便携式电容器综合测试仪制造技术

一种便携式电容器综合测试仪，包括输入调理与相位检测、主控ＣＰＵ、通讯接口、正弦波产生与功率放大、电源转换与看门狗、时钟与接口、数模转换、触摸屏与显示和钳形表传感器，其特点是利用变频原理和钳形表，实现了不拆线模拟系统在线运行状态的测试电容值问题，并且同步测试显示介质损失角，便于对电容器运行状态进行综合分析。其优点为，测试简便省时省力、保障了检修人员的人身安全，能够解决电桥法测试故障检出率低的问题，尤其适合于单套管、多组或多个电容器串并联时的电容值测试，是一种理想的便携式电容器综合测试仪。（*该技术在2019年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本技术涉及一种电容器的综合测试装置，特别是一种适用于多个或多组高压电容器串并连接、单套管电容器等的综合测试装置。
技术介绍
目前，供电系统有关规程要求每1-5年须用电流电压法或仪器测量法对高压电容 器值进行测试，考虑到牵引供电系统的特殊性，牵引变电所电容值的测试每年即须进行一 次。第一种方式用电流电压法对高压电容器值进行测试时，首先须将电容器从串并联系统 中撤除，拆下其引线，而后按测量原理接好线，最后施加适当的电压。为消除外界干扰保证 测量精度使测得的电流不小于1A，则施加的工频电压多在700V以上，如此高的电压不仅对 表计的耐压、电源容量和操作人员的素质提出了较高的要求，测试完成后还须对电容器放 电，如若操作不当极易诱发人身伤害和设备损坏的事故。因此，用此方法测试电容器直，程 序复杂、费时费力、存在不安全隐患。另外，用此方法测试电容器值还容易出现偏差，电容器 的故障检出率低。第二种方式用仪器测量法对高压电容器值进行测试时，虽然有的仪表在 测量完成后省去了放电这一环节，但仍需将电容器撤除下来。另外，仪器测量法主要是针对 低电压小容量的陶瓷、云母电容器，对于高电压、大容量的电容器是不适用的，并且利用电 桥原理构成的测试仪存在调试困难、成本高、易损坏等问题。此外，实际应用中还有一种方 法是电容器的在线检测，但该方法需要增加若干传感器、导线等设备，很难在已运营的牵引 供电系统中推广应用。
技术实现思路
本技术的目的是设计一种无须拆除电容器串并连接线即可模拟系统在线运 行状态，可快速对电容器本体及连接元器件进行检测、对介损进行测试的便携式电容器综 合测试装置。 本技术的目的可以通过下述实施方案来实现 本便携式电容器综合测试仪，包括输入调理与相位检测、主控CPU、通讯接口 、正弦波产生与功率放大、电源转换与看门狗、时钟与接口、数模转换、触摸屏与显示和钳形表传 感器，其特征是输入调理与相位检测内有运算放大器、电压比较器、增益控制继电器JT1、JT2和有源滤波CBB精密电容C6、C7、C14及C15，其运算放大器和电压比较器的型号分别是 LM158和LM393 ;主控CPU内有单片机和12M晶体振荡器，其单片机的型号为AT89C51 ;通讯 接口内有RS-232接口转换芯片和多路模拟转换开关，其型号分别是MAX232和CD4052 ;正 弦波产生与功率放大内有上拉电阻Rl 、滤波回路、高速运放、带通滤波和功率输出集成放大 器，其高速运放和功率输出集成放大器的型号分别是LF353和TDA2030 ;滤波回路包括R37、 C25、 R36和C24，带通滤波包括C27和C26 ;电源转换与看门狗内有低压差稳压电路、看门 狗电路和掉电保持存贮器，其型号分别是TPS7350、 X5045P和24C01 ;时钟与接口内有低功 耗时钟电路、掉电供电电池、32. 768K晶体振荡器和显示及键盘接口，其低功耗时钟电路的型号为M41T0 ;数模转换内有A/D转换器和2. 5V精密稳压基准，其型号分别是TLC1542和 LM386 ;触摸屏与显示内有自带触摸屏的270*430全彩显示器。 其连接关系为输入调理与相位检测与主控cpu之间，相位比较输入信号端子ra连接到主控CPU内单片机AT89C51的INT1和TO端；输入调理与相位检测与数模转换之间， 输入调理与相位检测内的模拟电压输入端子ADI和ADV连接到A/D转换器TLC1542的输入 端第1和第2引脚；数模转换与主控CPU之间，A/D转换器的18、17、16、15引脚分别连接至 主控CPU的P1.0、P1. 1、P1. 2和P1. 3端；正弦波产生与功率放大与主控CPU之间，主控CPU 的频率信号通过引脚T1引线SIN输入正弦波产生与功率放大；电源转换与看门狗与主控 CPU之间，看门狗X5045P具有fC总线接口，其1、2、3、5、6、7引脚分别与主控CPU内的P1. 5、 PI. 6、P1. 7、WR、RD以及RESET端相连接；电源转换与看门狗内的掉电保持存贮器24C01的 第5和第6引脚分别与主控CPU中的P2. 5和P2. 3相连接；通讯接口与主控CPU之间，主控 CPU的串口线RXD和TXD分别连接到通讯接口内多路模拟转换开关CD4052的X端和Y端， 同时主控CPU的控制信号RS232CS由P2. 4送到通讯接口内多路模拟转换开关CD4052的A 端；通讯接口与触摸屏与显示之间，通讯接口的一路信号由接口 J4连接到触摸屏与显示； 正弦波产生与功率放大的输出信号由接口 J2送给被测电容；时钟与接口与主控CPU之间， 时钟芯片M41T0具有I2C总线接口 ，主控CPU的P2. 5和P2. 2分别连接到时钟与接口内时 钟芯片M41T0的第5和第6引脚；钳形表传感器与输入调理与相位检测之间，钳形表传感器 的输出信号通过输入调理与相位检测内接口 J8的第1和第2端子分别连接到输入调理与 相位检测内的运算放大器LM158第2和第3引脚。 本技术的优点为1、采用"变频原理+钳形表"的方案，可模拟电容器的在线 运行状态，在不拆除连接线、保险和连接件的情况下，也能方便地测量电容器带电运行时所 表现的容量和介损，可方便地适用于多个电容器并联的系统中，降低了检修试验的劳动强 度、节约了大量的人力、物力。2、采用变频电流电压法提取特征量，消除了现场(特别是牵 引供电系统)各种形式干扰信号的影响，能够有效检测出电容表检测不到的劣化电容器； 测量时电容器不储能，保障了检修试验人员的人身安全。3、本装置采用四线制万式，从电容 的根部取得电压，有效防止了中、大值电容测试时的功率影响；利用虚短和虚断特性，构成 输入阻抗极低的电流放大器，提高了电流的采集精度。4、提供了相位差的精确测量、计算介 质损耗因数的方式，解决了单套管电容器只能进行电容值测试的问题，为运行分析提供了 可靠的定量辅助手段。附图说明图1是装置总体框架图； 图2是输入调理与相位检测部分原理图； 图3是主控CPU部分原理图； 图4是通讯接口原理图； 图5是正弦波产生与功率放大部分原理图； 图6是电源转换与看门狗原理图； 图7是时钟与接口原理图； 图8是数模转换原理图。具体实施方式如图1——8所示，本便携式电容器综合测试仪，包括输入调理与相位检测1、主控 CPU2、通讯接口 3、正弦波产生与功率放大4、电源转换与看门狗5、时钟与接口 6、数模转换 7、触摸屏与显示8和钳形表传感器9，其特征是输入调理与相位检测1内有运算放大器、 电压比较器、增益控制继电器JT1、 JT2和有源滤波CBB精密电容C6、 C7、 C14及C15，其运 算放大器和电压比较器的型号分别是LM158和LM393 ;主控CPU2内有单片机和12M晶体振 荡器，其单片机的型号为AT89C51 ;通讯接口 3内有RS-232接口转换芯片和多路模拟转换 开关，其型号分别是MAX232和CD4052 ;正弦波产生与功率放大4内有上拉电阻Rl、滤波回 路、高速运放、带通滤波和功率输出集成放大器，其高速运放和功率输出集成放大器的型号 分别是LF353和TDA2030 ;滤波回路包括R37、 C25、 R36和C24，带通滤波包括C27和C26 ;本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种便携式电容器综合测试仪，包括输入调理与相位检测（１）、主控ＣＰＵ（２）、通讯接口（３）、正弦波产生与功率放大（４）、电源转换与看门狗（５）、时钟与接口（６）、数模转换（７）、触摸屏与显示（８）和钳形表传感器（９），其特征是：输入调理与相位检测（１）内有运算放大器、电压比较器、增益控制继电器ＪＴ１、ＪＴ２和有源滤波ＣＢＢ精密电容Ｃ６、Ｃ７、Ｃ１４及Ｃ１５，其运算放大器和电压比较器的型号分别是ＬＭ１５８和ＬＭ３９３；主控ＣＰＵ（２）内有单片机和１２Ｍ晶体振荡器，其单片机的型号的Ａ端；通讯接口（３）与触摸屏与显示（８）之间，通讯接口（３）的一路信号由接口Ｊ４连接到触摸屏与显示（８）；正弦波产生与功率放大（４）的输出信号由接口Ｊ２送给被测电容；时钟与接口（６）与主控ＣＰＵ（２）之间，时钟芯片Ｍ４１Ｔ０具有Ｉ２Ｃ总线接口，主控ＣＰＵ（２）的Ｐ２．５和Ｐ２．２分别连接到时钟与接口（６）内时钟芯片Ｍ４１Ｔ０的第５和第６引脚；钳形表传感器（９）与输入调理与相位检测（１）之间，钳形表传感器（９）的输出信号通过输入调理与相位检测（１）内接口Ｊ８的第１和第２端子分别连接到输入调理与相位检测（１）内的运算放大器ＬＭ１５８第２和第３引脚。为ＡＴ８９Ｃ５１；通讯接口（３）内有ＲＳ－２３２接口转换芯片和多路模拟转换开关，其型号分别是ＭＡＸ２３２和ＣＤ４０５２；正弦波产生与功率放大（４）内有上拉电阻Ｒ１、滤波回路、高速运放、带通滤波和功率输出集成放大器，其高速运放和功率输出集成放大器的型号分别是ＬＦ３５３和ＴＤＡ２０３０；滤波回路包括Ｒ３７、Ｃ２５、Ｒ３６和Ｃ２４，带通滤波包括Ｃ２７和Ｃ２６；电源转换与看门狗（５）内有低压差稳压电路、看门狗电路和掉电保持存贮器，其型号分别是ＴＰＳ７３５０、Ｘ５０４５Ｐ和２４Ｃ０１；时钟与接口（６）内有低功耗时钟电路、掉电供电电池、３２．７６８Ｋ晶体振荡器和显示及键盘接口，其低功耗时钟电路的型号为Ｍ４１Ｔ０；数模转换（７）内有Ａ／Ｄ转换器和２．５Ｖ精密稳压基准，其型号分别是ＴＬＣ１５４２和ＬＭ３８６；触摸屏与显示（８）内有自带触摸屏的２７０＊４３０全彩显示器，　　其连接关系为：输入调理与相位检测（１）与主控ＣＰＵ（２）之间，相位比较输入信号端子ＰＨ连接到主控ＣＰＵ（２）内单片机ＡＴ８９Ｃ５１的ＩＮＴ１和Ｔ０端；输入调理与相位检测（１）与数模转换（７）之间，输入调理与相位检测（１）内的模拟电压输入端子ＡＤＩ和...

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：李彦吉，黄威斌，李临生，
申请(专利权)人：北京浩天中胜科技有限公司，
类型：实用新型
国别省市：11[中国|北京]