本實用新型涉及絕緣監(jiān)測的技術領域，尤其是涉及一種在線絕緣監(jiān)測裝置及其系統(tǒng)。

背景技術：

傳統(tǒng)的對高壓電氣設備進行絕緣在線檢測方法的是局部放電檢測系統(tǒng)。例如，高壓電機定子繞組局部放電檢測系統(tǒng)，局部放電在線監(jiān)測是診斷高壓電機定子繞組絕緣故障的有效方法之一，國內外高壓電機局部放電在線監(jiān)測的幾種方法：基于匯流環(huán)上成對耦合電容器的監(jiān)測法，基于中線射頻監(jiān)測法，基于電機引出線上耦合器的監(jiān)測法，基于定子槽耦合器的監(jiān)測法，以及基于埋置在定子槽里的電阻式測溫元件導線的監(jiān)測法等。例如，基于匯流環(huán)上成對耦合電容器監(jiān)測法，此方法需用PDA監(jiān)測儀，該監(jiān)測儀是便攜式的，可以用于監(jiān)測安裝有耦合電容器的發(fā)電機。通常電機的每相有一對，或者每對并聯(lián)支路有一對耦合器，一臺電機至少三對耦合器,而耦合器都通過同軸電纜線連接到電機外部的固定接線盒內。又例如，基于中線射頻監(jiān)測法，在大型電機的在線監(jiān)測中,還有一種從發(fā)電機定子繞組的中線監(jiān)測射頻信號,其信號通常是用高頻寬頻帶的電流傳感器拾取的信號等利用。射頻監(jiān)測儀來監(jiān)測大型汽輪發(fā)電機的電弧放電。

現(xiàn)有技術在高壓電力系統(tǒng)上表現(xiàn)的都是比較復雜繁瑣，應用的范圍比較狹隘，而且大多都是應用局部放電的高頻脈沖分量來判斷絕緣的損壞程度，這并不能反映出真實的絕緣情況，在傳感器方面比較復雜，不適合大型電力系統(tǒng)應用?，F(xiàn)有產(chǎn)品使用也是很不安全，且操作的比較復雜，使用不方便，加大了人力與物力的投入，需要企業(yè)單位指派人員去現(xiàn)場測量增大了工作量，降低了生產(chǎn)以及企業(yè)的效益。這在高壓電力系統(tǒng)是一個很大的弊端。

技術實現(xiàn)要素：

本實用新型的目的在于提供一種在線絕緣監(jiān)測裝置及其系統(tǒng)，以緩解了傳統(tǒng)的絕緣監(jiān)測裝置監(jiān)測性能較差的技術問題。

根據(jù)本實用新型的一個方面，提供了一種在線絕緣監(jiān)測裝置，該裝置包括：高壓電阻，檢測分析裝置和被測電力設備，其中，所述被測電力設備通過輸電線纜與交流電源連接；所述高壓電阻的輸入端與所述被測電力設備的母線相連接，所述高壓電阻的輸出端與所述檢測分析裝置相連接；所述檢測分析裝置用于通過所述高壓電阻檢測目標電氣信號，并對所述目標電氣信號進行分析，以根據(jù)分析結果確定所述被測電力設備的絕緣性能，其中，所述目標電氣信號包括以下至少之一：所述被測電力設備的絕緣電阻值，與所述絕緣電阻值相對應的漏電電流。

進一步地，所述檢測分析裝置包括：主控制電路和主測試電路，所述主控制電路和所述主測試電路通過通信線通信連接，其中，所述主測試電路用于向所述輸電線纜發(fā)射高壓直流，并在發(fā)射所述高壓直流之后檢測所述目標電氣信號，并通過所述通信線向所述主控制電路發(fā)送所述目標電氣信號，以使所述主控制電路對所述目標電氣信號進行分析，以確定所述被測電力設備的絕緣性能。

進一步地，所述主控制電路還包括：報警器，所述報警器與所述主控制電路中的主控制電路相連接，用于根據(jù)所述主控制電路發(fā)送的報警信號進行報警。

進一步地，所述主控制電路包括以下任一種：單片機，DSP，PLC，F(xiàn)PGA。

進一步地，所述主測試電路包括：第一電流檢測裝置，所述第一電流檢測裝置與所述主控制電路相連接，用于在發(fā)射所述高壓直流之后，檢測流過所述高壓電阻的電流值，并向所述主控制電路發(fā)送所述高壓電阻的電流值；其中，所述主控制電路在接收到所述高壓電阻的電流值之后，根據(jù)所述高壓電阻的電流值確定所述絕緣電阻值。

進一步地，所述主測試電路還包括：第二電流檢測裝置，所述第二電流檢測裝置環(huán)繞于所述被測電力設備的母線，且與所述主控制電路相連接，用于在發(fā)射所述高壓直流之后檢測所述漏電電流，并向所述主控制電路發(fā)送所述漏電電流。

進一步地，所述主測試電路還包括：三極管和繼電器，所述三極管的輸入端與所述主控制電路相連接，所述三極管的輸出端與所述繼電器相連接，其中，所述三極管用于對所述繼電器進行控制，以使所述繼電器切換所述第一電流檢測裝置和所述第二電流檢測裝置的采集狀態(tài)。

進一步地，所述主測試電路還包括：高壓發(fā)射模塊，所述高壓發(fā)射模塊與所述繼電器電連接，用于在所述繼電器的控制下，向所述輸電線纜發(fā)射高壓直流。

進一步地，所述裝置還包括：通信裝置，所述通信裝置用于建立上位機與所述在線絕緣監(jiān)測裝置之間的通信連接，其中，所述通信裝置包括以下至少之一：RS485通信裝置，RS232通信裝置，以太網(wǎng)通信裝置，藍牙通信裝置，WIFI通信裝置。

根據(jù)本實用新型的另一個方面，還提供了一種在線絕緣監(jiān)測系統(tǒng)，該系統(tǒng)包括上述任一項所述在線絕緣監(jiān)測裝置和上位機，其中，所述在線絕緣監(jiān)測裝置和所述上位機通過通信裝置相連接。

在本實用新型實施例提供的在線絕緣監(jiān)測裝置中，包括高壓電阻，檢測分析裝置和被測電力設備，其中，被測電力設備通過輸電線纜與交流電源連接；高壓電阻的輸入端與被測電力設備的母線相連接，高壓電阻的輸出端與檢測分析裝置相連接；檢測分析裝置用于通過高壓電阻檢測目標電氣信號，并對目標電氣信號進行分析，以根據(jù)分析結果確定被測電力設備的絕緣性能，其中，目標電氣信號包括以下至少之一：被測電力設備的絕緣電阻值，與絕緣電阻值相對應的漏電電流，通過在母線端設置高壓電阻的方式，達到了準確測量被測電力設備的絕緣參數(shù)的目的，進而緩解了傳統(tǒng)的絕緣監(jiān)測裝置監(jiān)測性能較差的技術問題，從而實現(xiàn)了提高在線絕緣監(jiān)測裝置的監(jiān)測性能的技術效果。

附圖說明

為了更清楚地說明本實用新型具體實施方式或現(xiàn)有技術中的技術方案，下面將對具體實施方式或現(xiàn)有技術描述中所需要使用的附圖作簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖是本實用新型的一些實施方式，對于本領域普通技術人員來講，在不付出創(chuàng)造性勞動的前提下，還可以根據(jù)這些附圖獲得其他的附圖。

圖1是根據(jù)本實用新型實施例的一種在線絕緣監(jiān)測裝置的示意圖；

圖2是根據(jù)本實用新型實施例的一種可選的主測試電路的示意圖；

圖3是根據(jù)本實用新型實施例的一種可選的主控制芯片的簡化示意圖；

圖4是根據(jù)本實用新型實施例的一種可選的第一電流檢測裝置的示意圖；

圖5是根據(jù)本實用新型實施例的一種可選的第二電流檢測裝置的示意圖。

具體實施方式

下面將結合附圖對本實用新型的技術方案進行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實施例是本實用新型一部分實施例，而不是全部的實施例?；诒緦嵱眯滦椭械膶嵤├?，本領域普通技術人員在沒有做出創(chuàng)造性勞動前提下所獲得的所有其他實施例，都屬于本實用新型保護的范圍。

在本實用新型的描述中，需要說明的是，術語“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“豎直”、“水平”、“內”、“外”等指示的方位或位置關系為基于附圖所示的方位或位置關系，僅是為了便于描述本實用新型和簡化描述，而不是指示或暗示所指的裝置或元件必須具有特定的方位、以特定的方位構造和操作，因此不能理解為對本實用新型的限制。此外，術語“第一”、“第二”、“第三”僅用于描述目的，而不能理解為指示或暗示相對重要性。

在本實用新型的描述中，需要說明的是，除非另有明確的規(guī)定和限定，術語“安裝”、“相連”、“連接”應做廣義理解，例如，可以是固定連接，也可以是可拆卸連接，或一體地連接；可以是機械連接，也可以是電連接；可以是直接相連，也可以通過中間媒介間接相連，可以是兩個元件內部的連通。對于本領域的普通技術人員而言，可以具體情況理解上述術語在本實用新型中的具體含義。

實施例一

根據(jù)本實用新型實施例，提供了一種在線絕緣監(jiān)測裝置的實施例。圖1是根據(jù)本實用新型實施例的一種在線絕緣監(jiān)測裝置的示意圖，如圖1所示，該裝置包括：高壓電阻10，檢測分析裝置20和被測電力設備30，其中，

被測電力設備30通過輸電線纜與三相交流電源連接；

需要說明的是，如圖1所示，被測電力設備以高壓電機為例進行介紹說明。

高壓電阻10的輸入端與被測電力設備30的母線相連接，高壓電阻10的輸出端與檢測分析裝置20相連接；

需要說明的是，如圖1所示的高壓電阻10為3個電阻相并聯(lián)而得到的電阻，也就是說，輸電線纜的A，B和C三相電纜中均連接了一個電阻。

檢測分析裝置20用于通過高壓電阻10檢測目標電氣信號，并對目標電氣信號進行分析，以根據(jù)分析結果確定被測電力設備30的絕緣性能，其中，目標電氣信號包括以下至少之一：被測電力設備的絕緣電阻值，與絕緣電阻值相對應的漏電電流；

需要說明的是，如圖1所示的檢測分析裝置分為檢測裝置和分析裝置，其中，檢測裝置又可以稱為主測試電路，分析裝置又可以稱為主控制電路。

具體地，檢測裝置主要用于檢測目標電氣信號，其中，該目標電氣信號用于反應被測電力設備的絕緣性能。例如，被測電力設備的絕緣電阻值，以及與絕緣電阻值相對應的漏電電流。

在本實用新型實施例提供的在線絕緣監(jiān)測裝置中，包括高壓電阻，檢測分析裝置和被測電力設備，其中，被測電力設備通過輸電線纜與交流電源連接；高壓電阻的輸入端與被測電力設備的母線相連接，高壓電阻的輸出端與檢測分析裝置相連接；檢測分析裝置用于通過高壓電阻檢測目標電氣信號，并對目標電氣信號進行分析，以根據(jù)分析結果確定被測電力設備的絕緣性能，其中，目標電氣信號包括以下至少之一：被測電力設備的絕緣電阻值，與絕緣電阻值相對應的漏電電流，通過在母線端設置高壓電阻的方式，達到了準確測量被測電力設備的絕緣參數(shù)的目的，進而緩解了傳統(tǒng)的絕緣監(jiān)測裝置監(jiān)測性能較差的技術問題，從而實現(xiàn)了提高在線絕緣監(jiān)測裝置的監(jiān)測性能的技術效果。

進一步地，如圖1所示，還在線絕緣監(jiān)測裝置還包括上位機軟件，該上位機軟件安裝在如圖1所示的終端設備中，該終端設備優(yōu)選為PC機。需要說明的是，除了PC機之外，還可以選取其他的終端設備，并不現(xiàn)定于PC機。

在本實用新型實施例的一個可選實施方式中，檢測分析裝置20包括：主控制電路和主測試電路，主控制電路和主測試電路通過通信線通信連接，其中，主測試電路用于向輸電線纜發(fā)射高壓直流，并在發(fā)射高壓直流之后檢測目標電氣信號，并通過通信線向主控制電路發(fā)送目標電氣信號，以使主控制電路對目標電氣信號進行分析，以確定被測電力設備的絕緣性能。

需要說明的是，上述主控制電路中的主控制芯片可以為選取為單片機，數(shù)字信號處理器(Digital Signal Processing，簡稱DSP)，可編程邏輯控制器(Programmable Logic Controller，簡稱PLC)，以及現(xiàn)場可編程門陣列(Field－Programmable Gate Array，簡稱FPGA)。作為優(yōu)選，在本實用新型實施例中，選擇型號為ATmega128-16AC的單片機作為主控制電路的主控制芯片。在此情況下，除了該主控制芯片之外，還包括外加電路，例如，下載口電路，時鐘電路，差分放大電路以及多路模擬量開關電路等。具體地，外加電路的工作原理不再詳細說明。

在本實用新型實施例的另一個可選實施方式中，上述主測試電路還包括：三極管，繼電器和高壓發(fā)射模塊。

其中，三極管的輸入端與主控制電路相連接，三極管的輸出端與繼電器相連接，其中，三極管用于對繼電器進行控制，以使繼電器切換下述第一電流檢測裝置和下述第二電流檢測裝置的采集狀態(tài)；高壓發(fā)射模塊與繼電器電連接，用于在繼電器的控制下，向輸電線纜發(fā)射高壓直流。

如圖2所示，圖2所示的電路由三極管S8050，繼電器和高壓發(fā)射模塊HIGHVOL組成。在圖2中，“PD1”表示該三極管的基極與主控制電路中的主控制芯片的PD1管腳相連接，“PD0”表示該運算放大器的輸出端與主控制電路中的主控制芯片的PD0管腳相連接。需要說明的是，三極管和運算放大器也不一定非要與“PD1”和“PD0”管腳相連接，符號只是表示三極管和運算放大器與主控制電路中的主控制芯片電連接。

在本實用新型實施例中，主要通過如圖2所示的電路實現(xiàn)下述第一電流檢測裝置和下述第二電流檢測裝置之間的切換。具體地，主要通過三極管的導通和關斷來控制繼電器，進而通過繼電器的輸出來控制運算放大器OP07CS的輸出，最后，根據(jù)運算放大器OP07CS的輸出結果確定第二電流檢測裝置和第一電流檢測裝置的檢測狀態(tài)。例如，當三極管控制繼電器吸合時，運算放大器OP07CS的輸出高電平時，第一電流檢測裝置進行檢測，第二電流檢測裝置不進行檢測；當三極管控制繼電器處于斷開狀態(tài)時，運算放大器OP07CS的輸出低電平時，第一電流檢測裝置不進行檢測，第二電流檢測裝置進行檢測。

圖3為主控制芯片的簡化示意圖，用于表示信號的輸入和輸出。從圖3中可以看出，三極管的基極主控制電路中的主控制芯片的PD1管腳相連接，運算放大器的輸出端與主控制電路中的主控制芯片的PD0管腳相連接。

在本實用新型實施例的另一個可選實施方式中，上述主測試電路還包括：第一電流檢測裝置和第二電流檢測裝置。

具體地，第一電流檢測裝置與主控制電路相連接，用于在發(fā)射高壓直流之后，檢測流過高壓電阻的電流值，并向主控制電路發(fā)送高壓電阻的電流值；其中，主控制電路在接收到高壓電阻的電流值之后，根據(jù)高壓電阻的電流值確定絕緣電阻值。

如圖4所示的即為第一電流檢測裝置的示意圖，從圖3和圖4中可以看出，第一電流檢測裝置的“V+”和“V-”端與主控制芯片的“V+”和“V-”兩個管腳相連接，用于檢測流過取樣電阻的電流，其中，取樣電阻為預先安裝在主測試電路中的電阻，通過測量取樣電阻的電流，就可以得到流過高壓電阻的電流，進而，通過換算就可以得到被測電力設備的絕緣電阻值。

具體地，在本實用新型實施例中，采用直流的疊加方法測量高壓電力系統(tǒng)絕緣性能，例如，將高壓直流(DC 1500～2500V)疊加在帶電的交流高電壓上，從而測量被測電力設備絕緣層的微弱的直流電流，然后通過取樣電阻的阻值換算成絕緣電阻的阻值，從而判斷出被測量母線以及電力設備的絕緣性是否良好。

具體地，第二電流檢測裝置環(huán)繞于被測電力設備的母線，且與主控制電路相連接，用于在發(fā)射高壓直流之后檢測漏電電流，并向主控制電路發(fā)送漏電電流。

作為優(yōu)選，在本實用新型實施例中，選取環(huán)形磁環(huán)作為第二電流檢測裝置，具體地，可以將該環(huán)形磁環(huán)套入高壓母線中，通過感應磁場發(fā)出的電流，在經(jīng)過轉化進行測量，通過電流的強弱的判斷對被測電力設備的絕緣性能進行判斷。然后，通過通訊將實時采集數(shù)據(jù)傳輸?shù)缴衔粰C軟件，如果測量值與軟件端設置的標準值不符，可出現(xiàn)預警或者報警功能，發(fā)出提醒警報，并實時發(fā)送手機短信到負責人。

如圖5所示的即為第二電流檢測裝置的電路圖。如圖5所示，“M1”和“M2”即為該電路的輸出端，通過該輸出端輸出的電流可以再經(jīng)過放大電路的放大最后得到漏電電流。需要說明的是，圖5中所示的“M1”和“M2”端用于連接放大電路等信號處理電路，具體地，信號處理電路在附圖中未畫出。

在本實用新型實施例的另一個可選實施方式中，主控制電路還包括：報警器，報警器與主控制電路中的主控制電路相連接，用于根據(jù)主控制電路發(fā)送的報警信號進行報警。具體地，報警器可以由一個三極管和一個繼電器組成，通過主控制芯片對數(shù)據(jù)的分析，輸出信號控制開關三極管實現(xiàn)繼電器的吸合從而控制了電鈴，達到電鈴報警功能。

在本實用新型實施例的另一個可選實施方式中，該裝置還包括：通信裝置，通信裝置用于建立上位機與在線絕緣監(jiān)測裝置之間的通信連接，其中，通信裝置包括以下至少之一：RS485通信裝置，RS232通信裝置，以太網(wǎng)通信裝置，藍牙通信裝置，WIFI通信裝置。

需要說明的是，在本實用新型實施例中，還可以在主測試電路中設置一個攝像裝置，通過該攝像裝置拍攝被測電力設備所處工作環(huán)境的視頻流信息或者圖像信息。然后，通過以太網(wǎng)通信裝置，或者，WIFI通信裝置將該視頻流信息或者圖像信息傳輸至上位機，以使工作人員實時對被測電力設備的運行狀態(tài)進行監(jiān)控。

綜上，本實用新型實施例提供的在線絕緣監(jiān)測裝置，采用了特制的高壓絕緣電阻，可達到軍工級別，通過三電阻并聯(lián)方式連接到高壓母線上，安全性，以及可靠性很高，已通過多次試驗證明。并通過流過高壓電阻的微小電流進行換算分析取樣，從而判斷出被測量母線以及電力設備的絕緣性是否良好。還可以用環(huán)形磁環(huán)套入高壓母線，通過感應磁場發(fā)出的電流，通過電流的強弱的判斷對被檢測系統(tǒng)進行絕緣性的判斷。本實用新型實施例可以保證實時在線監(jiān)測功能，不需要人工進行看護，只需安排人員定期進行維護檢修即可。本實用新型實施例可由本身自帶的485通訊接口，連接到我司自主開發(fā)的軟件中，對各項監(jiān)測數(shù)據(jù)進行測量讀取保存，并可以通過上位機軟件對現(xiàn)場的儀器進行各種功能設置，附件的短信提醒功能，在電力系統(tǒng)以及設備出現(xiàn)問題時隨時發(fā)出報警短信，提醒負責人事故的出現(xiàn)，大大降低了事故的頻率，降低了企業(yè)單位的損失。本實用新型實施例告別了老式的傳統(tǒng)的絕緣搖表，以及其他的絕緣測試方法，具有安裝方便，操作方便，適用性強等優(yōu)點。

相對于傳統(tǒng)的在線絕緣監(jiān)測裝置，本實用新型實施例提供的在線絕緣監(jiān)測裝置具有以下優(yōu)點：

1、測量精度高

本實用新型實施采用直流疊加法，將高壓直流疊加到被測電力設備，通過高精度分壓的高壓電阻和高精度的取樣電阻，對采集數(shù)據(jù)信號進行處理，然后，由低功率高速單片機進行快速處理，并通過上位機軟件對數(shù)據(jù)進行顯示，誤差可達到0.03％，在同等技術行業(yè)里精度是非?？捎^的。

2、抗浪涌雷擊和耐壓等級高

本實用新型實施在設計當時著重考慮了應用的場所，對浪涌和耐壓做了重點設計，已到達行業(yè)最高標準IV級標準，更加適用于工業(yè)級別，對由于用電產(chǎn)生的事故可以進行自我保護，保護能力更強，為同行業(yè)中的佼佼者。

3、抗干擾輻射能力強和低功耗

本實用新型實施電磁兼容性(Electro Magnetic Compatibility，簡稱EMC)等級很高，對于由電磁干擾(Electro Magnetic Interference，簡稱EMI)產(chǎn)生的電磁干擾有很強的抗擊能力，已通過多次高級別的等級實驗，包括靜電，衰減波，輻射脈沖群等，抗干擾能力非常強，區(qū)別于同類電子產(chǎn)品，安全和保護性能可到達軍工水平，而且功耗很低，發(fā)熱很低，安全節(jié)能。

4、環(huán)境適應強

本實用新型實施經(jīng)過了高低溫試驗，并且對內部電路進行了灌封保護，防止器件松動以及密封散熱，不僅可以在室內工作，也可在潮濕惡劣的環(huán)境下工作。

5、安裝簡單方便，外殼自主設計

本實用新型實施告別了傳統(tǒng)式的電子設備機箱，自主設計完成，前后面板以及底板都為加工中心銑削完成，密封性比較強，電磁兼容性良好，螺釘安裝方便，可以對電磁進行斷波，表面為黑色陽極氧化絕緣抗腐。

實施例二

本實用新型實施例還提供了一種在線絕緣監(jiān)測系統(tǒng)，該在線絕緣監(jiān)測系統(tǒng)主要包括上述實施例一中所描述的在線絕緣監(jiān)測裝置和上位機，其中，在線絕緣監(jiān)測裝置和所述上位機通過通信裝置相連接，通信裝置包括以下至少之一：RS485通信裝置，RS232通信裝置，以太網(wǎng)通信裝置，藍牙通信裝置，WIFI通信裝置。

最后應說明的是：以上各實施例僅用以說明本實用新型的技術方案，而非對其限制；盡管參照前述各實施例對本實用新型進行了詳細的說明，本領域的普通技術人員應當理解：其依然可以對前述各實施例所記載的技術方案進行修改，或者對其中部分或者全部技術特征進行等同替換；而這些修改或者替換，并不使相應技術方案的本質脫離本實用新型各實施例技術方案的范圍。