一种便携式直流电源回路对地电容测试仪的制作方法

本发明属于电力系统输变电设备辅助测试设备，特别是涉及一种测试电力系统变电站直流电源回路对地电容值的设备。

背景技术：

变电站直流电源系统是为继电保护设备、自动化设备通讯设备提供工作电源的一种电力电源设备，工作电压通常为220V、110V、48V电压等级，直流电源是不接地系统并具有不间断供电、输出能力强、短路电流大、可靠性强等优点。变电站现场设备应用广泛，形成分布广、分支回路多、馈线结构复杂、导线长等特点，其供电网络导线对地之间也就自然而然形成了分布电容。直流回路对地的电容除了导线对地形成的分布电容外，还有保护设备IEM可靠性的需要所添加的滤波电容。有关文献报道中表明，变电站直流电源对地的最大电容可达500uF以上。变电站对地电容对直流电源来说，因电容是隔直流通交流的特性，对直流电源可靠性没有产生任何问题。对于整个保护回路而言具有较大影响，其电容值过大对继电保护设备正确动作将会产生一定的危害性。有报道表明发生继电保护误动的事故中，有直流电容对地引发，常常有因直流系统一点接地，对地电容放电引发了继电保护设备误动。所以电力系统要求直流电源系统不要环路供电就是减少直流对地电容值过所采取的措施之一。采用独立分支回路供电来控制直流电源对地电容值外。这种对地电容值目前国内并没有专用的测试设备。平时所撑握的直流电源对地电容值都是采用模拟放电方法计算出来的，常常是电力系统发生保护设备误动作后。采用模拟充放电计算出直流系统对地电容值。由于直流电源是不接地的长期供电的电源设备，常用的电容测试仪也无法准确的对直流电源对地电容值进行测量。所以，开发一种合适于变电站直流电源系统测试的对地电容测试仪，对于电力工作者了解变电站直流电源对地电容值过大，排除继电保护设备误动隐患是有很强的实用性。

技术实现要素：

本发明是提供一种应用于电力系统变电站直流电源对地电容值测试的一种便携式设备，实现测量直流电源各回路对地电容值，可适应用于不同电压等级不同的直流电源系统，合适于各种变电站应用。

本发明采用的技术方案：

一种便携式直流电源回路对地电容测试仪，其特征在于：包括有接地夹、接地线、测试导线、测试主机、电流钳、被测的直流电源回路；测试主机与接地线相接，接地线通过接地夹与大地相接，测试主机与测试导线相接，测试导线的另一端与被测的直流电源回路相接，电流钳钳于被测的直流电源回路上测量直流回路上，测试主机自动测试回路对地电容值。

所述的一种便携式直流电源回路对地电容测试仪，其特征还在于:测试主机包括电流钳信号输入接口、信号放大模块、低频信号发生器、信号同步输出模块、信号源功放、信号源输出接口、信号同步处理模块、整流模块、信号滤波模块、A/D转换器、工作电源模块、CPU、存贮单元、显示器、机壳、信号馈入导线组成；测试主机中的电流钳信号输入口与信号放大模块相接；低频信号发生器与信号同步输出模块相接；低频信号发生器与信号源功放相接，信号源功放与信号源输出接口相接；信号源输出接口通过信号馈入导线接到被测的直流电源回路；电流钳夹在被测的直流电源回路上，测量低频信号发生器发生的低频信号产生的回路电容电流；信号放大模块与信号同步处理模块相接；信号同步输出模块与信号同步处理模块相并接；同步信号处理模块与整流模块相接；整流模块与信号滤波模块相接；信号滤波模块与A/D转换器相接；A/D转换器与CPU相接；CPU与显示器相接；信号源CPU与存贮单元相接；工作电源模块输出站与各单元模块相并接；信号放大模块、信号同步处理模块、整流模块、信号滤波模块、A/D转换器、工作电源模块、CPU存贮单元、显示器都安装于机壳内，机壳外设有：信号输出接口、大地接口、电流钳信号输入口。

1、装置结构简单，集成度高，采样精度高，线性范围广。

2、体积小，重量轻，携带方便，合适各变电站测试。

3、装置接线简单，测试安全。

附图说明

图1本发明结构框图。

图2本发明装置结构框图。

附图标号说明

(1)—接地夹；(2)—接地线；(3)—测试导线；(4)—测试主机；(5)—电流钳；(6) —被测的直流电源回路。

(101)—电流钳信号输入接口；(102)—信号放大模块；(103)—低频信号发生器；(104)—信号同步输出模块；(105)—信号源功放；(106)—信号源输出接口； (107)—信号同步处理模块；(108)—整流模块；(109)—信号滤波模块；(110)—A/D转换器， (111)—CPU；(112)--存贮单元；(113)—显示器；(114)—工作电源模块；(115)—机壳；(116)—信号馈入导线。

具体实施方式

如图1所示，本发明是提供一种应用于电力系统变电站直流电源对地电容值测试的一种便携式设备，实现测量直流电源各回路对地电容值。可应用于不同电压等级不同的直流电源系统，本发明是提供一种应用于电力系统变电站直流电源对地电容值测试的一种便携式设备，实现测量直流电源各回路对地电容值。可应用于不同电压等级不同的直流电源系统，合适于各变电站之间移动应用测试。本发明包括了：接地夹(1)、接地线(2)、测试导线(3)、测试主机(4)、电流钳(5)、被测的直流电源回路(6)；测试主机(4)与接地线(2)相接，接地线(2)通过接地夹(1)与大地相接，测试主机(4)与测试导线(3)相接，测试导线(3)的另一端与被测的直流电源回路(6)相接，电流钳(5)钳于被测的直流电源回路(6)上测量直流回路上，测试主机（4）自动测试直流电源回路对地电容值。具有体积小，重量轻，携带方便，测量时间短。

如图2所示，测试主机(4)由电流钳信号输入接口(101)、信号放大模块(102)、低频信号发生器(103)、信号同步输出模块(104)、信号源功放(105)、信号源输出接口(106)、信号同步处理模块(107)、整流模块(108)、信号滤波模块(109)、A/D转换器(110)、CPU(111)、存贮单元(112)、显示器(113)、工作电源模块(114)、机壳(115)、信号馈入导线(116)组成测试主机(4)中的电流钳信号输入接口(101)与信号放大模块(102)相接；低频信号发生器(103)与信号同步输出模块(107)相接；低频信号发生器(103)与信号源功放(105)相接，信号源功放(105)与信号源输出接口(106)相接；信号源输出接口(106)通过信号馈入导线(116)接到被测的直流电源回路(6)；电流钳(5)夹在被测的直流电源回路(6)上，测量低频信号发生器(103)发生的低频信号产生的回路电容电流；信号放大模块(102)与信号同步处理模块(107)相接；信号同步输出模块(104)与信号同步处理模块(107)相并接；同步信号处理模块(107)与整流模块(108)相接；整流模块(108)与信号滤波模块(109)相接；信号滤波模块(109)与A/D转换器相接(110)；A/D转换器(110)与CPU(111)相接；CPU(111)与显示器(113)相接；信号源CPU(111)与存贮单元(112)相接；工作电源模块(114)输出站与各单元模块相并接；信号放大模块(102)、信号同步处理模块(107)、整流模块(108)、信号滤波模块(109)、A/D转换器(110)、工作电源模块(114)、CPU(111)、存贮单元(112)、显示器(113)都安装于机壳(115)内，机壳(115)外壳表面设有：信号输出接口、大地接口、电流钳信号输入口。使用时接上相关的导线就可以，不用时几个接口导线不用联接，安全、方便 、体积小。

接地夹(1)测试夹采用接地专用的小型锷鱼夹。夹于直流屏的接地端或外壳是，保证了信号接地端接地。

接地线(2)用于连接大地与测试主机(4)的导线，采用1.5平方导线，黑色。一头连接地夹(1)，另一头与测试主机(4)相接，导线长度大约1.5米。

测试导线(3)用于连接测试主机(4)与被测直流电源回路(6)之间。采用黑色和红色1.5平方的导线，黑色与直流电源负极相接，红色与直流电源正极相接。

电流钳(5)用于采样低频信号电流。测试时测试主机(4)对直流电源系统注入一个低频信号，回路对地电容器就会有电流流过。电流钳(5)测试流过该回路的电容电流。

测试主机(4)由电流钳信号输入接口(101)、信号放大模块(102)、低频信号发生器(103)、信号同步输出模块(104)、信号源功放(105)、信号源输出接口(106)、信号同步处理模块(107)、整流模块(108)、信号滤波模块(109)、A/D转换器(110)、CPU(111)、存贮单元(112)、显示器(113)、工作电源模块(114)、机壳(115)、信号馈入导线(116)组成；机壳(115)内部设有信号，机壳(115)壳体上设电流钳信号输出接口(101)，信号源输出接口(106)。

电流钳信号输入接口(101)安装于机壳(115)上面，采用航空插座，电流钳(5)的输出端做航头插头，对应插于该航空插座上，不使用时可以把开，不需要长期带线。

信号放大模块(102)主要是将电流钳(5)感应回来的电容电流信号进行放大处理，达到0-5V的电压输出送到下一级电路进行处理。

低频信号发生器(103)产生一个0.1HZ的低频正弦波信号，两路输出，一路做为同步信号，另一路放大后送到下级回路为主信号。

信号同步输出模块(104)将低频信号发生器(103)的信号中做一个同步的方波信号，送给信号同步处理模块(107)做同步处理。保证了0.1HZ的低频正弦信号测量回来有一个相位比较，去除绝缘电阻产生的阻性电流。

信号源功放(105)将低频信号发生器(103) 产生的0.1HZ的低频正弦波信号进行信号放大，大到5V、3W的功率，保证了电容电流的产生。

信号源输出接口(106)是安装于测试主机(4)的外壳上，通过专用插座接到被测的直流电源回路(6)上，使信号源低频0.1HZ的信号馈送到被测的直流电源回路(6)上。

信号同步处理模块(107)是低频信号源馈送到被测的直流电源回路后，由电流钳(5)感应采回来，该电流钳(5)会感应到阻性电流，50HZ干扰的电力信号需要同步信号进行处理。保证了0.1HZ的信号才能通过去除其他频率的信号，确保测量的准确性。

整流模块(108)将低频信号通过信号放大模块(102)信号同步处理模块(107)处理后的纯正电容电流信号进行整流，使输出为直流信号送到下一级。

信号滤波模块(109)将整流模块(108)整流后的信号进行去干扰，使其信号稳定。

A/D转换器(110)将该模拟信号转换成数字信号，送到下一级CPU(111)去计算，该A/D转换器(110)采用AD14433、12½位的转换器。

CPU(111)是本监测的主要处理计算单元，型号32V1674.由美国TL公司生产，是32位单传机。

存贮单元(112)保存数据，可以为数取测量的数据用，采用型号TL7321，由美国TL公司生产。

显示器(113)采用北京迪文公司生产的液晶显示器，型号为DW320240T。

工作电源模块(114)负责整个仪器的工作，主要是将直流电源回路的220V电压转换成+5V、-5V、+12V、-12V的电源，送给个单元电路工作，整个电源功率20W。

机壳(115)将各单元电路安装在机壳(115)内，机壳(115)采用便携式机壳(115)，尺寸为220*150*80mm。

信号馈入导线(116)采用2芯1.5平方豪米的铜线，黑红各一根，将低频信号源产生的低频信号馈送到被测的直流电源回路（6）。