专利名称：电气绝缘材料耐漏电起痕性和耐电蚀损自动监测系统的制作方法
技术领域：
本发明属于绝缘材料电气性能的自动测试系统，特别涉及一种基于电气绝缘 材料耐漏电起痕性和耐电蚀损的自动领啦系统。
背景技术：
电力电网是当今世界覆盖面最广、涉及面最大、技术先进和装备复杂的人造 系统。大力开发西部水电、火电资源，实施西电东送，同时实现电力南北互供、
全国联网，以实现全国范围内的资源优化配电和资源优化供给，是21世纪中国能 源和电力工业建设的基本战略。高压交流和直流输电都具有用于长距离大容量输 电线路和大区电网间的互联线路，它将在我国西电东送和全国联网工程中起到重 要作用。我国的特高压输配电技术研究起步较晚，我国电压等级为500kV交流加 500 kV直流的交、直流混合的三峡水电站将于2009年建成。750kV交流输配电示 范工程的关键技术研究、设备研制以及工程应用是国家电网公司百万伏骨干网架 建设的重要基础，是实施"一强三优"战略的重要内容。同时，为了实现更大范 围的资源优化配置、推动我国能源的高效开发利用，国家电网公司又提出了加快 建设由1000kV交流和士800kV直流输电系统构成的特高压电网的发展目标。
绝缘材料是输电系统的基础，其耐漏电起痕性和耐电蚀损性能使输电线路安 全运行的保障。为此评定在严酷环境条件下使用的电气绝缘材料耐漏电起痕性和 耐电蚀损的实验方法、试验系统的研制开发以及评判标准的确定，对电气绝缘材 料的研究以及其耐漏电起痕性和耐电蚀损性能的提升，具有重要意义。
中国专利ZL 200310105877.9基于电气绝缘材料耐漏电起痕性和耐电蚀损的检测装置，提供了 一种交流高压下电气绝缘材料的漏电起痕性和耐电蚀损试验的 硬件结构，随着计算机技术和电子技术的飞速发展，使得虚拟仪器技术得到了快 速的发展，它采用软件直接控制底层的硬件，由软件来完成信号的采集、分析处 理和结果的显示，充分实现了 "软件就是仪器的"设计理念，具有高效、简便、 灵活等等优点。
发明内容
本发明的目的在于提供一种基于虚拟仪器技术的能够快速、准确地评判绝缘 材料的寿命的电气绝缘材料耐漏电起痕性和耐电蚀损自动监测系统。
为达到上述目的，本发明采用的技术方案是包括与交直流高压电源相连接 的试验回路切换电路，交直流高压电源通过试验回路切换电路输出高压交流、高 压直流试验电源给试样，试样还与试验电流传感器相连接，试验电流传感器通过 数据采集模块将试验电流传感器采集的信号送入计算机测控与管理单元。
本发明的交直流高压电源包括与交流220V电源相连接的第一过流保险元件 FS1、第二过流保险元件FS2，第一过流保险元件FS1、第二过流保险元件FS2的 电流输出端经空开分别与第一交流接触器KM1 、第二交流接触器KM2的一端相连， 第一交流接触器KM1、第二交流接触器KM2的另一端连接至调压器T1的输入端， 调压器T1的输出端和变压器T2的输入端相连接，变压器T2的高压输出端经过第 一交流高压转换开关KAC1、第三交流高压转换开关KAC3接至交、直流高压电源的 高压输出端，变压器T2的低压输出端经过第二交流高压转换开关KAC2接至交、 直流高压电源的低压输出端，第一交流高压转换开关KAC1与第二交流高压转换开 关KAC3的连接点上还接有电容分压器的高压端，电容分压器的低压端接交直流高 压电源的低压输出端，变压器T2的高压输出端经过第一直流高压转换开关KDC1 接至整流桥的高压输入端，变压器T2的低压输出端经过第二直流高压转换开关KDC2接至整流桥的低压输入端；整流桥的高压输出端与滤波电容的高压端、电阻 分压器高压端和保护接地电路的高压端相连接，整流桥的低压输出端接滤波电容 的低压端、电阻分压器低压端和保护接地电路的低压端，并直接接至交、直流高 压电源的低压输出端，整流桥的高压输出端经第三直流高压转换开关KDC3输出交、 直流高压电源的高压输出端；试验回路切换电路包括与交直流高压电源相连接的 限流电阻，限流电阻连接有五组切换开关，此五组切换开关分别与五组试样相连 接，试验电流传感器分别套接在高压电源与试样的连线上；数据采集模块包括多 路选择电路、模拟信号调理电路、模拟信号隔离电路和与计算机相连接的数据采 集卡PCI-2010，其中多路选择电路用于将五路试样的试验电流中的其中一路选择 出来并输入到模拟信号调理电路中；模拟信号调理电路用于微弱试验电流信号的 调理，经过调理后的试验电流信号经过模拟信号隔离电路输入到数据采集卡 PCI-2010，数据采集卡PCI-2010安装在工业控制计算机中。
本发明的试验电流传感器取得待测试样的试验电流信号并输入到模拟信号调 理电路中，由模拟信号调理电路调理后的模拟信号进入数据采集模块中的数据采 集卡。利用虚拟仪器技术、数据库技术，可以监测电气绝缘材料在交直流高压作 用下通过试品电流的变化趋势，并通过数据分析，预测电气绝缘材料在污秽和高 压作用下的寿命。
图1是本发明的整体结构框图2是本发明的交直流高压电源1的原理图3是本发明的试验回路切换电路2及电流传感器4的安，置示意图； 图4是本发明数据采集模块5的结构框图； 图5是本发明的硬件控帝嵋图；图6是本发明的多路选择电路框图； 图7是本发明的软#^制流程。
具体实施方式
下面结合附图对本发明作进一步详细说明。参见图l，本发明包括与交直流高压电源1相连接的试验回路切换电路2，交 直流高压电源1通过试验回路切换电路2输出高压交流、高压直流试验电源给试 样3，试样3还与试验电流传感器4相连接，试验电流传感器4通过数据采集模块 5将试验电流传感器4采集的信号送入计算机观啦与管理单元6。交直流高压电源 1通过交直流高压切换开关可以输出试验用高压交流、高压直流试验电源；试验回 路切换电路2可以实现试验试样3上试验高压的通断，其控制过程由计算机测控 与管理单元6和数据采集模块5完成;试验电流传感器4的作用是将通过各试样3 的电流传输至数据采集模块5;数据采集模块5完成试验电流信号的选择、信号的 调理与采集；计算机测控与管理单元6完成试验数据的处理、存储、查询、试验 报表的生成以及试验过程的控制。参见图2，本发明的交直流高压电源1包括与交流220V电源相连接的第一过 流保险元件FS1、第二过流保险元件FS2，第一过流保险元件FS1、第二过流保险 元件FS2的电流输出端经空开分别与第一交流接触器KM1、第二交流接触器KM2 的一端相连，第一交流接触器KM1、第二交流接触器KM2的另一端连接至调压器 Tl的输入端，调压器T1的输出端和变压器T2的输入端相连接，变压器T2的高压 输出端经过第一交流高压转换开关KAC1、第三交流高压转换开关KAC3接至交、直 流高压电源的高压输出端，变压器T2的低压输出端经过第二交流高压转换开关 KAC2接至交、直流高压电源的低压输出端，第一交流高压转换开关KAC1与第二交 流高压转换开关KAC3的连接点上还接有电容分压器的高压端，电容分压器的低压端接交直流高压电源的低压输出端，变压器T2的高压输出端经过第一直流高压转 换开关KDC1接至整流桥的高压输入端，变压器T2的低压输出端经过第二直流高 压转换开关KDC2接至整流桥的低压输入端；整流桥的高压输出端与滤波电容的高 压端、电阻分压器高压端和保护接地电路的高压端相连接，整流桥的低压输出端 接滤波电容的低压端、电阻分压器低压端和保护接地电路的低压端，并直接接至 交、直流高压电源的低压输出端，整流桥的高压输出端经第三直流高压转换开关 KDC3输出交、直流高压电源的高压输出端。当交流高压转换开关KAC1-KAC3工作 时，交、直流高压电源输出交流高压，当直流高压转换开关KDC1- KDC3工作时， 交、直流高压电源输出直流高压。参见图3，本发明的试验回路切换电路2包括与交直流高压电源1相连接的 限流电阻7，限流电阻7连接有五组切换开关8，此五组切换开关8分别与五组试 样3相连接，试验电流传感器4分别套接在高压电源与试样3的连线上。限流电 阻7的作用是在规定的高电压作用下限制通过试样中的电流不超过某规定值；参见图4，本发明的数据采集模块5包括多路选择电路9、模拟信号调理电路 10、模拟信号隔离电路11和与计算机相连接的数据采集卡PCI-2010，其中多路选 择电路9是选择通过五路试样3的试验试品中其中一路的电流输出到模拟信号调 理电路10，模拟信号调理电路10的作用是将试验电流传感器4取样得到的施加高 压时通过试样3的试验电流信号转换为数据采集卡PCI-2010能够接受的范围内， 数据采集卡PCI-2010的作用有两个方面 一是将调理后的多路模拟信号分通道送 入数据采集卡，二是将计算机测控与管理单元的控制信息分通道传递输出并通过 试验回路切换电路进而控制高压切换电路的通断状态。参见图5，本发明的通过计算机测控与管理单元6设定试验参数，并通过数 据采集模块5以及试验回路切换电路2，控制交直流高压电源分别施加到五路试品 上，通过五路试品的电流由五个试验电流传感器4分别引出到多路选择电路9，多路选择电路9的输入由计算机通过数据采集模块9控制，经过多路选择电路9的 试品电流信号输入到数字采集模块4的模拟信号调理电路10、模拟信号隔离电路 11和数据采集卡PCI-2010上，经过数据采集后的信号由计算禾几测控与管理单， 行数据处理，进而控制试验电源的通断状态。参见图6，本发明的交直流高压作用下电气绝缘材料耐漏电起痕性和耐电蚀 损自动监测系统的多路选择电路9的作用是当采样检测到达时，轮流接通通过 第一试样到第五试品的电流到数据采集模块。多路选通电路实质上是一多选一数 字电路，考虑到为五路试样电流中选中一路，可以选8选1的数字电路，型号可 以是MC4501，具体控制过程是第一试样到第五试品的电流信号il、 i2、 i3、 i4 和i5分别接至多路选择电路9的信号输入端，计算机测控与管理单元6通过数据 采集模块5发出的控制信号分别接至多路选择电路9的控制端A、 B、 C。若计算机 测控与管理单元6通过数据采集模±央5发出的控制信号使多路选择电路9的控制 端A、 B、 C的信号A、 B、 C为O，贝U第一试样的电流信号被选通输出而进入数据采 集模块5;若计算机测控与管理单元6通过数据采集模块发出的控制信号使多路选 择电路的控制端A、 B、 C的信号A、 B、 C分别为l、 0、 0，则试品2的电流信号被选通输出而进入数据采集模块；若计算机测控与管理单元通过数据采集模块发出 的控制信号使多路选择电路的控制端A、 B、 C的信号A、 B、 C分别为O、 1、 0，则第三试样的电流信号被选通输出而进入数据采集模块5;若计算机测控与管理单元 通过数据采集模块发出的控制信号使多路选择电路的控制端A、 B、 C的信号A、 B、 C分别为l、 1、 0，则第四试品的电流信号被选通输出而进入数据采集模块；若计 算机测控与管理单元通过数据采集模块发出的控制信号使多路选择电路的控制端 A、 B、 C的信号A、 B、 C分别为O、 0、 1，则第五试样的电流信号被选通输出而进入数据采集模块。参见图7，本发明的交直流高压作用下电气绝缘材料耐漏电起痕性和耐电蚀损自动监测系统在计算机测控与管理单元的计算机屏幕上设置试验参数，包括试 验电压的类型(交流和还是直流)、试验电压的大小、试品试验电流的上限值、采 样的间隔以及试验时间。计算机测控与管理单元按照设定的试验参数(包括试验电压类型)使试验回路切换电路闭合，接通5路高压试验回路，升高高压试验回 路的输出电压到设定试验电压，这时5路试品中将有试验电流通过，试品电流分 别通过5个电流传感器连接到多路选择电路的信号输入端，计算机通过数据采集 模块控制多路选择回路的输入端，轮流选通5路试验电流中的1路，并输入到数 字采集模块的模拟信号调理电路、信号隔离电路以及数据采集卡上，经过数据采 集卡A/D转换后的数字信号传输给计算机并进行数据的处理和存储，若通过试品 的电流数据小于预先设定的电流上限值，则判断是哪一路试品中的电流超过了电 流上限值，若是第1路，则计算机测控与管理单元通过数据采集模块使第1路试 验回路中的高压断开，同时记录第1路试品施加试验电压的时间。若是其它路的 试品电流超过了电流上限值，方法同上。若通过试品中的电流没有超过电流上限 值，则察看试验时间是否达到预先设定的时间时间，若没有达到，则进行采样间 隔定时，若采样间隔定时到达，则重复上面的试品电流多路选择~信号调理一 —言号隔离一数据采集一计算机处理一判别……等过程。若试品时间达到 预先设定的试验时间，则计算机测控与管理单元使施加在试品上的高压信号将至 零并断开高压试验回路。参见图7，当试验时间达到预先设定的试验时间时，试验结束，这时可以进 行试验数据的査询、试验曲线的生成、试验报表的输出以及试品绝缘寿命的评估 等等。改为"本发明其特点之一试验电压类型、试验电压的幅值和试验进程由计算 机测控与管理单元自动控制"第二个特点是5个电流传感器分别套在5路高压交 直流与被试品的连接线上， 一方面将交直流高压作用下通过电气绝缘材料的试验电流输出到试验电流信号调理模块，另一方面电流传感器可以将高压与低压的测 控系统电气隔离；第三个特点是试验电流数据采集模块包括多路选择电路、试 验电流信号调理电路、试验电流信号隔离电路和数据采集卡PCI-2010。多路选择 电路用于将5路试品试验电流中的其中1路选择出来并输入到数据采集模块的信 号调理电路中；试验电流信号调理电路用于微弱试验电流信号的调理(主要包括 可变增益放大电路)，使其变换为数据采集卡模拟通道允许的范围，经过调理后的 试验电流信号经过信号隔离电路输入到数据采集卡PCI-2010,数据采集卡 PCI-2010安装在工业控制计算机中；第四，点是试验采集模块中的多路选择 电路为一多选一的数字电路，其输入量为5路试验电流信号，其控制输入量由计 算机通过数据采集模块控制；第五个特点是工业控制计算机的测控软件驱动数 据采集卡，完成数据的采集、分析，存储、显示、报警、査询、试验报表输出以 及试验过程的控制。
权利要求
1、电气绝缘材料耐漏电起痕性和耐电蚀损自动监测系统，其特征在于包括与交直流高压电源(1)相连接的试验回路切换电路(2)，交直流高压电源(1)通过试验回路切换电路(2)输出高压交流、高压直流试验电源给试样(3)，试样(3)还与试验电流传感器(4)相连接，试验电流传感器(4)通过数据采集模块(5)将试验电流传感器(4)采集的信号送入计算机测控与管理单元(6)。
2、 根据权利要求1所述的电气绝缘材料耐漏电起痕性和耐电蚀损自动监测系 统，其特征在于所说的交直流高压电源(1)包括与交流220V电源相连接的第 一过流保险元件FS1、第二过流保险元件FS2，第一过流保险元件FS1、第二过流 保险元件FS2的电流输出端经空开分别与第一交流接触器KM1、第二交流接触器 KM2的一端相连，第一交流接触器KM1、第二交流接触器KM2的另一端连接至调压 器Tl的输入端，调压器Tl的输出端和变压器T2的输入端相连接，变压器T2的 高压输出端经过第一交流高压转换开关KAC1、第三交流高压转换开关KAC3接至 交、直流高压电源的高压输出端，变压器T2的低压输出端经过第二交流高压转换 开关KAC2接至交、直流高压电源的低压输出端，第一交流高压转换开关KAC1与 第二交流高压转换开关KAC3的连接点上还接有龟容分压器的高压端，电容分压器 的低压端接交直流高压电源的低压输出端，变压器T2的高压输出端经过第一直流 高压转换开关KDC1接至整流桥的高压输入端，变压器T2的低压输出端经过第二 直流高压转换开关KDC2接至整流桥的低压输入端；整流桥的高压输出端与滤波电 容的高压端、电阻分压器高压端和保护接地电路的高压端相连接，整流桥的低压 输出端接滤波电容的低压端、电阻分压器低压端和保护接地电路的低压端，并直 接接至交、直流高压电源的低压输出端，整流桥的高压输出端经第三直流高压转 换开关KDC3输出交、直流高压电源的高压输出端。
3、 根据权利要求1所述的电气绝缘材料耐漏电起痕性和耐电蚀损自动监测系统，其特征在于所说的试验回路切换电路(2)包括与交直流高压电源(1)相连接的限流电阻(7)，限流电阻(7)连接有五组切换开关(8)，此五组切换开关 (8)分别与五组试样(3)相连接，试验电流传感器(4)分别套接在高压电源与 试样(3)的连线上。
4、 根据权利要求1所述的电气绝缘材料耐漏电起痕性和耐电蚀损自动监测系 统，其特征在于所说的数据采集模块(5)包括多路选择电路(9)、模拟信号调 理电路(10)、模拟信号隔离电路(11)和与计算机相连接的数据采集卡PCI-2010， 其中多路选择电路(9)用于将五路试样(3)的试验电流中的其中一路选择出来 并输入到模拟信号调理电路(10)中；模拟信号调理电路(10)用于微弱试验电 流信号的调理，经过调理后的试验电流信号经过模拟信号隔离电路(11)输入到 数据采集卡PCI-2010，数据采集卡PCI-2010安装在工业控制计算机中。
全文摘要
电气绝缘材料耐漏电起痕性和耐电蚀损自动监测系统，包括与交直流高压电源相连接的试验回路切换电路，交直流高压电源通过试验回路切换电路输出高压交流、高压直流试验电源给试样，试样还与试验电流传感器相连接，试验电流传感器通过数据采集模块将试验电流传感器采集的信号送入计算机测控与管理单元。本发明的试验电流传感器取得待测试样的试验电流信号并输入到模拟信号调理电路中，由模拟信号调理电路调理后的模拟信号进入数据采集模块中的数据采集卡。利用虚拟仪器技术、数据库技术，可以监测电气绝缘材料在交直流高压作用下通过试品电流的变化趋势，并通过数据分析，预测电气绝缘材料在污秽和高压作用下的寿命。
文档编号G01R31/00GK101281222SQ20081001800
公开日2008年10月8日 申请日期2008年4月18日 优先权日2008年4月18日
发明者姚学玲, 伟 孙, 陈景亮 申请人:西安交通大学