矿用电气设备绝缘数据远程在线测试装置及方法与流程

文档序号：20569609发布日期：2020-04-29 00:41阅读：229来源：国知局

本发明属于矿用设备检测领域，具体涉及矿用电气设备绝缘数据远程在线测试装置及方法。

背景技术：

煤矿井下采煤工作面恶劣的环境对电缆、电动机的绝缘影响非常大，而且随着煤矿生产能力和效率的提升，机电设备也越来越重型化，电动机长时间工作在工作在极限状态，甚至是长时间工作在超负荷状态，也造成了电缆、电动机的绝缘处在时刻不断变化的状态，为了提前掌握电缆、电动机绝缘下降的信息，需要经常、甚至是每天都要对电缆和电动机的绝缘情况，由人工使用绝缘测试工具(兆欧表也叫摇表)，打开防爆开关或接线腔的腔体，测试电缆和电动机的绝缘数据，一是打开腔体时，费时费力，工序繁琐；二是打开腔体，外部潮湿空气、煤尘进入腔体内会对电气元件造成伤害；三是还会造成防爆面失去防爆性能；四是每次测试完，进行放电有产生电气火花的安全危险。

同时传统兆欧表也存在一下缺陷：传统手摇兆欧表是由永磁铁和手摇形式的发电机构成的半机械式内部架构，在对电气装置做绝缘电阻测试当中测量精度不高，误差明显。由于是人工手摇式发电，发电电压与手摇速度及均匀程度有关，所以引起的高压易于明显变化，且用指针来显示，属于非线性表盘，在读数时往往会有较大的误差。而且输出电压单一。传统兆欧表只可以产生单一电压，但在实际工作中，各个电压等级的设备都有，而操作人员如果需要对设备进行不同耐压条件下的测试，往往需要携带多个测量仪器，非常不便。传统兆欧表远远不能满足实际要求。同时测量区间较窄(不超过500mω)。在有的情况下，设备的绝缘若发生异常，则它的绝缘电阻值会过大，远远超过了传统兆欧表的测量范围，所以采取以往的兆欧表是不能达到要求

技术实现要素：

本发明公开矿用电气设备绝缘数据远程在线测试装置及方法，能快速、便捷、高效地掌握线缆和用电设备的绝缘性能，提前预知故障信息，杜绝事故发生，确保安全生产有非常重要的意义。

本发明公开矿用电气设备绝缘数据远程在线测试装置,包括:

高压直流电源模块,分别与被试设备、信号采集模块和高压测量模块电连接,并为被试设备和信号采集模块供电；

所述信号采集模块，用于采集流经被试设备的测试电流，并将测试电流处理后传入控制处理系统；

所述高压测量模块，可采集所述高压直流电源模块两端电压信号，并反馈给所述控制处理系统；

所述控制处理系统，接收所述高压测量模块反馈的电压信号和接收所述信号采集模块处理后的测试电流后分析计算出被试设备的绝缘电阻值。

作为本发明的进一步改进，所述高压直流电源模块包括高压直流电源和保护电阻，所述高压直流电源具有正极端、负极端和线路屏蔽端，所述正极端与所述保护电阻串联后接被测试设备的线路，所述负极端与所述信号采集模块串联与被测设备的线路的接地线连接，所述线路屏蔽端接被测试设备的线路屏敝层。

作为本发明的进一步改进，所述信号采集模块包括i/v转换器、差分放大电路、a/d转换器，所述i/v转换器具有采样电阻，所述采样电阻串联于所述负极端与被测设备的线路的接地线之间，所述差分放大电路与所述采样电阻电连接，用于对所述采样电阻两端的电压进行差分放大，差分放大后的电压经所述a/d转换器转换成数字量反馈给所述控制处理系统。

作为本发明的进一步改进，所述高压测量模块具有第一连接端、第二连接端和第三连接端，所述第一连接端与所述正极端连接，所述第二连接端与所述负极端连接，所述第三连接端与所述控制处理系统连接，第三连接端用于将第一连接端、第二连接端采集的所述高压直流电源模块两端电压信号反馈给所述控制处理系统。

作为本发明的进一步改进，所述控制处理系统具有plc、lcd显示模块、打印模块和语音模块，所述plc的输入端分别连接所述a/d转换器和所述第三连接端，所述plc的输入端分别连接所述lcd显示模块、所述打印模块和所述语音模块；所述plc对所采集到的信号数据进行计算、处理，然后传输至液晶显示模块、打印模块、语音模块，分别以显示、打印、语音的途径输出。

作为本发明的进一步改进，所述差分放大电路具有ad620高精度的仪表放大器。

本发明还公开矿用电气设备绝缘数据远程在线测试方法，包括下述步骤：

s1.开机,初始化系统；

s2.用户对拟测的被试设备与电压做出选择；

s3.采用plc控制高压直流电源的运行，同时plc将来自高压测量模块和信号采集模块采集到的信号进行计算，得出测试结果；

s4.关闭高压直流电源以保证测试安全；

s5.lcd显示模块显示测试结果，用户判断是否打印计算结果：

若否，语音模块语音播放输出测试结果；

若是，打印模块打印测试结果，同时语音模块语音播放输出测试结果；

s6.用户判断是否继续测试：

若是，则执行步骤(s2)；

若否，则结束。

作为本发明的进一步改进，所述lcd显示模块为液晶显示器，所述打印模块为打印机，所述语音模块采用音响或喇叭。

与现有技术相比本发明的有益效果在于：

1.本装置可随时对设备、线路进行远程(包活就地)绝缘检测，排除绝缘检测盲区，提前发现、预报绝缘数据变化减小，最大限度地减小了因绝缘性能不良而导致漏电的发生，有效起到保护线路设备及人身安全的作用，用机械化替代人工作业提升检测的精确性，延长了设备的使用寿命，减少了故障影响生产率。

2.能快速、便捷、高效地掌握线缆和用电设备的绝缘性能，提前预知故障信息，杜绝事故发生，确保安全生产有非常重要的意义。

附图说明

构成本申请的一部分的附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：

图1为本发明工作原理图；

图2为矿用电气设备绝缘数据远程在线测试装置电路连接示意图；

图3为矿用电气设备绝缘数据远程在线测试方法流程图。

具体实施方式

需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。

为了使本技术领域的人员更好地理解本申请方案，下面将结合本申请实施例，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本申请一部分的实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都应当属于本申请保护的范围。

如图1所示，考虑高压测试电压输出存在波动及被试品可能存在电量的情况，采用同时采集测试回路电流信号以及高压直流电源两端电压信号的方法，对被试设备的绝缘电阻值进行计算。

式中，i为测试回路电流；uin为plc接收到的采样电压值；k为差分放大电路的放大倍数；rr为采样电阻的阻值；r为被试设备的绝缘电阻值；us为plc接收到的高压电源两端实际输出电压；ur为测试回路的采样电压值；up为测试回路的保护电阻压降。

由上面公式，plc可计算出被试设备的绝缘电阻值r。

该方案由于同时采集测量回路中的电流和测试品两端的即时电压来进行计算，可避免由于高压试验电源波动所带来的误差，将使得测量结果更加精确可靠。

如图2所示，本发明公开矿用电气设备绝缘数据远程在线测试装置,包括:

高压直流电源模块,分别与被试设备、信号采集模块和高压测量模块电连接,并为被试设备和信号采集模块供电；

所述信号采集模块，用于采集流经被试设备的测试电流，并将测试电流处理后传入控制处理系统；

所述高压测量模块，可采集所述高压直流电源模块两端电压信号，并反馈给所述控制处理系统；

所述控制处理系统，接收所述高压测量模块反馈的电压信号和接收所述信号采集模块处理后的测试电流后分析计算出被试设备的绝缘电阻值。

所述高压直流电源模块包括高压直流电源和保护电阻，所述高压直流电源具有正极端、负极端和线路屏蔽端，所述正极端与所述保护电阻串联后接被测试设备的线路，所述负极端与所述信号采集模块串联与被测设备的线路的接地线连接，所述线路屏蔽端接被测试设备的线路屏敝层。

所述信号采集模块包括i/v转换器、差分放大电路、a/d转换器，所述i/v转换器具有采样电阻，所述采样电阻串联于所述负极端与被测设备的线路的接地线之间，所述差分放大电路与所述采样电阻电连接，用于对所述采样电阻两端的电压进行差分放大，差分放大后的电压经所述a/d转换器转换成数字量反馈给所述控制处理系统。

所述高压测量模块具有第一连接端、第二连接端和第三连接端，所述第一连接端与所述正极端连接，所述第二连接端与所述负极端连接，所述第三连接端与所述控制处理系统连接，第三连接端用于将第一连接端、第二连接端采集的所述高压直流电源模块两端电压信号反馈给所述控制处理系统。

所述控制处理系统具有plc、lcd显示模块、打印模块和语音模块，所述plc的输入端分别连接所述a/d转换器和所述第三连接端，所述plc的输入端分别连接所述lcd显示模块、所述打印模块和所述语音模块；所述plc对所采集到的信号数据进行计算、处理，然后传输至液晶显示模块、打印模块、语音模块，分别以显示、打印、语音的途径输出。

所述差分放大电路具有ad620高精度的仪表放大器。

如图3所示，矿用电气设备绝缘数据远程在线测试方法，包括下述步骤：