真有效值容性電流測試儀的制作方法
【專利摘要】本發明涉及一種真有效值容性電流測試儀，由電源插座插接電源后經總電源開關、測試開關將電能傳輸到試驗變壓器低壓側線圈，試驗變壓器高壓側的高壓端連接高壓測試電纜，并聯由分壓電阻R1、R2串聯電路，試驗變壓器高壓側低壓端與電流傳感器輸入端連接，分壓電阻R1、R2之間節點與電壓傳感器輸入端連接；開關電源輸入端與總電源開關輸出連接，開關電源輸出分別為單片機、電流傳感器及電壓傳感器供電，電流傳感器及電壓傳感器的輸出端分別與單片機信號采集端連接，單片機輸出分別連接電壓顯示表頭、電流顯示表頭及電容電流顯示表頭。本發明利用傳感器對電壓、電流進行真有效值測量，并由單片機處理，具有高精度、高隔離、寬頻響、低漂移的優點。
【專利說明】真有效值容性電流測試儀
【技術領域】
[0001 ] 本發明屬于電力電纜容性電流測試【技術領域】，具體涉及一種真有效值容性電流測試儀。
【背景技術】
[0002]隨著電力系統和現代科學技術的發展，以及環境保護和市容規劃的要求，作為傳輸和分配電能用的電力電纜正逐步取代傳統的架空輸電線路。
[0003]對于中性點不接地電網，當系統對地電容電流很大時，按照我國《電力設備過電壓保護設計技術規程》規定，如果35kV、10kV系統電容電流大于30A、10A時，應安裝消弧線圈補償電容電流。如果沒有補償，單相接地時，電壓過零點電弧不能自動熄滅，故障點會產生很高的接地電流和弧光過電壓，將危機人身和設備安全。安裝消弧線圈后，如果補償不合理同樣會產生很大的接地電流和弧光過電壓。因此，對于中性點不直接接地的配電系統，在電纜出線新設或改造時應及時對其電容電流進行實測，向調度部門提供準確的電容電流值，用以調整消弧線圈的分接位置。
[0004]電纜容性電流傳統的測量方法，需用調壓器升壓，電壓表、電流表經電壓互感器和電流互感器測量電壓、電流等參數，這就造成試驗現場儀器較多、布置凌亂，而且測試數據還得經過公式推導計算，這樣就導致了工作效率不高。再者，中間環節越繁瑣，給測量結果帶來誤差的不確定因素也就越多。
【發明內容】
[0005]本發明的目的在于克服現有技術的不足，提供一種真有效值容性電流測試儀。
[0006]本發明解決其技術問題是采取以下技術方案實現的:
[0007]一種真有效值容性電流測試儀，包括外部殼體、電源插座、總電源開關、測試開關、試驗變壓器、高壓測試電纜、分壓電阻R1、分壓電阻R2、開關電源、電流傳感器、電壓傳感器、單片機、電壓顯示表頭、電流顯示表頭及電容電流顯示表頭，所述電源插座、高壓測試電纜、總電源開關、測試開關、電壓顯示表頭、電流顯示表頭及電容電流顯示表頭安裝在殼體表面上；所述電源插座插接220V電源并經總電源開關、測試開關將220V電能傳輸到試驗變壓器的低壓側線圈，試驗變壓器高壓側線圈的高壓端連接高壓測試電纜，將高壓輸出至試品進行測試，同時高壓端并聯由分壓電阻Rl和分壓電阻R2串聯組成的分壓器電路，試驗變壓器高壓側線圈的低壓端與電流傳感器信號輸入端連接，分壓電阻Rl和分壓電阻R2之間的節點與電壓傳感器信號輸入端連接；所述開關電源的輸入端與總電源開關的輸出連接，開關電源輸出分別為單片機、電流傳感器及電壓傳感器供電，電流傳感器及電壓傳感器的輸出端分別與單片機的電流采集端及電壓采集端連接，為單片機提供測試信號，單片機的輸出分別連接電壓顯示表頭、電流顯示表頭及電容電流顯示表頭。
[0008]而且，所述殼體上還安裝有綠色顯示燈及紅色顯示燈，綠色顯示燈并聯于總電源開關的輸出端，用以顯示總電源開關的工作狀態，紅色顯示燈并聯于測試開關的輸出端，用于顯示測試開關的輸出狀態。
[0009]而且，所述單片機為ATMEL公司生產的型號89C2051的單片機，所述單片機、電流傳感器、電壓傳感器、開關電源及分壓電阻R2由Q端接地。
[0010]而且，所述電壓顯示表頭、電流顯示表頭及電容電流顯示表頭均采用LED表頭；總電源開關采用帶漏電保護的空氣開關；測試開關采用雙工位按鈕式開關；試驗變壓器采用自行繞制的250V/1500V、3kVA的升壓變壓器；高壓測試電纜采用額定電壓為5kV，額定電流為4A的普通高壓測試電纜；分壓電阻Rl和分壓電阻R2分別依次為20K Ω和IK Ω，容量均為IW ;開關電源為可輸出+5V和+12V的常規穩壓電源。
[0011 ] 本發明的優點和積極效果是:
[0012]1、本發明利用傳感器對電壓、電流進行真有效值測量，并將采集到的數據經微處理器處理后通過LED表頭將測試結果顯示輸出。本發明儀器有效克服了傳統測試方法接線復雜、測量誤差大等缺點，操作簡便，使得現場測試效率得到大幅提升。
[0013]2、本發明采用高精度的電壓、電流傳感器及隔離模塊，對電路中的交流電壓、電流進行實時測量，將其轉化為標準的頻率輸出，具有高精度、高隔離、寬頻響、低漂移、低功耗、溫度范圍寬的優點。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0014]圖1是本發明的外部構成示意圖；
[0015]圖2是本發明的電路原理意圖；
[0016]圖3是本發明原理的實施步驟示意圖。
【具體實施方式】
[0017]以下結合附圖對本發明實施例做進一步詳述，需要強調的是，本發明所述的實施例是說明性的，而不是限定性的，因此本發明并不限于【具體實施方式】中所述的實施例，凡是由本領域技術人員根據本發明的技術方案得出的其他實施方式，同樣屬于本發明保護的范圍。
[0018]一種真有效值容性電流測試儀，如圖1或2所示，包括外部殼體、電源插座、總電源開關、測試開關、試驗變壓器、高壓測試電纜、分壓電阻R1、分壓電阻R2、開關電源、電流傳感器、電壓傳感器、單片機、電壓顯示表頭、電流顯示表頭及電容電流顯示表頭，其中，電源插座、高壓測試電纜、總電源開關、測試開關、電壓顯示表頭、電流顯示表頭及電容電流顯示表頭安裝在殼體表面上；所述電源插座插接220V電源并經總電源開關、測試開關將電能傳輸到試驗變壓器的低壓側線圈，試驗變壓器高壓側線圈的高壓端連接高壓測試電纜，將高壓輸出至試品進行測試，同時高壓端并聯由分壓電阻Rl和分壓電阻R2串聯組成的分壓器電路，試驗變壓器高壓側線圈的低壓端與電流傳感器信號輸入端連接，串聯的分壓電阻Rl和分壓電阻R2之間的節點與電壓傳感器信號輸入端連接；所述開關電源的輸入端與總電源開關的輸出連接，開關電源的5V輸出及Com端為單片機供電，開關電源的12V輸出及Com端分別為電流傳感器及電壓傳感器供電，電流傳感器及電壓傳感器的輸出端分別與單片機的電流采集端及電壓采集端連接，為單片機提供測試信號，單片機的輸出分別連接電壓顯示表頭、電流顯示表頭及電容電流顯示表頭，用以顯示試驗測試數據。[0019]在本發明的實例中，所述殼體上還安裝有綠色顯示燈及紅色顯示燈，綠色顯示燈并聯于總電源開關的輸出端，用以顯示總電源開關的工作狀態，紅色顯示燈并聯于測試開關的輸出端，用于顯示測試開關的輸出狀態。
[0020]在本發明的實例中，所述單片機為ATMEL公司生產的型號89C2051的單片機，AT89C2051是一個2k字節可編程EPROM的高性能微控制器，它與工業標準MCS-51的指令和引腳兼容，該單片機具有2k字節EPR0MU28字節RAM、15根I/O線、2個16位定時/計數器、5個向量二級中斷結果、I個全雙向的串行口，并且內含精密模擬比較器和片內振蕩器。所述單片機、電流傳感器、電壓傳感器、開關電源及分壓電阻R2由Q端接地。
[0021]在本發明的實例中，所述電壓顯示表頭、電流顯示表頭及電容電流顯示表頭均采用LED表頭，總電源開關采用帶漏電保護的空氣開關，測試開關采用雙工位按鈕式開關，試驗變壓器采用自行繞制的250V/1500V、3kVA的升壓變壓器，高壓測試電纜采用額定電壓為5kV,額定電流為4A的普通高壓測試電纜，分壓電阻Rl和分壓電阻R2分別依次為20K Ω和IK Ω，容量均為1W，開關電源為可輸出+5V和+12V的常規穩壓電源。
[0022]本發明的工作原理是:
[0023]如圖3所示，在對被試電纜進行電容電流測試前，先將高壓測試電纜連接至被試電纜首端的纜芯，末端懸空，并保持與其他設備及地的安全距離，同時被試的銅屏蔽層、鎧裝層及容性電流測試儀的接地端均接地。
[0024]測試時，接上電源插座，合入總電源開關，此時綠色指示燈亮起，同時通過開關電源向電流傳感器、電壓傳感器及單片機提供電源，進入數據采集、處理狀態。
[0025]當合入測試開關時，紅色指示燈亮起，此時試驗變壓器開始通過高壓測試電纜將1500V高壓輸出至被試電纜纜芯，電流傳感器通過試驗變壓器的尾端采樣試驗電流、電壓傳感器通過試驗變壓器高壓端的分壓電阻Rl、R2之間的節點采樣試驗電壓，同時采集到的電流、電壓信號被輸送到單片機處理，經編程計算，最終將測試電壓、測試電流及換算至運行電壓下的電容電流通過電壓顯示表頭、電流顯示表頭及電容電流顯示表頭顯示輸出。
[0026]數據計算處理如下:
[0027]C=It/ω Ut
[0028]Is=CoCUs
[0029]其中:C——被試電纜電容量；
[0030]ω-角頻率，co=2jif;
[0031]f——電纜系統頻率，50Hz;
[0032]It—試驗電流(即電流傳感器采樣值，由電流表頭顯示輸出)；
[0033]Ut—試驗電壓(即電壓傳感器采樣值，由電壓表頭顯示輸出)；
[0034]Is—運行電壓下的電容電流(由電容電流表頭顯示輸出)；
[0035]Us——系統運行電壓(Us=10kV/l.732)。
【權利要求】
1.一種真有效值容性電流測試儀，其特征在于:包括外部殼體、電源插座、總電源開關、測試開關、試驗變壓器、高壓測試電纜、分壓電阻R1、分壓電阻R2、開關電源、電流傳感器、電壓傳感器、單片機、電壓顯示表頭、電流顯示表頭及電容電流顯示表頭，所述電源插座、高壓測試電纜、總電源開關、測試開關、電壓顯示表頭、電流顯示表頭及電容電流顯示表頭安裝在殼體表面上；所述電源插座插接電源后經總電源開關、測試開關將電能傳輸到試驗變壓器的低壓側線圈，試驗變壓器高壓側線圈的高壓端連接高壓測試電纜，同時高壓端并聯由分壓電阻Rl和分壓電阻R2串聯組成的電路，試驗變壓器高壓側線圈的低壓端與電流傳感器信號輸入端連接，分壓電阻Rl和分壓電阻R2之間的節點與電壓傳感器信號輸入端連接；開關電源輸入端與總電源開關輸出連接，開關電源輸出端分別為單片機、電流傳感器及電壓傳感器供電，電流傳感器及電壓傳感器的輸出端分別與單片機的電流采集端及電壓采集端連接，單片機的輸出分別連接電壓顯示表頭、電流顯示表頭及電容電流顯示表頭。
2.根據權利要求1所述的真有效值容性電流測試儀，其特征在于:所述殼體上還安裝有綠色顯示燈及紅色顯示燈，綠色顯示燈并聯于總電源開關的輸出端，紅色顯示燈并聯于測試開關的輸出端。
3.根據權利要求1所述的真有效值容性電流測試儀，其特征在于:所述單片機為ATMEL公司生產的型號89C2051的單片機。
4.根據權利要求1所述的真有效值容性電流測試儀，其特征在于:所述電壓顯示表頭、電流顯示表頭及電容電流顯示表頭均采用LED表頭；總電源開關采用帶漏電保護的空氣開關；測試開關采用雙工位按鈕式開關；試驗變壓器采用250V/1500V、3kVA的升壓變壓器；高壓測試電纜采用額定電壓為5kV，額定電流為4A的高壓測試電纜；分壓電阻Rl和分壓電阻R2分別依次為20ΚΩ和1ΚΩ，容量均為IW ;開關電源為可輸出+5V和+12V的常規穩壓電源。
【文檔編號】G01R19/02GK103777057SQ201210394250
【公開日】2014年5月7日 申請日期:2012年10月17日 優先權日:2012年10月17日
【發明者】唐慶華, 劉寶成, 項添春, 郗曉光, 滿玉巖, 鄒淮 申請人:天津市電力公司, 國家電網公司