一種程控電源絕緣電阻和接地電阻綜合測試儀的製作方法

2023-07-19 08:22:46 4

專利名稱：一種程控電源絕緣電阻和接地電阻綜合測試儀的製作方法
技術領域：
本發明屬於電氣檢測技術領域，特別是一種程控電源絕緣電阻和接地電阻綜合測 試儀。
背景技術：
電氣安全是電氣設備正常工作的基本性能要求，其基本指標包括絕緣電阻、接地 電阻、洩漏電流和耐壓強度。其中，絕緣電阻是指用絕緣材料隔開的兩部分導體之間的電阻 值，其值大小反映了兩部分導體之間的絕緣強度；接地電阻是指電氣設備的可觸及金屬體 與該設備引出的接地端(線)之間的電阻，它是一個對人體安全有著直接影響的參數，正常 一般在幾十毫歐。目前，國內電器安全性能測試儀大多是單指標測試儀，而且由於要求產生 大電流和高電壓，信號電源系統常常採用傳統的模擬電路供電，因此笨重且操作不便，測試 精準度也比較差。

發明內容
本發明的目的在於提供一種能夠實現對絕緣電阻、接地電阻進行綜合測試，工作 穩定，測試精確度高，並能實現測量、控制、顯示一體化的程控電源絕緣電阻和接地電阻綜 合測試儀。實現本發明的目的所採用的技術方案是該綜合測試儀包括絕緣電阻測試迴路、 接地電阻測試迴路、A/D轉換器、微控制器、鍵盤和顯示器，絕緣電阻測試迴路和接地電阻測 試迴路的信號輸出端均與A/D轉換器連接，A/D轉換器通過信號傳輸線與微控制器連接，鍵 盤和顯示器通過接口連接在微控制器上；所述絕緣電阻測試迴路由程控直流高壓電源、絕緣電阻測試線路、電源電壓採集 線路和分壓線路組成，電源電壓採集線路與絕緣電阻測試線路並聯，並與程控直流高壓電 源連接，電源電壓採集線路和電源電壓採集線路的信號輸出端分別與所述A/D轉換器連 接，電源電壓採集線路上設有固定電阻，分壓線路的一端通過固定電阻上與電源電壓採集 線路連接，另一端並聯有若干個採樣電阻，該採樣電阻通過切換繼電器與絕緣電阻測試線 路連接，程控直流高壓電源通過信號傳輸線與所述微控制器連接；所述接地電阻測試迴路具有一個程控交流電流電源、該程控交流電流電源通過限 壓電阻並接有電壓信號採集線路和接地電阻測試線路，所述電壓信號採集線路上設有電壓 信號採集器和電壓真-有效值轉換器，其信號輸出端與所述A/D轉換器連接，所述接地電阻 測試線路上設有電流傳感器，其信號輸出端與所述A/D轉換器連接，電流傳感器通過導線 與程控交流電流電源連接，程控交流電流電源通過信號傳輸線與所述微控制器連接。所述電壓真-有效值轉換器採用AD536轉換器。所述電流傳感器採用霍爾電流傳感器LEM模塊。所述微控制器採用16位單片機87C196。按照上述方案製成的程控電源絕緣電阻和接地電阻綜合測試儀，通過絕緣電阻測
3試迴路和接地電阻測試迴路的設置，並採用微控制器進行切換控制，能夠較好地實現電氣 設備電源絕緣電阻和接地電阻的綜合測試，具有體積小，攜帶使用方便，工作穩定，測量量 程範圍大，測試精確度高，性能可靠，操作簡便，能實現測量、控制、顯示一體化等優點。


圖1是本發明的結構示意圖。
具體實施例方式參看圖1，本發明的程控電源絕緣電阻和接地電阻綜合測試儀具有一個絕緣電阻 測試迴路，用於絕緣電阻的測試；一個接地電阻測試迴路，用於接地電阻的測試；一個A/D 轉換器2，用於將絕緣電阻測試迴路和接地電阻測試迴路的電壓信號和電流信號分別轉換 為數位訊號；一個微控制器1，用於絕緣電阻測試或接地電阻測試狀態的切換控制和測試 信號的處理、存取；一個用於操作指令輸入的鍵盤15和一個用於測試信息顯示的顯示器 16。絕緣電阻測試迴路和接地電阻測試迴路的信號輸出端均與A/D轉換器2連接，A/D轉 換器2通過傳輸線與微控制器1連接，鍵盤15和顯示器16通過接口連接在微控制器1上。 所述絕緣電阻測試迴路由程控直流高壓電源7、絕緣電阻測試線路、電源電壓採集線路和分 壓線路組成。電源電壓採集線路與絕緣電阻測試線路並聯，並與程控直流高壓電源7連接。 電源電壓採集線路的信號輸出端分別與所述A/D轉換器2連接。在電源電壓採集線路上設 有固定電阻6，分壓線路的一端通過固定電阻8與電源電壓採集線路連接；另一端並聯有若 幹個採樣電阻3，該採樣電阻3通過切換繼電器4與絕緣電阻測試線路連接，用於在微控制 器1的控制下自動進行量程的切換，以保障測量精度和實現絕緣電阻的全程測量。程控直 流高壓電源7通過信號傳輸線與所述微控制器1連接，用於測試狀態的切換。所述接地電 阻測試迴路具有一個程控交流電流電源9、該程控交流電流電源9通過限壓電阻10並接有 電壓信號採集線路和接地電阻測試線路，所述電壓信號採集線路上設有電壓信號採集器13 和電壓真-有效值轉換器14，其信號輸出端與所述A/D轉換器2連接。所述電壓真-有效 值轉換器14可採用AD536轉換器，AD536具有使用簡單、外圍電路少、可選擇單雙供電模式 等優點，廣泛用於測試儀表中。所述接地電阻測試線路上設有電流傳感器12，其信號輸出端 與所述A/D轉換器2連接，電流傳感器12通過導線與程控交流電流電源9連接。所述電流 傳感器12可採用霍爾電流傳感器LEM模塊，它可以測量任意波形的電流信號，其精度高、線 性度好、響應速度快、過載能力強，並且原級電路和次級電路完全隔離。程控交流電流電源 9通過信號傳輸線與所述微控制器1連接，用於測試狀態的切換。所述微控制器1可採用 16位單片機87C196，其內部有13個通道的具有採樣保持功能的8位或10位A/D轉換器、 16KB ROM和488Byte RAM，主頻可達20MHz，在12MHz時A/D轉換時間為22 μ S，具有很強的 信號處理能力，並且可提控佔空比可變最高解析度為1/65536 (16位)的PWM信號；採用鍵 盤15、顯示晶片8279，可預置並顯示電流、電壓、電阻及檢測時間，使操作更加簡便。工作原理該綜合測試儀在使用時，可根據待測電阻的種類，通過操作微控制器1 切換工作狀態(絕緣電阻測試狀態或接地電阻測試狀態)，並且根據工作狀態選擇程控直 流高壓電源7或者程控交流電流電源9作為待測電阻5或待測電阻7的測試電源，將待測 電阻7或待測電阻9接在絕緣電阻測試線路或接地電阻測試線路上，通過A/D轉換器2輸入微控制器1進行閉環控制和測量。在進行絕緣電阻的測試時，程控直流高壓電源7在微控制器1的控制下產生 IEC61010標準所要求的三種直流電壓信號Q50VDC、500VDC、1000VDC)，施加至待測電阻5。 該綜合測試儀的絕緣電阻測試範圍可設定為0.01ΜΩ-1000ΜΩ，由於A/D轉換系統只能採 集0V-5V的直流電壓信號，所以為了保障系統的測量精度和實現絕緣電阻的全程測量，採 用採樣電阻3進行自動量程切換，由微控制器通過繼電器控制開關4在4個不同大小的採 樣電阻(0. 1ΚΩ、1ΚΩ、10ΚΩ、100ΚΩ)中選擇，在被測信號超量程或者欠量程時能自動調 整到合適的量程。在測試過程中，當被測電阻5的阻值較小時，由於採樣電阻3的分壓作 用，加在被測電阻5兩端的電壓明顯要低於要求電壓值。為了解決這一問題，本綜合測試儀 在被測電阻5前加入電壓採樣環節，即在輸入端並聯電阻6，高壓經電阻串聯衰減得到採樣 電壓Ul。Ul與採樣電阻3上的電壓採樣值U2的電勢差即為待測電阻5兩端的實際電壓。 這樣，可通過微控制器1進行比對後輸出電壓控制信號，控制程控直流高壓電源7的電壓幅 度，從而可以精確控制施加在待測電阻55上的電壓，提高測試精度。然後，通過測量採樣電 阻3上的電壓U2和採樣電阻3的阻值檢測出流過待測電阻5的電流，再根據設定的施加在 待測電阻5上的電壓計算出待測電阻5的阻值。在進行接地電阻的測試時，根據IEC61010標準，程控交流電流電源9產生電器額 定電流的1.5倍或25Α的交變電流(兩者中選取較大的)，且空載電壓不超過12V。使其在 接地線柱(或接地極)與各個易被觸及的金屬件間流過，通過測量壓降，根據施加電流值計 算出接地電阻值(接地電阻不應超過0.1 Ω)。
權利要求
1.一種程控電源絕緣電阻和接地電阻綜合測試儀，其特徵在於它包括絕緣電阻測試 迴路、接地電阻測試迴路、A/D轉換器、微控制器、鍵盤和顯示器，絕緣電阻測試迴路和接地 電阻測試迴路的信號輸出端均與A/D轉換器連接，A/D轉換器通過信號傳輸線與微控制器 連接，鍵盤和顯示器通過接口連接在微控制器上；所述絕緣電阻測試迴路由程控直流高壓電源、絕緣電阻測試線路、電源電壓採集線路 和分壓線路組成，電源電壓採集線路與絕緣電阻測試線路並聯，並與程控直流高壓電源連 接，電源電壓採集線路和電源電壓採集線路的信號輸出端分別與所述A/D轉換器連接，電 源電壓採集線路上設有固定電阻，分壓線路的一端通過固定電阻上與電源電壓採集線路連 接，另一端並聯有若干個採樣電阻，該採樣電阻通過切換繼電器與絕緣電阻測試線路連接， 程控直流高壓電源通過信號傳輸線與所述微控制器連接；所述接地電阻測試迴路具有一個程控交流電流電源、該程控交流電流電源通過限壓電 阻並接有電壓信號採集線路和接地電阻測試線路，所述電壓信號採集線路上設有電壓信號 採集器和電壓真-有效值轉換器，其信號輸出端與所述A/D轉換器連接，所述接地電阻測試 線路上設有電流傳感器，其信號輸出端與所述A/D轉換器連接，電流傳感器通過導線與程 控交流電流電源連接，程控交流電流電源通過信號傳輸線與所述微控制器連接。
2.如權利要求1所述的程控電源絕緣電阻和接地電阻綜合測試儀，其特徵在於所述 電壓真-有效值轉換器採用AD536轉換器。
3.如權利要求1所述的程控電源絕緣電阻和接地電阻綜合測試儀，其特徵在於所述 電流傳感器採用霍爾電流傳感器LEM模塊。
4.如權利要求1所述的程控電源絕緣電阻和接地電阻綜合測試儀，其特徵在於所述 微控制器採用16位單片機87C196。
全文摘要
本發明屬公開了一種程控電源絕緣電阻和接地電阻綜合測試儀，它包括絕緣電阻測試迴路、接地電阻測試迴路、A/D轉換器、微控制器、鍵盤和顯示器，絕緣電阻測試迴路和接地電阻測試迴路的信號輸出端均與A/D轉換器連接，A/D轉換器通過信號傳輸線與微控制器連接，鍵盤和顯示器通過接口連接在微控制器上，該綜合測試儀能夠較好地實現電氣設備電源絕緣電阻和接地電阻的綜合測試，具有體積小，攜帶使用方便，工作穩定，測量量程範圍大，測試精確度高，性能可靠，操作簡便，能實現測量、控制、顯示一體化等優點。
文檔編號G01R27/20GK102128984SQ20101057384
公開日2011年7月20日 申請日期2010年12月6日 優先權日2010年12月6日
發明者趙巖 申請人:河南省電力公司南陽供電公司