一種虛擬介質(zhì)損耗裝置及其檢測方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種虛擬介質(zhì)損耗裝置及其檢測方法，裝置包括電壓比例變換模塊、精密移相模塊、精密電流放大模塊和控制模塊；所述電壓比例變換模塊、精密移相模塊和精密電流放大模塊依次連接；所述控制模塊分別與精密移相模塊和精密電流放大模塊相連接。方法包括：（1）將被檢介質(zhì)損耗測試儀高壓端輸出的高電壓信號轉(zhuǎn)為低電壓信號；（2）將轉(zhuǎn)化后電壓信號通過移相模塊獲得所需相位；（3）將移相模塊輸出信號通過精密電流放大模塊輸出按需放大后的電流信號；（4）將輸出電流信號輸入被檢介質(zhì)損耗測試儀的測量端；（5）通過移相模擬不同的介質(zhì)損耗因數(shù)，通過電流放大模擬不同的電容量。本發(fā)明操作便捷，有效開展對介質(zhì)損耗測試儀檢測/校準工作。
【專利說明】一種虛擬介質(zhì)損耗裝置及其檢測方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種電力測試裝置及其方法，具體講涉及一種虛擬介質(zhì)損耗裝置及其檢測方法。
【背景技術(shù)】
[0002]判斷電力系統(tǒng)內(nèi)電容型設(shè)備的絕緣狀態(tài)是檢測介質(zhì)損耗因數(shù)。諸如絕緣受潮、絕緣油污染以及絕緣老化等絕緣性能下降，都會直接導(dǎo)致介質(zhì)損耗因數(shù)增大。檢測介質(zhì)損耗因數(shù)的同時可獲取反映設(shè)備的故障狀態(tài)的電容量的變化的數(shù)據(jù)，現(xiàn)有檢測介質(zhì)損耗因數(shù)的方法，一般施加IOkV試驗電壓，這不能真實反映設(shè)備運行時的絕緣狀況，IOkV下介質(zhì)損耗因數(shù)檢測試驗合格的設(shè)備運行條件下時有故障發(fā)生，不僅如此有的缺陷無法通過IOkV下的介質(zhì)損耗因數(shù)的檢測來發(fā)現(xiàn)。而開展運行電壓下的介質(zhì)損耗因數(shù)試驗，能準確反映設(shè)備的絕緣狀況，有效判斷高壓電氣設(shè)備是否存在缺陷。在有條件時一般都會進行運行電壓下的介質(zhì)損耗因數(shù)試驗，比如GB/T1208-2006《電流互感器》和GB/T19749-2005《耦合電容器和電容分壓器》中都規(guī)定在運行電壓下進行介質(zhì)損耗因數(shù)測量。隨著變頻諧振試驗裝置的不斷完善和小型化，運行電壓下介質(zhì)損耗因數(shù)試驗逐漸從實驗室走向變電站。DL/T393-2010《輸變電設(shè)備狀態(tài)檢修試驗規(guī)程》中對套管、互感器和電容器等電氣設(shè)備進行運行電壓下介質(zhì)損耗因數(shù)試驗有詳細描述。為了對運行電壓下介質(zhì)損耗因數(shù)試驗進行指導(dǎo)，國家能源局發(fā)布了 DL/T1154-2012《高壓電氣設(shè)備額定電壓下介質(zhì)損耗因數(shù)試驗導(dǎo)則》。
[0003]現(xiàn)階段用于對介質(zhì)損耗測試儀進行檢測/校準的標準裝置通常是介質(zhì)損耗因數(shù)標準器。介質(zhì)損耗因數(shù)標準器由高壓標準電容器串聯(lián)不同的電阻組成，電容量一般固定為IOOpF, InF、5nF、10nF、50nF、100nF、500nF等有限幾種。該方法用高壓標準電容器和電阻串聯(lián)，通過改變電阻值獲得不同的介質(zhì)損耗因數(shù)。這種方法制作的標準器不足之處在于:高壓標準電容器容量較大時，電容量值不穩(wěn)定，造成介質(zhì)損耗因數(shù)的值也不穩(wěn)定，電容量量值單一，標準器的額定電壓難以提高。由于高壓標準電容器的制作工藝，隨著電容量的增大，穩(wěn)定性越來越難以保證。采用電容器串聯(lián)電阻的方法，制作額定電壓10kv、電容量超過IOnF的介質(zhì)損耗因數(shù)標準器非常困難，要達到額定電壓介質(zhì)損耗測試儀校準的要求更是難以實現(xiàn)。
[0004]綜上所述，目前傳統(tǒng)的介質(zhì)損耗因數(shù)標準器在工作原理和校準方法上都存在明顯的不足，難以達到對介質(zhì)損耗測試儀進行檢測/校準的要求。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]針對現(xiàn)有技術(shù)的不足，本發(fā)明提供一種虛擬介質(zhì)損耗裝置及其檢測方法，針對傳統(tǒng)介質(zhì)損耗因數(shù)標準器的不足，提出并實現(xiàn)了一種新的介質(zhì)損耗因數(shù)標準裝置及其檢測方法，其核心設(shè)計思路在于通過改變輸入電壓和輸出電流的幅值比和相位差來模擬電容型設(shè)備的電容量和介質(zhì)損耗因數(shù)。本發(fā)明根據(jù)介質(zhì)損耗測試儀的工作原理，模擬不同電容量和介質(zhì)損耗因數(shù)，設(shè)計合理，操作便利，溯源方便，利用本發(fā)明可以對介質(zhì)損耗測試儀的主要測量功能即電容量和介質(zhì)損耗因數(shù)進行合理高效的檢測/校準工作。
[0006]本發(fā)明的目的是采用下述技術(shù)方案實現(xiàn)的:
[0007]—種虛擬介質(zhì)損耗裝置，其改進之處在于，所述裝置包括電壓比例變換模塊、精密移相模塊、精密電流放大模塊和控制模塊；所述電壓比例變換模塊、精密移相模塊和精密電流放大模塊依次連接；
[0008]所述控制模塊分別與精密移相模塊和精密電流放大模塊相連接。
[0009]優(yōu)選的，所述控制模塊包括CPU、通信芯片、DSP、編碼解碼器和收發(fā)器，用于執(zhí)行操作者的命令，遠程對精密移相模塊和精密電流放大模塊進行控制。
[0010]優(yōu)選的，所述電壓比例變換模塊包括不同額定電壓的0.005級精密電壓互感器。
[0011]優(yōu)選的，所述精密移相模塊通過改變電阻阻值實現(xiàn)移相，其包括云母電容和高精密電阻。
[0012]優(yōu)選的，所述精密電流放大模塊包括VI變換電路和精密電流放大器。
[0013]本發(fā)明基于另一目的提供的一種虛擬介質(zhì)損耗檢測方法，其改進之處在于，所述方法包括:
[0014](I)將被檢介質(zhì)損耗測試儀高壓端輸出的高電壓信號轉(zhuǎn)為低電壓信號；
[0015](2)將轉(zhuǎn)化后電壓信號通過移相模塊獲得所需相位；
[0016](3)將移相模塊輸出信號通過精密電流放大模塊輸出按需放大后的電流信號；
[0017](4)將輸出電流信號輸入被檢介質(zhì)損耗測試儀的測量端；
[0018](5)通過移相模擬不同的介質(zhì)損耗因數(shù)，通過電流放大模擬不同的電容量。
[0019]優(yōu)選的，所述步驟(I)包括被檢介質(zhì)損耗測試儀施加的電壓首先進入電壓比例變換模塊，將高電壓信號轉(zhuǎn)為低壓信號。
[0020]優(yōu)選的,所述被檢介質(zhì)損耗測試儀包括額定電壓為10kV、35kV和IlOkV的介質(zhì)損
耗測試儀。
[0021]優(yōu)選的，所述步驟(5)包括控制模塊遠程對精密移相模塊和精密電流放大模塊進行控制模擬不同的介質(zhì)損耗因數(shù)和電容量。
[0022]優(yōu)選的，所述精密電流放大模塊的輸出電流與施加在電壓比例變換模塊上的電壓幅值比和相位差可按需求調(diào)節(jié)，可模擬出IOOpF?IuF的各種電容量以及O?0.1的各種介質(zhì)損耗因數(shù)。
[0023]與現(xiàn)有技術(shù)比，本發(fā)明的有益效果為:
[0024]本發(fā)明基于虛擬法來模擬出電容型電氣設(shè)備的電容量和介質(zhì)損耗因數(shù)，性能穩(wěn)定，操作便捷，可以有效開展對介質(zhì)損耗測試儀的檢測/校準工作，有利于解決不同額定電壓介質(zhì)損耗測試儀的校準難題。
[0025]本發(fā)明基于虛擬法來模擬電容量和介質(zhì)損耗因數(shù)對介質(zhì)損耗測試儀進行校驗，試驗電壓可以達到IlOkV或以上電壓，模擬最大電容量可以超過500nF，遠超傳統(tǒng)實物法制作的介質(zhì)損耗因數(shù)標準器，可以滿足市場上出現(xiàn)的各種額定電壓超過IOkV介質(zhì)損耗測試儀校驗試驗需求，并且性能穩(wěn)定，操作便捷。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0026]圖1為本發(fā)明一種虛擬介質(zhì)損耗裝置及其檢測方法流程圖?！揪唧w實施方式】
[0027]下面結(jié)合附圖對本發(fā)明的【具體實施方式】作進一步的詳細說明。
[0028]本發(fā)明一種虛擬介質(zhì)損耗裝置。主要包括電壓比例變換模塊、精密移相模塊、精密電流放大模塊、控制模塊。
[0029]其中，被檢介質(zhì)損耗測試儀連接電壓比例變換模塊、精密移相模塊、精密電流放大模塊，控制模塊分別與精密移相模塊和精密電流放大模塊相連接，用于控制精密移相模塊和精密電流放大模塊。
[0030]被檢介質(zhì)損耗測試儀施加的電壓首先進入電壓比例變換模塊，通過電壓比例變換模塊轉(zhuǎn)化過的電壓信號進入精密移相模塊，精密移相模塊將電壓信號轉(zhuǎn)化為電流信號，精密電流放大模塊的輸出電流進行被檢介質(zhì)損耗測試儀的測量端，通過改變輸入電壓信號和輸出電流信號的幅值比和相位差，獲得不同的電容量和介質(zhì)損耗因數(shù)。
[0031]本發(fā)明一種虛擬介質(zhì)損耗檢測方法具體流程為:
[0032]1、被檢介質(zhì)損耗測試儀施加的電壓首先進入電壓比例變換模塊，將高電壓信號轉(zhuǎn)為低壓信號。通過選擇合適的電壓比例變換模塊可以用于額定電壓10kV、35kV、110kV以及其它值的介質(zhì)損耗測試儀，技術(shù)可移植到不同電壓等級的介質(zhì)損耗測試儀標準裝置。
[0033]2、通過電壓比例變換模塊轉(zhuǎn)化過的電壓信號進入精密移相模塊，將轉(zhuǎn)化后電壓信號通過移相模塊獲得所需相位；
[0034]3、移相模塊輸出信號通過精密電流放大模塊輸出按需放大后的電流信號；
[0035]4、將輸出電流信號輸入被檢介質(zhì)損耗測試儀的測量端；
[0036]5、通過移相模塊進行精密移相，模擬出不同的介質(zhì)損耗因數(shù)，并通過電流放大模擬不同的電容量。
[0037]其中，電壓比例變換模塊包括不同額定電壓的0.005級精密電壓互感器，可以根據(jù)被檢介質(zhì)損耗測試儀輸出電壓等級進行選擇。
[0038]其中，精密移相模塊主要由云母電容和高精密電阻組成，通過改變電阻阻值實現(xiàn)移相，具體為:由帶屏蔽三端電容、I級云母電容和電阻值范圍100Ω?1ΜΩ的0.01級精密金屬膜電阻組成的T型電路。三端電容電容量可選擇I μ F和10nF，云母電容容量為10nF。
[0039]其中，精密電流放大模塊主要由VI變換電路和精密電流放大器組成，其中VI變換電路基于儀表運算放大器INA128實現(xiàn)。
[0040]其中，控制模塊由鍵盤、CPU、通信芯片、DSP、編碼解碼器和收發(fā)器構(gòu)成，具體為C8051單片機、紅外接收器AT156A、紅外編碼器UPD6121G等組成。用于執(zhí)行操作者的命令，控制模塊執(zhí)行鍵盤指令遠程控制精密移相模塊移相角度和電流放大模塊的電流放大倍數(shù)。不同的移相角度對應(yīng)不同的介質(zhì)損耗因數(shù)，不同的電流放大倍數(shù)最終對應(yīng)不同電容量。
[0041]其中，精密電流放大模塊的輸出電流與施加在電壓比例變換模塊上的電壓幅值比和相位差可按需求調(diào)節(jié),可以模擬出IOOpF?IuF的各種電容量以及O?0.1的各種介質(zhì)損耗因數(shù)。
[0042]實施例
[0043]設(shè)介質(zhì)損耗測試儀的試驗電壓為U，虛擬介質(zhì)損耗標準裝置輸出電流為I，U和I的相位差Θ，模擬的電容量為C，模擬的介質(zhì)損耗因數(shù)為D，則:
【權(quán)利要求】
1.一種虛擬介質(zhì)損耗裝置，其特征在于，所述裝置包括電壓比例變換模塊、精密移相模塊、精密電流放大模塊和控制模塊；所述電壓比例變換模塊、精密移相模塊和精密電流放大模塊依次連接； 所述控制模塊分別與精密移相模塊和精密電流放大模塊相連接。
2.如權(quán)利要求1所述的一種虛擬介質(zhì)損耗裝置，其特征在于，所述控制模塊包括CPU、通信芯片、DSP、編碼解碼器和收發(fā)器，用于執(zhí)行操作者的命令，遠程對精密移相模塊和精密電流放大模塊進行控制。
3.如權(quán)利要求1所述的一種虛擬介質(zhì)損耗裝置，其特征在于，所述電壓比例變換模塊包括不同額定電壓的0.005級精密電壓互感器。
4.如權(quán)利要求1所述的一種虛擬介質(zhì)損耗裝置，其特征在于，所述精密移相模塊通過改變電阻阻值實現(xiàn)移相，其包括云母電容和高精密電阻。
5.如權(quán)利要求1所述的一種虛擬介質(zhì)損耗裝置，其特征在于，所述精密電流放大模塊包括VI變換電路和精密電流放大器。
6.一種虛擬介質(zhì)損耗檢測方法，其特征在于，所述方法包括: (O將被檢介質(zhì)損耗測試儀高壓端輸出的高電壓信號轉(zhuǎn)為低電壓信號； (2)將轉(zhuǎn)化后電壓信號通過移相模塊獲得所需相位； (3)將移相模塊輸出信號通過精密電流放大模塊輸出按需放大后的電流信號； (4)將輸出電流信號輸入被檢介質(zhì)損耗測試儀的測量端； (5)通過移相模擬不同的介質(zhì)損耗因數(shù)，通過電流放大模擬不同的電容量。
7.如權(quán)利要求6所述的一種虛擬介質(zhì)損耗檢測方法，其特征在于，所述步驟(I)包括被檢介質(zhì)損耗測試儀施加的電壓首先進入電壓比例變換模塊，將高電壓信號轉(zhuǎn)為低壓信號。
8.如權(quán)利要求6所述的一種虛擬介質(zhì)損耗檢測方法，其特征在于，所述被檢介質(zhì)損耗測試儀包括額定電壓為10kV、35kV和IlOkV的介質(zhì)損耗測試儀。
9.如權(quán)利要求6所述的一種虛擬介質(zhì)損耗檢測方法，其特征在于，所述步驟(5)包括控制模塊遠程對精密移相模塊和精密電流放大模塊進行控制模擬不同的介質(zhì)損耗因數(shù)和電容量。
10.如權(quán)利要求6所述的一種虛擬介質(zhì)損耗檢測方法，其特征在于，所述精密電流放大模塊的輸出電流與施加在電壓比例變換模塊上的電壓幅值比和相位差可按需求調(diào)節(jié)，可模擬出IOOpF?IuF的各種電容量以及O?0.1的各種介質(zhì)損耗因數(shù)。
【文檔編號】G01R35/00GK103760508SQ201310627377
【公開日】2014年4月30日 申請日期:2013年11月28日 優(yōu)先權(quán)日:2013年11月28日
【發(fā)明者】雷民, 張軍, 朱凱, 朱琪, 徐子立, 郭子娟 申請人:國家電網(wǎng)公司, 中國電力科學研究院, 國網(wǎng)安徽省電力公司電力科學研究院