本实用新型属于电工学技术领域，涉及一种电网系统低压直流电源对地电容测量仪。
背景技术：
在变电站电网系统中，有低压直流电源系统，为通讯和保护等设备提供直流电源，此直流系统在设计和安装时，与大地是绝缘的，但是，在工程实践中发现，此低压直流电源的正负极对与大地相连的地线有比较大的电容参量存在，用C+表示直流电源正极+KM对地的电容值,C-表示直流电源负极-KM对地的电容值，C+和C-的数值基本相等，取C+＝C-＝Cx，Cx的值通常在50--1000μF之间；当电容Cx的值很大时，常常使工作在此电源系统的继电器误动作，影响电力系统正常运行，因此，对电容Cx的测量是非常必要的。
在现在的工程实践中，大都使用电容表进行测量，由于变电站低压直流电源系统的特殊结构，使得测量误差较大，目前市场上没有专用仪表出售。
技术实现要素：
本实用新型的目的在于提供一种电网系统低压直流电源对地电容测量仪，解决低压直流电源系统正负极对大地的电容测量问题。
本实用新型采用如下的技术方案：
一种电网系统低压直流电源对地电容测量仪，其特征在于：由开关电路和测量电路两部分组成；
开关电路由集成电路N1、三极管V1、继电器J、和阻容器件组成，测量电 路由直流电源Uo、集成电路N2、A1、A2和阻容器件组成；集成电路N1取NE555，N1的4和8脚接仪器电源+12V，N1的1脚接P4点，N1的5脚通过电容器C1接P4点，电阻器R2的一端接仪器电源+12V，R2的另一端同时接N1的6和7脚，电解电容器C2的正极接N1的6和7脚，C2的负极接P4点，电阻器R1的一端接仪器电源+12V，R1的另一端接N1的2脚，手动开关Ka的一端接N1的2脚，Ka的另一端接P4点，N1、R1、R2和C2组成单稳态电路，N1的3脚接P7点，电阻器R3的一端接P7点，另一端接发光二极管D1的正极，D1的负极接P4点，电阻器R4与电容器C3并联，其一端接P7点，另一端接三极管V1的基极，电阻器R5的一端接V1的基极，另一端接P4点，V1的发射极接P4点，V1的集电极接继电器J驱动线圈的一端，驱动线圈的另一端接电源+12V，二极管D2的正极接三极管V1的集电极，D2的负极接电源+12V；
直流电源Uo的正极接Po点，其负极接P4点，P4点接仪器地线，并与电网地线相连接，电阻器Ro接在Po与P1点上，集成电路N2取光耦521-1，N2的1脚接P1点，N2的2脚接P2点，继电器J的常开开关J1的两个触头分别接P2和P3点，继电器J的常闭开关J2的两个触头一个接P3点，另一个通过电阻器R6接P4点，被测电容Cx的两端接在P3和P4点上，集成电路N2的3脚接P4点，N2的4脚接P9点，集成电路A1取运算放大器CA3140，A1的7脚接仪器电源+12V，A1的4脚接P4点，A1的2脚接P9点，A1的3脚接P10点，A1的6脚接P12点，P12点的输出电压为Vx，电阻R7的两端分别接P9和P12点，电位器Rp1的两个端点接A1的1和5脚，Rp1的中间抽头通过电阻器R12接P4点，电阻器R8两端接P10和P11点，电阻器R9的一端接仪器电源+12V，另一端接稳压二极管D3的负极，D3的正极接P4点，电阻器R10的一端接D3的负 极，另一端接P11点，电阻器R11的两端分别接P11和P4点，集成电路A1、R7、R8组成同相比例放大器，P12点的输出电压Vx取0.100V(1+R7/Rx)，其中Rx是集成电路N2的3脚和4脚之间的等效电阻，集成电路A2取双电压比较器TLC352,集成电路A2包含两个独立的电压比较器电路A2-1和A2-2，A2的8脚接仪器电源+12V，A2的4脚接P4点，电阻器R16的一端接电压Ua，另一端接A2的5脚，A2的6脚通过电阻R13接P12点，A2的7脚接P13点，电阻器R15的一端接电源+12V，另一端接P13点，A2的3脚通过电阻器R14接P12点，A2的2脚通过电阻器R17接电压Ub，A2的1脚接P13点，集成电路A2、R13、R14、R15、R16和R17组成窗口式电压比较器。
进一步，所述集成电路A2的1脚接还连接有时间测量仪TC，用于测量被测电流Ix变化的时间差。
本实用新型的电网系统低压直流电源对地电容测量仪根据电容器充放电原理和方法可以很方便的测量出电网系统低压直流电源对地电容Cx的值，量程在50--1000μF之间，满足变电站低压直流电源系统对地电容的测量要求，并具有测值准确，使用方便等特点。
【附图说明】
图1是本实用新型的电原理图。
【具体实施方式】
下面结合附图和具体实施例对本实用新型作进一步详细描述，但不作为对本实用新型的限定。
根据电容器充放电原理可知，直流电源Uo通过电阻Ro向电容器Cx充电的充电电流Ix(t)，
Ix(t)＝(Uo/Ro)exp(-t/RoCx)-------------⑴
取时间t＝t1时的电流Ix(t1)＝I1，时间t＝t2时的电流Ix(t2)＝I2，则得LgI1＝Lg(Uo/Ro)-(t1/RoCx)---------⑵
LgI2＝Lg(Uo/Ro)-(t2/RoCx)---------⑶
由⑵式和⑶式得
LgI1–LgI2＝Lg(I1/I2)＝(t2-t1)/(RoCx)--------⑷
如果已知充电电阻Ro的值，测量出充电电流I1、I2和时间差(t2-t1)的值，则被测电容Cx的值，可由公式⑷计算得到，其中t1是充电电流Ix＝I1的时间，t2是充电电流Ix＝I2的时间；
如图1所示，本实用新型由开关电路和测量电路两部分组成，开关电路由集成电路N1、三极管V1、继电器J、和阻容器件组成，测量电路由直流电源Uo、集成电路N2、A1、A2和阻容器件组成；集成电路N1取NE555，N1的4和8脚接仪器电源+12V，N1的1脚接P4点，N1的5脚通过电容器C1接P4点，电阻器R2的一端接仪器电源+12V，R2的另一端同时接N1的6和7脚，电解电容器C2的正极接N1的6和7脚，C2的负极接P4点，电阻器R1的一端接仪器电源+12V，R1的另一端接N1的2脚，手动开关Ka的一端接N1的2脚，Ka的另一端接P4点，N1、R1、R2和C2等组成单稳态电路，N1的3脚接P7点，电阻器R3的一端接P7点，另一端接发光二极管D1的正极，D1的负极接P4点，电阻器R4与电容器C3并联，其一端接P7点，另一端接三极管V1的基极，电阻器R5的一端接V1的基极，另一端接P4点，V1的发射极接P4点，V1的集电极接继电器J驱动线圈的一端，驱动线圈的另一端接电源+12V，二极管D2的正极接三极管V1的集电极，D2的负极接电源+12V，
测量开始时，按动手动开关Ka，P7点呈现高电平，继电器J的常开开关J1闭合，继电器J的常闭开关J2断开，直流电源Uo通过电阻Ro和集成电路N2的1和2脚向被测电容器Cx充电，经过时间ta后P7点的电压等于0，J1和J2返回初始状态，其中时间ta由R2和C2的值决定；直流电源Uo的正极接Po点，其负极接P4点，P4点接仪器地线，并与电网地线相连接，电阻器Ro接在Po与P1点上，集成电路N2取光耦521-1，N2的1脚接P1点，N2的2脚接P2点，继电器J的常开开关J1的两个触头分别接P2和P3点，继电器J的常闭开关J2的两个触头一个接P3点，另一个通过电阻器R6接P4点，被测电容Cx的两端接在P3和P4点上，集成电路N2的3脚接P4点，N2的4脚接P9点，集成电路A1取运算放大器CA3140，A1的7脚接仪器电源+12V，A1的4脚接P4点，A1的2脚接P9点，A1的3脚接P10点，A1的6脚接P12点，P12点的输出电压＝Vx，电阻R7的两端分别接P9和P12点，电位器Rp1的两个端点接A1的1和5脚，Rp1的中间抽头通过电阻器R12接P4点，电阻器R8两端接P10和P11点，电阻器R9的一端接仪器电源+12V，另一端接稳压二极管D3的负极，D3的正极接P4点，电阻器R10的一端接D3的负极，另一端接P11点，电阻器R11的两端分别接P11和P4点，R10和R11选取适当的值，使P11点与P4之间的电压等于0.100V，流过集成电路N2的1脚和2脚的电流是被测电流Ix，集成电路A1、R7、R8等组成同相比例放大器，P12点的输出电压Vx＝0.100V(1+R7/Rx)，其中Rx是集成电路N2的3脚和4脚之间的等效电阻，实测结果表明Rx是Ix的单值函数，Ix增大时，Rx减小，P12点的电压Vx随着增大，R7取适当的值，当Ix＝I1时Vx＝Ub，当Ix＝I2时Vx＝Ua，Rp1是调零电位器，取Ix＝0时，调Rp1，使Vx＝0.100V；集成电路A2取双电压比较器TLC352,A2包含两个独立的电压比 较器电路A2-1和A2-2，A2的8脚接仪器电源+12V，A2的4脚接P4点，电阻器R16的一端接电压Ua，另一端接A2的5脚，A2的6脚通过电阻R13接P12点，A2的7脚接P13点，电阻器R15的一端接电源+12V，另一端接P13点，A2的3脚通过电阻器R14接P12点，A2的2脚通过电阻器R17接电压Ub，A2的1脚接P13点，集成电路A2、R13、R14、R15、R16和R17等组成窗口式电压比较器，当P12点的电压Vx满足条件Ub≤Vx≤Ua时，P13点输出高电平，TC是时间测量仪，由TC测量出被测电流Ix从I1降到I2时的时间差(t2-t1)的值，已知充电电阻Ro的值，I1和I2是设定的值，t1是充电电流Ix＝I1的时间，t2是充电电流Ix＝I2的时间，则可由公式Lg(I1/I2)＝(t2-t1)/(RoCx)计算出被测电容Cx的值。
具体实施方式：下面结合附图1和附图标记，对本实用新型做进一步说明。取Ro＝330kΩ,R1＝R15＝5.1kΩ,R2＝510kΩ,R7＝30.00kΩ，R13＝R14＝R16＝R17＝10kΩ，C2＝1000μF,，Uo＝110V，取I1＝0.2499mA,I2＝0.1008mA,实测得知，当Ix＝0.2499mA时，Vx＝1.66V，Ix＝0.1008mA时，Vx＝0.431V，取Ua＝0.431V，Ub＝1.66V，
则有Cx(μF)＝3.337(t2–t1)，其中时间t的单位是秒，由时间测量仪TC测量出t2-t1，则可算出Cx值。
以上内容是结合具体的优选实施方式对本实用新型所作的进一步详细说明，不能认定本实用新型的具体实施方式仅限于此，对于本实用新型所属技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型构思的前提下，还可以做出若干简单的推演或替换，都应当视为属于本实用新型由所提交的权利要求书确定专利保护范围。