專利名稱：用于測量損耗因數(shù)的裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種用于測量損耗因數(shù)和/或用于測量電壓與電流之間 的相位角和/或用于記錄電壓和/或電流的衰減過程和/或用于記錄局部方文 電過程和/或用于在待檢驗(yàn)的測量對象上測量運(yùn)行時間的裝置，該裝置包 括一個外殼，在該外殼內(nèi)設(shè)置至少一個用于進(jìn)行測量和/或記錄的測量電 路。
背景技術(shù)：
迄今已知的同類系統(tǒng)用一根自己的輸入線連接到電壓發(fā)生器上，并 且又用一根自己的導(dǎo)線與待檢驗(yàn)的測量對象連接。此外附加地還必需有 自己的在發(fā)生器、測量裝置與測量對象之間的接地線。主要在較高的運(yùn) 行電壓時由于大多數(shù)使用非常長的電纜出現(xiàn)測量干擾，并且從而由于寄 生效應(yīng)、漏電電流、雜散等出現(xiàn)測量值失真。

發(fā)明內(nèi)容
因此本發(fā)明的目的是，實(shí)現(xiàn)一種同類裝置，其中所謂測量干擾或測 量值失真通過結(jié)構(gòu)措施盡可能減小到最低限度。
所述目的按本發(fā)明通過如下方式實(shí)現(xiàn)，即在外殼上設(shè)有一個用于將 待檢驗(yàn)的測量對象直接連接到外殼上的連接適配器。
直接連接在此理解為，應(yīng)該使連接適配器盡可能短。優(yōu)選將測量對
象直接連接到外殼上，并且從而距離等于0mm。但是出于純粹的幾何原 因，為了能連接到測量對象上，經(jīng)常必需的是，測量適配器具有最多 10mm至50mm之間的長度。但是對于難以接近的測量對象，連接適配 器長度也可以必要時直到lm。所有這些按本發(fā)明的意義理解為直接連接 到外殼上。本發(fā)明能在沒有按現(xiàn)有技術(shù)已知的長的附加的連接到測量對象的連接線的情況下進(jìn)行測量，這導(dǎo)致避免干擾因素并且從而導(dǎo)致精確 的測量值。此外，通過連接適配器也減少連接耗費(fèi)。
為了更進(jìn)一步抑制干擾信號的雜散，按本發(fā)明的另一方面規(guī)定，裝 置具有一4艮用于連接到電壓發(fā)生器上的、帶有至少一根內(nèi)導(dǎo)體和至少一 根外導(dǎo)體的同軸電纜。在此特別有利的是，同軸電纜本身被導(dǎo)入到外殼 內(nèi)，其中首先在外殼內(nèi)內(nèi)導(dǎo)體和外導(dǎo)體優(yōu)選互相分離地連接在測量電路 的部件上。
按本發(fā)明的該方面，在電壓發(fā)生器與外殼之間就只設(shè)有 一根唯一 的 同軸電纜，該電纜優(yōu)選首先在外殼內(nèi)部內(nèi)分開用于連接到測量電路上。 因此產(chǎn)生最佳的屏蔽，由此盡可能減少干擾因素。
通過按本發(fā)明的措施，能提供一種非常緊湊且很好操縱的測量裝置。 外殼在此可以以有利的方式以一個優(yōu)選圓柱形電纜頭的形式構(gòu)成，同軸 電纜在后端上導(dǎo)入到該電纜頭內(nèi)，并且在前端上可以直接連接到測量對 象上。
按本發(fā)明的裝置優(yōu)選可以在所謂的高壓范圍內(nèi)使用。例如電容器、 電感器、電阻器和尤其高壓電纜、變壓器、馬達(dá)、發(fā)生器、開關(guān)和繼電
器可以作為待檢驗(yàn)的測量對象。在至少500V優(yōu)選至少lkV(千伏)的測 量電壓的有效值時人們談到高壓。對于所謂的測量對象特別適用于從 12kV至36kV的測量電壓的有效值，因此按本發(fā)明的裝置優(yōu)選用于該電 壓范圍。在此優(yōu)選交流電壓的頻率在O.OOlHz (赫茲)至lkHz (千赫) 之間。通過適配外殼尺寸也可以實(shí)現(xiàn)更高的電壓。


借助于在附圖中示出的本發(fā)明的實(shí)施例詳細(xì)解釋本發(fā)明的其他細(xì)節(jié) 和特征。其中
圖l和2 由高壓發(fā)生器和測量裝置的按本發(fā)明的實(shí)施例構(gòu)成的結(jié) 構(gòu)，該測量裝置又連接到兩個不同的測量對象上，
圖3 按圖1和2的用于確定損耗因數(shù)和/或電流與電壓之間的
相位角的測量裝置的按本發(fā)明的實(shí)施例的示意的剖面圖，圖4 按圖1和2的用于記錄電流和/或與電壓之間的衰減過程
的測量裝置的按本發(fā)明的實(shí)施例的示意的剖面圖，
圖5 按圖l和2的用于記錄局部放電過程的測量裝置的按本發(fā)
明的實(shí)施例的示意的剖面圖，
圖6 按圖l和2的用于測量運(yùn)行時間的測量裝置的按本發(fā)明的
實(shí)施例的示意的剖面圖。
具體實(shí)施例方式
如圖所示，外殼9在所示實(shí)施例中以電纜頭的形式構(gòu)成。在后端上 同軸電纜3通入到電纜頭或外殼9內(nèi)。在面向測量對象7的前端上，此 外呈圓柱形的外殼9具有一個導(dǎo)電的優(yōu)選金屬球殼形的終端罩30，在該 終端罩內(nèi)-導(dǎo)電地與終端罩30連接-設(shè)有一個用于連接適配器12的接 頭8或連接適配器本身。 一般有利地規(guī)定，連接適配器12可以以可拆的 方式導(dǎo)電和/或機(jī)械地連接在待檢驗(yàn)的測量對象7上和/或終端罩30上。 這可以通過插塞連接和/或通過相應(yīng)螺紋連接和/或通過夾緊連接等等實(shí) 現(xiàn)。連接適配器12的形式根據(jù)待檢驗(yàn)的測量對象可以構(gòu)成為不同的。因 此可以以鉤子和/或接線柱和/或短的優(yōu)選高柔性的連接線的形式規(guī)定連 接適配器的實(shí)施方式。但是一般在此按本發(fā)明的意義必須注意的是，使 連接適配器盡可能的短，以便能將待檢驗(yàn)的測量對象7盡可能直接地連 接到外殼9上或其終端罩30上。
除了終端罩30之外，外殼可以由電絕緣材料例如以塑料外殼9a的 形式構(gòu)成。因此一般外殼構(gòu)成為兩件式的。
在后面從電纜頭或外殼9內(nèi)引出的同軸電纜通過插塞連接器2等連 接到常用的電壓發(fā)生器或高壓發(fā)生器1上。所述發(fā)生器大多數(shù)具有一個 自己的接地保護(hù)接頭4。為了測量損耗因數(shù)和/或電壓與電流之間的相位 角，優(yōu)選使用帶有正弦形輸出信號的交流電壓(高壓)發(fā)生器。
在圖1中示意地示出一種測量情況，其中應(yīng)該檢測一個作為測量對 象7的電容器。連接適配器12在此直接連接到電容器的輸入線32的球 形高壓接頭7a上。電容器的另一根輸入線32'導(dǎo)電地連接到測量對象7的接地保護(hù)接頭7b上。測量對象的接地保護(hù)接頭7b也如測量裝置的可 選存在的接地保護(hù)電纜5那樣導(dǎo)電地與外部的接地保護(hù)接頭6連接。
在圖2中示意地示出一種測量情況，其中涉及檢測作為測量對象7 的高壓電纜。在此連接適配器12直接連接到測量對象7的電纜32〃的球 形高壓接頭7a上。在兩種實(shí)施例中(按圖1和2)，球形高壓接頭7a 的存在是可選的。
圖3以一種用于測量損耗因數(shù)和/或電壓與電流之間的相位角的裝置 為例示出外殼9和通入到其內(nèi)部的同軸電纜3的示意縱剖面圖。后者以 封閉的形式也就是作為同軸電纜導(dǎo)入到外殼9的內(nèi)部內(nèi)，并且在那里才 連接到設(shè)置在外殼9內(nèi)部內(nèi)的測量電路的相應(yīng)部件上。因此在所示實(shí)施 例中，同軸電纜3的屏蔽即外導(dǎo)體28通過一塊場控制板14a連接到一個 電阻分壓器上。所述分壓器具有一個低壓元件16和一個高壓元件16a。 分壓器的分接通過在電壓信號路徑上的過壓保護(hù)裝置18a實(shí)現(xiàn)，該過壓 保護(hù)裝置通過一個濾波器和放大器19a連接到分析單元20上。電流探測 裝置(可能是被動的或主動的)通過高壓終端接頭14和一根輸入線15 連接到同軸電纜3的內(nèi)導(dǎo)體27上。通過電流信號路徑，帶有一個過壓保 護(hù)裝置18和一個與之串聯(lián)的濾波器和放大器19的電流探測裝置17與分 析裝置20連接。此外電流探測裝置17的一根輸入線22繞著分析單元22 導(dǎo)引到連接適配器12的接頭8上。以所示的方式能將測量電路集成到電 纜頭內(nèi)，并且能將分壓器和電流探測裝置17直接裝入到電纜線路內(nèi)。分 析單元20以及測量電路的其他部件通過一個金屬外殼29屏蔽外部的電 場。分析單元20以有利的方式包括至少一個A/D轉(zhuǎn)換器和/或數(shù)字濾波 裝置或信號處理裝置和/或用于計(jì)算損耗因數(shù)和/或電壓與電流之間的相 位角的計(jì)算裝置。因此一般力求數(shù)字分析測量值，為此可以使用一個微 處理器。測量電路的結(jié)構(gòu)以及分析測得的電流和電壓信號的方式本身是 已知的，為此可以放棄另外的描述。
為了快速測量或第一次概要測量(t)berblicksmessung)，所示的實(shí) 施例在外殼9上設(shè)有一個光學(xué)測量值顯示器11。所述測量值顯示器可以 以發(fā)光二極管的形式構(gòu)成?？蛇x地，也可以設(shè)有一個聲學(xué)測量值輸出器。此外附加地或代替地在外殼9上設(shè)置至少一個用于將數(shù)據(jù)傳送到外部的 數(shù)據(jù)處理和/或數(shù)據(jù)顯示裝置13例如PC (個人電腦)、筆記本電腦、袖 珍PC、移動電話、PDA、手提物、打印機(jī)等等上的數(shù)據(jù)傳送裝置10。 傳送到這些外部設(shè)備上既可以有線也可以無線地進(jìn)行。此外優(yōu)選在高頻 范圍內(nèi)的無線電接口 23例如藍(lán)牙接口和/或光學(xué)無線接口 24例如紅外線 接口和/或光學(xué)有線接口 25例如光波導(dǎo)接口是可能的。外部數(shù)據(jù)處理和/ 或數(shù)據(jù)顯示裝置13如圖1和2所示也可以集成在發(fā)生器1內(nèi)。它為了數(shù) 據(jù)傳送總是具有一個或多個相應(yīng)的接口 10a。測量電路優(yōu)選通過電池21 供電，由此能與接地保護(hù)分開地探測電流。
可選存在的接地保護(hù)電纜5在外殼內(nèi)連接到外導(dǎo)體28上，并且從外 殼9內(nèi)引出，以便能連接到外部的接地保護(hù)接頭6上。在此也必須注意 盡可能短的導(dǎo)線長度。通過接地保護(hù)電纜5可以實(shí)現(xiàn)進(jìn)一步抑制干擾因 素。但是電纜5不是必須有的。按圖3至6的測量結(jié)構(gòu)或測量電路的參 考電位是高壓。對此測量結(jié)構(gòu)尤其包括相應(yīng)畫在外殼29內(nèi)的構(gòu)件和/或 外殼29本身。在此高壓尤其理解為相對于接地保護(hù)的至少500V優(yōu)選至 少lkV的電壓有效值。但是尤其相對于接地保護(hù)的12kV至36kV的電 壓有效值也可以包括在所述高壓概念的意義內(nèi)。因此有利地測量結(jié)構(gòu)或 測量電路處于相對于接地保護(hù)的高壓。但是原則上也可以改變按圖3的 測量結(jié)構(gòu)，以便接地保護(hù)構(gòu)成參考電位。但是出于測量技術(shù)以及結(jié)構(gòu)原 因優(yōu)選高壓電位。
圖4至6示出變形方案，其中按本發(fā)明的裝置構(gòu)成為使它可以作為 所謂的用于預(yù)先定位電纜故障的瞬時記錄器使用。當(dāng)出現(xiàn)電纜故障時， 必須首先定位。這主要在非常長的幾公里長的電纜中起作用。為了接近 電纜故障，有不同的在現(xiàn)有技術(shù)中已知的場測量方法，但是所述的場測 量方法最終都以分析瞬時過程為基礎(chǔ)。根據(jù)測量方法和邊界條件，電纜 中的故障可以精確定位直到大約一至五米。緊接著一般轉(zhuǎn)到再定位故障 源，為此使用其他在現(xiàn)有技術(shù)中已知的而在此未進(jìn)一步解釋的測量方法。
圖4示出一種用于記錄電壓或電沖的衰減過程的裝置的一種按本發(fā) 明的方案。相應(yīng)地用于正弦形交流電壓的電壓發(fā)生器或電沖發(fā)生器用作為發(fā)生器1。為了記錄和分析所述的衰減過程原則上可以類似的構(gòu)成在
圖3中示出的測量電路。然而如圖4所示必須適配電路，以便也可以記 錄更快的過程。 一般在此必需設(shè)計(jì)電路，以便掃描頻率至少lMHz,優(yōu) 選在lMHz (兆赫)與500MHz之間或者甚至可以大于500MHz。此時， 所述裝置(按圖4)在定位電纜故障時也可以用作為用于記錄和分析衰 減過程的瞬時記錄器。
圖5示出一種按本發(fā)明的實(shí)施例，該實(shí)施例適用于局部放電診斷， 也就是用于記錄測量對象例如電纜內(nèi)的局部放電過程。為此由圖3已知 的電阻分壓器16、 16a用一個電容分壓器16c (高壓元件)、16d(低壓 元件)代替，或者如圖5所示通過并聯(lián)補(bǔ)充。此時這樣修改的系統(tǒng)又可 以用作為用于記錄局部放電過程的瞬時記錄器，其中需要注意的是，耦 聯(lián)到電纜上本身應(yīng)該是低局部放電的。在此也可以使用至少lMHz、優(yōu) 選在lMHz與500MHz之間或者甚至大于500MHz的掃描頻率的相應(yīng)快 的電子構(gòu)件。在所述的原理已知的測量方法中記錄運(yùn)行時間以及信號的 局部放電電平，該信號在局部放電時在電纜內(nèi)例如在故障位置上產(chǎn)生。
圖6示出另一種修改的按本發(fā)明的實(shí)施例。這同樣適用于在待檢驗(yàn) 的測量對象內(nèi)(例如在待檢驗(yàn)的電纜內(nèi))測量運(yùn)行時間。然而在按圖6 的系統(tǒng)中， 一個自己的脈沖發(fā)生器31通過一個耦聯(lián)電容16e集成到測量 電路內(nèi)。因此可以確定由脈沖發(fā)生器產(chǎn)生的信號在測量對象內(nèi)的運(yùn)行時 間。這樣構(gòu)成的單元可以用作為帶有集成的高壓耦聯(lián)裝置的運(yùn)行時間測 量設(shè)備。在測量的運(yùn)行時間的基礎(chǔ)上，預(yù)先定位電纜故障是可能的。在 此測量電路也應(yīng)該適用于用至少lMHz，優(yōu)選在lMHz與500MHz之間 或者甚至大于500MHz的掃描頻率工作。這樣構(gòu)成的按本發(fā)明的裝置如 按圖5的實(shí)施例連接到帶有正弦形或脈沖形輸出信號的電壓發(fā)生器1或 高壓發(fā)生器上。
通過按本發(fā)明的措施建立非常好操縱的且可直接連接到測量對象7 上的設(shè)備，該設(shè)備的重量有利地在3kg至5kg之間或者更少。通過在外 殼9與電壓發(fā)生器1之間使用同軸電纜3產(chǎn)生最佳地屏蔽用于測量電路 的輸入線，由此導(dǎo)線3的最大長度即使在高壓范圍內(nèi)幾乎也不受限制。典型的電纜長度在5m至100m之間。通過將同軸電纜3導(dǎo)入直到外殼9 內(nèi)部內(nèi)，附加地盡可能抑制干擾因素。但是在所示實(shí)施例的變形方案中 也能在同軸電纜3上設(shè)有一個帶有自己的外殼的相應(yīng)的連接插頭，其中 插頭此時直接插入到測量裝置的外殼內(nèi)。這也可以理解為將同軸電纜3 導(dǎo)入到外殼9內(nèi)。
權(quán)利要求
1.用于測量損耗因數(shù)和/或用于測量電壓與電流之間的相位角和/或用于記錄電壓和/或電流的衰減過程和/或用于記錄局部放電過程和/或用于在待檢驗(yàn)的測量對象上測量運(yùn)行時間的裝置，該裝置包括一個外殼，在該外殼內(nèi)設(shè)置至少一個用于進(jìn)行測量和/或記錄的測量電路，其特征在于在外殼(9)上設(shè)有一個用于將待檢驗(yàn)的測量對象(7)直接連接到外殼(9)上的連接適配器(12)。
2. 根據(jù)權(quán)利要求l所述的裝置，其特征在于連接適配器(12)可 以優(yōu)選通過插塞連接(8)和/或通過螺紋連接和/或通過夾緊連接可拆地 導(dǎo)電和/或機(jī)械地連接在待檢驗(yàn)的測量對象(7)和/或外殼(9)上。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的裝置，其特征在于連接適配器(12 ) 具有至少一個鉤子和/或至少一個接線柱和/或至少一#>短的優(yōu)選高柔性 的連接線。
4. 才艮據(jù)權(quán)利要求1至3之一所述的裝置，其特征在于連接適配器 (12)最多l(xiāng)m長，優(yōu)選最多在10mm至50mm之間。
5. 尤其根據(jù)權(quán)利要求1至4之一所述的用于測量損耗因數(shù)和/或用于 測量電壓與電流之間的相位角和/或用于記錄電壓和/或電流的衰減過程 和/或用于記錄局部放電過程和/或用于在待檢驗(yàn)的測量對象上測量運(yùn)行 時間的裝置，該裝置包括一個外殼，在該外殼內(nèi)設(shè)置至少一個用于進(jìn)行 測量和/或記錄的測量電路，其特征在于該裝置具有一根用于將外殼(9) 連接到電壓發(fā)生器(1)上的、帶有至少一根內(nèi)導(dǎo)體(27)和至少一根外 導(dǎo)體(28)的同軸電纜(3)。
6. 根據(jù)權(quán)利要求5所述的裝置，其特征在于同軸電纜(3)本身導(dǎo) 入到外殼(9)內(nèi)，其中首先在外殼(9)內(nèi)，內(nèi)導(dǎo)體(27)和外導(dǎo)體(28) 優(yōu)選互相分離地連接在測量電路的部件上。
7. 根據(jù)權(quán)利要求l至6之一所述的裝置，其特征在于測量電路具 有一個電阻和/或電容分壓器，該分壓器優(yōu)選連接到同軸電纜(3)的外導(dǎo)體(28)上。
8. 根據(jù)權(quán)利要求7所述的裝置，其特征在于分壓器具有一個低壓 元件(16、 16d)和一個高壓元件(16a、 16c)。
9. 根據(jù)權(quán)利要求1至8之一所述的裝置，其特征在于測量電路具 有一個電流探測裝置(17),該電流探測裝置優(yōu)選連接到同軸電纜(3) 的內(nèi)導(dǎo)體(27)上。
10. 才艮據(jù)權(quán)利要求1至9之一所述的裝置，其特征在于測量電路具 有一個優(yōu)選帶有微處理器的中央分析單元(20)。
11. 根據(jù)權(quán)利要求10所述的裝置，其特征在于中央分析單元(20) 具有至少一個A/D轉(zhuǎn)換器和/或數(shù)字濾波裝置或信號處理裝置和/或用于 計(jì)算損耗因數(shù)和/或電壓與電流之間的相位角的計(jì)算裝置。
12. 根據(jù)權(quán)利要求l至ll之一所述的裝置，其特征在于測量電路 具有至少lMHz、優(yōu)選在lMHz至500MHz之間的節(jié)拍頻率，并且優(yōu)選 適用于在定位電纜故障時記錄瞬時過程。
13. 根據(jù)權(quán)利要求1至12之一所述的裝置，其特征在于測量電路 具有一個脈沖發(fā)生器(31)。
14. 根據(jù)權(quán)利要求1至13之一所述的裝置，其特征在于在外殼(9 ) 上設(shè)置一個優(yōu)選以發(fā)光二極管形式的光學(xué)測量值顯示器(11)和/或一個 聲學(xué)測量值輸出器。
15. 根據(jù)權(quán)利要求1至14之一所述的裝置，其特征在于在外殼(3 ) 內(nèi)或該外殼上設(shè)置至少一個用于將數(shù)據(jù)傳送到外部數(shù)據(jù)處理和/或數(shù)據(jù) 顯示裝置(13 )上的數(shù)據(jù)傳送裝置(10 )。
16. 根據(jù)權(quán)利要求15所述的裝置，其特征在于數(shù)據(jù)傳送裝置(IO) 具有一個光學(xué)的無線接口 (24)優(yōu)選紅外線接口、和/或一個光學(xué)的有線 接口 (25)優(yōu)選光波導(dǎo)接口和/或一個無線電接口 (23)優(yōu)選藍(lán)牙接口。
17. 根據(jù)權(quán)利要求1至16之一所述的裝置，其特征在于 一根用于上，
18. 根據(jù)權(quán)利要求17所述的裝置，其特征在于接地保護(hù)電纜(5) 在外殼(9)內(nèi)連接到外導(dǎo)體(28)上。
19. 根據(jù)權(quán)利要求1至18之一所述的裝置，其特征在于外殼(9) 具有最多500mm的長度、優(yōu)選最多300mm的長度，和/或具有最多 100mm、優(yōu)選最多70mm的最大沖黃截面直徑。
20. 根據(jù)權(quán)利要求1至19之一所述的裝置，其特征在于該裝置適 用于至少500V優(yōu)選至少lkV的測量電壓的有效值。
21. 根據(jù)權(quán)利要求1至19之一所述的裝置，其特征在于該裝置適 用于從12kV至36kV的測量電壓的有效值。
22. 根據(jù)權(quán)利要求1至21之一所述的裝置，其特征在于測量結(jié)構(gòu) 或測量電路的相對于接地保護(hù)的參考電位是高壓。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種用于測量損耗因數(shù)和/或用于測量電壓與電流之間的相位角和/或用于記錄電壓和/或電流的衰減過程和/或用于記錄局部放電過程和/或用于在待檢驗(yàn)的測量對象上測量運(yùn)行時間的裝置，該裝置包括一個外殼，在該外殼內(nèi)設(shè)置至少一個用于進(jìn)行測量和/或記錄的測量電路，其中在外殼(9)上設(shè)有一個用于將待檢驗(yàn)的測量對象(7)直接連接到外殼(9)上的連接適配器(12)。
文檔編號G01R31/12GK101292169SQ200680038876
公開日2008年10月22日 申請日期2006年10月11日 優(yōu)先權(quán)日2005年10月19日
發(fā)明者R·布蘭克, S·巴爾道夫 申請人:B2電子有限公司