基于极化去极化电流法的时频混合绝缘诊断系统，包括若干套装置，所述装置包括电源、绝缘测试用电极箱、控制开关、微电流检测电路、dsp检测系统以及上位机处理系统。所述电源可以对电压放大电路及其它电路中需要供电部分提供电源。对所述装置进行供电的装置由一系列电路组成，其中包括整流滤波电路、光耦隔离电路以及放大电路组成，所述绝缘测试用电极箱要保证屏蔽良好，无外界谐波干扰。极化去极化电流法的时频混合诊断方法是进行绝缘诊断非常有效的方法，所述系统可以准确的检测出所测物质的绝缘状态。
【技术实现步骤摘要】
绝缘介电谱检测相关领域以及绝缘介质的绝缘诊断等相关领域。
技术介绍
介电谱绝缘诊断技术的时域测量法包括极化去极化电流法和恢复电压法两种，及通常的阻抗分析测试技术。这些检测方法可较准确的获得变压器油纸绝缘、电机环氧—云母绝缘等电力设备绝缘老化程度、绝缘纸中含水量等与老化密切相关的重要信息。当绝缘老化程度加深时，变压器容易发生故障，电力系统的故障率增加。有效的评估变压器绝缘状态可以提高设备可靠性、安全性及电网供电质量。国内外关于变压器老化状态及故障诊断的方法主要可以分为两类：一方面是变压器固体绝缘材料电性能检测；另一方面是变压器油的化学检测。电气检测的方法主要是极化去极化电流检测法和频谱分析法。
技术实现思路
本专利技术专利弥补了现有技术的不足，提供了基于极化去极化电流法的时频混合绝缘诊断系统，所述装置由电源系统、绝缘测试用电极箱、控制开关、微电流检测电路、dsp检测系统、上位机处理系统组成。所述电源系统由整流滤波电路、放大电路、直流电源、光耦隔离电路组成；在进行电源选择时，可以选择电池为电路进行供电，选用电池进行供电的优点是，没有谐波干扰；在实际检测进行电路搭建时，采用电池供电会价格比较昂贵，因此所述电路一般采用220V普通供电电源进行供电；由于所述普通电源供电的谐波比较多，如果谐波通过放大电路会进行相应的放大，这会对电路元件造成损伤；所述普通供电电源先通过变压器进行将电压降低，再通过整流滤波电路，使所述电路电压由220V降到电路可接受的低电压；所述具体数值在使用方法中详细叙述；所述直流电路为相关器件提供相对应的直流电源，所述光耦隔离电路可以防止谐波干扰，是起屏蔽干扰作用，同时所述光耦电路对电压的要求比较低，要放在放大电路的前面进行连接。所述绝缘检测试用电极箱内是绝缘测试用的三电极系统，同时箱体具有良好的屏蔽电磁波效果，此检测属于微电流检测，所述装置必须具有良好的屏蔽电磁干扰效果，同时具有良好的接地。所述控制开关作用和微电流检测电路作用以及效果由后文使用方法进行详细叙述。所述dsp检测系统和上位机处理系统是由检测系统收集微电流检测电路所收集的信号，进行相对应的处理操作，传递到上位机进行后期处理，呈现图形，最后提供相关的数据分析，进行材料的绝缘诊断。本专利技术新颖处在于：所述系统便于在实验室进行搭建，所述电路原理也容易为电力人员理解，克服了以往绝缘检测需要时间长，设备大的特点；在进行绝缘诊断时，采用介电谱法检测是现在比较流行的检测方法，所述方法为介电谱检测技术中时频检测方法，可以大大缩短所需检测时间，提高检测精度。附图说明图1是本专利技术的结构示意图。图2是电源系统内部系统图。图3是整流滤波电路结构原理图。图4是光耦隔离电路结构原理图。图5是放大电路结构原理图。图6是微电流检测电路原理图。图7是A2的的正负供电电压图。图8是去极化电流测量和拟合值图。图9是去极化电流曲线拟合和测量值图。图中：1、电源系统。2、控制开关（1）。3、绝缘测试用电极箱。4、控制开关（2）。5、微电流测量电路。6、dsp检测系统。7、上位机处理系统。具体实施方式下面应用具体实例对本专利技术进行一般说明，本专利技术的使用方式并非一种，还有其他形式。实施例：所述系统由电源1提供电能，接入普通用电交流220V通过变压器降压，再通过整流滤波电路将电压降为5V；考虑所述每一级单元电路的独立性，因此有必要设计隔离电路输入信号与输出信号的隔离，以及各级单元电路的电气隔离，同时也能避免电路震荡反馈回前端。接入光耦隔离电路，所述电路为基于高精度光电耦合器HCNR201的隔离电路电路设计输入信号幅值范围为1mV~10V。通过改变图4中R2的电阻值可以实现增益调节，无需附加偏置调节电路。为了改善电路的输出精度，放大器OP07的输入端应与后级输出通过开尔文连接。开尔文连接的是一种模拟量远传的连接方法，反馈线并不是从运放的输出端引入，而是通过负载末端引入。开尔文接法避免了线路传输引起的误差。本文设计的隔离电路可以实现输出信号的幅值与输入完全相同，且相位偏移在一定频段内稳定不变。所述放大电路电路如图5所示，所述放大电路不仅可以达到较好的线性度，且可以输出任意波形电压。每个单元模块输出电压可达400 Vpp，通过多单元级联后可以输出更高的电压幅值，输出上限仅取决于前级光耦隔离电压与供电变压器的隔离电压。该电路可以输入任意电压波形信号，输入电压信号为光耦隔离后端输出。电路由六个高压且高输出电流的OPA454运算放大器组成。OPA454增益稳定且压摆率高达13V/，增益带宽积达2.5MHz。放大电路具有较宽的供电范围，可为±5V~±50V双极性供电或10V~100V单极性供电。由A1、A2、A3三个运算放大器构成一个具有20倍放大倍数的电压串联负反馈电路，运算放大器A1和A3构成两个电压跟随器并负责为A2放大器提供电源。A1~A3三个运算放大器的供电电压为100V。图5中V01和V02分别为A2的正负供电电压。当输入电压信号改变时，正极性的V01和负极性的V02也跟随着变化。但无论输入信号如何变化，V01和V02的差值的绝对值始终保持在100V以内，通过宽范围跟随性的变化电源措施，从而保证了放大电路可以输出更高的电压幅值。同理，电路右侧部分由A4、A5、A6三个运算放大器构成一个具有20倍放大倍数的电压并联负反馈电路。根据OPA454 的极限运行最大参数VS=(V+)-(V-)=120V，为了充分利用运放从而实现最优放大，电路设计的电源电压为(V+)-(V-)=100V，而直接加100V电源无法实现最后峰峰值400V的输出。因此，电路设计上同样用上下两个运放为中间放大作用的运放提供电源，从而扩大了电压输出范围。左侧上下两运放接100V电源，实现对前级输出电压跟随，并且抬高50V；右侧实现对前级输出电压的跟随，并且降低 50V。而上下运放输出波形之差为常数 100V，从而为中间运放提供了电源。由于左右两侧对信号放大后极性相反，因而两路放大倍数可叠加。每单元电路实现了对输入的 40 倍放大(400Vpp)。所述绝缘测试用电极箱，电极箱内是绝缘测试用三电极系统，其中保护间隙是2mm，测量电极直径50mm。由于被测试绝缘介质检测属于微电流范围，极易受外界干扰影响，特别是去极化电流后期一般为PA级甚至更小，因此对试样及测量引线采取良好屏蔽是测试关键。试验中电极箱及微电流测量电路的屏蔽外壳要可靠接地。电流信号通过微电流测试电路后，由原来的微电流放大为电压信号，将输出电压信号通过dsp系统采集数据，传输到上位机上进行图像的显示。所述微电流检测电路，微电流检测电路由两部分组成：前级I-V转换放大电路与后级放大电路。对电流进行测量时，应将被测电流信号通过放大器及电阻转换为电压信号，对介电谱时域测试中由于介质阻抗极高，要求选用的运算放大器应具有高输入阻抗和共模抑制比；本设计中选用超低偏置电流运算放大器 OPA129，输入采用静电级隔离场效应管技术，最大偏置电流为 ±250fA，最大失调电压±5mV，共模抑制比 120dB。在测量中，由于被测量的变化范围较大，因此在测量时要对放大电路进行量程切换。量程切换的方法就是对 T 型网络中的R1通过开关进行切换，分别将电阻R1用开关切换为 100GΩ本文档来自技高网...
【技术保护点】
基于极化去极化电流法的时频混合绝缘诊断系统其特征在于，所述结构包括电源系统、控制开关（1）、绝缘测试用电极箱、控制开关（2）、微电流测量电路、dsp检测系统、上位机处理系统；所述电源系统包含整流滤波电路、放大电路、直流电源、光耦隔离电路；所述直流电源为各个需要提供直流电源的器件提供相应的电压输入，其中所述dsp检测系统也需要直流电源提供相应的电压；所述绝缘测试用电极箱需屏蔽良好，检测的电流极其微小，对外界干扰敏感度高；同时所述绝缘测试用电极箱必须具有良好的接地措施，保证箱体与大地这个良导体联通，同时保证箱体所产生的静电可以快速导入到大地系统中。
【技术特征摘要】
1.基于极化去极化电流法的时频混合绝缘诊断系统其特征在于，所述结构包括电源系统、控制开关（1）、绝缘测试用电极箱、控制开关（2）、微电流测量电路、dsp检测系统、上位机处理系统；所述电源系统包含整流滤波电路、放大电路、直流电源、光耦隔离电路；所述直流电源为各个需要提供直流电源...
【专利技术属性】
技术研发人员：刘骥，胡玉柱，赵明云，邢桢林，
申请(专利权)人：哈尔滨理工大学，
类型：发明
国别省市：黑龙江;23
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