CN2082869U - 高压多功能测试仪 - Google Patents

Abstract

高压多功能测试仪由CPU母板、辅机板、时基 卡、A/D卡、分离电源、滤波放大器、触发控制器、软 驱卡、显示打印卡、键盘、显示器、内存芯片等构成，是 一种全新的智能化测试设备，具有数个独立的全并行 A/D转换器，每一路A/D通道都具有不同的用途 功能，每通道内存量为128K。本仪器不仅可用于电 气设备的局部放电测量，将局部放大电脉冲波形和测 量值即刻显示在屏幕上，能观察一周期内任一放电脉 冲的实际响应波形，还可用于暂态信号和稳态信号的 记录和分析。

Description

本实用新型涉及一种多功能瞬态电信号测试仪，特别是用于高压电器设备局部放电的智能化检测和暂态过电压信号的记录和分析的高压设备测试仪器。

目前，高压电力设备由于制造质量和运行维护等多方面的原因，故障率较高。高压电气设备的故障是一种威胁性很大的恶性故障，如互感器绝缘恶化引起的***往往引起大火，造成大面积停电，使变电站不能运行，电厂不能发电，一次事故直接损失以百万元计，间接损失更是不可估量。因此，及时发现设备隐患，掌握设备绝缘状况，并相应地进行维护处理，将恶性事故消灭在萌芽状态，对保证供电***安全、正常运行具有十分重大的意义。

局部放电测量是对运行中的设备进行绝缘试验的一种非破坏性试验，它对设备的缺陷探测较为灵敏，是国内外科学研究者近年研究的一种新的测试技术。目前，国内进行高压电器设备局部放电，操作波等瞬态信号的测试都是用八十年代模拟电路仪器，这些仪器测量功能单一，操作不便，对故障的判断可靠性差，测试结果也不能保存比较。国外已有用计算机进行辅助测量的报导，但采用的A／D速度较低（采集方式不一样），尚无一体化结构的仪器报导，对于***过电压等瞬态信号的测试，国内外现多用瞬态记录仪测量，但使用瞬态记录仪的缺点是：1、内存容量小，2、价格高，3、不能进行数据处理，4、只能观全貌而不能观察局部细节变化，因而不能准确判断设备故障。

为满足目前国内外电力***对电气设备故障判准确和进行***暂态过程记录工作的要求，本实用新型的目的是设计一个具有计算机智能的电气设备故障测试仪器，以满足各种瞬态信号测试工作及对测试信号进行分析的需要。

本实用新型通过如下技术方案实现了上述目的：设计一种一体化智能高压测试仪，它由CPU母板、辅机板，时基卡、A／D卡，分离电源，滤波放大器，触发控制器，软驱卡，显示打印卡、键盘、显示器、内存芯片和电源组成，主机板除与辅机板相连外，还分别与时基卡、A／D卡、软驱卡、显示打印卡、电源及键盘相连，显示打印卡与显示器、打印机相连，辅机板与触发控制器，滤波放大器和分离电源相连，从而构成一体化、智能化、多功能的高压测试仪。

本多功能高压测试仪的工作原理是：被测信号通过同轴电缆输入到仪器面板上的Q9插座，信号经过滤波放大单元，对所测信号进行必要的预处理，滤去干扰频率分量，将信号幅值放大或衰减到A／D转换器需要的量化电平，同时，试验电源的电压信号送入触发控制单元，在交流信号上升沿（过零点）产生一个TTL电平信号，控制A／D的触发相位，以保证采集信号的起始点固定。控制电路中的40MHZ时钟晶振产生振荡脉冲，按1、2、5分频，时基控制电路还可选择不同的触发方式，设置预置延时，多次触发、通道串联等不同的采集参数来控制A／D的采样频率变化。A／D采样后的量化数字信号逐一存放于128KRAM中，RAM的地址由逻辑计数器记录，在A／D转换采集信号过程中，所有的控制全部由硬件执行，CPU只在采集前发准备采集信号。各种参数的设定，如采样频率、采样长度、采样信号幅度、触发方式、触发电平设置等都通过CPU控制下的人一机对话完成。信号幅值的变换由控制电路的译码器译码后输出控制指令，切换A／D电路中的继电器，触发电平则通过译码器送给A／D比较器一个比较数码（内触发）或是一个TTL电平，视不同触发方式而定。

信号采集完成后，CPU控制立即执行显示程序，因为各A／D板上的存储区数据线与CPU总线的数据线挂通，从而CPU可以对A／D卡上的内存直接寻址，可对各通道的内存作数据存取访问。因此，采集完成后，即刻利用直接写点的方式将RAM中的波形数据直接计算，写入屏幕显示缓冲区，达到了被测波形瞬间显示的功能。继后，CPU控制对数据进行处理、分析、按测试要求给出测试参数并打印出来。

以下结合附图对本实用新型进一步说明：

图1  高压多功能测试仪结构框图

图2  高压多功能测试仪原理框图

图3  A／D转换部分框图

图4  数据存贮、译码控制电路图

图5  模拟信号放大及模数转换电路图

图6  量程切换电路图

图7  地址计数及推进电路图

图8  时基分频、触发方式选择电路图

A／D部分包括控制板和A／D采集板。A／D板由信号处理、宽带放大、工作方式选择、A／D转换和存贮电路组成；控制板由采集方式和采集控制电路组成。采集板实现模拟电压信号转化成数字信号并存贮起来的全过程。通过人机对话，CPU给出采集信号和控制信号指全，由控制板提供A／D时钟，存贮地址等。

A／D工作方式是译码电路，把CPU给出的操作码译码，切换选择工作方式，信号入处理是将信号进行放大、比较幅值及切换，存贮部分选用RAM芯片，每通道为128K存贮容量，以保证叠加在工频交流电源上的故障能如实地记录下来。

图4中，经A／D转换的数据进入U27、U26、U25、U24进行一级缓存，再进入U21、U22、U23进行二级缓存。如需进行级联，则通过U3B三态门控制。经一级二级缓存后数据分为四组，分别进入各自的存贮器（U15、U16、U17、U18），这样就实现了高速采集，低速存入。U11、U12、U13、U14为总线收发器，CPU通过它实现对存贮器数据的I／O读写。U31、U32实现级联工作时数据在A／D板间互相交换。U3c、U7、U8、U9、U10、U25组合逻辑控制、实现上述的存贮器读或写、级联选择、分区存贮数据等功能的控制。

由于A／D转换要求电源的精度较高，仪器主机的开关电源不能满足A／D芯片的要求，图5提供的电路中，由U42、U43组成＋5V、－5.2V的纯正电源供A／D芯片使用。测取的模拟信号送入U40放大，再送至U38的输入端。U38为高速A／D转换芯片，U39及其辅助电路为A／D芯片U38提供一2.048V基准电压，C42、R27、D2、R26、R28组成稳压网络，并对U40的放大器进行调零及校准增益反馈信号。A／D转换后的数据经U30缓存后输出。U34、U37实现内触发信号的产生及锁存，J7控制内触发信号的通断，U36按控制信号D1－D8的译码驱动继电器动作。

图5中，R1－R8和C5－C16以及继电器组J2－J5构成量程转换（切换）网络，J6为信号和自校增益选择。输入的模拟信号经U41跟随放大器后再送入下一级放大器，J0和J1控制输入回路选择交流或直流。

图6中，U10、U4、U11、U5、U6组成计数器，对采集地址计数，采集时，地址推进计数。16、U17将提供的A／D数据存贮地址经U16、U17、U12D三态门后控制输出。U17、U16的19脚为高电平时，A／D存贮地址则输出。结束地址由U22、U23、U12c三态门控制读出。正负延时及长度控制在U20、U21写入长度控制字，在采集前置入长度计数器U19，U31、U25、U26。

如图7所示，X1为40MHZ时钟晶振，它与R9、R10、C15、U55A、U55B构成振荡回路，产生不同的时钟信号。U50、U49、U56、U57、U51、U53、U54构成分频电路，对时钟信号进行分频。U47、U48、U42A构成选择电路，由输入控制码选择适当的采集时钟频率。U46为内外时钟选择控制，U43A、U39、U45写入前述所有功能选择的控制字，38、U37、U58F构成触发方式选择与触发脉冲上下沿选择。U40实现触发翻转。

本实施例中，母板以INTEL8088或80286CPU为核心，具有很强的数据处理及***管理能力，A／D转换选用了TRW公司生产的TDC1048芯片，保证了测试仪最高工作频率20MHZ，通过两通道对插可达40MHZ，从而可对最高频率为7MHZ的信号采样并达到1／2LSB的精度。时基电路为A／D转换提供了16种不同的采样时钟，每张时基电路板最多可驱动8块A／D板，主机内可安置4块时基板，因此，本仪器最多可扩展为32个通道。

本实用新型采用了微电脑技术，将电子计算机，局部放电测试***、瞬变信号分析仪熔为一体，同时，具有数个独立的全并行A／D转换器，每通道内存容量为128K。它不仅可对电力***中的电气设备故障进行准确判断，能分析、记录***暂态过程，且具有结构紧凑，维护容易，使用方便，价格低廉的特点，适于进行电工、电器测量及其它电信号测试的部门广泛应用。

Claims (2)

1、一种高压多功能测试仪，其特征在于由CPU母板，辅机板、时基卡、A/D卡、分离电源、滤波放大器、触发控制器、软驱片、显示打印卡、键盘、显示器、内存芯片和电源组成，主机板除与辅机板相连外，还分别与时基卡、A/D卡，软驱卡、显示打印卡、电源及键盘相连，显示打印卡与显示器、打印机相连，辅机板与触发控制器、滤波放大器和分离电源相连，从而构成一体化、智能化、多功能的高压测试仪。

2、根据权利要求1所述的高压多功能测试仪，其特征在于具有数个独立的全并行A／D转换器，每通道的内存量为128K，A／D转换电路由控制板和A／D采集板组成，控制板由采集方式和采集控制电路组成，A／D采集板由信号处理、宽带放大、工作方式、A／D转换和存贮电路组成；将模拟电压信号转化成数字信号并存贮在RAM芯片中，通过人机对话、CPU母板给出采集信号和控制信号指令，由控制板提供A／D时钟和存贮地址，时钟晶振最高频率为40MHZ，经过1、2、5分频，控制A／D采样频率可在200MHZ到20MHZ之间变化，数据存贮RAM地址可由CPU直接访问，使其波形能在屏幕上瞬态显示。

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