CN104808119B - 10kV电缆交流耐压试验补偿方案测试仪 - Google Patents

Abstract

一种10kV电缆交流耐压试验补偿方案测试仪，包括机壳、设置在机壳内的电源模块、计算控制模块及电容采集模块、设置在机壳上的显示模块及键盘模块，电容采集模块、计算控制模块及显示模块依次电连接，所述电源模块与电容采集模块、计算控制模块及显示模块电连接，键盘模块与计算控制模块电连接。所述交流耐压试验补偿方案测试仪可以测量电缆的电容量，计算容性电流、感性电流、选择补偿方案，并直接输出显示，实现智能测量、计算，显示补偿方案，减少人工计算量，节约计算耗费时间，降低人工成本，提高工作效率。

Description

10kV 电缆交流耐压试验补偿方案测试仪

技术领域

本发明涉及电缆交流耐压测试技术领域，尤其涉及一种10kV 电缆交流耐压试验补偿方案测试仪。

背景技术

交流耐压试验是鉴定电缆绝缘强度最有效和最直接的方法，是保证电缆安全运行的一种重要手段，然而，在工频条件下，由于电缆的电容量较大，试验变压器的容量有限，很难直接给设备加工频耐压，所以需要在加压时使用补偿电抗器对容性电流进行补偿。

目前所采用的都是人工测量和计算，不仅测量仪器、设备多，数据繁多，计算步骤复杂，计算量大，耗时费力，并且人工计算容易出错，需要反复测量计算，资源浪费严重。

发明内容

鉴于以上缺陷，现提出一种能够替代人工测量和计算的10kV 电缆交流耐压试验补偿方案测试仪。

一种10kV 电缆交流耐压试验补偿方案测试仪，包括机壳、设置在机壳内的电源模块、计算控制模块及电容采集模块、设置在机壳上的显示模块及键盘模块，电容采集模块、计算控制模块及显示模块依次电连接，所述电源模块与电容采集模块、计算控制模块及显示模块电连接，键盘模块与计算控制模块电连接。所述电源模块用于为电容采集模块、计算控制模块及显示模块提供工作电压；所述电容采集模块用于采集被试电缆的电容量值并将采集的电容量值输送给计算控制模块；所述计算控制模块用于将电容采集模块采集到的电容量值在工频及额定耐压下转化为容性电流，并将此容性电流与感性电流按照预存的算法运算得出补偿方案；所述显示模块用于显示被试电缆的电容量值和计算控制模块计算得出的补偿方案；所述键盘模块与计算控制模块连接，用于操作人员输入相关操作，并产生对应的输入信息。

所述交流耐压试验补偿方案测试仪中，利用电容采集模块采集被试电缆的电容量值，计算控制模块将电容采集模块采集到的电容量值在工频及额定耐压下转化为容性电流，并将此容性电流与电抗器在额定耐压时的感性电流运算得出补偿方案，然后通过显示模块显示补偿方案，以使工作人员根据显示的补偿方案选用对应的补偿电抗器并按照补偿方案连接后对电缆耐压进行测试，进而减少人工计算量，节约计算耗费时间，降低人工成本，提高工作效率。

附图说明

图1为10kV 电缆交流耐压试验补偿方案测试仪的功能模块示意图。

图2为计算控制模块的功能模块示意图。

图3为选择单元中预存的算法表的示意图。

图中：电源模块1、电容采集模块2、计算控制模块3、输入单元31、运算单元32、算法单元33、选择单元34、输出单元35、显示模块4、键盘模块5、机壳6。

具体实施方式

请同时参看图1至图3，10kV 电缆交流耐压试验补偿方案测试仪，包括机壳6、设置在机壳6内的电源模块1、计算控制模块3及电容采集模块2、设置在机壳6上的显示模块4及键盘模块5，电容采集模块2、计算控制模块3及显示模块4依次电连接，电源模块1与电容采集模块2、计算控制模块3及显示模块4电连接，键盘模块5与计算控制模块3电连接。

其中，电源模块1用于提供电容采集模块2、计算控制模块3及显示模块 4所需工作电压，模块功能实现可选用开关电源、干电池或锂电池，优选锂电池，因锂电池其可反复充电，体积小，压降低。

电容采集模块2用于采集被试电缆的电容量值并将数据输出至计算控制模块3。其中，电容采集模块2可以通过伏安法、电桥平衡法或直流充放电法来实现被试电缆的电容量值的采集。例如，电容采集模块2可以为万用表，采用直流充放电法来完成被试电缆的电容量值的采集。

计算控制模块3用于将电容采集模块2采集到的电容量值在工频及额定耐压下转化为容性电流，并将此容性电流与电抗器在额定耐压时的感性电流按照算法运算得到算法值，并从预存的算法表中获取对应的补偿方案，并将获取的补偿方案提供给显示模块4。

请同时参看图3,其中，算法表中包括并联A3X档位电抗器个数栏、与并联A3X档位电抗器个数栏对应的基准值栏及补偿方案栏，基准值栏中的数值范围与补偿方案栏中的补偿方案信息相对应，例如N＝2时，0.M＝0.47时，查找到基准值栏为0.375<＝0.M<0.625，获取补偿方案为A1X//NA3X。其中，算法值是容性电流和感性电流经过算法运算后得到的数值，N为正整数或零，是算法值中的整数部分，表示并联A3X档的电抗器的个数，M为比较因子，是算法值中的小数部分，用于选择基准值栏所对应的数值范围。

所述显示模块4用于显示被试电缆的电容量值和计算控制模块3计算得出的补偿方案，以使操作人员在测试电缆交流耐压时根据显示的补偿方案很方便的选择电抗器的连接档位、连接数量及连接关系，其中显示模块4可以为数码管、触控屏或液晶屏中的任意一种。

所述键盘模块5与计算控制模块3连接，用于操作人员输入相关操作，并产生对应的输入信息。其中键盘模块5可以为触控键盘、机械键盘或薄膜键盘中的任意一种。

机壳6用于封装和保护其余各模块，模块功能实现可选用铝合金材质或树脂材质，优选树脂，其摩擦力大，手握不易滑落，易携带，防震性好。

其中，计算控制模块3可以为运行了一组计算机应用程序的单片机，例如单片机采用STM32F103RBT6芯片，其中计算机应用程序用来完成容性电流和感性电流的计算，根据计算结果查找算法表并给出补偿方案的功能。计算控制模块在运行计算机应用程序后，产生如下功能单元，请同时参看图2：

输入单元31用于接收电容采集模块2提供的电容量值，并将电容量值提供给运算单元32；

运算单元32用于将所读入的电容量值在工频和额定耐压下运算，得出容性电流，并将容性电流提供给算法单元33，其中工频为50HZ，额定耐压为17.4KV/5min；算法单元33用于将容性电流和电抗器的感性电流按照预存的算法得出算法值，将算法值提供给选择单元34；其中，预存的算法具体为：

其中，“●”代表小数点，N为正整数或零，是算法值的整数部分，表示并联A3X 档位的电抗器的个数，M为比较因子，是算法值的小数部分，用于选择算法表中基准值栏所对应的数值范围，例如N.M＝0.175，N＝0,M＝175,0.M＝0.175。

选择单元34用于根据接收的算法值，在预存的算法表中查找与所述算法值对应的基准值，并根据基准值从算法表中获得对应的补偿方案，并将获得的补偿方案提供给输出单元35。

输出单元35用于将补偿方案提供给显示模块4显示。

其中，补偿方案是指补偿电抗器的连接档位、连接数量和连接方式，“//”表示并 联，“+”表示串联，例如A1X//2(A3X)即表示一台电抗器A1X档位并联 A3X档位再并联另一台 电抗器A3X档位，本发明中使用的电抗器是DK一Ⅱ补偿电抗器，其固有参数如下表格：

档位	A1X	A2X	A3X
				额电电压(kV)	30	25	20
额定电流(mA)	225	250	300
				额定电感(H)	425	318	212
工频感抗(kΩ)	133.33	100	66.67

在工频和额定耐压时DK一Ⅱ补偿电抗器的三个接线档位所对应的感性电流为：可见A3X档位的感性电流最大，所以在算法中选择容性电流Ic与I_A3X比较运算，经过运算首先根据算法值中的N选择对应的基准值栏，即确定需要并联的A3X 档位的电抗器个数，然后根据M在对应的基准值栏中选择对应的基准值数值范围，从而获得该数值范围对应的补偿方式，即需要连接的A2X档位或A1X档位的电抗器的个数或连接方式，其中在算法表中，当N＝O时，0.M<0.125时，补偿方案为NONE，表示被试电缆的电容量小，容性电流小，无需补偿；当N>＝10 时，补偿方案为OVER，表示被试电缆的电容量非常大，容性电流非常大，DK 一Ⅱ补偿电抗器已不适于该电缆的电流补偿，需要更换补偿电抗器或采取其他措施。

以下举例说明10kV 电缆交流耐压试验补偿方案测试仪的工作过程：

将10kV 电缆交流耐压试验补偿方案测试仪与被试电缆连接后，在工频及额定耐压时开始测量被试电缆的电容量值及补偿方案：

首先，电容采集模块采集到电容量值C＝118.00nf；

其次，计算控制模块计算后得出Ic＝644.7mA，I_A3X＝261mA，代入算法运算得出算法值＝＝N.M，将N＝2、0.M＝0.47代入图3所示的算法表查找得出基准值栏选择数值范围0.375<＝0.M<0.625，获取对应补偿方案栏的信息为A1X//2(A3X)，并将补偿方案输出至显示模块；

第三，显示模块显示补偿方案为A1X//2(A3X)。

上述算法表的设计出于使用最少设备、最优化方案完成测试任务，达到资源优化使用，使用了电抗器的A3X端子例举，并设计出所述算法表，因为A3X 端子感性电流最大，大于A2X端子和A1X端子的感性电流，例如可以代替两个 A1X端子，而且依据此思路，不排除选择A1X端子或A2X端子设计出算法表来达到发明所解决的问题的目的。

Claims (1)

1.一种10kV 电缆交流耐压试验补偿方案测试仪，其特征在于：包括机壳、设置在机壳内的电源模块、计算控制模块及电容采集模块、设置在机壳上的显示模块及键盘模块，电容采集模块、计算控制模块及显示模块依次电连接，所述电源模块与电容采集模块、计算控制模块及显示模块电连接，所述键盘模块与计算控制模块电连接；

所述电源模块用于为电容采集模块、计算控制模块及显示模块提供工作电压；

所述电容采集模块用于采集被试电缆的电容量值并将采集的电容量值输送给计算控制模块；

所述计算控制模块用于将电容采集模块采集到的电容量值在工频及额定耐压下转化为容性电流，并将此容性电流与感性电流按照预存的算法运算得出补偿方案；

所述显示模块用于显示被试电缆的电容量值和计算控制模块计算得出的补偿方案；

所述键盘模块与计算控制模块连接，用于操作人员输入相关操作，并产生对应的输入信息；

其中，所述计算控制模块包括输入单元、运算单元、算法单元、选择单元及输出单元；

所述输入单元用于接收电容采集模块提供的电容量值，并将电容量值提供给运算单元；

所述运算单元用于将所读入的电容量值在工频和额定耐压下运算，得出容性电流，并将容性电流提供给算法单元；

所述算法单元用于将容性电流和感性电流按照预存的算法计算得出算法值，并将算法值提供给选择单元；

所述选择单元用于根据接收的算法值，在预存的算法表中查找与所述算法值对应的基准值，并根据基准值从算法表中获得对应的补偿方案，并将获得补偿方案提供给输出单元；

所述输出单元将补偿方案输出至显示模块；

其中，预存的算法具体为：

其中，“●”代表小数点，N为正整数或零，是算法值的整数部分，表示并联A3X档位的电抗器的个数，M为比较因子，是算法值的小数部分，用于从算法表中选择对应的数值范围，I_C的含义为容性电流，I_A3X含义为电抗器的档位为A3X时对应的感性电流。