智能化自动换档高压兆欧表制造技术

本发明专利技术公开一种智能化高压兆欧表，用于电力系统、电机、电力变压器、电力电缆等绝缘性能检测。本仪表采用Ｒ－Ｆ转换电路代替Ａ／Ｄ转换器，采用单片机控制整个系统的信号采集、数据处理、吸收比和极化系数的计算和显示。利用Ｒ－Ｆ电路，光电耦合电路，独特的串行Ｉ／Ｏ接口电路，配合软件程序等综合抗干扰措施，从而使显示数据稳定，操作简便。测试高压为２５００ｖ／５０００ｖ，测试范围为０～２０万兆欧，自动切换量程，测试精度达５％，可胜任各类电力设备绝缘性能测量。（*该技术在2013年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及高压、高绝缘性能测试仪表。常用于电力系统电机、电力变压器、电力电缆及电力电容器等绝缘性能检测。涉及测量电阻及材料、设备性能仪表，其型式多样、品种繁多，测量原理和测量方式各有差异。常用的普通低压万用表(指针式和数字式)使用的相当普遍，而用于高压绝缘测量的兆欧表，除传统摇表外，有日、美生产的高档指针式兆欧表，也有国内引进生产的。对于上述各高、低压兆欧表的发展及性能。有关文献中已有记载，不再赘述。根据检索，了解到目前测试性能较好的高压绝缘测量仪表，仍为国内生产的GZ-5A型数字式高压兆欧表(GK86105996)，其测试电压为2500V/5000V，量程20-20万兆欧，批量产品精度为5～10%，高于上述所有仪表的精度，并备有计时、报时、短路延迟保护、量程自动切换及数据保持功能。测试功能较强，电源容量较大，有较强的现场抗干扰能力，是目前国内正在普及推广的、较为适用的数字式高压兆欧表。但是唯有不足之处是现有技术采用非常规的A/D变换工作方式，在测试电压(2500-5000V)等级不同时，准确度略有差异，数字显示有跳动。而且，吸收比和极化系数仍需读出折算，给测量带来不便。本专利技术的目的在于针对现有技术存在的不足之处，提出新一代智能化高压数字兆欧表，以适用于高测试电压，多电压等级的测量，并有计算功能。除保留了原兆欧表(GK86105996)优点之外，本专利技术自动化程度较高，具有新的计算方法，不仅可进一步缩短测量时间，还可测量和显示试品绝缘性能参数。本专利技术的目的可用如下措施实现，基本结构可分为主、副两个通道。主通道有输入取样单元、R-F转换电路、光电耦合电路及数据处理电路;副通道有测试键控电路、串行I/O接口控制电路及输出显示和控制电路。主通道输入取样单元5/2.5KV直流测试高压经串并联电阻取样网络，分别取出与试品电阻Rx成反比的信号电压Vx，经滤波放大后为Vi和参考电压Vref。将Vi和Vref同时送入R-F转换电路，经R-F转换后，输出与Vi成反比，与试品电阻Rx成正比的频率信号Fout。该频率信号经隔离级光电耦合电路后，送至数据处理电路进行计算和数据处理。在软件支持下，数据处理电路将频率信号Fout转换成与试品电阻Rx一致的实际数值及有关的控制信号。副通道主通道上数据处理电路的运行，由测试键控电路给出控制信号Q6、Q7。该测试键控电路主要包括七个键位(A-G)，其中A-D四个键位分别为“常规测量”、“吸收比”、“极化系数”、和“5/2.5KV”功能控制键，经键盘输入接口给出Q6信号。E键为“复位”，经与门给出Q7信号。Q6和Q7经主通道光电耦合电路，控制数据处理电路的运行。另有两键F和G为电源软开关ON和OFF键。经数据处理电路计算、处理后的数据又经光电耦合电路，送至副通道串行I/O接口控制电路，它将数据处理电路计算、处理后的信息数据转换成输出信号S1-S6，并组合成不同的复合控制信号，分别送给键盘输入接口电路及输出显示和控制电路，分别完成数码显示、计时、报警，并给出高压选择信号Q1、Q2，高压启动信号Q3和自动量程控制信号Q4、Q5。本专利技术的目的还可以通过如下措施达到所述R-F转换电路由受取样信号Vi(或Vx)控制的充电恒流源、受参考电压Vref控制的放电恒流源及由时基电路构成的脉冲发生器构成。数据处理电路包括输入接口驱动电路、单片机芯片、程序存贮器及输入接口驱动电路组成。所述串行I/O接口控制电路由译码器、逻辑驱动器和R-S触发器构成。测试键控电路主要包括四个测试功能键和键盘输入接口;一个复位键和与非门;二个电源软开关键和门电路组成的R-S触发器构成。所述输出显示和控制电路包括数据显示器、时间显示器、欠压报警电路、蜂鸣器及命令口构成，其中命令口由串行缓冲器和数据锁存器组成，受S1、S5、S6控制，输出Q0-Q5控制信号。本专利技术与现有技术相比，除保留现有产品计时、报警、自动换档、短路延迟保护及数据保持功能外，由于采用数据处理电路，并固化了数据处理软件，智能化程度较高，变革以往贯用折算法评估吸收比和极化系数，而直接由仪表对吸收比和极化系数参量进行测量、计算和显示。采用R-F转换电路及串行I/O控制电路，不仅简化了电路结构，更进一步提高抗干扰能力，适应在恶劣的现场测量。用R-F转换电路取代非常规使用的A/D变换器，克服了测试电压(高压)等级改变对精度的影响，使仪表线性度及动态工作范围扩大。R-F转换稳定性很高，在输入数据变化40db时，输出频率非线性度在0.5db内。本仪表可交直流供电，直流测试高压为2500V、5000V，试品绝缘电阻测量精度与测试电压等级无关，可实现高压梯级调节。测量范围为0～20万兆欧，保守精度不劣于5%，被测试品的电阻可以到零，能胜任大容量电力设备绝缘性能测量。本专利技术的附面说明附图说明图1为本专利技术总体结构框2为输入取样单元的展开3为R-F转换电路等效电路4为R-F转换电路时序电路5为光电耦合电路和数据处理电路示意6为串行I/O接口控制电路示意7为电源软开关电路展开图。本专利技术下面结合(附图)实施例作进一步详述图1为本专利技术的总体结构框图。由输入取样单元产生两个电压信号，一个为参考电压Vref，另一与试品电阻Rx成反比的取样电压Vi。将Vref和Vi同时送至R-F转换电路变换成与取样电压Vi成反比，与试品Rx成正比的频率Fout信号，加到起隔离作用的光电耦合电路中，最后馈至数据处理电路，在软件支持下，数据处理电路对输入的Fout信号进行计算和数据处理。测试键控电路主要包括七个键位，A-D四键为测试功能键，分别是“常规测量”、“吸收比”、“极化系数”和“5/2.5KV”操作，每一按键通过键盘输入接口(选用多级静态移位寄存器CD4014)输出Q6信号。E键为“复位”，通过与门(选用与非门CD4011)输出Q7信号。Q6、Q7两控制信号仍通过光电耦合电路，加到数据处理电路中。另两键F和G为电源软开关“ON”和“OFF”键。经数据处理电路计算和数据处理后的信号由CPU(80C31)的P1.4～P1.7输出，再反方向馈给光电耦合电路。光电耦合电路是采用两级光电耦合器组成，每级(选TLP521-4型)为8对输入输出线，完全能胜任本专利技术的需要。光电耦合电路输出控制信号P1.4’～P1.7’加到串行I/O接口控制电路中，转化为不同的控制信号S1…S6组成复合控制信号，再加到输出显示和控制电路。用S1、S2控制键盘输入接口;用S1、S3信号控制数据显示器;用S1、S4控制时间显示器;用S1、S5、S6控制输出显示和控制电路中的命令口，该命令口由串行缓冲器(选用CD4015)和数据锁存器(选用CD40174)组成，由命令口输出信号Q0控制蜂鸣器报时。欠压报警电路也控制蜂鸣器，当+12V的电源电压低于+10V时，欠压报警电路动作，使蜂鸣器报警，通知用户更换电池。命令口还提供Q1、Q2信号作为高压5000V和2500V的选择信号;提供Q3信号作为高压启动信号;提供Q4、Q5为自动量程选择信号。另外Q4、Q5信号同时加到了键盘输入接口上，供程序监视外电路使用。图2为输入取样单元的展开图，由(Rx+Ro)//(R1+R2)组成串并联电阻取样网络。其中试品电阻Rx和Ro构成取样支路，R1和R本文档来自技高网...

【技术保护点】
智能化自动换档高压兆欧表，包括输入取样单元［１］、测试键控电路［１５］、输出显示和控制电路［１６］，其特征在于本专利技术还包括将取样信号变成频率的Ｒ－Ｆ转换电路［２］、起隔离作用的光电耦合电路［３］、对频率信号进行运算的数据处理电路［４］及将处理后的信息转化为不同控制信号的串行Ｉ／Ｏ接口控制电路［５］。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：彭虎，
申请(专利权)人：中国科学技术大学，
类型：发明
国别省市：34[中国|安徽]