CN206523590U - 在线绝缘监测装置及其*** - Google Patents

Abstract

本实用新型提供了一种在线绝缘监测装置及其***，涉及绝缘监测的技术领域，该装置包括：高压电阻，检测分析装置和被测电力设备，其中，被测电力设备通过输电线缆与交流电源连接；高压电阻的输入端与被测电力设备的母线相连接，高压电阻的输出端与检测分析装置相连接；检测分析装置用于通过高压电阻检测目标电气信号，并对目标电气信号进行分析，以根据分析结果确定被测电力设备的绝缘性能，其中，目标电气信号包括以下至少之一：被测电力设备的绝缘电阻值，与绝缘电阻值相对应的漏电电流。本实用新型缓解了传统的绝缘监测装置监测性能较差的技术问题。

Description

在线绝缘监测装置及其***

技术领域

本实用新型涉及绝缘监测的技术领域，尤其是涉及一种在线绝缘监测装置及其***。

背景技术

传统的对高压电气设备进行绝缘在线检测方法的是局部放电检测***。例如，高压电机定子绕组局部放电检测***，局部放电在线监测是诊断高压电机定子绕组绝缘故障的有效方法之一，国内外高压电机局部放电在线监测的几种方法：基于汇流环上成对耦合电容器的监测法，基于中线射频监测法，基于电机引出线上耦合器的监测法，基于定子槽耦合器的监测法，以及基于埋置在定子槽里的电阻式测温元件导线的监测法等。例如，基于汇流环上成对耦合电容器监测法，此方法需用PDA监测仪，该监测仪是便携式的，可以用于监测安装有耦合电容器的发电机。通常电机的每相有一对，或者每对并联支路有一对耦合器，一台电机至少三对耦合器,而耦合器都通过同轴电缆线连接到电机外部的固定接线盒内。又例如，基于中线射频监测法，在大型电机的在线监测中,还有一种从发电机定子绕组的中线监测射频信号,其信号通常是用高频宽频带的电流传感器拾取的信号等利用。射频监测仪来监测大型汽轮发电机的电弧放电。

现有技术在高压电力***上表现的都是比较复杂繁琐，应用的范围比较狭隘，而且大多都是应用局部放电的高频脉冲分量来判断绝缘的损坏程度，这并不能反映出真实的绝缘情况，在传感器方面比较复杂，不适合大型电力***应用。现有产品使用也是很不安全，且操作的比较复杂，使用不方便，加大了人力与物力的投入，需要企业单位指派人员去现场测量增大了工作量，降低了生产以及企业的效益。这在高压电力***是一个很大的弊端。

实用新型内容

本实用新型的目的在于提供一种在线绝缘监测装置及其***，以缓解了传统的绝缘监测装置监测性能较差的技术问题。

根据本实用新型的一个方面，提供了一种在线绝缘监测装置，该装置包括：高压电阻，检测分析装置和被测电力设备，其中，所述被测电力设备通过输电线缆与交流电源连接；所述高压电阻的输入端与所述被测电力设备的母线相连接，所述高压电阻的输出端与所述检测分析装置相连接；所述检测分析装置用于通过所述高压电阻检测目标电气信号，并对所述目标电气信号进行分析，以根据分析结果确定所述被测电力设备的绝缘性能，其中，所述目标电气信号包括以下至少之一：所述被测电力设备的绝缘电阻值，与所述绝缘电阻值相对应的漏电电流。

进一步地，所述检测分析装置包括：主控制电路和主测试电路，所述主控制电路和所述主测试电路通过通信线通信连接，其中，所述主测试电路用于向所述输电线缆发射高压直流，并在发射所述高压直流之后检测所述目标电气信号，并通过所述通信线向所述主控制电路发送所述目标电气信号，以使所述主控制电路对所述目标电气信号进行分析，以确定所述被测电力设备的绝缘性能。

进一步地，所述主控制电路还包括：报警器，所述报警器与所述主控制电路中的主控制电路相连接，用于根据所述主控制电路发送的报警信号进行报警。

进一步地，所述主控制电路包括以下任一种：单片机，DSP，PLC，FPGA。

进一步地，所述主测试电路包括：第一电流检测装置，所述第一电流检测装置与所述主控制电路相连接，用于在发射所述高压直流之后，检测流过所述高压电阻的电流值，并向所述主控制电路发送所述高压电阻的电流值；其中，所述主控制电路在接收到所述高压电阻的电流值之后，根据所述高压电阻的电流值确定所述绝缘电阻值。

进一步地，所述主测试电路还包括：第二电流检测装置，所述第二电流检测装置环绕于所述被测电力设备的母线，且与所述主控制电路相连接，用于在发射所述高压直流之后检测所述漏电电流，并向所述主控制电路发送所述漏电电流。

进一步地，所述主测试电路还包括：三极管和继电器，所述三极管的输入端与所述主控制电路相连接，所述三极管的输出端与所述继电器相连接，其中，所述三极管用于对所述继电器进行控制，以使所述继电器切换所述第一电流检测装置和所述第二电流检测装置的采集状态。

进一步地，所述主测试电路还包括：高压发射模块，所述高压发射模块与所述继电器电连接，用于在所述继电器的控制下，向所述输电线缆发射高压直流。

进一步地，所述装置还包括：通信装置，所述通信装置用于建立上位机与所述在线绝缘监测装置之间的通信连接，其中，所述通信装置包括以下至少之一：RS485通信装置，RS232通信装置，以太网通信装置，蓝牙通信装置，WIFI通信装置。

根据本实用新型的另一个方面，还提供了一种在线绝缘监测***，该***包括上述任一项所述在线绝缘监测装置和上位机，其中，所述在线绝缘监测装置和所述上位机通过通信装置相连接。

在本实用新型实施例提供的在线绝缘监测装置中，包括高压电阻，检测分析装置和被测电力设备，其中，被测电力设备通过输电线缆与交流电源连接；高压电阻的输入端与被测电力设备的母线相连接，高压电阻的输出端与检测分析装置相连接；检测分析装置用于通过高压电阻检测目标电气信号，并对目标电气信号进行分析，以根据分析结果确定被测电力设备的绝缘性能，其中，目标电气信号包括以下至少之一：被测电力设备的绝缘电阻值，与绝缘电阻值相对应的漏电电流，通过在母线端设置高压电阻的方式，达到了准确测量被测电力设备的绝缘参数的目的，进而缓解了传统的绝缘监测装置监测性能较差的技术问题，从而实现了提高在线绝缘监测装置的监测性能的技术效果。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本实用新型的一些实施方式，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是根据本实用新型实施例的一种在线绝缘监测装置的示意图；

图2是根据本实用新型实施例的一种可选的主测试电路的示意图；

图3是根据本实用新型实施例的一种可选的主控制芯片的简化示意图；

图4是根据本实用新型实施例的一种可选的第一电流检测装置的示意图；

图5是根据本实用新型实施例的一种可选的第二电流检测装置的示意图。

具体实施方式

下面将结合附图对本实用新型的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

在本实用新型的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

在本实用新型的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。

实施例一

根据本实用新型实施例，提供了一种在线绝缘监测装置的实施例。图1是根据本实用新型实施例的一种在线绝缘监测装置的示意图，如图1所示，该装置包括：高压电阻10，检测分析装置20和被测电力设备30，其中，

被测电力设备30通过输电线缆与三相交流电源连接；

需要说明的是，如图1所示，被测电力设备以高压电机为例进行介绍说明。

高压电阻10的输入端与被测电力设备30的母线相连接，高压电阻10的输出端与检测分析装置20相连接；

需要说明的是，如图1所示的高压电阻10为3个电阻相并联而得到的电阻，也就是说，输电线缆的A，B和C三相电缆中均连接了一个电阻。

检测分析装置20用于通过高压电阻10检测目标电气信号，并对目标电气信号进行分析，以根据分析结果确定被测电力设备30的绝缘性能，其中，目标电气信号包括以下至少之一：被测电力设备的绝缘电阻值，与绝缘电阻值相对应的漏电电流；

需要说明的是，如图1所示的检测分析装置分为检测装置和分析装置，其中，检测装置又可以称为主测试电路，分析装置又可以称为主控制电路。

具体地，检测装置主要用于检测目标电气信号，其中，该目标电气信号用于反应被测电力设备的绝缘性能。例如，被测电力设备的绝缘电阻值，以及与绝缘电阻值相对应的漏电电流。

在本实用新型实施例提供的在线绝缘监测装置中，包括高压电阻，检测分析装置和被测电力设备，其中，被测电力设备通过输电线缆与交流电源连接；高压电阻的输入端与被测电力设备的母线相连接，高压电阻的输出端与检测分析装置相连接；检测分析装置用于通过高压电阻检测目标电气信号，并对目标电气信号进行分析，以根据分析结果确定被测电力设备的绝缘性能，其中，目标电气信号包括以下至少之一：被测电力设备的绝缘电阻值，与绝缘电阻值相对应的漏电电流，通过在母线端设置高压电阻的方式，达到了准确测量被测电力设备的绝缘参数的目的，进而缓解了传统的绝缘监测装置监测性能较差的技术问题，从而实现了提高在线绝缘监测装置的监测性能的技术效果。

进一步地，如图1所示，还在线绝缘监测装置还包括上位机软件，该上位机软件安装在如图1所示的终端设备中，该终端设备优选为PC机。需要说明的是，除了PC机之外，还可以选取其他的终端设备，并不现定于PC机。

在本实用新型实施例的一个可选实施方式中，检测分析装置20包括：主控制电路和主测试电路，主控制电路和主测试电路通过通信线通信连接，其中，主测试电路用于向输电线缆发射高压直流，并在发射高压直流之后检测目标电气信号，并通过通信线向主控制电路发送目标电气信号，以使主控制电路对目标电气信号进行分析，以确定被测电力设备的绝缘性能。

需要说明的是，上述主控制电路中的主控制芯片可以为选取为单片机，数字信号处理器(Digital Signal Processing，简称DSP)，可编程逻辑控制器(Programmable LogicController，简称PLC)，以及现场可编程门阵列(Field－Programmable Gate Array，简称FPGA)。作为优选，在本实用新型实施例中，选择型号为ATmega128-16AC的单片机作为主控制电路的主控制芯片。在此情况下，除了该主控制芯片之外，还包括外加电路，例如，下载口电路，时钟电路，差分放大电路以及多路模拟量开关电路等。具体地，外加电路的工作原理不再详细说明。

在本实用新型实施例的另一个可选实施方式中，上述主测试电路还包括：三极管，继电器和高压发射模块。

其中，三极管的输入端与主控制电路相连接，三极管的输出端与继电器相连接，其中，三极管用于对继电器进行控制，以使继电器切换下述第一电流检测装置和下述第二电流检测装置的采集状态；高压发射模块与继电器电连接，用于在继电器的控制下，向输电线缆发射高压直流。

如图2所示，图2所示的电路由三极管S8050，继电器和高压发射模块HIGHVOL组成。在图2中，“PD1”表示该三极管的基极与主控制电路中的主控制芯片的PD1管脚相连接，“PD0”表示该运算放大器的输出端与主控制电路中的主控制芯片的PD0管脚相连接。需要说明的是，三极管和运算放大器也不一定非要与“PD1”和“PD0”管脚相连接，符号只是表示三极管和运算放大器与主控制电路中的主控制芯片电连接。

在本实用新型实施例中，主要通过如图2所示的电路实现下述第一电流检测装置和下述第二电流检测装置之间的切换。具体地，主要通过三极管的导通和关断来控制继电器，进而通过继电器的输出来控制运算放大器OP07CS的输出，最后，根据运算放大器OP07CS的输出结果确定第二电流检测装置和第一电流检测装置的检测状态。例如，当三极管控制继电器吸合时，运算放大器OP07CS的输出高电平时，第一电流检测装置进行检测，第二电流检测装置不进行检测；当三极管控制继电器处于断开状态时，运算放大器OP07CS的输出低电平时，第一电流检测装置不进行检测，第二电流检测装置进行检测。

图3为主控制芯片的简化示意图，用于表示信号的输入和输出。从图3中可以看出，三极管的基极主控制电路中的主控制芯片的PD1管脚相连接，运算放大器的输出端与主控制电路中的主控制芯片的PD0管脚相连接。

在本实用新型实施例的另一个可选实施方式中，上述主测试电路还包括：第一电流检测装置和第二电流检测装置。

具体地，第一电流检测装置与主控制电路相连接，用于在发射高压直流之后，检测流过高压电阻的电流值，并向主控制电路发送高压电阻的电流值；其中，主控制电路在接收到高压电阻的电流值之后，根据高压电阻的电流值确定绝缘电阻值。

如图4所示的即为第一电流检测装置的示意图，从图3和图4中可以看出，第一电流检测装置的“V+”和“V-”端与主控制芯片的“V+”和“V-”两个管脚相连接，用于检测流过取样电阻的电流，其中，取样电阻为预先安装在主测试电路中的电阻，通过测量取样电阻的电流，就可以得到流过高压电阻的电流，进而，通过换算就可以得到被测电力设备的绝缘电阻值。

具体地，在本实用新型实施例中，采用直流的叠加方法测量高压电力***绝缘性能，例如，将高压直流(DC 1500～2500V)叠加在带电的交流高电压上，从而测量被测电力设备绝缘层的微弱的直流电流，然后通过取样电阻的阻值换算成绝缘电阻的阻值，从而判断出被测量母线以及电力设备的绝缘性是否良好。

具体地，第二电流检测装置环绕于被测电力设备的母线，且与主控制电路相连接，用于在发射高压直流之后检测漏电电流，并向主控制电路发送漏电电流。

作为优选，在本实用新型实施例中，选取环形磁环作为第二电流检测装置，具体地，可以将该环形磁环套入高压母线中，通过感应磁场发出的电流，在经过转化进行测量，通过电流的强弱的判断对被测电力设备的绝缘性能进行判断。然后，通过通讯将实时采集数据传输到上位机软件，如果测量值与软件端设置的标准值不符，可出现预警或者报警功能，发出提醒警报，并实时发送手机短信到负责人。

如图5所示的即为第二电流检测装置的电路图。如图5所示，“M1”和“M2”即为该电路的输出端，通过该输出端输出的电流可以再经过放大电路的放大最后得到漏电电流。需要说明的是，图5中所示的“M1”和“M2”端用于连接放大电路等信号处理电路，具体地，信号处理电路在附图中未画出。

在本实用新型实施例的另一个可选实施方式中，主控制电路还包括：报警器，报警器与主控制电路中的主控制电路相连接，用于根据主控制电路发送的报警信号进行报警。具体地，报警器可以由一个三极管和一个继电器组成，通过主控制芯片对数据的分析，输出信号控制开关三极管实现继电器的吸合从而控制了电铃，达到电铃报警功能。

在本实用新型实施例的另一个可选实施方式中，该装置还包括：通信装置，通信装置用于建立上位机与在线绝缘监测装置之间的通信连接，其中，通信装置包括以下至少之一：RS485通信装置，RS232通信装置，以太网通信装置，蓝牙通信装置，WIFI通信装置。

需要说明的是，在本实用新型实施例中，还可以在主测试电路中设置一个摄像装置，通过该摄像装置拍摄被测电力设备所处工作环境的视频流信息或者图像信息。然后，通过以太网通信装置，或者，WIFI通信装置将该视频流信息或者图像信息传输至上位机，以使工作人员实时对被测电力设备的运行状态进行监控。

综上，本实用新型实施例提供的在线绝缘监测装置，采用了特制的高压绝缘电阻，可达到军工级别，通过三电阻并联方式连接到高压母线上，安全性，以及可靠性很高，已通过多次试验证明。并通过流过高压电阻的微小电流进行换算分析取样，从而判断出被测量母线以及电力设备的绝缘性是否良好。还可以用环形磁环套入高压母线，通过感应磁场发出的电流，通过电流的强弱的判断对被检测***进行绝缘性的判断。本实用新型实施例可以保证实时在线监测功能，不需要人工进行看护，只需安排人员定期进行维护检修即可。本实用新型实施例可由本身自带的485通讯接口，连接到我司自主开发的软件中，对各项监测数据进行测量读取保存，并可以通过上位机软件对现场的仪器进行各种功能设置，附件的短信提醒功能，在电力***以及设备出现问题时随时发出报警短信，提醒负责人事故的出现，大大降低了事故的频率，降低了企业单位的损失。本实用新型实施例告别了老式的传统的绝缘摇表，以及其他的绝缘测试方法，具有安装方便，操作方便，适用性强等优点。

相对于传统的在线绝缘监测装置，本实用新型实施例提供的在线绝缘监测装置具有以下优点：

1、测量精度高

本实用新型实施采用直流叠加法，将高压直流叠加到被测电力设备，通过高精度分压的高压电阻和高精度的取样电阻，对采集数据信号进行处理，然后，由低功率高速单片机进行快速处理，并通过上位机软件对数据进行显示，误差可达到0.03％，在同等技术行业里精度是非常可观的。

2、抗浪涌雷击和耐压等级高

本实用新型实施在设计当时着重考虑了应用的场所，对浪涌和耐压做了重点设计，已到达行业最高标准IV级标准，更加适用于工业级别，对由于用电产生的事故可以进行自我保护，保护能力更强，为同行业中的佼佼者。

3、抗干扰辐射能力强和低功耗

本实用新型实施电磁兼容性(Electro Magnetic Compatibility，简称EMC)等级很高，对于由电磁干扰(Electro Magnetic Interference，简称EMI)产生的电磁干扰有很强的抗击能力，已通过多次高级别的等级实验，包括静电，衰减波，辐射脉冲群等，抗干扰能力非常强，区别于同类电子产品，安全和保护性能可到达军工水平，而且功耗很低，发热很低，安全节能。

4、环境适应强

本实用新型实施经过了高低温试验，并且对内部电路进行了灌封保护，防止器件松动以及密封散热，不仅可以在室内工作，也可在潮湿恶劣的环境下工作。

5、安装简单方便，外壳自主设计

本实用新型实施告别了传统式的电子设备机箱，自主设计完成，前后面板以及底板都为加工中心铣削完成，密封性比较强，电磁兼容性良好，螺钉安装方便，可以对电磁进行断波，表面为黑色阳极氧化绝缘抗腐。

实施例二

本实用新型实施例还提供了一种在线绝缘监测***，该在线绝缘监测***主要包括上述实施例一中所描述的在线绝缘监测装置和上位机，其中，在线绝缘监测装置和所述上位机通过通信装置相连接，通信装置包括以下至少之一：RS485通信装置，RS232通信装置，以太网通信装置，蓝牙通信装置，WIFI通信装置。

最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本实用新型的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本实用新型进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本实用新型各实施例技术方案的范围。

Claims (10)

1.一种在线绝缘监测装置，其特征在于，包括：高压电阻，检测分析装置和被测电力设备，其中，

所述被测电力设备通过输电线缆与交流电源连接；

所述高压电阻的输入端与所述被测电力设备的母线相连接，所述高压电阻的输出端与所述检测分析装置相连接；

所述检测分析装置用于通过所述高压电阻检测目标电气信号，并对所述目标电气信号进行分析，以根据分析结果确定所述被测电力设备的绝缘性能，其中，所述目标电气信号包括以下至少之一：所述被测电力设备的绝缘电阻值，与所述绝缘电阻值相对应的漏电电流。

2.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述检测分析装置包括：主控制电路和主测试电路，所述主控制电路和所述主测试电路通过通信线通信连接，

其中，所述主测试电路用于向所述输电线缆发射高压直流，并在发射所述高压直流之后检测所述目标电气信号，并通过所述通信线向所述主控制电路发送所述目标电气信号，以使所述主控制电路对所述目标电气信号进行分析，以确定所述被测电力设备的绝缘性能。

3.根据权利要求2所述的装置，其特征在于，所述主控制电路还包括：

报警器，所述报警器与所述主控制电路中的主控制电路相连接，用于根据所述主控制电路发送的报警信号进行报警。

4.根据权利要求3所述的装置，其特征在于，所述主控制电路包括以下任一种：单片机，DSP，PLC，FPGA。

5.根据权利要求2所述的装置，其特征在于，所述主测试电路包括：

第一电流检测装置，所述第一电流检测装置与所述主控制电路相连接，用于在发射所述高压直流之后，检测流过所述高压电阻的电流值，并向所述主控制电路发送所述高压电阻的电流值；

其中，所述主控制电路在接收到所述高压电阻的电流值之后，根据所述高压电阻的电流值确定所述绝缘电阻值。

6.根据权利要求5所述的装置，其特征在于，所述主测试电路还包括：

第二电流检测装置，所述第二电流检测装置环绕于所述被测电力设备的母线，且与所述主控制电路相连接，用于在发射所述高压直流之后检测所述漏电电流，并向所述主控制电路发送所述漏电电流。

7.根据权利要求6所述的装置，其特征在于，所述主测试电路还包括：三极管和继电器，所述三极管的输入端与所述主控制电路相连接，所述三极管的输出端与所述继电器相连接，

其中，所述三极管用于对所述继电器进行控制，以使所述继电器切换所述第一电流检测装置和所述第二电流检测装置的采集状态。

8.根据权利要求7所述的装置，其特征在于，所述主测试电路还包括：

高压发射模块，所述高压发射模块与所述继电器电连接，用于在所述继电器的控制下，向所述输电线缆发射高压直流。

9.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述装置还包括：

通信装置，所述通信装置用于建立上位机与所述在线绝缘监测装置之间的通信连接，其中，所述通信装置包括以下至少之一：RS485通信装置，RS232通信装置，以太网通信装置，蓝牙通信装置，WIFI通信装置。

10.一种在线绝缘监测***，其特征在于，包括上述权利要求1至9中任一项所述在线绝缘监测装置和上位机，其中，所述在线绝缘监测装置和所述上位机通过通信装置相连接。