专利名称：带电测量三相避雷器阻性电流的装置的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种交流电力系统使用的带电测量装置，特别是一种带电测量电力系统中三相无间隙金属氧化物避雷器持续电流及其阻性电流的装置，属于电子测量仪器领域。
背景技术：
无间隙金属氧化物避雷器因能将过电压或雷电流迅速流入大地，当雷击电流流过后或线路电压恢复正常时，又能自动恢复绝缘性能很好即泄漏电流很小的正常工作状态等优点，现已在高压电力系统中得到广泛的应用。是保护发、变电站以及输电线路免受雷电和操作过电压危害的重要设备，但避雷器都是连接在高压线与大地之间，性能正常时对线路没有影响，一旦性能变差就要及时维修或更换，否则很容易被击穿短路而造成严重事故，因避雷器不能经常从线路上拆下来检查，更不能等事故发生后再作处理，所以必须定期进行测量其持续电流及其阻性电流的变化，对于无间隙金属氧化物避雷器早期故障的诊断，以检测阻性电流的变化最为灵敏。因此国内外生产厂家，纷纷推出各种带电测量阻性电流的仪器。目前常用的带电测量避雷器阻性电流的装置主要由信号采样电路和由单片机、数据存储器、程序存储器、液晶显示器、键盘及微型打印机组成的主机组成，由信号采样电路将避雷器持续电流信号送入主机中单片机的模/数转换器，将模似信号转换成数字信号，由单片机根据设定程序进行处理，得到避雷器持续电流的全电流及其阻性电流的峰值并通过液晶显示器进行循环显示，再通过对键盘的操作，微型打印机即可将测量结果打印出来。但由于这类装置采用单相采样的信号与电压互感器取得的信号进行相位分析而设计的装置，需要对A、B、C三相分别采样测量，对每相避雷器测量时都需要从该相电压互感器二次侧取得电压信号，并将此信号移相90°，与另外再从该相避雷器底部用测得的持续电流中的容性电流相减后的电流作为阻性电流，该装置明显存在两个问题，1在对各相避雷器分别检测时都需要从该相电压互感器二次侧取出电压信号，而由于电压互感器装在离避雷器较远的位置，接线很不方便，同时也会因误操作引起跳闸而造成大面积停电等严重后果，操作使用很不方便；2由于容性电流不光是本相中有，还含有本组邻相和非本组邻近带电设备的干扰电流，而非本组邻近带电设备的干扰电流因地而异，没有一个定值，虽然在测量时也采取对本组邻相的角度进行修正，但仍无法克服那些不确定因素的影响；3由于测量结果反映的是该相避雷器当时持续电流的情况，是否异常，还需要经过对多次测量的结果进行比对后才能判断，所以还存在测量周期长等缺点。
发明内容
本实用新型的目的是为了克服上述测量装置操作使用很不方便和测量周期较长的不足之处，设计一种无需从电压互感器二次侧取出电压信号，只需从串接在三个避雷器底部的雷击计数器或在线监测器上取出信号，就能同时测量三相避雷器持续电流及阻性电流并能及时判断避雷器是否正常的带电测量三相避雷器阻性电流的装置。
本实用新型的带电测量三相避雷器阻性电流的装置，主要是将单相采样改为三相同时采样和将持续电流与电压互感器取得信号进行相位分析改为三相持续电流之间直接进行相位分析而成。其结构主要由信号采样电路和由单片机、数据存储器、程序存储器、液晶显示器、键盘及微型打印机组成的主机组成，所述信号采样电路包括三个零输入阻抗电路和三个采样保持电路组成的三个信号采样电路，其信号连接关系是三个零输入阻抗电路的输入端为信号采样电路的信号输入端分别与串联在三个避雷器底部的三个雷击计数器或在线监测器连接，三个零输入阻抗电路的输出端分别与三个采样保持电路的输入端连接，三个采样保持电路的输出端为信号采样电路的信号输出端分别与单片机中的三个模/数转换器连接。其中三个零输入阻抗电路中的每个零输入阻抗电路均包括有一个运算放大器IC1和一个电阻R1，三个采样保持电路中的每个采样保持电路均包括有一个采样保持器IC2和三个电阻R2-R4及电容C1，其电路连接关系是运算放大器IC1的反相端为信号输入端与串联在避雷器底部的雷击计数器或在线监测器连接，IC1的同相端与雷击计数器或在线监测器的接地端连接，电阻R1接在IC1的反相端与IC1的输出端之间，IC1的输出端经电阻R2与采样保持器IC2的第3脚即输入端连接，采样保持器IC2的第6脚经电容C1与地连接，R3接在IC2第3脚与电源之间，R4两端接在IC2第1脚与地之间，R4中间端与IC2的第2脚连接，采样保持器IC2的第5脚即输出端为信号采样电路的的信号输出端与单片机中的模/数转换器连接，采样保持器IC2的第8脚即采样控制脉冲输入端与单片机的采样控制脉冲输出端连接。对于单片机、数据存储器、程序存储器、液晶显示器、键盘及微型打印机的电路及其相互连接关系与现有技术相同，在此不再详细描述。使用时，只需用三根双芯电缆分别将三个零输入阻抗电路的信号输入端和地线端与串接在三个避雷器底部的雷击计数器或在线监测器并联连接即可。测量时，三相避雷器持续电流信号经三根双芯电缆分别送至三个零输入阻抗电路，从而保证避雷器的全部持续电流都流入测量装置，经零输入阻抗电路将电流信号转换为电压信号，分别送到三个采样保持电路，三个采样保持电路受单片机的采样保持信号的控制实现对三相信号的同时采样和保持，确保对三相信号采样的同时性，以利于用单片机对三相电流的相位进行判断；三个采样保持电路输出的模似信号经多路模/数转换器转换成数字信号，由单片机对采集信号的处理将各相持续电流及阻性分量和避雷器是否异常的情况通过液晶显示器循环显示出来，同时通过键盘控制可以将测量结果通过微型打印机打印出来。
本实用新型只要用三根双芯电缆将三个信号采样电路的信号输入端分别与串接在三个避雷器底部的雷击计数器或在线监测器并联连接，即可实现同时对三相高压线路中的三个避雷器的持续电流进行检测，无需再从电压互感器二次侧取出电压信号，因此能完全避免从电压互感器二次侧取出电压信号所产生的缺点，使测量操作极为方便，并因对三相避雷器持续电流同时采样可以使装置实现在三相之间直接进行相位分析比较，可以将三相线路同时受本组邻相和非本组邻近带电设备的无确定值的干扰电流相互抵消而克服因此产生的误差问题，采样信号经主机分解出三相持续电流基波幅值和相角，通过对三相持续电流相角进行分析比较，即可判断出①三相阻性分量正常；②三相中有一相异常；③三相中有二相异常；④三相都异常但异常的程度不同等早期故障，具有测量操作方便，判断迅速和判断异常相的正确性高等优点，适合串联有雷击计数器或在线监测器接地的三相无间隙金属氧化物避雷器组使用。
附图1是本实用新型对A、B、C三相避雷器测量的结构示意图；附图2是本实用新型的三个信号采样电路中的一个信号采样电路的电路图。
具体实施方式
参见附图1，附图1中的1、2、3是A、B、C三相线路的三个无间隙金属氧化物避雷器，4、5、6是分别联接在三个无间隙金属氧化物避雷器与地之间的三个雷击计数器或在线监测器，7、8、9是三根双芯电缆，10、11、12是三个信号采样电路，13是多路模/数转换器，14是单片机，15是液晶显示器，16是微型打印机，17数据存储器，18是程序存储器，19是键盘。所述信号采样电路包括三个零输入阻抗电路和三个采样保持电路组成的三个信号采样电路10、11和12，其信号连接关系是三个零输入阻抗电路的输入端为三个信号采样电路10、11、12的信号输入端分别与串联在三个避雷器1、2、3底部的三个雷击计数器或在线监测器4、5、6连接，三个零输入阻抗电路的输出端分别与三个采样保持电路的输入端连接，三个采样保持电路的输出端为三个信号采样电路10、11、12的信号输出端分别与单片机14中的三个模/数转换器13连接。使用时，将与三个信号采样电路10、11、12的信号输入端连接的三根双芯电缆线7、8、9的一根芯线分别与A、B、C三相线路的三个避雷器1、2、3的底部连接，将与三个信号采样电路的接地端连接的双芯电缆的另一根芯线分别与A、B、C三相雷击计数器或在线监测器的底部连接，双芯电缆的屏蔽层接地。附图2是附图1中三个信号采样电路10、11、12中的一个信号采样电路的电路图，所述信号采样电路包括三个零输入阻抗电路和三个采样保持电路，三个零输入阻抗电路中的每个零输入阻抗电路均包括有一个运算放大器IC1和一个电阻R1，三个采样保持电路中的每个采样保持电路均包括有一个采样保持器IC2和三个电阻R2-R4及电容C1，其电路连接关系是运算放大器IC1的反相输入端与避雷器底部串联的雷击计数器或在线监测器连接，IC1的同相输入端与雷击计数器或在线监测器的接地端连接，电阻R1接在IC1的反相输入端与IC1输出端之间，IC1的输出端经电阻R2与采样保持器IC2的第3脚即输入端连接，采样保持器IC2的第6脚经电容C1与地连接，R3接在IC2第3脚与电源之间，R4两端接在电源与地之间，R4中间端与IC2的第2脚连接，采样保持器IC2的第5脚即输出端与单片机中的多路模/数转换器A/D连接，采样保持器IC2的第8脚即采样控制脉冲输入端与单片机CPU的采样控制脉冲输出端连接。所述零输入阻抗电路实际上是将输入阻抗调整为零的一种负反馈放大器，电路中的运算放大器IC1选用OP-07或TL061或TL071或TL081等型号的高精度运算放大器，采样保持器IC2选用LF298或LF398或AD582或AD583等到型号的采样保持器。对于单片机、数据存储器、程序存储器、液晶显示器、键盘及微型打印机的电路及其相互连接关系与现有技术相同，在此不再详细描述。测量时，三路避雷器泄漏电流信号经三根双芯电缆分别送至三个零输入阻抗电路，从而保证避雷器的全部泄漏电流都流入测量装置，零输入阻抗变换电路同时将电流信号转换为电压信号，分别送到三路采样保持电路，三路采样保持电路受单片机的采样控制脉冲控制实现对三路信号的同时采样和保持，确保对三路信号采样的同时性，有利于用单片机对三路电流的相位进行判断；采样保持电路将模似信号输出到单片机的多路模/数转换器转换成数字信号，实现对三路信号的采集。单片机14通过对采集信号的处理和与数据存储器17比对和受程序存储器控制，选择不同的修正值，通过对三相电流相角的分析比较，将各相全电流和阻性电流通过液晶显示器15循环显示出来，并可迅速判断出①三相阻性分量正常；②三相中有一相异常；③三相中有两相异常；④三相都异常但异常的程度不同等早期故障。通过键盘19控制可以将测量结果通过微型打印机16打印出来。本实用新型具有测量操作方便，判断迅速和判断异常相的正确性高等优点，适合串联有雷击计数器或在线监测器接地的三相无间隙金属氧化物避雷器组使用。
权利要求1.一种带电测量三相避雷器阻性电流的装置，包括信号采样电路和由单片机、数据存储器、程序存储器、液晶显示器、键盘及微型打印机组成的主机组成，其特征在于信号采样电路包括三个零输入阻抗电路和三个采样保持电路组成的三个信号采样电路，其信号连接关系是三个零输入阻抗电路的输入端为信号采样电路的信号输入端分别与串联在三个避雷器底部的三个雷击计数器或在线监测器连接，三个零输入阻抗电路的输出端分别与三个采样保持电路的输入端连接，三个采样保持电路的输出端为信号采样电路的信号输出端分别与单片机中的三个模/数转换器连接。
2.如权利要求1所述的带电测量三相避雷器阻性电流的装置，其特征在于三个零输入阻抗电路中的每个零输入阻抗电路均包括有一个运算放大器IC1和一个电阻R1，三个采样保持电路中的每个采样保持电路均包括有一个采样保持器IC2和三个电阻R2-R4及电容C1，其电路连接关系是运算放大器IC1的反相端为信号输入端与串联在避雷器底部的雷击计数器或在线监测器连接，IC1的同相端与雷击计数器或在线监测器的接地端连接，电阻R1接在IC1的反相端与IC1的输出端之间，IC1的输出端经电阻R2与采样保持器IC2的第3脚即输入端连接，采样保持器IC2的第6脚经电容C1与地连接，R3接在IC2第3脚与电源之间，R4两端接在IC2第1脚与地之间，R4中间端与IC2的第2脚连接，采样保持器IC2的第5脚即输出端为信号采样电路的信号输出端与单片机中的模/数转换器连接，采样保持器IC2的第8脚即采样控制脉冲输入端与单片机的采样控制脉冲输出端连接。
专利摘要一种带电测量三相避雷器阻性电流的装置，包括信号采样电路和由单片机、数据存储器、程序存储器、液晶显示器、键盘及微型打印机组成的主机组成，其中，信号采样电路包括三个零输入阻抗电路和三个采样保持电路组成的三个信号采样电路，使用时，只需用三根双芯电缆分别将三个零输入阻抗电路的信号输入端和地线端与串接在三个避雷器底部的雷击计数器或在线监测器并联连接，即可实现同时对三相电路中的三个避雷器进行检测，采样信号经主机分解出三相持续电流基波幅值和相角，通过对三相持续电流相角进行分析比较，即可判断出避雷器早期故障，具有测量操作方便，判断迅速和判断异常相的正确性高等优点，适合串联有雷击计数器或在线监测器接地的三相无间隙金属氧化物避雷器组使用。
文档编号G01R31/327GK2569162SQ0226418
公开日2003年8月27日 申请日期2002年9月6日 优先权日2002年9月6日
发明者岳建民, 赵伟 申请人:南京伏安电气有限公司