20、4和I，可滿足三個量程，即安全區:0.1mA-1OOmA ;預警區:0.5mA-500mA ;閃絡區:2mA_2A。可以理解的是，第一電阻R1、第二電阻R2和第三電阻R3之間的阻值大小不做限定，只要能夠通過檔位開關200實現不同的測量範圍即可。
[0043]在一實施方式中，檢測裝置10通過同軸電纜與分壓裝置20連接，分壓裝置20通過雙絞線與採集裝置30連接。
[0044]在一實施方式中，採集裝置30包括採集卡300和與採集卡300連接的信號處理器302。信號處理器302可以是電腦，採集卡300通過USB線與電腦連接，電腦打字採集卡300的相關程序即可實現洩漏電流的採集。
[0045]採用上述洩漏電流採樣裝置的採樣方法，包括以下步驟:
[0046]連接測試樣40與檢測裝置10，接通電路，獲取洩漏電流信號。電路接通後，測試樣40上便有洩漏電流流經，檢測裝置10獲取洩漏電流的信號，比如獲取洩漏電流的波形。
[0047]檢測裝置10將洩漏電流信號轉換為電壓信號並輸出電壓信號至分壓裝置20。[0048]調整電阻調節器202，獲取不同的分壓信號。調整電阻調節器202可以使得分壓裝置20具有不同阻值區域，進而使得分壓裝置20具有多個測量範圍，獲得不同的分壓信號。
[0049]採集裝置30獲取分壓信號並進行處理，得到測試樣40的洩漏電流信息。採集裝置30可以採集洩漏電流的波形信息並可以對洩漏電流進行處理。
[0050]以下以單片絕緣子洩漏電流的採樣對本發明做進一步的闡述。
[0051]將電流傳感器與被試絕緣子串聯，電流傳感器一端接地，一端接被試絕緣子，被試絕緣子另一端接高壓端，使用同軸電纜將電流傳感器的輸出端接到檔位開關的輸入接口，檔位開關的輸出接口採用雙絞線接到採集卡差分採樣通道，採集卡通過USB線與電腦相連，電腦搭載採集卡相關程序即可實現洩漏電流的採集。其中，電流傳感器為大功率鋁殼無感電阻，阻值為200歐。
[0052]其中，分壓裝置有兩個，兩個分壓裝置均位於機箱內，分壓裝置是由檔位開關、電阻調節器，輸入接口以及輸出接口組成，電阻調節器是由三個鋁殼無感電阻串聯組成，其阻值分別為10歐、40歐和150歐。電流傳感器的輸出信號通過同軸電纜施加在電阻調節器的兩端，經分壓後變成三組信號，滿足不同測量範圍的需求。電阻調節器輸出的三組信號分別與檔位開關相連，通過檔位開關改變信號變比，可以達到的信號變比為1、4、20，滿足三個量程，，即安全區:0.1mA-1OOmA ;預警區:0.5mA-500mA ;閃絡區:2mA_2A。
[0053]上述洩漏電流採樣裝置可同時採集兩路洩漏電流值，每路採樣通道都有三組測量範圍，可獨立調節不受影響，方便進行對比試驗，測量範圍大，而且測量精度高。
[0054]以上所述實施例僅表達了本發明的幾種實施方式，其描述較為具體和詳細，但並不能因此而理解為對本發明專利範圍的限制。應當指出的是，對於本領域的普通技術人員來說，在不脫離本發明構思的前提下，還可以做出若干變形和改進，這些都屬於本發明的保護範圍。因此，本發明專利的保護範圍應以所附權利要求為準。
【權利要求】
1.一種洩漏電流採樣裝置，其特徵在於，包括依次連接的檢測裝置、分壓裝置和採集裝置； 所述分壓裝置包括檔位開關、電阻調節器、輸入接口和輸出接口，所述電阻調節器一端連接所述檔位開關和所述輸入接口，另一端連接所述輸出接口 ； 所述檢測裝置連接所述輸入接口，所述採集裝置連接所述輸出接口。
2.根據權利要求1所述的洩漏電流採樣裝置，其特徵在於，所述分壓裝置的數量為兩個或以上。
3.根據權利要求1所述的洩漏電流採樣裝置，其特徵在於，所述檢測裝置為具有無感電阻的電流傳感器。
4.根據權利要求3所述的洩漏電流採樣裝置，其特徵在於，所述電阻調節器由兩個或以上的電阻串聯組成，各個所述電阻的阻值之和等於所述電流傳感器的阻值。
5.根據權利要求4所述的洩漏電流採樣裝置，其特徵在於，所述電阻為無感電阻。
6.根據權利要求4所述的洩漏電流採樣裝置，其特徵在於，所述電阻調節器由依次串聯的第一電阻、第二電阻和第三電阻組成； 所述第一電阻一端連接所述檔位開關和所述輸入接口，另一端連接所述輸出接口和第二電阻； 所述第二電阻一端連接所述檔位開關和所述第一電阻，另一端連接所述輸出接口和所述第三電阻； 所述第三電阻一端連接所述檔位開關和所述第二電阻，另一端連接所述輸出接口。
7.根據權利要求6所述的洩漏電流採樣裝置，其特徵在於，所述第二電阻的阻值大於第一電阻的阻值且小於第三電阻的阻值。
8.根據權利要求1所述的洩漏電流採樣裝置，其特徵在於，所述檢測裝置通過同軸電纜與所述分壓裝置連接，所述分壓裝置通過雙絞線與所述採集裝置連接。
9.根據權利要求1所述的洩漏電流採樣裝置，其特徵在於，所述採集裝置包括採集卡和與所述採集卡連接的信號處理器。
10.一種洩漏電流採樣方法，其特徵在於，包括以下步驟: 連接測試樣與檢測裝置，接通電路，獲取洩漏電流信號； 檢測裝置將所述洩漏電流信號轉換為電壓信號並輸出所述電壓信號至分壓裝置； 調整電阻調節器，獲得不同的分壓信號； 採集裝置獲取所述分壓信號並進行處理，得到測試樣的洩漏電流信息。
【文檔編號】G01R19/00GK103630731SQ201310661059
【公開日】2014年3月12日 申請日期:2013年12月9日 優先權日:2013年12月9日
【發明者】陳銳民, 楊翠茹, 楊帥, 唐銘駿, 雷璟, 周文俊, 喻劍輝, 林春耀, 劉文暉, 陳忠東, 林一峰 申請人:廣東電網公司電力科學研究院, 武漢大學