一种避雷器试验装置的制作方法

1.本发明属于电力检测技术领域，具体涉及一种避雷器试验装置。


背景技术：

2.避雷器是电力系统中广泛应用的设备，用于保护其他电力设备免受过电压损害，其运行状态直接关系到电力系统的稳定运行。为了监测避雷器的状态，需要定时对其进行带电监测或停电试验。避雷器停电试验项目中最常规的就是绝缘电阻测试和直流参考电压测试，无论出厂、交接、预试还是检查试验，都需要进行这两项试验。
3.绝缘电阻试验的原理是给避雷器两端施加一定电压(一般是2500v或5000v)，测量其泄漏电流，由试验设备计算出其绝缘电阻，后者如果大于规程规定值，则合格，反之则不合格。直流参考电压测试是给避雷器两端施加从0不断升高的电压，同时监测流过避雷器的泄漏电流值，当泄漏电流达到1ma时，记录此时的电压值，即直流参考电压，需保持在一定合理范围内，然后将施加电压降低到直流参考电压的75％，记录其泄漏电流，不得超过50μa。可见，绝缘电阻试验和直流参考电压测试的试验等效电路的原理相同，都是施加一定的电压，测量泄漏电流。但由于两个试验的判断方式不同，因此，需要使用两个不同的仪器(绝缘电阻测试仪和直流高压发生器)进行试验。
4.在现有技术条件下，试验人员对避雷器进行试验时，都是使用绝缘电阻测试仪和直流高压发生器两种仪器对避雷器分别开展绝缘电阻试验和直流参考电压试验，存在以下问题：
5.1、高压试验仪器体积大重量大，携带两套仪器不仅耗费人力，还要占据多余的运输空间；
6.2、避雷器试验时，一般先进行绝缘电阻测试，如果合格再进行直流参考电压测试，因此，需要进行两次接线过程，浪费人力；
7.3、避雷器很多时候安装在较高处，因此，重复的接线会导致试验人员的多次高空作业，增加了风险。


技术实现要素：

8.有鉴于此，本发明提供一种避雷器试验装置，用于实现一次接线即完成绝缘电阻测试和直流参考电压的测试，解决现有技术中分别开展绝缘电阻试验和直流参考电压试验时存在的上述问题。
9.为了解决上述技术问题，本发明提供以下技术方案：
10.本发明提供了一种避雷器试验装置，包括：主回路和控制电路；
11.主回路包括依次连接的高频逆变电路、滤波电路、升压电路、高压整流电路和输出电路；
12.高频逆变电路用于将低频电源转换为设定的高频电源以实现高频交流输出；
13.滤波电路用于将高频交变电压中的其他频率分量滤掉，只输出设定频率的电压分
量；
14.升压电路用于将设定频率的电压分量升压为高压交流电源；
15.高压整流电路用于将高压交流电源转换为高压直流电源；
16.输出电路用于将高压直流电源加在避雷器上并测得避雷器的泄露电流值；
17.控制电路通过控制接口分别与高频逆变电路和输出电路相接，以便控制高频逆变电路将低频电源转换为设定的高频电源，还通过输出电路获取高压直流电源的电压值以及泄露电流值。
18.进一步的，高频逆变电路具体包括：整流电路；
19.整流电路包括第一二极管、控制开关、第一电阻和第一电容；
20.控制开关由控制电路通过控制接口进行控制，当第一电容的电压小于设定阈值时断开，以便低频电源通过第一二极管和第一电阻向第一电容充电；当第一电容充满电后闭合，以便低频电源通过控制开关向第一电容充电。
21.进一步的，高频逆变电路还包括：逆变电路；
22.逆变电路包括四个开关管和四个二极管；
23.四个开关管组成逆变桥以连接第一电容和滤波电路；
24.控制电路通过控制接口控制逆变桥上开关管的开闭，以将第一电容输出的直流转换为高频交流输出至滤波电路；
25.四个二极管分别与四个开关管一一并联，用于吸收四个开关管截止时的续流。
26.进一步的，控制接口具体包括：驱动接口；
27.驱动接口分别与控制开关和四个开关管相接，用于在第一电容的电压小于设定阈值时控制控制开关断开，在第一电容充满电后控制控制开关闭合；还用于控制四个开关管的闭合，以将第一电容输出的直流转换为设定的高频电源以将高频交流输出至滤波电路。
28.进一步的，滤波电路具体包括：第二电容和第一电感；
29.第二电容的一端与高频逆变电路相接，另一端通过第一电感与升压电路相接；
30.滤波电路通过第二电容和第一电感将高频交变电压中的其它频率分量滤掉，只输出由第二电容和第一电感确定的设定频率的电压分量。
31.进一步的，升压电路具体为：高频升压变压器；
32.高频升压变压器的一端与滤波电路相接，另一端与高压整流电路相接，高频升压变压器将设定频率的电压分量升压为高压交流电源。
33.进一步的，高压整流电路具体包括：第六二极管、第七二极管、第八二极管、第九二极管和第三电容；
34.第六二极管、第七二极管、第八二极管和第九二极管组成电桥以连接升压电路和第三电容；
35.高压整流电路通过电桥为第三电容充电，以将高压交流电源转换为高压直流电源。
36.进一步的，输出电路具体包括：传感器、放电电路和接线端子；
37.传感器包括微电流传感器和高电压传感器；
38.微电流传感器用于测量泄露电流值；
39.高电压传感器用于测量第三电容的电压值，第三电容的电压值为高压直流电源的
电压值；
40.接线端子包括测量端、屏蔽端和接地端；
41.测量端和屏蔽端均与第三电容的正极相接，接地端与第三电容的负极相接；
42.放电电路包括双向开关和放电电阻；
43.双向开关一端与第三电容的正极相接，另一端通过放电电阻与接地端相接。
44.进一步的，控制接口还包括：传感器接口；
45.传感器接口分别与微电流传感器和高电压传感器相接，用于通过微电流传感器获取泄露电流值以及通过高电压传感器获取高压直流电源的电压值。
46.进一步的，进行避雷器试验时，接线端子的接线方式具体为：
47.测量端与避雷器的高压端部相接，接地端与避雷器的接地端部相接，屏蔽端在采用屏蔽方式排除避雷器表面泄露影响时与避雷器的中上部相接。
48.综上，本发明提供了一种避雷器试验装置，包括主回路和控制电路，其中主回路通过高频逆变电路和滤波电路的作用，将低频电源转换为设定的高频电源，再经由升压电路、高压整流电路和输出电路的作用使得主回路能够输出设定的高压直流电源，控制电路对主回路进行控制并且监测其输出的高压直流电源电压值和泄漏电流值，从而方便作业人员直接根据输出的数据对避雷器进行绝缘电阻测试和直流参考电压测试。本发明由于采用主回路和控制电路的设计实现了对避雷器进行相应试验时所需的电压值的控制输出，使得一台仪器即可同时完成绝缘电阻试验和直流参考电压试验，减少了试验时所需的仪器数量，也将少了接线次数，从而减少了试验人员高空作业次数，节省了人力、降低了作业风险。
附图说明
49.为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例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，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其它的附图。
50.图1为本发明实施例提供的主回路的结构示意图；
51.图2为本发明实施例提供的控制电路的结构示意图。
52.附图中：d1-第一二极管，r1-第一电阻，scr1-控制开关，c1-第一电容，i1-第一开关管，i2-第二开关管，i3-第三开关管，i4-第四开关管，d2-第二二极管，d3-第三二极管，d4-第四二极管，d5-第五二极管，c2-第二电容，l1-第一电感，t1-高频升压变压器，d6-第六二极管，d7-第七二极管，d8-第八二极管，d9-第九二极管，c3-第三电容，d10-双向开关，r2-放电电阻。
具体实施方式
53.为使得本发明的目的、特征、优点能够更加的明显和易懂，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，下面所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而非全部的实施例。基于本发明中的实施例，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它实施例，都属于本发明保护的范围。
54.本发明提供了一种避雷器试验装置，用于解决现有技术中分别开展绝缘电阻试验和直流参考电压试验时存在的问题。
55.以下是对本发明的一种避雷器试验装置的实施例进行的详细介绍。
56.请参阅图1和2，本实施例提供了一种避雷器试验装置，包括：主回路和控制电路。
57.其中，主回路包括依次连接的高频逆变电路、滤波电路、升压电路、高压整流电路和输出电路。
58.在本实施例中，高频逆变电路用于将低频电源转换为设定的高频电源以实现高频交流输出。
59.需要说明的是，高频逆变电路的作用是将低频(如50hz)电源转变为高频(如1khz)的高频电源。
60.高频逆变电路包括整流电路和逆变电路两部分。
61.整流电路具体设置为包括第一二极管d1、控制开关scr1、第一电阻r1和第一电容c1。第一二极管d1的阳极与低频电源的正极相接，阴极通过第一电阻r1与第一电容c1的正极相接，第一电容c1的负极与低频电源的负极相接。控制开关scr1与第一电阻r1并联。
62.进一步的，在控制电路的控制作用下，当第一电容的电压小于设定阈值时控制开关scr1断开，以便低频电源通过第一二极管和第一电阻向第一电容充电；当第一电容充满电后控制开关scr1闭合，以便低频电源通过控制开关向第一电容充电。即当电容c1的电压很低时，为了降低启动电流，开关scr1断开，220v电源通过电阻r1向电容c1充电，当c1充满电后，打开开关scr1，此时，如果电容c1上有电压降，可通过scr1向c1快速充电，使其电压保持稳定。
63.逆变电路具体设置为包括四个开关管(i1～i4)和四个二极管(d2～d5)。
64.四个开关管组成逆变桥以连接第一电容和滤波电路，其中各桥臂上的开关管交替开闭，如开关管i1和i4同时闭合时，开关管i2和i3同时断开，反之则开关管i2和i3同时闭合时，开关管i1和t4同时断开。
65.开关管i1、i2、i3、i4组成的逆变电路，将电容c1上的直流转换为高频交流输出，每个开关(i1、i2、i3、i4)上并联一个二极管，用于吸收开关截止时的续流，防止出现过电压。
66.在本实施例中，滤波电路用于将高频交变电压中的其他分量分量滤掉，只输出设定频率的电压分量。
67.需要说明的是，滤波电路包括第二电容c2和第一电感l1，第二电容c2的一端与高频逆变电路相接，另一端通过第一电感l1与升压电路相接。其值满足当f＝1khz时，滤波电路的作用是将高频逆变电路输出的高频交变电流中的其他分量滤掉，只输出1khz的分量至升压电路。
68.在本实施例中，升压电路用于将设定频率的电压分量升压为高压交流电源。
69.需要说明的是，升压电路即高频升压变压器，高频升压变压器的一端与滤波电路相接，另一端与高压整流电路相接。由于电源频率较高，磁通较小，因此，升压变压器的体积可以做到很小，保证了整个装置的体积和重量要求。
70.在本实施例中，高压整流电路用于将高压交流电源转换为高压直流电源。
71.需要说明的是，高压整流电路为一个全桥整流电路，由第六二极管d6、第七二极管d7、第八二极管d8、第九二极管d9和第三电容c3组成。该电路将升压电路输出的高频交流电源转化为高压直流电源。
72.在本实施例中，输出电路用于将高压直流电源加在避雷器上并测得避雷器的泄露电流值。
73.需要说明的是，输出电路包括传感器、放电电路和接线端子。
74.传感器包括微电流传感器和高电压传感器，微电流传感器用来测量流过避雷器的泄漏电流，高电压传感器用来测量第三电容c3上的电压，第三电容c3上的电压即为高压直流电源电压。
75.放电电路包括双向开关d10和放电电阻r2，双向开关d10一端与第三电容的正极相接，另一端通过放电电阻与接地端相接。当d10打开后，c3通过电阻r2放电。
76.接线端子分为测量端、屏蔽端和接地端。测量端和屏蔽端均与第三电容的正极相接，接地端与第三电容的负极相接。测量端和屏蔽端都可以输出直流高压，微电流传感器安装在测量端的输出回路中,高电压传感器测量电容c3的直流电压。
77.在对避雷器进行绝缘电阻测试时，测量端接避雷器高压端部，接地端接避雷器接地端部，加压后，微电流传感器测量流过避雷器的微电流。如果要采用屏蔽方式排除避雷器表面泄漏影响，就将屏蔽端接到避雷器中上部，由于屏蔽端与测量端的电位相同，避免了测量端的电流流过避雷器表面，排除干扰。
78.在本实施例中，控制电路通过控制接口分别与高频逆变电路和输出电路相接，以便控制高频逆变电路将低频电源转换为设定的高频电源，还通过输出电路获取高压直流电源的电压值以及泄露电流值。
79.需要说明的是，控制接口包括驱动接口和传感器接口两部分。
80.其中，驱动接口分别与高频逆变电路中的控制开关和四个开关管相接，用于在第一电容的电压小于设定阈值时控制控制开关断开，在第一电容充满电后控制控制开关闭合；还用于控制四个开关管的闭合，以将第一电容输出的直流转换为设定的高频电源以将高频交流输出至滤波电路。具体的，控制电路采用pwm方式控制各个开关的工作，即通过现有技术中的pwm技术控制开关工作从而调节输出电压的幅值和频率，以实现逆变过程并输出可控的电压至后级电路。
81.传感器接口分别与输出电路中的微电流传感器和高电压传感器相接，用于通过微电流传感器获取泄露电流值以及通过高电压传感器获取高压直流电源的电压值。
82.进一步的，控制电路还设置有供电用电源模块、人机交互用的按键和led显示以及作为控制电路控制核心的主控芯片。
83.基于上述设置，本实施例提供的避雷器试验装置的工作原理如下(以低频电源为50hz的220v直流电为例)：
84.首先，控制电路控制主回路中的高频逆变电路正常工作，将220v电源由50hz逆变为1khz，滤波电路将高频交流电源中的其他分量滤掉，只保留1khz的正弦分量，经升压电路升压后，再经高压整流电路转换成高压直流电源，高压电压传感器检测电容c3上的电压，保证其电压受控，微电流传感器获取测量端的微电流，即泄露电流值。
85.然后在进行绝缘电阻测试时，用户确定直流电压值，通过控制电路控制高频逆变
电路的输出电压将第三电容c3充电至该值。测量端、屏蔽端和接地端接好线，微电流传感器将测得的微电流值传输至控制电路，控制电流根据欧姆定律算出绝缘电阻值。根据避雷器的规程规定值(该值可设置在控制电路中)判断当前绝缘电阻值是否满足规程规定，若满足则提示用户继续进行直流参考电压的测试，用户确定后。控制高频逆变电路停止工作，暂停对电容c3的充电，同时，放电电路将电容c3的电压降为0v，准备进行直流参考电压的测量。
86.在进行直流参考电压的测量时，重新控制高频逆变电路工作，通过控制电路的控制将第三电容c3从0开始加压，同时检测微电流传感器的测量值，当电流接近1ma时，控制高频逆变电路停止工作，记录此时的c3的电压值，即为直流参考电压。随后放电电路工作，将c3电压降至75％u1ma，记录泄漏电流值，完成测试。
87.本实施例提供了一种避雷器试验装置，包括主回路和控制电路，其中主回路通过高频逆变电路和滤波电路的作用，将低频电源转换为设定的高频电源，再经由升压电路、高压整流电路和输出电路的作用使得主回路能够输出设定的高压直流电源，控制电路对主回路进行控制并且监测其输出的高压直流电源电压值和泄漏电流值，从而方便作业人员直接根据输出的数据对避雷器进行绝缘电阻测试和直流参考电压测试。本发明由于采用主回路和控制电路的设计实现了对避雷器进行相应试验时所需的电压值的控制输出，使得一台仪器即可同时完成绝缘电阻试验和直流参考电压试验，减少了试验时所需的仪器数量，也将少了接线次数，从而减少了试验人员高空作业次数，节省了人力、降低了作业风险。
88.以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，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发明各实施例技术方案的精神和范围。