一种有源直流高压分析仪的制作方法

1.本实用新型涉及一种有源直流高压分析仪，属于电气设备检测仪器技术领域。


背景技术：

2.高压电缆绝缘试验主要包括：主绝缘及外护套绝缘电阻测量、主绝缘交流耐压试验、外护套直流耐压试验、交叉互联箱过压保护器试验。上述绝缘试验项目需配置不同的试验仪器完成，除了主绝缘交流耐压试验需专用的大型试验设备外，其余主绝缘及外护套绝缘电阻测量、外护套直流耐压试验和交叉互联箱过压保护器试验，主要需要使用兆欧表、直流高压发生器类型进行测试。现有普遍使用的电子式兆欧表，电压输出0-5000v，短路电流2ma。直流高压发生器的输出电压60/200/300kv，电流2ma，需要外接220v交流电源，操作控制部分和高压部分独立成两个部分，人工控制电压电流的输出。
3.主绝缘及外护套绝缘电阻测量、外护套直流耐压试验和交叉互联箱过压保护器三种试验分别需要用到不同的试验设备，试验设备的资源利用率低。


技术实现要素：

4.为了克服上述问题，本实用新型提供一种有源直流高压分析仪，该分析仪能够同时满足主绝缘及外护套绝缘电阻测量、外护套直流耐压试验和交叉互联箱过压保护器三种试验的需求，提高设备的利用率。
5.本实用新型的技术方案如下：
6.一种有源直流高压分析仪，包括处理器、数模转换模块、误差放大器、pwm发生器、倍压模块、高压取样模块、信号调理模块和模数转换模块；所述处理器输出电压信号，并通过所述数模转换模块转换成模拟信号，传输给所述误差放大器；所述误差放大器对比所述高压取样模块采集的信号和所述模拟信号得到误差放大数值，将误差放大数值传输给所述pwm发生器；所述pwm发生器对上述误差放大数值进行脉冲宽度调制后，传输给所述倍压模块；所述倍压模块对脉冲宽度调制后的误差放大数值倍压后通过高压取样模块施加在待检测目标上；所述高压取样模块包括两路独立取样回路，一路将采集的信号传输给所述误差放大器，另一路将采集的信号传输给所述信号调理模块，经所述信号调理模块iv变换后，传输给所述模数转换模块；所述模数转换模块将输入的模拟信号转换为数字信号后，传输给所述处理器。
7.进一步的，还包括采样预处理电路，所述采样预处理电路包括组合使用的滤波器、tvs保护模块和限幅电路；所述采样预处理电路对所述高压取样模块采集的信号进行预处理后传输给所述信号调理模块。
8.进一步的，所述处理器为stm32f103微处理器；所述处理器输出的0-2.5v电压信号经所述数模转换模块转换为模拟信号并放大2倍，得到0-5v的模拟信号；所述倍压模块包括升压变压器和倍压电路，所述倍压模块的输出电压为0-30kv。
9.进一步的，所述误差放大器为pid比较器。
10.进一步的，还包括显示屏、按键和电源管理模块；所述显示屏和所述按键分别与所述处理器电连接，所述电源管理模块为各设备供电。
11.本实用新型具有如下有益效果：
12.1.该分析仪输出电压在0-30kv之间，能过够满足主绝缘及外护套绝缘电阻测量、外护套直流耐压试验和交叉互联箱过压保护器三种试验的需求。
13.2.该分析仪将pid比较器作为误差放大器，能够稳定的输出误差放大后的数值。
14.3.该分析仪通过采样预处理模块对高压取样模块采集的信号进行预处理，避免高压放电对后级精密运放构成损坏。
附图说明
15.图1为本实用新型的模块示意图。
16.图中附图标记表示为：
17.1、处理器；2、数模转换模块；3、误差放大器；4、pwm发生器；5、倍压模块；6、高压取样模块；7、信号调理模块；8、模数转换模块；9、采样预处理电路；10、显示屏；11、按键；12、电源管理模块。
具体实施方式
18.下面结合附图和具体实施例来对本实用新型进行详细的说明。
19.参见图1，一种有源直流高压分析仪，包括处理器1、数模转换模块2、误差放大器3、pwm发生器4、倍压模块5、高压取样模块6、信号调理模块7和模数转换模块8；所述处理器1输出电压信号，并通过所述数模转换模块2转换成模拟信号，传输给所述误差放大器3；所述误差放大器3对比所述高压取样模块6采集的信号和所述模拟信号得到误差放大数值，将误差放大数值传输给所述pwm发生器4；所述pwm发生器4对上述误差放大数值进行脉冲宽度调制后，传输给所述倍压模块5；所述倍压模块5根据脉冲宽度输出倍压后的电压值，所述电压值通过高压取样模块6施加在待检测目标上；所述高压取样模块6包括两路独立取样回路，一路将采集的信号传输给所述误差放大器3，另一路将采集的信号传输给所述信号调理模块7，经所述信号调理模块7iv变换后，传输给所述模数转换模块8；所述高压取样模块6采集的信号为电流信号，需要经过iv变换转换为电压信号后，才能被所述模数转换模块8测量；所述模数转换模块8将输入的模拟信号转换为数字信号后，传输给所述处理器1。
20.本实施例中所述高压取样模块6有片式玻璃袖电阻与金属膜分压电阻组成。
21.在至少一种实施方式中，还包括采样预处理电路9，所述采样预处理电路9包括组合使用的滤波器、tvs保护模块和限幅电路；所述采样预处理电路9对所述高压取样模块6采集的信号进行预处理后传输给所述信号调理模块7。避免高压放电对后级精密运放构成损坏。
22.在至少一种实施方式中，所述处理器1为stm32f103微处理器；所述处理器1输出的0-2.5v电压信号经所述数模转换模块2转换为模拟信号并放大2倍，得到0-5v的模拟信号；所述倍压模块5包括升压变压器和倍压电路，所述倍压模块5的输出电压为0-30kv。通过控制处理器1的输出电压，可以实现0-30kv的试验电压，满足主绝缘及外护套绝缘电阻测量、外护套直流耐压试验和交叉互联箱过压保护器三种试验的需求。
23.在至少一种实施方式中，所述误差放大器3为pid比较器。使用前预设比例系数p、积分系数i和微分系数d，能够稳定的输出误差放大后的数值。
24.在至少一种实施方式中，还包括显示屏10、按键11和电源管理模块12；所述显示屏10和所述按键11分别与所述处理器1电连接，所述电源管理模块12为各设备供电。所述显示屏10用于显示试验参数。所述按键11用于人机交互，对设备进行控制。
25.参见图1，本实用新型的工作原理如下：
26.本实用新型在使用时，通过高压取样模块6对待检测目标施加电压并采样。
27.进行外护套绝缘电阻试验和高压电缆绝缘试验时，通过控制处理器1的输出电压，使倍压模块5的输出电压为500/1000/2000/2500/5000v。通过处理器1计算吸收比和极化指数。
28.进行外护套直流耐压试验时，通过控制处理器1按照预设的加压曲线进行试验，输出电压保持设定的时间，对采样的泄漏电流进行判断，得到试验判断结果。
29.以上所述仅为本实用新型的实施例，并非因此限制本实用新型的专利范围，凡是利用本实用新型说明书及附图内容所作的等效结构，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本实用新型的专利保护范围内。


技术特征：
1.一种有源直流高压分析仪，其特征在于，包括处理器(1)、数模转换模块(2)、误差放大器(3)、pwm发生器(4)、倍压模块(5)、高压取样模块(6)、信号调理模块(7)和模数转换模块(8)；所述处理器(1)输出电压信号，并通过所述数模转换模块(2)转换成模拟信号，传输给所述误差放大器(3)；所述误差放大器(3)对比所述高压取样模块(6)采集的信号和所述模拟信号得到误差放大数值，将误差放大数值传输给所述pwm发生器(4)；所述pwm发生器(4)对上述误差放大数值进行脉冲宽度调制后，传输给所述倍压模块(5)；所述倍压模块(5)根据脉冲宽度输出倍压后的电压值，所述电压值通过高压取样模块(6)施加在待检测目标上；所述高压取样模块(6)包括两路独立取样回路，一路将采集的信号传输给所述误差放大器(3)，另一路将采集的信号传输给所述信号调理模块(7)，经所述信号调理模块(7)iv变换后，传输给所述模数转换模块(8)；所述模数转换模块(8)将输入的模拟信号转换为数字信号后，传输给所述处理器(1)。2.根据权利要求1所述有源直流高压分析仪，其特征在于，还包括采样预处理电路(9)，所述采样预处理电路(9)包括组合使用的滤波器、tvs保护模块和限幅电路；所述采样预处理电路(9)对所述高压取样模块(6)采集的信号进行预处理后传输给所述信号调理模块(7)。3.根据权利要求1所述有源直流高压分析仪，其特征在于，所述处理器(1)为stm32f103微处理器；所述处理器(1)输出的0-2.5v电压信号经所述数模转换模块(2)转换为模拟信号并放大2倍，得到0-5v的模拟信号；所述倍压模块(5)包括升压变压器和倍压电路，所述倍压模块(5)的输出电压为0-30kv。4.根据权利要求1所述有源直流高压分析仪，其特征在于，所述误差放大器(3)为pid比较器。5.根据权利要求1所述有源直流高压分析仪，其特征在于，还包括显示屏(10)、按键(11)和电源管理模块(12)；所述显示屏(10)和所述按键(11)分别与所述处理器(1)电连接，所述电源管理模块(12)为各设备供电。

技术总结
本实用新型涉及一种有源直流高压分析仪，包括处理器、数模转换模块、误差放器、PWM发生器、倍压模块、高压取样模块、信号调理模块和模数转换模块；处理器输出电压信号，并通过数模转换模块转换成模拟信号，传输给误差放大器；误差放大器对比高压取样模块采集的信号和模拟信号得到误差放大数值，将误差放大数值传输给PWM发生器；PWM发生器对上述误差放大数值进行脉冲宽度调制后，传输给倍压模块；倍压模块根据脉冲宽度输出倍压后的电压值，电压值通过高压取样模块施加在待检测目标上；模数转换模块模拟信号转换为数字信号，输入处理器。本实用新型能够同时满足主绝缘及外护套绝缘电阻测量、外护套直流耐压试验和交叉互联箱过压保护器三种试验的需求。护器三种试验的需求。护器三种试验的需求。


技术研发人员：陈章山 盛明 陈钊炜 戴峰 郑金泉 谢华芳
受保护的技术使用者：国网福建省电力有限公司
技术研发日：2021.11.24
技术公布日：2022/7/28