一种测量变压器绝缘电阻吸收比的电路、方法和装置与流程

本发明涉及电子测量领域，特别是一种测量变压器绝缘电阻吸收比的电路、方法和装置。

背景技术：

变压器绝缘电阻测量是常见的一种预防性试验，能够判断设备绝缘性能的好坏，可以有效地检查出电力设备绝缘整体受潮，部件表面受潮或脏污以及贯穿性的集中性缺陷。如：绝缘子破裂、引线靠壳、器身内部有金属接地、绕组围裙严重老化、绝缘油严重受潮等缺陷。由于绝缘电阻阻值的量级较大，通常达到gω量级(10⁹ω)，同时绝缘电阻两端又会存在寄生电容以及介质极化现象，等效于在待测绝缘电阻两端增加了并联的rc支路，此时测量电路中会产生较大的时间常数，回路电流会有一个较长的衰减过程，导致测量过程需要持续较长的时间，通常需要数分钟电路中电流才能达到稳定值。为在较短时间内判别变压器绝缘程度好坏则可以测量绝缘电阻吸收比的吸收比，吸收比k指60s测得绝缘电阻的值与15s测得绝缘电阻值的比值。目前对绝缘电阻吸收比的测量主要还是通过兆欧表或绝缘电阻表直接测量，测量结果受仪表自身性能影响较大。

技术实现要素：

为了克服现有技术的不足，本发明的目的在于提供一种测量变压器绝缘电阻吸收比的电路、方法和装置，通过调节电源电压，使节点电流为0时，测量电源电压的电压值并计算得出吸收比，不仅能够提高测量精度，还能够在电容充放电的影响下保持稳定性。

本发明解决其问题所采用的技术方案是：

第一方面，本发明提供了一种测量变压器绝缘电阻吸收比的电路，包括第一电源、第二电源、第一电阻、第二电阻、第一电容、第二电容、电流表和第三电阻，所述第一电源的正极依次通过所述所述第一电阻、所述第一电容、所述第二电阻连接至所述第二电源的负极，所述第二电源的正极连接至第一电源的负极，所述电流表的一端连接至第一电容和第二电阻之间，所述电流表的另一端连接至第一电源和第二电源之间，所述第二电容的一端连接至第一电源和第一电阻之间，所述第二电容的另一端连接至第一电容和第二电阻之间，所述第三电阻与所述第二电容并联。

第二方面，本发明提供了一种基于应用所述的一种测量变压器绝缘电阻吸收比的电路的方法，包括以下步骤：

当所述电流表的电流值为0时；

获取第一时刻点(t1)的所述第二电源的电压值(e2)t1；

获取第二时刻点(t2)的所述第二电源的电压值(e2)t2；

采用公式k＝(e2)t1/(e2)t2计算得出吸收比。

进一步，在所述当所述电流表的电流值为0时之前还包括以下步骤：

判断所述电流表的电流值是否为0；

若所述电流表的电流值不为0，则调节所述第二电源的电压值，直到所述电流表的电流值为0为止。

进一步，所述若所述电流表的电流值不为0，则调节所述第二电源的电压值，直到所述电流表的电流值为0为止中调节所述第二电源的电压值的步骤包括：

判断所述电流表的电流值是否大于0；

若否，则增加所述第二电源的电压值；

若是，则减少所述第二电源的电压值。

进一步，在所述判断检所述电流表的电流值是否为0之前还包括以下步骤：

对所述第二电源的电压值进行初始化。

进一步，所述对所述第二电源的电压值进行初始化包括：所述初始化后所述第二电源的电压值为1000。

进一步，所述第一时刻点为在所述电流表的电流值为0起的15s，所述第二时刻点为在所述电流表的电流值为0起的60s。

第三方面，本发明提供了一种测量变压器绝缘电阻吸收比的装置，包括：所述测量绝缘电阻吸收比的电路和设置在所述电路外部的屏蔽单元。

第四方面，本发明提供了一种测量变压器绝缘电阻吸收比的设备，包括至少一个控制处理器和用于与至少一个控制处理器通信连接的存储器；存储器存储有可被至少一个控制处理器执行的指令，指令被至少一个控制处理器执行，以使至少一个控制处理器能够执行如上所述的测量绝缘电阻吸收比的方法。

第五方面，本发明提供了一种计算机可读存储介质，计算机可读存储介质存储有计算机可执行指令，计算机可执行指令用于使计算机执行如上所述的测量绝缘电阻吸收比的方法。

第六方面，本发明还提供了一种计算机程序产品，所述计算机程序产品包括存储在计算机可读存储介质上的计算机程序，所述计算机程序包括程序指令，当所述程序指令被计算机执行时，使计算机执行如上所述的测量绝缘电阻吸收比的方法。

本发明实施例中提供的一个或多个技术方案，至少具有如下有益效果：一种测量变压器绝缘电阻吸收比的电路，包括第一电源、第二电源、第一电阻、第二电阻、第一电容、第二电容、电流表和第三电阻，所述第一电源的正极依次通过所述所述第一电阻、所述第一电容、所述第二电阻连接至所述第二电源的负极，所述第二电源的正极连接至第一电源的负极，所述电流表的一端连接至第一电容和第二电阻之间，所述电流表的另一端连接至第一电源和第二电源之间，所述第二电容的一端连接至第一电源和第一电阻之间，所述第二电容的另一端连接至第一电容和第二电阻之间，所述第三电阻与所述第二电容并联；测量时通过调节第二电源的电压值，使电流表的电流值为0，测量两个时刻的电压值并计算出吸收比，有效提高测量精度的同时在电容充放电影响下保持稳定性。

附图说明

下面结合附图和实例对本发明作进一步说明。

图1是本发明实施例提供的一种测量变压器绝缘电阻吸收比的电路图；

图2是本发明实施例一提供的一种测量变压器绝缘电阻吸收比的方法的流程图；

图3是本发明实施例提供的测量绝缘电阻吸收比的方法中的一种实施方式的流程图；

图4是本发明实施例提供的一种测量变压器绝缘电阻吸收比的电路中第二电源回路各支路电流变化曲线图；

图5是本发明实施例提供的一种测量变压器绝缘电阻吸收比的电路测量时电流图i2和iab变化曲线图；

图6是本发明实施例提供的一种测量变压器绝缘电阻吸收比的电路的第一电阻不同设定值时的吸收比测量值图；

图7是本发明实施例提供的一种测量变压器绝缘电阻吸收比的装置的结构示意图；

图8是本发明实施例提供的一种测量变压器绝缘电阻吸收比的设备的结构示意图。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

需要说明的是，如果不冲突，本发明实施例中的各个特征可以相互结合，均在本发明的保护范围之内。另外，虽然在装置示意图中进行了功能模块划分，在流程图中示出了逻辑顺序，但是在某些情况下，可以以不同于装置中的模块划分，或流程图中的顺序执行所示出或描述的步骤。

电力设备绝缘电阻测量是常见的一种预防性试验，能够设备绝缘性能的好坏，可以有效地检查出电力设备绝缘整体受潮，部件表面受潮或脏污以及贯穿性的集中性缺陷。如：绝缘子破裂、引线靠壳、器身内部有金属接地、绕组围裙严重老化、绝缘油严重受潮等缺陷。由于绝缘电阻阻值的量级较大，通常达到gω量级(10⁹ω)，同时绝缘电阻两端又会存在寄生电容以及介质极化现象，等效于在待测绝缘电阻两端增加了并联的rc支路，此时测量电路中会产生较大的时间常数，回路电流会有一个较长的衰减过程，导致测量过程需要持续较长的时间，通常需要数十分钟电路中电流才能达到稳定值。为在较短时间内判别变压器绝缘程度好坏则可以测量绝缘电阻吸收比的吸收比，吸收比k指60s测得绝缘电阻的值与15s测得绝缘电阻值的比值。目前对绝缘电阻吸收比的测量主要还是通过兆欧表或绝缘电阻表直接测量，测量结果受仪表自身性能影响较大，测量结果容易受到周围环境影响导致不准确。

为解决上述问题，本发明公开一种测量变压器绝缘电阻吸收比的电路，包括第一电源、第二电源、第一电阻、第二电阻、第一电容、第二电容、电流表和第三电阻，所述第一电源的正极依次通过所述所述第一电阻、所述第一电容、所述第二电阻连接至所述第二电源的负极，所述第二电源的正极连接至第一电源的负极，所述电流表的一端连接至第一电容和第二电阻之间，所述电流表的另一端连接至第一电源和第二电源之间，所述第二电容的一端连接至第一电源和第一电阻之间，所述第二电容的另一端连接至第一电容和第二电阻之间，所述第三电阻与所述第二电容并联；测量时通过调节第二电源的电压值，使电流表的电流值为0，测量两个时刻的电压值并计算出吸收比，有效提高测量精度的同时在电容充放电影响下保持稳定性。

参照图1，本发明实施例的一种测量变压器绝缘电阻吸收比的电路，包括第一电源100、第二电源200、第一电阻300、第二电阻400、第一电容500、第二电容600、电流表700和第三电阻800，所述第一电源100的正极依次通过所述第一电阻300、所述第一电容500、所述第二电阻400连接至所述第二电源200的负极，所述第二电源200的正极连接至第一电源100的负极，所述电流表700的一端连接至第一电容500和第二电阻400之间，所述电流表700的另一端连接至第一电源100和第二电源200之间，所述第二电容600的一端连接至第一电源100和第一电阻300之间，所述第二电容600的另一端连接至第一电容500和第二电阻400之间，所述第三电阻800与所述第二电容600并联；测量时通过调节第二电源的电压值，使电流表的电流值为0，测量两个时刻的电压值并计算出吸收比，有效提高测量精度的同时在电容充放电影响下保持稳定性。

参照图2，本发明实施例的一种基于应用所述的一种测量变压器绝缘电阻吸收比的电路的方法，包括以下步骤：

s210：当所述电流表的电流值为0时；

s300：获取第一时刻点(t1)的所述第二电源的电压值(e2)t1；

s400：获取第二时刻点(t2)的所述第二电源的电压值(e2)t2；

s500：采用公式k＝(e2)t1/(e2)t2计算得出吸收比。

参照图3，进一步地，基于上述实施例，本发明的另一实施例还提供一种测量变压器绝缘电阻吸收比的方法，在所述步骤当所述电流表的电流值为0时之前还包括以下步骤：

s200：判断所述电流表的电流值是否为0；

若所述电流表的电流值不为0，则调节所述第二电源的电压值，直到所述电流表的电流值为0为止。

进一步地，基于上述实施例，本发明的另一实施例还提供一种测量变压器绝缘电阻吸收比的方法，所述若所述电流表的电流值不为0，则调节所述第二电源的电压值，直到所述电流表的电流值为0为止中调节所述第二电源的电压值的步骤包括：

s220：判断所述电流表的电流值是否大于0；

s221：若否，则增加所述第二电源的电压值；

s222：若是，则减少所述第二电源的电压值。

进一步地，基于上述实施例，本发明的另一实施例还提供一种测量变压器绝缘电阻吸收比的方法，在所述步骤判断检所述电流表的电流值是否为0之前还包括以下步骤：

s100：对所述第二电源的电压值进行初始化。

进一步地，基于上述实施例，本发明的另一实施例还提供一种测量变压器绝缘电阻吸收比的方法，所述步骤对所述第二电源的电压值进行初始化表现为：所述初始化后所述第二电源的电压值为1000。

进一步地，基于上述实施例，本发明的另一实施例还提供一种测量变压器绝缘电阻吸收比的方法，所述第一时刻点为在所述电流表的电流值为0起的15s，所述第二时刻点为在所述电流表的电流值为0起的60s。

综合上述一种测量变压器绝缘电阻吸收比的电路以及其方法进行进一步说明，参照图1，第一电源100的电压值为e1、第二电源200的电压值为e2第一电源100和第二电源200为两个可控电压源，第二电阻400为参照电阻，其电阻值为r，第一电阻300为待测绝缘电阻，其电阻值为rx，第三电阻800的电阻值为rx1、第一电容500的电容值为c1，第三电阻800和第一电容500为并联的rc支路，断开第二电源200所在的回路，对第一电源100所在的回路做简要分析，根据基尔霍夫电压定律，对第三电阻800和第一电容500的支路可以列出：

公式一：

由公式三可求得rx1c1支路电流ic1和回路总电流i1：

公式二：

公式三：

其中，时间常数τ1＝rx1c1。而c2支路电流值和c1支路相比较小，并且迅速衰减，因此公式三中忽略c2支路电流。为进一步验证公式一至三，可在simlink中设定参数值进行仿真验证。设定e1＝5000v，c1＝2×10^-9f，时间常数τ1设为4s，仿真时间设为60s，运行仿真模型，各支路电流变化曲线如图4所示。

图4中ic1为吸收电流，由并联rc支路产生，ic2为充电电流，由电容c产生。ix为泄露电流，由绝缘电阻rx产生，ix为一定值。i2为回路总电流，通常可称为全电流。由图4可以看出，吸收电流ic1在20s左右衰减为0，全电流i2也在20s衰减为一定值，并且这一定值与泄露电流ix相等，两条曲线在20s后重合，表明此时测量电路中电容充电完成，rc支路等效于断路，不再对测量回路产生影响。实际测量时回路中的时间常数τ通常远大于设定值，则回路全电流达到稳定值需要更长的时间。为在较短时间内判断变压器的绝缘性能，则可以测量绝缘电阻的吸收比。吸收比k定义为60s测得的绝缘电阻值和15s测得的绝缘电阻值的比值。因此相对于直接测量绝缘电阻，吸收比测量能够更快地判断变压器的绝缘性能。

由于受到电容充放电的影响，回路电流在随时变化，直接调节两个电压源构成的开环系统难以保证测量的稳定性和精度。本发明设计一种闭环的反馈控制系统来实现电桥平衡的自动调节。在matlab/simlink中建立仿真模型，电压源第二电源200可采用可控电压源，电压源第一电源100e1调节为5000v保持不变，参照电阻第二电阻400设为10⁹ω，其余参数不变。以常量0为给定量，a,b节点电流iab为被控对象，以其中一个可控电压源第二电源200为执行器，执行器和被控对象之间加入控制程序，电流表700为测量装置构成一个反馈控制系统。

为实现控制功能，可利用interpretedmatlabfunction模块编写控制程序，此模块连接在被控对象电流表700和可控电压源第二电源200之间，以iab为输入端，输出信号反馈到电压源第二电源200。目的是使得可控电压源第二电源200能够跟随节点电流iab变化而变化，并使得iab趋近于0，程序流程图如图2、3所示。

由图2、3的流程框图可知，首先对电压源第二电源200的值e2进行初始化，令初始值为1000，此时检测节点电流值iab，若iab＝0，则直接输出初始值，若iab>0，则初始值减1，若iab<0，则初始值加1，直到iab＝0，输出此时的电压值e2。测量吸收比时，取电压源第二电源200的电压值e2在15s和60s的取值，计算得e2回路电流i2＝e2/r，根据基尔霍夫电流定律，可得e1回路电流i1。

公式四：

而电压源e1＝5000v不变，则可求得吸收比k为：

公式五：

由公式四、五可知，吸收比k仅和第一电源100所在回路总电流i1有关，而i1又可由第二电源200所在的回路电流i2和a，b节点电流iab计算所得。运行仿真模型，可作出i2和iab以及可控电压源第二电源200的电压值e2的变化曲线图，分别如图5所示：

由图5可知，电流iab在极短时间内便已趋近于0，因此根据式4可得iab＝0时，i1＝i2。则有k＝(i2)15/(i2)60，而第二电源200的回路中有i2＝e2/r，其中第二电阻400的电阻值r为定值，则公式5可变换为：

吸收比k为可调电压源第二电源200在15s和60s的比值。根据上述参数设置，可设定不同的待测电阻第一电阻300进行仿真实验，取每次实验的第二电源200的电压值e2在15s和60s的取值并求其比值，测量结果如图6所示。

该测量方案将高压高阻电桥测量模型应用于电力变压器绝缘电阻值及绝缘电阻吸收比测量上，发明了基于闭环控制的自动调节的测量绝缘电阻吸收比的装置。与直接用绝缘电阻表测量相比，测量精度更高，受仪表性能影响较小。与直接调节可控电压源的开环调节测量系统相比测量过程更加便利，系统结构较为简单，同时系统在电容充放电的影响下能够较好地保持稳定性，取得了较好地测量效果。

需要说明的是，由于本实施例中的测量绝缘电阻吸收比的电路与上述的测量绝缘电阻吸收比的方法基于相同的发明构思，因此，方法实施例中的相应内容同样适用于本电路实施例，此处不再详述。

参照图7，本发明实施例还提供了一种一种测量变压器绝缘电阻吸收比的装置，在该一种测量变压器绝缘电阻吸收比的装置1000中，包括但不限于：电路单元1100和屏蔽单元1200。

需要说明的是，由于本实施例中的一种测量变压器绝缘电阻吸收比的装置与上述的一种测量变压器绝缘电阻吸收比的方法基于相同的发明构思，因此，方法实施例中的相应内容同样适用于本装置实施例，此处不再详述。

参照图8，本发明实施例还提供了一种一种测量变压器绝缘电阻吸收比的设备，该一种测量变压器绝缘电阻吸收比的设备200可以是任意类型的智能终端，例如手机、平板电脑、个人计算机等。

具体地，该一种测量变压器绝缘电阻吸收比的设备200包括：一个或多个控制处理器201和存储器202，图8中以一个控制处理器201为例。

控制处理器201和存储器202可以通过总线或者其他方式连接，图8中以通过总线连接为例。

存储器202作为一种非暂态计算机可读存储介质，可用于存储非暂态软件程序、非暂态性计算机可执行程序以及模块，如本发明实施例中的一种测量变压器绝缘电阻吸收比的方法对应的程序指令/模块，例如，图7中所示的电路单元1100和屏蔽单元1200。控制处理器201通过运行存储在存储器202中的非暂态软件程序、指令以及模块，从而执行一种测量变压器绝缘电阻吸收比的装置1000的各种功能应用以及数据处理，即实现上述方法实施例的一种测量变压器绝缘电阻吸收比的方法。

存储器202可以包括存储程序区和存储数据区，其中，存储程序区可存储操作系统、至少一个功能所需要的应用程序；存储数据区可存储根据一种测量变压器绝缘电阻吸收比的装置1000的使用所创建的数据等。此外，存储器202可以包括高速随机存取存储器，还可以包括非暂态存储器，例如至少一个磁盘存储器件、闪存器件、或其他非暂态固态存储器件。在一些实施方式中，存储器202可选包括相对于控制处理器201远程设置的存储器，这些远程存储器可以通过网络连接至该一种测量变压器绝缘电阻吸收比的设备200。上述网络的实例包括但不限于互联网、企业内部网、局域网、移动通信网及其组合。

所述一个或者多个模块存储在所述存储器202中，当被所述一个或者多个控制处理器201执行时，执行上述方法实施例中的一种测量变压器绝缘电阻吸收比的方法，例如，执行以上描述的图2中的方法步骤，图3中的方法步骤，实现图7中的单元1100的功能。

本发明实施例还提供了一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质存储有计算机可执行指令，该计算机可执行指令被一个或多个控制处理器执行，例如，被图8中的一个控制处理器201执行，可使得上述一个或多个控制处理器201执行上述方法实施例中的一种测量变压器绝缘电阻吸收比的方法，例如，执行以上描述的图2中的方法，图3中的方法步骤，实现图7中的单元1100的功能。

以上所描述的装置实施例仅仅是示意性的，其中所述作为分离部件说明的单元可以是或者也可以不是物理上分开的，即可以位于一个地方，或者也可以分布到多个网络单元上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部模块来实现本实施例方案的目的。

通过以上的实施方式的描述，本领域技术人员可以清楚地了解到各实施方式可借助软件加通用硬件平台的方式来实现。本领域技术人员可以理解实现上述实施例方法中的全部或部分流程是可以通过计算机程序来指令相关的硬件来完成，所述的程序可存储于一计算机可读取存储介质中，该程序在执行时，可包括如上述方法的实施例的流程。其中，所述的存储介质可为磁碟、光盘、只读存储记忆体readonlymemory,rom或随机存储记忆体randomaccessmemory,ram等。

以上是对本发明的较佳实施进行了具体说明，但本发明并不局限于上述实施方式，熟悉本领域的技术人员在不违背本发明精神的前提下还可作出种种的等同变形或替换，这些等同的变形或替换均包含在本申请权利要求所限定的范围内。