專利名稱：一種絕緣、電壓、接地測試及接地查找裝置及其使用方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種絕緣、電壓、接地測試及接地查找裝置及其使用 方法，屬于檢測技術(shù)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
隨著我國國民經(jīng)濟的高速發(fā)展，弓l領(lǐng)經(jīng)濟發(fā)展的能源、信息、材 料三大高新技術(shù)在各行各業(yè)得到了日益廣泛的應用，電氣電子線路廣 泛應用于各個行業(yè)以及人們生活的方方面面。作為自動化系統(tǒng)和電氣 化設(shè)備傳遞信息和能源的電氣及通信線路日益復雜，并且由于其工作 的復雜性，電氣及通信線路成為自動化系統(tǒng)和電氣化設(shè)備最為關(guān)鍵同 時也是最為薄弱的環(huán)節(jié)。首先由于磨損及老化出現(xiàn)線路絕緣降低及接 地路障造成重大事故及經(jīng)濟損失的事例屢見不鮮，成為影響自動化系 統(tǒng)和電氣化設(shè)備可靠性的極為重要的因素。其次當前大量使用的線路 及電氣設(shè)備如何評估其絕緣老化狀況、絕緣剩余壽命及如何安排大 修、中修、小修的修程也是一件令人頭痛的事情。第三由于線路的日 益復雜，當出現(xiàn)絕緣及接地故障時，在不影響系統(tǒng)中其他設(shè)備正常工 作的前提下，快速査找故障點并排除故障，最大限度地減小整個系統(tǒng) 的停機時間，是極為困難的。
由于受當前技術(shù)診斷水平的制約，目前我國電氣及通信線路絕緣 接地測試及接地故障查找采用的是搖表及萬用表以及功能單一的以 直流法為基礎(chǔ)的絕緣接地測試儀表等，傳統(tǒng)的檢測方式存在明顯的缺 陷1、測試結(jié)果誤差較大，易受干擾。2、對絕緣老化數(shù)據(jù)難以管理， 難以形成歷史趨勢分析。3、由于新設(shè)備和絕緣嚴重老化的設(shè)備絕緣 電阻往往差不多，因此絕緣電阻不能作為絕緣老化狀況的判據(jù)，對線 路及電氣設(shè)備的絕緣老化狀況及剩余絕緣壽命難以評估。為保證安全，對運行中的線路及電氣設(shè)備不管狀態(tài)如何，目前采取定期安排小 修、中修、大修的檢修方式或者是出現(xiàn)故障時的應急維修方式。由于 運行中的線路及電氣設(shè)備實際狀況差異很大，造成大量的過剩修理， 浪費了大量的人力、物力、財力，同時由于絕緣故障造成的意外停機
時有發(fā)生，造成重大經(jīng)濟損失及人身傷亡事故。4、發(fā)現(xiàn)接地故障時， 采用的是系統(tǒng)停機，斷開電氣及通信線路，解開線把，對每條線路進 行檢測。這種査找方式費時費力，對一些大型的系統(tǒng)需要査找數(shù)天甚 至數(shù)周，嚴重地影響了設(shè)備的正常工作，造成重大經(jīng)濟損失。5、接 地査找耗時長，費用高。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供一種便攜式智能化網(wǎng)絡(luò)化的可以進行絕 緣、電壓、接地測試、快速接地故障査找以及評估線路及電氣設(shè)備絕 緣老化狀況及絕緣剩余壽命的具有綜合功能的檢測裝置及其使用方 法。
為了克服上述不足，本發(fā)明提供了改善上述不足之最新的絕緣接 地測試及接地査找裝置及方法。本發(fā)明解決其技術(shù)問題所采用的方案 是 一種絕緣、電壓、接地測試及接地查找裝置，所述絕緣接地測試 及接地査找裝置由主機及信號接收器組成；所述信號接收器用來接收 被檢測信號；所述主機包含CPU、供電單元、高壓單元、絕緣/電壓 測試單元、接地測試單元、接地查找單元、復位單元、存貯單元、輸 入輸出單元及通信單元；所述主機的高壓單元由SG3525芯片、運算 放大器、多路開關(guān)、MOS管、升壓變壓器等組成；由CPU向SG3525 及多路開關(guān)發(fā)出命令可產(chǎn)生50V 1000V的直流電壓供給絕緣/電壓測 試單元和接地測試單元使用；所述主機的絕緣/電壓測試單元由運算
10放大器、多路開關(guān)、數(shù)模轉(zhuǎn)換器等組成，高壓單元將100V 1000V直
流高壓加到絕緣測試回路中，采用直流法測量出被測兩點間的絕緣電
阻，CPU向高壓單元及絕緣/電壓測試單元中的多路開關(guān)發(fā)出命令可
以改變測試回路電壓、測量放大倍數(shù)及測試回路分壓比，從而適應
20KQ 2000MQ寬范圍的絕緣電阻測量；不加直流高壓時，所述絕 緣/電壓測試單元可以直接測量被測兩點間的電壓，CPU向絕緣/電壓 測試單元中的多路開關(guān)發(fā)出命令可以改變測量放大倍數(shù)及分壓比，從 而適應0 1000V寬范圍的電壓測量；所述主機的接地測試單元由 MOS管、運算放大器、數(shù)模轉(zhuǎn)換器等組成；高壓單元將50V 500V直 流高壓加到接地測試回路中，采用交流法測量出被測兩點間的接地電 阻，CPU向高壓單元發(fā)出命令可以改變測試回路電壓，從而適應1Q 1MQ寬范圍的接地電阻測量；CPU向MOS管發(fā)出控制命令可以在 0.1 1000Hz范圍內(nèi)調(diào)節(jié)測量信號頻率，實現(xiàn)在多個頻率下接地電阻的 測量；所述主機的接地査找單元向出現(xiàn)接地故障的電路發(fā)射一個 50V 500V電壓范圍0.1 1000Hz的交流信號，在故障點產(chǎn)生一個泄露 電流，所述接收器接收和主機信號同頻率的故障電流信號，據(jù)此可以 查找接地故障點；所述復位單元用來給主機復位；所述存貯單元用來 儲存數(shù)據(jù)、所述輸入輸出單元用來輸入指令及顯示數(shù)據(jù)；所述通信單 元用來通信。
優(yōu)選的， 一種使用所述裝置利用吸收原理評估線路及電氣設(shè)備絕 緣老化狀況及絕緣剩余壽命的方法；所述主機的絕緣/電壓測試單元 測量吸收系數(shù)和回復電壓，并以此為判據(jù)評估算被測線路及電氣設(shè)備 絕緣的老化狀況及絕緣剩余壽命，指導線路及電氣設(shè)備的維修工作。
優(yōu)選的，所述主機的接地測試單元設(shè)有連續(xù)信號工作模式和斷續(xù) 信號工作模式；在連續(xù)工作模式下所述主機的接地測試單元發(fā)射
ii0.1 1000Hz連續(xù)方波信號；在斷續(xù)工作模式下所述主機的接地測試單 元發(fā)射時長為0.5秒、間隔了為0.5秒的3 1000Hz斷續(xù)方波信號；斷續(xù) 工作模式下的信號由信號接收器檢測并從喇叭或耳機變?yōu)闀r長為0.5 秒、間隔了為0.5秒的斷續(xù)聲音信號，人耳更為敏感，適應于嘈雜工 作環(huán)境。
優(yōu)選的，所述信號接收器由信號接收天線、運算放大器、功率放 大器、低通濾波器、可編程帶通濾波器、喇叭、耳機、A/D轉(zhuǎn)換器、 LED等組成；低通濾波器截止頻率為L2kHz，帶通濾波器中心頻率調(diào) 節(jié)范圍為0.1 1000Hz。所述信號接收器有兩種工作模式，接收信號經(jīng) 由低通濾波器時為全頻工作模式，可以接收至UlOOOHz以下的所有頻率 的信號；接收信號經(jīng)由帶通濾波器時為選頻工作模式，可以接收到所 設(shè)定頻率的信號。
優(yōu)選的，所述信號接收器設(shè)有喇叭、耳機、LED，喇叭、耳機發(fā) 出的聲音的大小及LED亮燈的數(shù)量可根據(jù)接收信號大小而變化。
優(yōu)選的，所述主機及信號接收器在被査電路出現(xiàn)同頻干擾時，主 機和信號接收器可以設(shè)置不同的發(fā)送和接收頻率，以避免同頻干擾。
優(yōu)選的，所述信號接收器不使用主機發(fā)射脈沖交流信號，直接接 收被測電路工作電流特征頻率信號，可以査找信號電流走向及接地故 障點。
優(yōu)選的，所述主機的存貯單元為SRAM、 FLASH、 EEPROM，可 以存貯測試數(shù)據(jù)。
優(yōu)選的，所述主機的通信單元為RS232/485、 LAN及USB，可以 和計算機設(shè)備進行通信，實現(xiàn)對線路絕緣狀態(tài)的在線監(jiān)測和檔案管理。
優(yōu)選的，所述主機的輸入輸出單元為LCD、按鍵、打印機等，實現(xiàn)測量數(shù)據(jù)的顯示及測量指令參數(shù)的修改。
一種所述的絕緣、電壓、接地測試及接地査找裝置的使用方法
1) 絕緣測試(使用主機)
(1) 輸入被測設(shè)備號；
(2) 輸入測量電壓100V、 250V、 500V、 1000V;
(3) CPU根據(jù)所輸入的測量電壓控制高壓單元產(chǎn)生高壓，加 于被測線路上；
(4) CPU同時連續(xù)采樣a、 b兩點的電壓，取平均值，根據(jù)分 壓公式計算出被測兩點間的絕緣電阻。
(5) 如果計算數(shù)值過大或過小，CPU發(fā)出命令自動調(diào)節(jié)放大 器放大倍數(shù)及分壓比后重新進行絕緣電阻測量。
(6) CPU對測量數(shù)據(jù)進行存貯。
2) 線路及電氣設(shè)備絕緣老化狀況及絕緣剩余壽命評估(使用主 機)
(1) 輸入被測設(shè)備號；
(2) 輸入測量電壓IOOV、 250V、 500V、 1000V;
(3) CPU控制K1'閉合5秒鐘，使被測線路放電；
(4) CPU根據(jù)所輸入的測量電壓控制高壓單元產(chǎn)生高壓，加 于被測線路上充電，同時時鐘開始計時；
(5) CPU同時連續(xù)采樣a、 b兩點的電壓，根據(jù)分壓公式計算 出被測兩點間的絕緣電阻。
(6) 連續(xù)測量l分鐘，共測出4000個點。
(7) 計算前15秒絕緣電阻的平均值R,5及前60秒絕緣電阻的
平均值R60。
(8) 計算吸收系數(shù)Ka=R6G/R15。(9) CPU控制K1'閉合5秒鐘，使被測線路短時放電；
(10) 30秒鐘后測量a、 b兩點間的回復電壓Ub30。
(11) 將吸收系數(shù)和回復電壓和標準值比較，評估線路及電氣 設(shè)備的絕緣老化狀況，并根據(jù)經(jīng)驗公式估算線路及電氣 設(shè)備的剩余絕緣壽命，以指導線路和電氣設(shè)備的維修工 作。
3) 電壓測量(使用主機)
(1) 輸入被測設(shè)備號；
(2) CPU連續(xù)采樣a、 b兩點間的電壓，取平均值。
(3) 如果計算數(shù)值過大或過小，CPU發(fā)出命令自動調(diào)節(jié)放大 器放大倍數(shù)重新進行電壓測量。
(4) CPU對測量數(shù)據(jù)進行存貯。
4) 接地測試(使用主機)
(1) 輸入被測設(shè)備號；
(2) 輸入測量電壓50V、 250V、 500V、 500V，測量頻率 0.1 1000Hz;
(3) CPU根據(jù)所輸入的測量電壓控制高壓單元產(chǎn)生高壓，加 于被測線路上；
(4) CPU根據(jù)所輸入測量頻率控制MOS管的導通和截止，在 測量回路中產(chǎn)生相應頻率的方波信號。
(5 )被測兩點間的電壓和測量回路的電流信號經(jīng)過放大后， 送入A/D轉(zhuǎn)換器變?yōu)閿?shù)字信號后送入CPU。
(6) CPU對電壓和電流數(shù)字信號進行均值處理后，計算出接 地電阻，并在LCD上顯示出接地電阻值和電流值大小。
(7) 如果被測線路同頻干擾較大，可以改變測量信號頻率，
14避開同頻干擾，重新測量接地電阻。
(8) CPU對測量數(shù)據(jù)進行存貯。
5) 接地故障查找(使用主機和信號接收器)
(1) 在主機上輸入測量電壓50V、 250V、 500V、 500V，測 量頻率O.l-lOOOHz;
(2) 主機CPU根據(jù)所輸入的測量電壓控制高壓單元產(chǎn)生高壓， 加于被測線路上；
(3) 主機CPU根據(jù)所輸入測量頻率控制MOS管的導通和截止，
在測量回路中產(chǎn)生相應頻率的方波信號，該信號在故障 點處產(chǎn)生一個和輸入頻率相同的泄露電流。
(4) 設(shè)置信號接收器接收頻率和主機測量信號頻率一致。
(5) 在主機發(fā)射出測量信號的同時，鉗形設(shè)計的信號接收器 夾住被測線路，如果有故障泄露電流流過，信號接收器 可以檢測到故障泄露電流。
(6) 信號接收器在出現(xiàn)接地故障的線路多個部位進行檢測， 可以根據(jù)喇叭或耳機發(fā)出聲音的大小及LED亮燈數(shù)量的 多少判斷泄露電流的大小。通過檢測故障泄露電流，最 終査出接地故障點的具體位置。
(7) 接地故障查找可以在線路帶電的情況下進行査找，如果 存在同頻干擾，可以改變主機發(fā)射信號頻率和信號接收 器接收信號頻率以避開同頻干擾。
(8) 如果現(xiàn)場工作環(huán)境嘈雜，所述主機應設(shè)置為斷續(xù)信號工
作模式，信號接收器檢測到故障泄露電流時將發(fā)出斷續(xù) 的聲音，人耳更加敏感。
6) 信號檢測(使用信號接收器)(1) 將信號接收器設(shè)定為全頻工作模式，對被査線路進行檢 査。并找出線路上信號的特征頻率。
(2) 將信號接收器設(shè)置為選頻工作模式，并將檢測頻率設(shè)為 特征頻率，對被査線路進行檢測。
本發(fā)明所述的一種絕緣、電壓、接地測試及接地査找裝置及其使 用方法以及一種使用所述裝置利用吸收原理評估線路及電氣設(shè)備絕 緣老化狀況及絕緣剩余壽命的方法，在一臺便攜式智能化網(wǎng)絡(luò)化的測 試診斷儀表上實現(xiàn)了綜合采用直流法和交流法進行絕緣接地測試、接 地故障查找以及使用所述裝置利用吸收原理評估線路及電氣設(shè)備絕
緣老化狀況及絕緣剩余壽命，和傳統(tǒng)的方法相比，具有明顯的優(yōu)點
1、 采用直流法測量線路的絕緣電阻，測試電壓范圍100V 1000V， 采用高精度的儀表放大器對信號進行處理，并采用了硬件濾波器及數(shù) 字濾波技術(shù)以消除干擾，提高測量的準確性。
2、 具有絕緣老化狀況及剩余絕緣壽命評估功能，提供了實現(xiàn)電 氣線路和設(shè)備由定期修向狀態(tài)修轉(zhuǎn)變的技術(shù)手段，提高了安全性，節(jié) 約了成本。
3、 具有通信接口，可以和計算機聯(lián)網(wǎng)組成監(jiān)測網(wǎng)絡(luò)，利用大型 數(shù)據(jù)庫分析管理軟件對設(shè)備的絕緣老化狀態(tài)進行趨勢分析和狀態(tài)跟 蹤，進行綜合分析診斷和管理，為對線路的維護檢修制度的制定及維 護檢修工作的考核提供科學的依據(jù)。
4、 采用交流法測量接地電阻，測試電壓范圍50V 500V，頻率 范圍(U 1000Hz，采用高精度的儀表放大器對信號進行處理，并采 用了硬件濾波器及數(shù)字濾波技術(shù)以消除干擾，提高測量的準確性。
5、 可以在線路帶電工作狀態(tài)下不停電、不甩線、不解線把的情
16況下利用交流接地故障泄露電流對接地故障點快速進行査找，極大地 減少了自動化及電氣化系統(tǒng)設(shè)備的停機時間，產(chǎn)生重大的經(jīng)濟效益和 社會效益。
6、 主機和信號接收器可以設(shè)置多個檢測頻率，有效地抑制同頻 干擾。
7、 定位信號頻率低，僅為0.1Hz，有效地消除容性接地假象。


下面結(jié)合附圖對本發(fā)明進一步說明
附圖1是本發(fā)明的一種絕緣、電壓、接地測試及接地査找裝置的
硬件框附圖2是本發(fā)明的一種絕緣、電壓、接地測試及接地査找裝置的 高壓單元原理附圖3是本發(fā)明的一種絕緣、電壓、接地測試及接地査找裝置的 絕緣/電壓測試單元原理附圖4是本發(fā)明的一種絕緣、電壓、接地測試及接地査找裝置的 接地測試單元原理附圖5是本發(fā)明的一種絕緣、電壓、接地測試及接地査找裝置的
信號接收器原理附圖6是本發(fā)明的一種絕緣、電壓、接地測試及接地査找裝置的
接地測試及接地故障査找信號波形附圖7是本發(fā)明的一種絕緣、電壓、接地測試及接地査找裝置的 接地故障査找原理附圖8是本發(fā)明的一種絕緣、電壓、接地測試及接地査找裝置的 整機結(jié)構(gòu)附圖9是本發(fā)明的一種絕緣、電壓、接地測試及接地査找裝置的主機結(jié)構(gòu)附圖10是本發(fā)明的一種絕緣、電壓、接地測試及接地査找裝置 的信號接收器結(jié)構(gòu)圖。
具體實施例方式
如附圖1 10所示的本發(fā)明的一種絕緣、電壓、接地測試及接地査 找裝置，所述絕緣接地測試及接地査找裝置由主機及信號接收器組 成。所述主機包含CPU、供電單元、高壓單元、絕緣/電壓測試單元、
接地測試單元、接地査找單元、復位單元、存貯單元、輸入輸出單元
及通信單元；所述信號接收器用來接收被檢測信號；所述主機的高壓 單元由SG3525芯片、運算放大器、多路開關(guān)、MOS管、升壓變壓器 等組成。由CPU向SG3525及多路開關(guān)發(fā)出命令可產(chǎn)生50V 1000V的 直流電壓供給絕緣/電壓測試單元和接地測試單元使用。
所述主機的絕緣/電壓測試單元由運算放大器、多路開關(guān)、數(shù)模 轉(zhuǎn)換器等組成。采用直流法測量出絕緣電阻。高壓單元將100V 1000V 直流高壓加到絕緣測試回路中，相應地在a點和b點會有不同的電位。 根據(jù)分壓公式可以計算出絕緣電阻Rx= (V^2-l) /R2。 a點和b點的 電壓信號分別由高精度的儀表放大器處理后送入A/D轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)為數(shù) 字信號，再送入CPU進行數(shù)字處理以濾除干擾并計算得出絕緣電阻 值，計算結(jié)果送入LCD顯示，送入存貯單元進行存貯。CPU向高壓單 元及絕緣/電壓測試單元中的多路開關(guān)發(fā)出命令可以改變測試回路電 壓、測量放大倍數(shù)及測試回路分壓比，從而適應20KQ 2000MQ寬 范圍的絕緣電阻測量。
使用所述裝置利用吸收原理評估線路及電氣設(shè)備絕緣老化狀況 及絕緣剩余壽命的原理是利用吸收現(xiàn)象可以獲得比較客觀的評估絕 緣狀態(tài)的準則，所謂吸收現(xiàn)象就是指在絕緣極化作用下吸收絕緣內(nèi)部的電荷。極化作用即是束縛電荷的位移或極化分子的緩慢定向。由于 吸收電流難以測量，所述裝置采用了測量吸收系數(shù)和回復電壓的方法 來評估線路及電氣設(shè)備絕緣老化狀況及絕緣剩余壽命。
不加直流高壓時，所述絕緣/電壓測試單元可以直接測量被測兩
點間的電壓，CPU向絕緣/電壓測試單元中的多路開關(guān)發(fā)出命令可以 改變測量放大倍數(shù)及分壓比，從而適應0 1 ooov寬范圍的電壓測量。
所述主機的接地測試單元由MOS管、運算放大器、數(shù)模轉(zhuǎn)換器等 組成。采用交流法測量出被測兩點間的接地電阻。高壓單元將 50V 500V直流高壓加到接地測試回路中，CPU向MOS管發(fā)出控制命 令控制MOS管的接通和斷開，相應地在測量回路中產(chǎn)生0.1 1000Hz 范圍內(nèi)所需頻率的方波信號。c和d兩點間電壓信號v(t)和分流器上的 電流信號i(t)分別經(jīng)高精度儀表放大器處理后送入A/D轉(zhuǎn)換器變?yōu)閿?shù) 字信號。電流和電壓數(shù)字信號送入CPU進行數(shù)字濾波處理，利用歐姆 定理計算出接地電阻Rx=v(t)/i(t)，計算結(jié)果送入LCD顯示，送入 存貯單元進行存貯。CPU向高壓單元發(fā)出命令可以改變測試回路電 壓，從而適應1Q 1MQ寬范圍的接地電阻測量。CPU向MOS管發(fā)出 控制命令可以在0.1 1000Hz范圍內(nèi)調(diào)節(jié)測量信號頻率，實現(xiàn)在多個頻 率下接地電阻的測量，以避開同頻干擾。所述主機的接地測試單元設(shè) 有連續(xù)信號工作模式和斷續(xù)信號工作模式。在連續(xù)工作模式下所述主 機的接地測試單元發(fā)射連續(xù)方波信號；在斷續(xù)工作模式下所述主機的 接地測試單元發(fā)射時長為0.5秒，間隔了為0.5秒的斷續(xù)方波信號。斷 續(xù)工作模式下的信號由信號接收器檢測并從喇叭或耳機變?yōu)槁曇粜?號，人耳更為敏感，適應于嘈雜工作環(huán)境。
所述信號接收器由信號接收天線、運算放大器、功率放大器、低 通濾波器、可編程帶通濾波器、喇叭、耳機、A/D轉(zhuǎn)換器、LED等組成。低通濾波器截止頻率為1.2kHz，帶通波波器中心頻率調(diào)節(jié)范圍為 0.1 1000Hz。所述信號接收器有兩種工作模式，接收信號經(jīng)由低通濾 波器時為全頻工作模式，可以接收到1000Hz以下的所有頻率的信號; 接收信號經(jīng)由帶通濾波器時為選頻工作模式，可以接收到所設(shè)定頻率 的信號。所述信號接收器設(shè)有喇叭、耳機、LED，喇叭、耳機發(fā)出的 聲音的大小及LED亮燈的數(shù)量可根據(jù)接收信號大小而變化。
接地故障査找的原理是所述主機的接地査找單元向出現(xiàn)接地故 障的電路發(fā)射一個50V 500V電壓范圍0.1 1000Hz的交流信號，在故 障點產(chǎn)生一個泄露電流。所述接收器接收和主機信號同頻率的故障電 流信號，據(jù)此可以査找接地故障點。所述主機及信號接收器在被査電 路出同頻干擾時，主機和信號接收器可以設(shè)置不同的發(fā)送和接收頻 率，以避免同頻干擾。
所述信號接收器不使用主機發(fā)射脈沖交流信號，直接接收被測電 路工作電流特征頻率信號，可以査找信號電流走向及接地故障點。
所述主機的存貯單元為SRAM、 FLASH、 EEPROM，可以存貯測 試數(shù)據(jù)。所述主機的通信單元為RS232/485、 LAN及USB，可以和計 算機設(shè)備進行通信，實現(xiàn)對線路絕緣狀態(tài)的在線監(jiān)測和檔案管理。所 述主機的輸入輸出單元為LCD、按鍵、打印機等，實現(xiàn)測量數(shù)據(jù)的顯 示及測量參數(shù)的修改。
一種所述的絕緣、電壓、接地測試及接地査找裝置的使用方法
1)絕緣測試(使用主機)
(1) 輸入被測設(shè)備號；
(2) 輸入測量電壓IOOV、 250V、 500V、 1000V;
(3) CPU根據(jù)所輸入的測量電壓控制高壓單元產(chǎn)生高壓，加 于被測線路上；
20(4) CPU同時連續(xù)采樣a、 b兩點的電壓，取平均值，根據(jù)分 壓公式計算出被測兩點間的絕緣電阻。
(5) 如果計算數(shù)值過大或過小，CPU發(fā)出命令6動調(diào)節(jié)放大 器放大倍數(shù)及分壓比后重新進行絕緣電阻測量。
(6) CPU對測量數(shù)據(jù)進行存貯。
2) 線路及電氣設(shè)備絕緣老化狀況及絕緣剩余壽命評估(使用主 機)
(1) 輸入被測設(shè)備號；
(2) 輸入測量電壓100V、 250V、 500V、 1000V;
(3) CPU控制Kr閉合5秒鐘，使被測線路放電；
(4) CPU根據(jù)所輸入的測量電壓控制高壓單元產(chǎn)生高壓，加 于被測線路上充電，同時時鐘開始計時；
(5) CPU同時連續(xù)采樣a、 b兩點的電壓，根據(jù)分壓公式計算 出被測兩點間的絕緣電阻。
(6) 連續(xù)測量l分鐘，共測出4000個點。
(7) 計算前15秒絕緣電阻的平均值Rt5及前60秒絕緣電阻的
平均值R60。
(8) 計算吸收系數(shù)Ka-RWRb。
(9) CPU控制K1'閉合5秒鐘，使被測線路短時放電；
(10) 30秒鐘后測量a、 b兩點間的回復電壓Ub30。
(11) 將吸收系數(shù)和回復電壓和標準值比較，評估線路及電氣 設(shè)備的絕緣老化狀況，并根據(jù)經(jīng)驗公式估算線路及電氣 設(shè)備的剩余絕緣壽命，以指導線路和電氣設(shè)備的維修工 作。
3) 電壓測量(使用主機)(1) 輸入被測設(shè)備號；
(2) CPU連續(xù)采樣a、 b兩點間的電壓，取平均值。
(3) 如果計算數(shù)值過大或過小，CPU發(fā)出命令自動調(diào)節(jié)放大 器放大倍數(shù)重新進行電壓測量。
(4) CPU對測量數(shù)據(jù)進行存貯。
4) 接地測試(使用主機)
(1) 輸入被測設(shè)備號； '
(2) 輸入測量電壓50V、 250V、 500V、 500V，測量頻率 O.卜畫OHz;
(3) CPU根據(jù)所輸入的測量電壓控制高壓單元產(chǎn)生高壓，加 于被測線路上；
(4) CPU根據(jù)所輸入測量頻率控制MOS管的導通和截止，在 測量回路中產(chǎn)生相應頻率的方波信號。
(5 )被測兩點間的電壓和測量回路的電流信號經(jīng)過放大后， 送入A/D轉(zhuǎn)換器變?yōu)閿?shù)字信號后送入CPU。
(6) CPU對電壓和電流數(shù)字信號進行均值處理后，計算出接 地電阻，并在LCD上顯示出接地電阻值和電流值大小。
(7) 如果被測線路同頻干擾較大，可以改變測量信號頻率， 避開同頻干擾，重新測量接地電阻。
(8) CPU對測量數(shù)據(jù)進行存貯。
5) 接地故障査找(使用主機和信號接收器)
(1) 在主機上輸入測量電壓50V、 250V、 500V、 500V，測 量頻率O.l-lOOOHz;
(2) 主機CPU根據(jù)所輸入的測量電壓控制高壓單元產(chǎn)生高壓， 加于被測線路上；(3 )主機CPU根據(jù)所輸入測量頻率控制MOS管的導通和截止， 在測量回路中產(chǎn)生相應頻率的方波信號，該信號在故障 點處產(chǎn)生一個和輸入頻率相同的泄露電流。
(4) 設(shè)置信號接收器接收頻率和主機測量信號頻率一致。
(5) 在主機發(fā)射出測量信號的同時，鉗形設(shè)計的信號接收器 夾住被測線路，如果有故障泄露電流流過，信號接收器 可以檢測到故障泄露電流。
(6) 信號接收器在出現(xiàn)接地故障的線路多個部位進行檢測， 可以根據(jù)喇叭或耳機發(fā)出聲音的大小及LED亮燈數(shù)量的 多少判斷泄露電流的大小。通過檢測故障泄露電流，最 終查出接地故障點的具體位置。
(7) 接地故障査找可以在線路帶電的情況下進行査找，如果 存在同頻干擾，可以改變主機發(fā)射信號頻率和信號接收 器接收信號頻率以避開同頻干擾。
(8) 如果現(xiàn)場工作環(huán)境嘈雜，所述主機應設(shè)置為斷續(xù)信號工 作模式，信號接收器檢測到故障泄露電流時將發(fā)出斷續(xù) 的聲音，人耳更加敏感。
6)信號檢測(使用信號接收器)
(1) 將信號接收器設(shè)定為全頻工作模式，對被査線路進行檢 查。并找出線路上信號的特征頻率。
(2) 將信號接收器設(shè)置為選頻工作模式，并將檢測頻率設(shè)為 特征頻率，對被查線路進行檢測。
本發(fā)明所述的一種絕緣、電壓、接地測試及接地査找裝置及其使 用方法以及一種使用所述裝置利用吸收原理評估線路及電氣設(shè)備絕 緣老化狀況及絕緣剩余壽命的方法，在一臺便攜式智能化網(wǎng)絡(luò)化的測試診斷儀表上實現(xiàn)了綜合采用直流法和交流法進行絕緣接地測試、接地故障査找以及使用所述裝置利用吸收原理評估線路及電氣設(shè)備絕緣老化狀況及絕緣剩余壽命，和傳統(tǒng)的方法相比，具有明顯的優(yōu)點
1、 采用直流法測量線路的絕緣電阻,測試電壓范圍100V 1000V，
采用高精度的儀表放大器對信號進行處理，并采用了硬件濾波器及數(shù)字濾波技術(shù)以消除干擾，提高測量的準確性。
2、 具有絕緣老化狀況及剩余絕緣壽命評估功能，提供了電氣線
路和設(shè)備由定期修向狀態(tài)修轉(zhuǎn)變的技術(shù)手段，提高了安全性，節(jié)約了成本。
3、 具有通信接口，可以和計算機聯(lián)網(wǎng)組成監(jiān)測網(wǎng)絡(luò)，利用大型數(shù)據(jù)庫分析管理軟件對設(shè)備的絕緣老化狀態(tài)進行趨勢分析和狀態(tài)跟蹤，進行綜合分析診斷和管理，為對線路的維護檢修制度的制定及維護檢修工作的考核提供科學的依據(jù)。
4、 采用交流法測量接地電阻，測試電壓范圍50V 500V，頻率范圍0.1 1000Hz，采用高精度的儀表放大器對信號進行處理，并采用了硬件濾波器及數(shù)字濾波技術(shù)以消除干擾，提高測量的準確性。
5、 可以在線路帶電工作狀態(tài)下不停電、不甩線、不解線把的情況下利用交流接地故障泄露電流對接地故障點快速進行查找。極大地減少了自動化及電氣化系統(tǒng)設(shè)備的停機時間，產(chǎn)生重大的經(jīng)濟效益和社會效益。
6、 主機和信號接收器可以設(shè)置多個檢測頻率，有效地抵制同頻干擾。
7、 定位信號頻率低，僅為0.1Hz，有效地消除容性接地假象。本發(fā)明可應用于1、鐵路信號、通信、機車、車輛及任何電氣設(shè)備及線路的絕緣接地檢測、狀態(tài)評估及接地故障査找;2、通訊-通訊及任何電氣設(shè)備及線路的絕緣接地檢測、狀態(tài)評估及接地故障査找;3、電力直流系統(tǒng)正、負母線的絕緣接地檢測、狀態(tài)評估及接地故障査找;4、其他航空、冶金、汽車、家用電器等任何電氣設(shè)備及線路的絕緣接地檢測、狀態(tài)評估及接地故障査找。
上述實施例只為說明本發(fā)明的技術(shù)構(gòu)思及特點，其目的在于讓熟悉此項技術(shù)的人士能夠了解本發(fā)明的內(nèi)容并加以實施，并不能以此限制本發(fā)明的保護范圍，凡根據(jù)本發(fā)明精神實質(zhì)所作的等效變化或修飾，都應涵蓋在本發(fā)明的保護范圍內(nèi)。
2權(quán)利要求
1、一種絕緣、電壓、接地測試及接地查找裝置，其特征在于所述絕緣接地測試及接地查找裝置由主機及信號接收器組成；所述信號接收器用來接收被檢測信號；所述主機包含CPU、供電單元、高壓單元、絕緣/電壓測試單元、接地測試單元、接地查找單元、復位單元、存貯單元、輸入輸出單元及通信單元；所述主機的高壓單元由SG3525芯片、運算放大器、多路開關(guān)、MOS管、升壓變壓器等組成；由CPU向SG3525及多路開關(guān)發(fā)出命令可產(chǎn)生50V～1000V的直流電壓供給絕緣/電壓測試單元和接地測試單元使用；所述主機的絕緣/電壓測試單元由運算放大器、多路開關(guān)、數(shù)模轉(zhuǎn)換器等組成，高壓單元將100V～1000V直流高壓加到絕緣測試回路中，采用直流法測量出被測兩點間的絕緣電阻，CPU向高壓單元及絕緣/電壓測試單元中的多路開關(guān)發(fā)出命令可以改變測試回路電壓、測量放大倍數(shù)及測試回路分壓比，從而適應20KΩ～2000MΩ寬范圍的絕緣電阻測量；不加直流高壓時，所述絕緣/電壓測試單元可以直接測量被測兩點間的電壓，CPU向絕緣/電壓測試單元中的多路開關(guān)發(fā)出命令可以改變測量放大倍數(shù)及分壓比，從而適應0～1000V寬范圍的電壓測量；所述主機的接地測試單元由MOS管、運算放大器、數(shù)模轉(zhuǎn)換器等組成；高壓單元將50V～500V直流高壓加到接地測試回路中，采用交流法測量出被測兩點間的接地電阻，CPU向高壓單元發(fā)出命令可以改變測試回路電壓，從而適應1Ω～1MΩ寬范圍的接地電阻的測量；CPU向MOS管發(fā)出控制命令可以在0.1～1000Hz范圍內(nèi)調(diào)節(jié)測量信號頻率，實現(xiàn)在多個頻率下接地電阻的測量；所述主機的接地查找單元向出現(xiàn)接地故障的電路發(fā)射一個50V～500V電壓范圍0.1～1000Hz的交流信號，在故障點產(chǎn)生一個泄露電流，所述接收器接收和主機信號同頻率的故障電流信號，據(jù)此可以查找接地故障點；所述復位單元用來給主機復位；所述存貯單元用來儲存數(shù)據(jù)、所述輸入輸出單元用來輸入指令及顯示數(shù)據(jù)；所述通信單元用來通信。
2、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的絕緣、電壓、接地測試及接地査找裝置， 其特征在于 一種使用所述裝置利用吸收原理評估線路及電氣設(shè)備絕 緣老化狀況及絕緣剩余壽命的方法；所述主機的絕緣/電壓測試單元 測量吸收系數(shù)和回復電壓，并以此為判據(jù)評估算被測線路及電氣設(shè)備 的絕緣老化狀況及絕緣剩余壽命，指導線路及電氣設(shè)備的維修工作。
3、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的絕緣、電壓、接地測試及接地査找裝置， 其特征在于所述主機的接地測試單元設(shè)有連續(xù)信號工作模式和斷續(xù) 信號工作模式；在連續(xù)工作模式下所述主機的接地測試單元發(fā)射 0.1 1000Hz連續(xù)方波信號；在斷續(xù)工作模式下所述主機的接地測試單 元發(fā)射時長為0.5秒、間隔了為0.5秒的3 1000Hz斷續(xù)方波信號；斷續(xù) 工作模式下的信號由信號接收器檢測并從喇叭或耳機變?yōu)闀r長為0.5 秒、間隔了為0.5秒的斷續(xù)聲音信號，人耳更為敏感，適應于嘈雜工 作環(huán)境。
4、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的絕緣、電壓、接地測試及接地査找裝置， 其特征在于所述信號接收器由信號接收天線、運算放大器、功率放 大器、低通濾波器、可編程帶通濾波器、喇叭、耳機、A/D轉(zhuǎn)換器、 LED等組成。低通濾波器截止頻率為L2kHz，帶通濾波器中心頻率調(diào)節(jié)范圍為0.1 1000Hz。所述信號接收器有兩種工作模式，接收信號經(jīng) 由低通濾波器時為全頻工作模式，可以接收到1000Hz以下的所有頻率 的信號；接收信號經(jīng)由帶通濾波器時為選頻工作模式，可以接收到所 設(shè)定頻率的信號。
5、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的絕緣、電壓、接地測試及接地查找裝置， 其特征在于所述信號接收器設(shè)有喇叭、耳機、LED，喇叭、耳機發(fā) 出的聲音的大小及LED亮燈的數(shù)量可根據(jù)接收信號大小而變化。
6、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的絕緣、電壓、接地測試及接地査找裝置， 其特征在于所述主機及信號接收器在被查電路出現(xiàn)同頻干擾時，主 機和信號接收器可以設(shè)置不同的發(fā)送和接收頻率，以避免同頻干擾。
7、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的絕緣、電壓、接地測試及接地査找裝置， 其特征在于所述信號接收器不使用主機發(fā)射脈沖交流信號，直接接 收被測電路工作電流特征頻率信號，可以查找信號電流走向及接地故 障點。
8、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的絕緣、電壓、接地測試及接地查找裝置， 其特征在于所述主機的存貯單元為SRAM、 FLASH、 EEPROM，可 以存貯測試數(shù)據(jù)。
9、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的絕緣、電壓、接地測試及接地査找裝置， 其特征在于所述主機的通信單元為RS232/485、 LAN及USB，可以 和計算機設(shè)備進行通信，實現(xiàn)對線路絕緣狀態(tài)的在線監(jiān)測和檔案管 理。
10、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的絕緣、電壓、接地測試及接地査找裝置，其特征在于所述主機的輸入輸出單元為LCD、按鍵、打印機等，實現(xiàn)測量數(shù)據(jù)的顯示及測量指令參數(shù)的修改。
11、 一種如權(quán)利要求1所述的絕緣、電壓、接地測試及接地查找 裝置的使用方法，其特征在于-1) 絕緣測試(使用主機)(1) 輸入被測設(shè)備號；(2) 輸入測量電壓100V、 250V、 500V、 1000V;(3) CPU根據(jù)所輸入的測量電壓控制高壓單元產(chǎn)生高壓，加 于被測線路上；(4) CPU同時連續(xù)采樣a、 b兩點的電壓，取平均值，根據(jù)分 壓公式計算出被測兩點間的絕緣電阻。(5) 如果計算數(shù)值過大或過小，CPU發(fā)出命令自動調(diào)節(jié)放大 器放大倍數(shù)及分壓比后重新進行絕緣電阻測量。(6) CPU對測量數(shù)據(jù)進行存貯。2) 線路及電氣設(shè)備絕緣老化狀況及絕緣剩余壽命評估(使用主 機)(1) 輸入被測設(shè)備號；(2) 輸入測量電壓100V、 250V、 500V、 1000V;(3) CPU控制Kr閉合5秒鐘，使被測線路放電；(4) CPU根據(jù)所輸入的測量電壓控制高壓單元產(chǎn)生高壓，加 于被測線路上充電，同時時鐘開始計時；(5) CPU同時連續(xù)采樣a、 b兩點的電壓，根據(jù)分壓公式計算出被測兩點間的絕緣電阻。(6) 連續(xù)測量l分鐘，共測出4000個點。(7) 計算前15秒絕緣電阻的平均值R45及前60秒絕緣電阻的平均值R60。(8) 計算吸收系數(shù)Ka=R6()/R15。(9) CPU控制K1'閉合5秒鐘，使被測線路短時放電；(10) 30秒鐘后測量a、 b兩點間的回復電壓Ub30。(11) 將吸收系數(shù)和回復電壓和標準值比較，評估線路及電氣 設(shè)備的絕緣老化狀況，并根據(jù)經(jīng)驗公式估算線路及電氣 設(shè)備的剩余絕緣壽命，以指導線路和電氣設(shè)備的維修工 作。3) 電壓測量(使用主機)(1) 輸入被測設(shè)備號；(2) CPU連續(xù)采樣a、 b兩點間的電壓，取平均值。(3) 如果計算數(shù)值過大或過小，CPU發(fā)出命令自動調(diào)節(jié)放大 器放大倍數(shù)重新進行電壓測量。(4) CPU對測量數(shù)據(jù)進行存貯。4) 接地測試(使用主機)(1) 輸入被測設(shè)備號；(2) 輸入測量電壓50V、 250V、 500V、 500V，測量頻率 0.1 1000Hz;(3) CPU根據(jù)所輸入的測量電壓控制高壓單元產(chǎn)生高壓，加于被測線路上；(4) CPU根據(jù)所輸入測量頻率控制MOS管的導通和截止，在 測量回路中產(chǎn)生相應頻率的方波信號。(5) 被測兩點間的電壓和測量回路的電流信號經(jīng)過放大后， 送入A/D轉(zhuǎn)換器變?yōu)閿?shù)字信號后送入CPU。(6) CPU對電壓和電流數(shù)字信號進行均值處理后，計算出接 地電阻，并在LCD上顯示出接地電阻值和電流值大小。(7) 如果被測線路同頻干擾較大，可以改變測量信號頻率， 避開同頻干擾，重新測量接地電阻。(8) CPU對測量數(shù)據(jù)進行存貯。5)接地故障査找(使用主機和信號接收器)(1) 在主機上輸入測量電壓50V、 250V、 500V、 500V，測 量頻率0.1 1000Hz;(2) 主機CPU根據(jù)所輸入的測量電壓控制高壓單元產(chǎn)生高壓， 加于被測線路上；(3) 主機CPU根據(jù)所輸入測量頻率控制MOS管的導通和截止，在測量回路中產(chǎn)生相應頻率的方波信號，該信號在故障 點處產(chǎn)生一個和輸入頻率相同的泄露電流。(4) 設(shè)置信號接收器接收頻率和主機測量信號頻率一致。(5) 在主機發(fā)射出測量信號的同時，鉗形設(shè)計的信號接收器 夾住被測線路，如果有故障泄露電流流過，信號接收器 可以檢測到故障泄露電流。(6) 信號接收器在出現(xiàn)接地故障的線路多個部位進行檢測， 可以根據(jù)喇叭或耳機發(fā)出聲音的大小及LED亮燈數(shù)量的 多少判斷泄露電流的大小。通過檢測故障泄露電流，最 終査出接地故障點的具體位置。(7) 接地故障查找可以在線路帶電的情況下進行查找，如果 存在同頻干擾，可以改變主機發(fā)射信號頻率和信號接收 器接收信號頻率以避開同頻干擾。(8) 如果現(xiàn)場工作環(huán)境嘈雜，所述主機應設(shè)置為斷續(xù)信號工 作模式，信號接收器檢測到故障泄露電流時將發(fā)出斷續(xù) 的聲音，人耳更加敏感。6)信號檢測(使用信號接收器)(1) 將信號接收器設(shè)定為全頻工作模式，對被查線路進行檢 査。并找出線路上信號的特征頻率。(2) 將信號接收器設(shè)置為選頻工作模式，并將檢測頻率設(shè)為 特征頻率，對被査線路進行檢測。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種絕緣、電壓、接地測試及接地查找裝置及其使用方法以及一種使用所述裝置利用吸收原理評估線路及電氣設(shè)備絕緣老化狀況及絕緣剩余壽命的方法。所述絕緣接地測試及接地查找裝置由主機及信號接收器組成；所述信號接收器用來接收被檢測信號；所述主機包含CPU、供電單元、高壓單元、絕緣/電壓測試單元、接地測試單元、接地查找單元、復位單元、存貯單元、輸入輸出單元及通信單元；及其所述絕緣、電壓、接地測試及接地查找裝置的使用方法；以及一種使用所述裝置利用吸收原理評估線路及電氣設(shè)備絕緣老化狀況及絕緣剩余壽命的方法。
文檔編號G01R31/12GK101666851SQ20091010759
公開日2010年3月10日 申請日期2009年6月5日 優(yōu)先權(quán)日2009年6月5日
發(fā)明者王汝剛 申請人:深圳市普祿科智能檢測設(shè)備有限公司