一种高压柜绝缘电阻检测装置的制造方法
【专利摘要】本实用新型涉及一种高压柜绝缘电阻检测装置，其特征是：至少包括：电压转换单元、高压柜绝缘测试件、电压采样单元、电流采样单元、直流电压变换单元、直流电流变换单元、2路模拟开关、模/数转换单元、中央处理器单元、数据转换单元、滤波单元、数据显示单元、数据通讯单元、485接口。该装置通过对高压柜绝缘隔离电阻的高精度检测，即对一个高压柜中的绝缘隔离电阻进行检测，并将检测到的电阻阻值数据通过数据网络传输到云端进行大数据优化处理。解决高压柜绝缘隔离电阻数据测量的数字化，网络化。
【专利说明】
一种高压柜绝缘电阻检测装置
技术领域
[0001]本实用新型涉及电子信号检测领域，特别涉及一种高压柜绝缘电阻检测装置。
【背景技术】
[0002]由于受到安装条件限制，高压开关柜的结构日趋小型化，内部结构紧凑、带电体的相间及对地距离缩小，因此对环境因素等要求就相对较高。由干制造、运行环境等原因，特別是在5—6月和10 —11月期间，天气温差较大，开关柜极易形成凝露。在高湿度环境中，空气介质的绝缘性能大大下降，同时高压电极在髙湿度环境中非常容易发生局部放电；固体绝缘材料在高湿度环境下，其绝缘性能发生了很大变化，且在局部放电影响下，固体绝缘材料的老化容易加速，而固体绝缘材料的电老化和环境老化通常是不可逆的。因此，开关柜长期在高湿度、高污染环境中运行存在很大的绝缘故障隐患。
[0003]另外开关柜内部结构也存在防潮、除潮缺陷:首先柜内带电体相间及对地空气距离过小，由于空气绝缘距离明显缩小，带电体与地或带电体之间电场强度明显增大，绝缘件或带电体尖端、毛刺等部位容易造成局放超标;在空气湿度较大、灰尘较多情况下，放电更为严重，长时间放电累积作用将损坏绝缘;而35 kV、10 kV系统多发生内部过电压，容易造成绝缘击穿短路、开关柜损坏等严重故障。其次柜体防护等级低、密封性差。柜体设计制作工艺性差，电气安装和电缆出线时，开关柜电缆进祀处封堵不严密，地下潮气易通过孔洞侵入柜体内。潮气不能及时有效排出，造成柜体整体绝缘降低。
[0004]为了实时了解高压柜的绝缘性能以及有效掌握高压柜的安全使用情况，需要实时监控高压柜绝缘电阻的大小，从而能从整体上掌握高压柜的安全性能状况。
【发明内容】
[0005]本实用新型的目的是提供一种高压柜绝缘电阻检测装置，以便解决高压柜绝缘电阻数据测量的数字化，网络化，为网络云端大数据处理提供底层的数据采集。
[0006]本实用新型的目的是这样实现的，一种高压柜绝缘电阻检测装置，其特征是:至少包括:电压转换单元、高压柜绝缘测试件、电压采样单元、电流采样单元、直流电压变换单元、直流电流变换单元、2路模拟开关、模/数转换单元、中央处理器单元、数据转换单元、滤波单元、数据显示单元、数据通讯单元、485接口；电压转换单元的两个输出端分别与高压柜隔离电阻的两个输入端电连接;电压转换单元的两个输入端分别与电压采样单元的两个输入端电连接；电压采样单元的输出端与直流电压变换单元相连接；电流采样单元的输出端与直流电流变换单元的输入端电连接;直流电压变换单元和直流电流变换单元的输出端与2路模拟开关的输入端电连接;2路模拟开关的输出端与模/数信号转换单元的输入端电连接;模/数信号转换单元的输出端与中央处理器单元的I/O口电连接；中央处理器单元的控制口与2路模拟开关、模/数信号转换单元的控制端电连接；中央处理器单元分别通过I/O口与数据显示单元、数据通讯单元电连接;数据通讯单元与485接口电连接。
[0007]所述电压转换单元由升压结构电路组成，起作用是将电源220V输入电压按一定比例升尚到1KV的尚电压。
[0008]所述高压柜隔离电阻，即高压柜上的绝缘隔离电阻。
[0009]所述电压采样单元由交流电压信号采集器组成，交流电压信号采集器的作用就是采集低电源电压信号的值并输送到后续单元进行处理。
[0010]所述电流采样单元是由O?100A的电流互感器组成，在电流互感器两个引脚之间接入一个电阻R，将电阻R的一端接地，另一端接电压信号检测系统，通过电压信号检测系统测量出电阻R的端电压V，然后用测量出的端电压V除以电阻R的阻值就可以得出电流互感器测量出的电流信号大小。
[0011]所述直流电压变换单元由真有效值转换器组成，其作用是将前述电压检测单元检测到的交流电压信号转换成后续电压处理系统所需要的直流电压信号。
[0012]所述直流电流变换单元由真有效值转换器和高精度电阻组成，其作用是将前述电流检测单元检测到的交流电流信号转换成后续电压处理系统所需要的直流电流信号。
[0013]所述2路模拟开关采用双电源供电，其中正向电源电压为+9V，负向电源电压为_5V。
[0014]所述模/数转换单元采用AD公司的24位A/D转换芯片ADSl110。
[0015]所述中央处理器单元是单片机及其最小系统，单片机系统采用STC公司生产的STC15W408AS;所述数据显示单元由4个8位数码管以及驱动芯片组成，驱动芯片型号为MAX7219;所述数据通讯单元采用RS485通讯协议进行通讯。
[0016]本实用新型的优点是:通过对高压柜绝缘隔离电阻的高精度检测，即对一个高压柜中的绝缘隔离电阻进行检测，并将检测到的电阻阻值数据通过数据网络传输到云端进行大数据优化处理。解决高压柜绝缘隔离电阻数据测量的数字化，网络化。
【附图说明】
[0017]下面结合实施例附图对本实用新型作进一步说明:
[0018]图1是本实用新型实施例电路原理图；
[0019]图中，1、电压转换单元;2、高压柜绝缘测试件;3、电压采样单元;4、电流采样单元；
5、直流电压变换单元;6、直流电流变换单元;7、2路模拟开关;8、模/数转换单元;9、中央处理器单元；10、数据转换单元；11、滤波单元；12、数据显示单元；13、数据通讯单元；14、485接
□ O
【具体实施方式】
[0020]如图1所示，一种高压柜绝缘电阻检测装置，其特征是:至少包括:电压转换单元1、高压柜绝缘测试件2、电压采样单元3、电流采样单元4、直流电压变换单元5、直流电流变换单元6、2路模拟开关7、模/数转换单元8、中央处理器单元9、数据转换单元10、滤波单元11、数据显示单元12、数据通讯单元13、485接口 14;电压转换单元I的两个输出端分别与高压柜隔离电阻2的两个输入端电连接；电压转换单元I的两个输入端分别与电压采样单元3的两个输入端电连接;电压采样单元3的输出端与直流电压变换单元5相连接;电流采样单元4的输出端与直流电流变换单元6的输入端电连接;直流电压变换单元5和直流电流变换单元6的输出端与2路模拟开关7的输入端电连接;2路模拟开关7的输出端与模/数信号转换单元8的输入端电连接;模/数信号转换单元8的输出端与中央处理器单元9的I/O口电连接；中央处理器单元9的控制口与2路模拟开关7、模/数信号转换单元8的控制端电连接；中央处理器单元9分别通过I/O 口与数据显示单元12、数据通讯单元13电连接;数据通讯单元13与485接口 14电连接。485接口 14为485通信接口。
[0021]所述电压转换单元1，由升压结构电路组成，起作用是将电源220V输入电压按一定比例升高到1KV的高电压。由于高压柜绝缘隔离电阻的阻值通常较大，一般可达数十兆欧，加载在电阻两端的电压过小，其负载电流也相应的将非常小，不便于检测，将输入电压通过电压转换单元上升到高电压加载在绝缘隔离电阻上，可得到一个能够检测的电流信号。
[0022]所述高压柜绝缘测试件2，即高压柜上的待测绝缘隔离电阻
[0023]绝缘隔离电阻的阻值非常大，一般不小于10兆欧，对10千伏高压柜，其最低绝缘电阻，一次回路应小于10 ΜΩ，二次回路不小于2 ΜΩ。
[0024]所述电压采样单元3，由交流电压信号采集器组成，千伏级以上的电压信号是由低电源电压按照一定比例升高的，如果要测定千伏级以上的电压信号只需要测量低电源电压的值，然后乘以一定比例就可以得到千伏级电压信号的值，交流电压信号采集器的作用就是采集低电源电压信号的值并输送到后续单元进行处理。
[0025]所述电流采样单元4是由O?100A的电流互感器组成，在电流互感器两个引脚之间接入一个电阻R，将电阻R的一端接地，另一端接电压信号检测系统，通过电压信号检测系统测量出电阻R的端电压V，然后用测量出的端电压V除以电阻R的阻值就可以得出电流互感器测量出的电流信号大小。
[0026]所述直流电压变换单元5由真有效值转换器组成，其作用是将前述电压检测单元检测到的交流电压信号转换成后续电压处理系统所需要的直流电压信号。
[0027]所述直流电流变换单元6由真有效值转换器和高精度电阻组成，其作用是将前述电流检测单元检测到的交流电流信号转换成后续电压处理系统所需要的直流电流信号。
[0028]所述2路模拟开关7，采用双电源供电，其中正向电源电压为+9V，负向电源电压为-5V，模拟开关2引脚分别与直流电压变换单元5和直流电流变换单元6的输出脚相连接，模拟开关的控制引脚与中央处理器单元5的一个I/O接口相连接，2路模拟开关工作时，由中央处理器单元5的一个I/O接口发出开关量，通过模拟开关内部的结构电路决定模拟开关输出端口的通/断。
[0029]所述模/数转换单元8采用AD公司的24位A/D转换芯片ADSl110，其特点是转换精度高，可达24位，工作能耗低，电路设计简单。模/数信号转换单元4的输入脚与真有效值转换单元3的输出脚相连，待测电压信号经真有效值转换单元转换后进入模/数信号转换单元4，并经入模/数信号转换单元4将待测电压由模拟信号转换为数字信号，供中央处理器单元5处理。模/数信号转换单元的控制信号由央处理器单元5发出。
[0030]所述中央处理器单元9、是单片机及其最小系统，单片机系统采用STC公司生产的STC15W408AS，该单片机系统的特点是宽工作电压，工作电压宽度可达2.6V-5.5V，，可靠性高，加密性能强。单片机系统与8路模拟开关单元，模/数信号转换单元，数据显示单元，数据通讯单元相连接，分别控制各个单元模块的工作状态。
[0031]所述数据转换单元10是将单片机系统发出的数据型号转换为数据通讯系统所需要的数据型号，由于单片机系统发出的数据信号为TTL电平，而数据通讯系统所需要的数据信号为232电平，故在此需要增设数据转换系统，将TTL电平的数据信号转换为232电平类型的数据信号。
[0032]所述滤波单元11，其作用是为单片机系统，数据通讯系统的供电系统进行滤波处理，由于单片机系统和数据通讯系统进行工作时，其工作频率高，对供电系统的要求也就比较高，一旦电源系统杂波增多，容易造成对这两个系统的干扰，影响其正常工作。因此本实用新型设计有专门的滤波系统，以此解决供电系统杂波干扰大的问题。
[0033]所述数据显示单元I 2由4个8位数码管以及驱动芯片组成，驱动芯片型号为MAX7219。
[0034]所述数据通讯单元13采用RS485通讯协议进行通讯，单片机发出通讯数据经数据转换单元进行电平后经485驱动芯片传送至数据通讯链路。
[0035]该装置的工作过程是:将升高的高压信号(高压源)加在被测高压柜的测试件上，由电压电流取样器分别检出微弱电流及电压。在单片机控制下，由2路模拟开关分时输入电流电压信号，由24位高精度AD转换器变换后送入单片机系统，经单片机计算得到高压柜被测件的绝缘电阻(其测量范围为100千欧-100兆欧，精度可达千分之一)，并可通过485接口传送到云端进行大数据汇总与处理。
[0036]本实施例没有详细叙述的部件和结构属本行业的公知部件和常用结构或常用手段，这里不一一叙述。
【主权项】
1.一种高压柜绝缘电阻检测装置，其特征是:至少包括:电压转换单元、高压柜绝缘测试件、电压采样单元、电流采样单元、直流电压变换单元、直流电流变换单元、2路模拟开关、模/数转换单元、中央处理器单元、数据转换单元、滤波单元、数据显示单元、数据通讯单元、485接口；电压转换单元的两个输出端分别与高压柜隔离电阻的两个输入端电连接;电压转换单元的两个输入端分别与电压采样单元的两个输入端电连接;电压采样单元的输出端与直流电压变换单元相连接；电流采样单元的输出端与直流电流变换单元的输入端电连接；直流电压变换单元和直流电流变换单元的输出端与2路模拟开关的输入端电连接;2路模拟开关的输出端与模/数信号转换单元的输入端电连接;模/数信号转换单元的输出端与中央处理器单元的I/O口电连接；中央处理器单元的控制口与2路模拟开关、模/数信号转换单元的控制端电连接；中央处理器单元分别通过I/O口与数据显示单元、数据通讯单元电连接；数据通讯单元与485接口电连接。2.根据权利要求1所述的一种高压柜绝缘电阻检测装置，其特征是:所述电压转换单元由升压结构电路组成，起作用是将电源220V输入电压按一定比例升高到1KV的高电压。3.根据权利要求1所述的一种高压柜绝缘电阻检测装置，其特征是:所述高压柜隔离电阻，即高压柜上的绝缘隔离电阻。4.根据权利要求1所述的一种高压柜绝缘电阻检测装置，其特征是:所述电压采样单元由交流电压信号采集器组成，交流电压信号采集器的作用就是采集低电源电压信号的值并输送到后续单元进行处理。5.根据权利要求1所述的一种高压柜绝缘电阻检测装置，其特征是:所述电流采样单元是由O?100A的电流互感器组成，在电流互感器两个引脚之间接入一个电阻R，将电阻R的一端接地，另一端接电压信号检测系统，通过电压信号检测系统测量出电阻R的端电压V，然后用测量出的端电压V除以电阻R的阻值就可以得出电流互感器测量出的电流信号大小。6.根据权利要求1所述的一种高压柜绝缘电阻检测装置，其特征是:所述直流电压变换单元由真有效值转换器组成，其作用是将前述电压检测单元检测到的交流电压信号转换成后续电压处理系统所需要的直流电压信号。7.根据权利要求1所述的一种高压柜绝缘电阻检测装置，其特征是:所述直流电流变换单元由真有效值转换器和高精度电阻组成，其作用是将前述电流检测单元检测到的交流电流信号转换成后续电压处理系统所需要的直流电流信号。8.根据权利要求1所述的一种高压柜绝缘电阻检测装置，其特征是:所述2路模拟开关采用双电源供电，其中正向电源电压为+9V，负向电源电压为-5V。9.根据权利要求1所述的一种高压柜绝缘电阻检测装置，其特征是:所述模/数转换单元采用AD公司的24位A/D转换芯片ADSl 110。10.根据权利要求1所述的一种高压柜绝缘电阻检测装置，其特征是:所述中央处理器单元是单片机及其最小系统，单片机系统采用STC公司生产的STC15W408AS;所述数据显示单元由4个8位数码管以及驱动芯片组成，驱动芯片型号为MAX7219;所述数据通讯单元采用RS485通讯协议进行通讯。
【文档编号】G01R27/08GK205484566SQ201620245394
【公开日】2016年8月17日
【申请日】2016年3月28日
【发明人】淮琳, 杨振江
【申请人】西安同创电力设备自动控制工程有限公司