專利名稱：微電流表自動校正方法及其裝置的制作方法
技術領域：
本發明涉及微電流表校正設備技術領域，具體是一種高壓設備絕緣性能在等溫松弛電流法(IRC)測試系統中用的微電流表的校正方法及其裝置。
背景技術：
電流信號檢測是評估高壓設備中絕緣材料絕緣狀態的重要手段，按被測電流的性質，被測電流信號可分為兩大類一種是高壓設備絕緣在高壓電場下的極化松弛電流，另一種是高壓設備絕緣在高壓電場撤去后的去極化松弛電流。等溫松弛電流法(IRC)是一種基于電流信號檢測的新型非破壞性絕緣狀態檢測法，其基本理是在常溫下預先對高壓設備絕緣施加某一特定的高壓極化電場，在極化一段時間后，撤去高壓極化電場，并檢測高壓設備絕緣隨后的去極化松弛電流。由于去極化松弛電流中蘊含著豐富的絕緣材料微觀性能信息，通過相關分析可得出絕緣材料相關的微觀參數、介電損耗、老化因子等參數，因此等溫松弛電流法可為高壓設備絕緣狀態評估提供可靠的依據。電力高壓設備絕緣的去極化松弛電流幅值一般在皮安級至飛安級，其檢測過程中受檢測設備性能、外界環境的影響比基于極化電流的常規檢測法更嚴重。由于等溫松弛電流(IRC)測試系統中集成了電流表模塊， 為了使其測試精度接近精密靜電計級電流表，需要在系統電流表模塊安裝完成后對其進行校正，使其所測數據與精密電流表更加接近。
發明內容
本發明的目的是提供一種微電流表自動校正方法及其裝置，解決了高壓設備絕緣性能在等溫松弛電流法(IRC)測試系統中用的微電流表的測試精度低的問題，利用該方法或校正裝置校正，可以使該微電流表的測試精度大大提高，甚至接近精密靜電計級電流表; 其方法簡便合理、原理獨特、精度較高；其裝置結構簡單，性能穩定；可滿足高壓設備絕緣性能在去極化松弛電流測試中用的微電流表的測試精度要求。本發明之一是這樣實現的一種微電流表自動校正方法，其特征在于以線性擬合修正為基礎，使待校電流表示值向精密電流表靠近的方法，具有如下步驟
a、采集標準電流曲線使用精密電壓源(2)，經標準電阻(3)，由精密電流表(5)測得一條標準電流曲線(或壓電曲線)；
b、用精密電壓源(2)經待校電流表(6)測得一條待校電流曲線(或壓電曲線)；
C、使用數據擬合得出兩曲線的參數，如斜率與截距，再通過系數校正來使得待校正電流表的曲線盡量靠近標準電流表，即使待校電流曲線與精密電流曲線靠近并誤差盡量小。所述的微電流表自動校正方法，其特征在于上述的b為由轉換模塊(4)自動控制切換，再由精密電壓源(2)經過標準電阻(3)，經待校電流表(6)測得一條待校電流曲線。所述的微電流表自動校正方法，其特征在于，利用壓電曲線的線性特征，僅由預設的有限個電壓值對應的電流值點，線性擬合出精密電流表與待校電流表的各量程對應的 U-I曲線；進行參數修正后，優化整個量程范圍內待校電流表所測的電流值。
本發明之二是這樣實現的一種微電流表自動校正裝置，其特征在于包括硬件部分和軟件部分；硬件部分由電腦(1)、精密電壓源(2)、標準電阻(3)、轉換模塊(4)、精密電流表(5 )、待校電流表(6 )組成；電腦(1)通過通訊接口( 7 )實現對精密電流源(2 )的通訊與控制連接，精密電壓源輸出通過耐高壓導線(8)與標準電阻(3)連接，標準電阻(3)通過耐高壓導線(9)與轉換模塊(4)相連接，轉換模塊(4)具有兩路輸出，一路通過同軸電纜(10) 接至精密電流表(5 )，另一路通過同軸電纜(11)與待校電流表(6 )相連；精密電流表(5 )通過通訊線(12 )與電腦(1)相連接，實現精密電流表(5 )的控制與采集；待校電流表(6 )通過 USB采集卡數據線(13)與電腦(1)相連接，實現待校電流(6)表的控制與采集；軟件系統實現對程控電流表和程控電壓源的控制，并可實現對待校電流表自動校正，校正系統的校正結果以校正曲線的形式給出。所述的轉換模塊(4)，由程控繼電器控制實現自動換接，繼電器(14)控制標準電流采集電路的開斷，繼電器(15)控制待校電流采集電路的開斷。本發明的積極效果是有效解決了長期以來現有技術中一直存在的且一直未能解決的問題，，解決了高壓設備絕緣性能在去極化松弛電流測試中用的微電流表的測試精度低的問題，利用該方法或校正裝置校正，可以使該微電流表的測試精度大大提高，甚至接近精密靜電計級電流表；其方法簡便合理、原理獨特、精度較高；其裝置結構簡單，性能穩定； 可滿足高壓設備絕緣性能在去極化松弛電流測試中用的微電流表的測試精度要求。以下結合實施例及其附圖作詳述說明，但不作為對本發明的限定。
圖1為本發明裝置實施例的整體結構示意圖。圖2為圖1中轉換模塊的初始狀態原理圖。圖3為圖2中的轉換模塊狀態2的原理圖。圖4為圖1的電流校正原理圖。圖5為本發明自動校正方法實施例測量精密電流表曲線的流程圖。圖6為本發明自動校正方法實施例測量待校電流表曲線的流程圖。圖7為本發明自動校正方法實施例對待校電流表進行擬合校正的流程圖。圖中各標號零部件名稱為1-電腦，2-精密電壓源，3-標準電阻，4-轉換模塊， 5-精密電流表，6-待校電流表，7-通訊線路，8-耐壓導線，9-耐壓導線，10-同軸電纜， 11-同軸電纜，12-通訊線路，13-采集卡usb數據線，14-控制精密電流表支路開斷的繼電器，15-控制待校電流表支路開斷的繼電器。
具體實施例方式此處所描述的具體實施例僅用以解釋本發明，并不適于限定本發明。校正器基本工作原理是先使用精密電壓源，經標準電阻，由精密電流表測得一條壓電曲線，再用精密電壓源經待校正電流表測得一條壓電曲線，使用數據擬合得出兩曲線的參數，再通過系數校正來使得待校正電流表的曲線盡量靠近標準電流表。下面結合附圖對本發明進行詳細描述。一、如圖1 本發明是一種等溫松弛電流法(IRC)測試系統中的微電流表模塊中所
4使用的微電流表自動校正系統，包括硬件部分和軟件部分。硬件部分由電腦1、精密電壓源 2、標準電阻3、轉換模塊4、精密電流表5，待校電流表6組成；軟件系統可實現對程控電流表和程控電壓源的控制，并可實現對待校電流表自動校正。校正系統的校正結果以校正曲線的形式給出，并留有通訊端口，通過編程可對數字微電流表進行全自動校正。校正裝置具體連接結構如下電腦1通過通訊接口 7實現對精密電流源2的通訊與控制，精密電壓源輸出通過耐高壓導線8與標準電阻連接，標準電阻通過耐高壓導線9與轉換模塊4相連接，轉換模塊4具有兩路輸出，一路通過同軸電纜10接至精密電流表5，另一路通過同軸電纜11與待校電流表6相連。精密電流表5通過通訊線12與電腦相連接，以實現精密電流表5的控制與采集；待校電流表6通過USB采集卡數據線13與電腦相連接， 實現待校電流6表的控制與采集。轉換模塊4結構如圖2、圖3所示，轉換模塊4由程控的繼電器14、15控制標準電路與待校電路之間的切換，圖1中(1)標注出的線路組成精密電流表電流采集電路狀態，對應的是圖2所示的轉換模塊4初始狀態，繼電器14閉合，繼電器15開啟，校正系統先采集精密電壓源2經標準電阻3由精密電流表5測得的壓電曲線。圖1中(2)標注出的線路組成待校電流表電流采集電路狀態，對應圖3中轉換模塊3的狀態2，繼電器14開啟，繼電器 15閉合，校正系統采集精密電壓源2經待校正電流表6的壓電曲線。采得精密電流表5與待校電流表6的壓電曲線后，通過電腦端軟件進行擬合與修正。全過程可都由電腦通訊與控制，可實現自動化。軟件及電路控制部分，可為不同結構，可構成各種不同的半自動控制或自動控制結構。二、具體校正方法為
校正第一步采集精密電流表讀數。其具體步驟如下，參見附圖5中的流程圖。步驟1 裝置連接到位后，電腦對精密電壓源、電流表初始化。步驟2 電腦端對轉換模塊發送命令，繼電器動作使得轉換模塊位于狀態1.與精密電流表相連接。步驟3:電腦程序端切換到待校正的量程，對精密電壓表輸出加壓命令 "operate，，。步驟4:根據該量程內預設的電壓采樣點值進行逐點加壓，并由精密電流表采集并存儲對應的電流數值。循環執行直到各量程測量完畢。步驟5:電腦程序端結束“operate”，并對轉換模塊發出命令，斷開與精密電流表連接的電路。校正方法第二步為采集待校電流表讀數，其具體步驟如下，參見附圖6中的流程圖。步驟6 電腦端對轉換模塊發送命令，繼電器動作使得轉換模塊位于狀態2，與待校正電流表相連接。步驟7:電腦程序端切換到待校正的量程，對精密電壓源輸出加壓命令 "operate，，。步驟8 根據該量程內預設的電壓采樣點值進行逐點加壓，并由精密電流表采集并存儲對應的電流數值。循環執行直到各量程測量完畢。步驟9 電腦程序端結束“operate”，并對轉換模塊發出命令，斷開與待校電流表
5連接的電路。如圖4所示，方形點表示精密電流表5所測的標準電流數值，三角形點表示待校電流表6所測得待校電流數值。通過對兩條曲線線性擬合得分別得到其曲線的斜率和截距， 通過參數調整來實現對待校電流表6的校正。整個過程通過電腦1控制與通訊，實現程控的全自動校正。擬合與校正為本發明涉及方法的第三步，其具體步驟如下，參見附圖7中的流程圖。步驟10 程序中調用儲存的預設電壓值所對應的精密電流表與待校電流表的電流值，生成兩條電流-電壓曲線。步驟11 對每個量程生成的兩條曲線進行線性擬合，得出 yl=Al*x+Bl，y2=A2*x+B2，其中χ為預設電壓值，yl>y2分別為精密電流表和待校電流表所測電流值，Al、A2為兩曲線對應斜率，BUB2為對應截距。步驟12 對y2進行線性修正以靠攏于yl，既yl=c*y2+d ；其中C=Al/ A2, d=Bl-(Al*B2/A2)。步驟13:將生成的修正系數c、d存儲并輸出到程序中，即采集后的電流數值y2都經過修正，更加靠近精密電流表讀數。至此矯正過程結束。
權利要求
1.一種微電流表自動校正方法，其特征在于以線性擬合修正為基礎，使待校電流表示值向精密電流表靠近的方法，具有如下步驟a、采集標準電流曲線使用精密電壓源(2)，經標準電阻(3)，由精密電流表(5)測得一條標準電流曲線(或壓電曲線)；b、用精密電壓源(2)經待校電流表(6)測得一條待校電流曲線(或壓電曲線)；C、使用數據擬合得出兩曲線的參數，如斜率與截距，再通過系數校正來使得待校正電流表的曲線盡量靠近標準電流表，即使待校電流曲線與精密電流曲線靠近并誤差盡量小。
2.根據權利要求1所述的微電流表自動校正方法，其特征在于上述的b為由轉換模塊(4)自動控制切換，再由精密電壓源(2)經過標準電阻(3)，經待校電流表(6)測得一條待校電流曲線。
3.根據權利要求1所述的微電流表自動校正方法，其特征在于，利用壓電曲線的線性特征，僅由預設的有限個電壓值對應的電流值點，線性擬合出精密電流表與待校電流表的各量程對應的U-I曲線；進行參數修正后，優化整個量程范圍內待校電流表所測的電流值。
4.一種微電流表自動校正裝置，其特征在于包括硬件部分和軟件部分；硬件部分由電腦(1)、精密電壓源(2)、標準電阻(3)、轉換模塊(4)、精密電流表(5)、待校電流表(6)組成；電腦(1)通過通訊接口(7)實現對精密電流源(2)的通訊與控制連接，精密電壓源輸出通過耐高壓導線(8)與標準電阻(3)連接，標準電阻(3)通過耐高壓導線(9)與轉換模塊(4) 相連接，轉換模塊(4)具有兩路輸出，一路通過同軸電纜(10)接至精密電流表(5)，另一路通過同軸電纜(11)與待校電流表(6 )相連；精密電流表(5 )通過通訊線(12 )與電腦(1)相連接，實現精密電流表(5 )的控制與采集；待校電流表(6 )通過USB采集卡數據線(13 )與電腦(1)相連接，實現待校電流(6)表的控制與采集；軟件系統實現對程控電流表和程控電壓源的控制，并可實現對待校電流表自動校正，校正系統的校正結果以校正曲線的形式給出。
5.根據權利要求4所述的微電流表自動校正裝置，其特征在于轉換模塊(4)，由程控繼電器控制實現自動換接，繼電器(14)控制標準電流采集電路的開斷，繼電器(15)控制待校電流采集電路的開斷。
全文摘要
本發明提供了一種微電流表自動校正方法及其裝置，涉及微電流表校正設備技術領域。校正方法是先使用精密電壓源，經標準電阻，由精密電流表測得一條壓電曲線，再用精密電壓源經待校正電流表測得一條壓電曲線，使用數據擬合得出兩曲線的參數，再通過系數校正來使得待校正電流表的曲線盡量靠近標準電流表；裝置硬件部分主要由電腦、精密電壓源、標準電阻、轉換模塊、精密電流表、待校電流表組成；本發明可以使該微電流表的測試精度大大提高，甚至接近精密靜電計級電流表；其方法簡便合理、原理獨特、精度較高；其裝置結構簡單，性能穩定；可滿足高壓設備絕緣性能在去極化松弛電流測試中用的微電流表的測試精度要求。
文檔編號G01R35/00GK102253353SQ20111009779
公開日2011年11月23日 申請日期2011年4月19日 優先權日2011年4月19日
發明者劉宏亮, 吳建東, 尹毅, 潘瑾, 王志浩, 紀哲強, 范輝, 高樹國 申請人:河北省電力研究院