专利名称：微机控制绝缘油介电强度测试装置的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及电力变压器测试仪器技术领域，尤其涉及一种微机控制绝缘油介电强度测试装置。
背景技术：
在电力设备中，绝缘油是一种广泛用于电力变压器中的绝缘电介质。变压器油性能的优劣直接影响整台变压器的工作运行特性，其介电强度是一项最重要的绝缘性能指标，它反映了油中是否存在水分、杂质和导电微粒以及它们对绝缘油影响的严重程度，为保证变压器安全运行不仅要对新油进行测试，而且运行中变压器油中各种杂质增加，导致绝缘性能下降，甚至会引起局部放电，因此，也要定期对油进行测试用来判断是否符合运行中绝缘要求。
实用新型内容本实用新型的目的是提供一种微机控制绝缘油介电强度测试装置，用于测试电力变压器中绝缘油的绝缘电介强度。
为达到上述目的，本实用新型采用如下的技术方案 电机驱动升压控制单元、油液击穿信号快速提取单元、油液击穿电压取样单元、单片机控制测量单元、数据液晶显示及打印单元，所述电机驱动升压控制单元、油液击穿信号快速提取单元、油液击穿电压取样单元、单片机控制测量单元、数据液晶显示及打印单元依次电连接。
所述单片机控制测量单元采用8XC196KC芯片构成，所述油液击穿信号快速提取单元采用光电隔离521-2芯片、三极管T1、RS触发器构成，所述油液击穿电压取样单元采用取样变压器、整流桥、高带宽运放TL062构成。
电流取样信号经滤波后，接光电隔离521-2芯片第1引脚，通过光电隔离521-2芯片的第5引脚输出，接由或非门构成RS触发器的第2引脚，从RS触发器的第4引脚输出，接或非门第8引脚输入，通过或非门第10引脚输出一个正脉冲信号JCREL，正脉冲信号JCREL接单片机8XC196KC芯片的第24引脚HSI.0，作为单片机外部中断触发信号输入，引起单片机中断服务子程序执行，由单片机控制伺服电机反转使升压器输出电压回零。
升压调压器输出接至取样变压器，降压后的取样电压接整流桥第1引脚与第2引脚，从整流桥第4引脚输出直流的取样电压，该直流取样电压经高带宽运放TL062进行两级有源积分、平滑滤波后输出，再接入单片机8XC196KC芯片第11引脚ACH4输入，由单片机片内部的10位A/D转换器用于将击穿电压转换成数字量，并记录油液击穿时刻的击穿电压值。
试验电压产生部分由升压变压器、自耦调压器、伺服电机及其驱动电源组成，伺服电机驱动自耦调压器控制器的中间抽头为升压变压器提供0～220V的输入电压，升压变压器输出0～60kV，伺服电机的正反转是通过单片机控制，其升压速率控制在3kV/s±10％。
本实用新型具有以下优点和积极效果 1)系统体积小、测试数据准确、可靠性高，抗干扰能力强，利用单片机软件实现其测量过程自动化； 2)提高了仪器的自动化程度和测试数据准确性。
图1是本实用新型的系统结构框图。
图2是本实用新型的电机驱动升压控制单元电路原理图。
图3是本实用新型的油液击穿信号的快速提取单元电路原理图。
图4是本实用新型的油液击穿电压取样单元电路原理图。
具体实施方式
下面以具体实施例结合附图对本实用新型作进一步说明 本实用新型提供的微机控制绝缘油介电强度测试装置，具体采用如下技术方案，参见图1，主要由电机驱动升压控制单元1、油液击穿信号快速提取单元2、油液击穿电压取样单元3、单片机控制测量单元4、数据液晶显示及打印单元5组成，并且电机驱动升压控制单元1、油液击穿信号快速提取单元2、油液击穿电压取样单元3、单片机控制测量单元4、数据液晶显示及打印单元5依次电连接。
试验电压产生部分由升压变压器、自耦调压器、伺服电机及其驱动电源组成，参见图2，伺服电机驱动自耦调压器控制器的中间抽头为升压变压器提供0～220V的输入电压，升压变压器输出0～60kV，伺服电机的正反转是通过单片机控制，其升压速率控制在3kV/s±10％。
当油液在高压作用下被击穿时，液晶屏显示的瞬间电压将被快速锁定(以方便读取击穿电压值)，系统应及时自动停止升压并提取击穿信号送单片机。
为了克服直接提取击穿信号可能带来强干扰，参见图3，设计中采用电流取样方式，电流取样信号经滤波后，接光电隔离521-2芯片第1引脚，通过光电隔离521-2芯片的第5引脚输出，接由或非门构成RS触发器的第2引脚，从RS触发器的第4引脚输出，接或非门第8引脚输入，通过或非门第10引脚输出一个正脉冲信号JCREL(绝缘油击穿信号)，正脉冲信号JCREL接单片机8XC196KC芯片的第24引脚HSI.0，作为单片机外部中断触发信号输入，引起单片机中断服务子程序执行，由单片机控制伺服电机反转使升压器输出电压回零。
单片机控制测量单元和油液击穿电压取样单元，油液击穿电压取样单元采用取样变压器、整流桥、高带宽运放TL062，其电气连接关系参见图4，升压调压器输出接至取样变压器，降压后的取样电压接整流桥第1引脚与第2引脚，从整流桥第4引脚输出直流的取样电压，该直流取样电压经高带宽运放TL062进行两级有源积分、平滑滤波后输出，再接入单片机8XC196KC芯片第11引脚ACH4输入，由单片机片内部的10位A/D转换器用于将击穿电压转换成数字量，并记录油液击穿时刻的击穿电压值。
单片机8XC196KC是测试仪的核心芯片，油液击穿电压取样单元的取样值通过P0口的ACH4输入，由单片机片内部的10位A/D转换器用于将击穿电压转换成数字量，程序采用中断方式判A/D转换是否结束；要显示及打印的数据由P1、P3和P4口送液晶和打印机；绝缘油击穿信号JCREL作为中断信号接单片机的HSI.0；伺服电机驱动控制信号从单片机的HSO.0和HSO.1输出，经光电隔离放大电路后驱动伺服电机；系统中还通过P0口设置键盘用于输入控制命令和数据，输入的数据有升压速度、日期、样品批次等。
其测试过程为将待测绝缘油样品放于测试油杯中，通过高压电极施加工频交流电压，逐步增大电压值，直到绝缘油被击穿或升压达到实验电压最大值(60kV)，从而测得绝缘油的介电强度。
本实用新型采用8XC196KC型号的单片机，其由主控程序、中断服务子程序和功能子程序组成，采用主控程序循环扫描和事件中断、定时中断的多道程序并行结构。主控程序控制整个测量过程，事件中断有以绝缘油击穿信号或升压达上限信号为中断源的HSI.0中断，A/D转换完成引起的中断。系统开机后主控程序先进行自检和初始化，设置中断方式，对定时器T1和T2初始化，然后扫描键入信号，输入控制命令和参数，由程序启动驱动电机搅拌电路，搅拌实验杯中的油，静止1min后，伺服电机控制调压器均匀升压，A/D转换连续进行，在A/D转换中断服务子程序中，读取A/D转换结果，并起动下一次转换。主控程序则不断地将A/D转换值转换成十进制数送液晶显示，同时跟踪高压电极间的电压，当绝缘油被击穿或升压达上限时，引起HSI.0中断。HSI.0中断的级别最高，单片机立即响应，进入中断服务子程序，停止A/D转换，控制伺服电机反转使升压器输出电压回零，延时后系统复位。再启动下一次测量，为克服油中所含水分和杂质可能出现的不均匀，以减小实验误差，应取6次连续测定的击穿电压值的算术平均值，作为平均击穿电压值。主控程序分析并计算测试数据，将结果送液晶显示及打印。高压变电站的变压器油放取油样按国标GB507-88进行测试。
试油的平均击穿电压(kV) V＝(V1+V2+…+V9)/6 试油的介电强度E＝V/d 式中E-绝缘油介电强度，kV/cm； V-试油的平均击穿电压，kV； d-电极的标准间隙，d＝0.25cm。
权利要求1.一种微机控制绝缘油介电强度测试装置，其特征在于，包括
电机驱动升压控制单元(1)、油液击穿信号快速提取单元(2)、油液击穿电压取样单元(3)、单片机控制测量单元(4)、数据液晶显示及打印单元(5)，所述电机驱动升压控制单元(1)、油液击穿信号快速提取单元(2)、油液击穿电压取样单元(3)、单片机控制测量单元(4)、数据液晶显示及打印单元(5)依次电连接。
2.根据权利要求1所述的微机控制绝缘油介电强度测试装置，其特征在于
所述单片机控制测量单元采用8XC196KC芯片构成，所述油液击穿信号快速提取单元采用光电隔离521-2芯片、三极管T1、RS触发器构成，所述油液击穿电压取样单元采用取样变压器、整流桥、高带宽运放TL062构成。
3.根据权利要求2所述的微机控制绝缘油介电强度测试装置，其特征在于
电流取样信号经滤波后，接光电隔离521-2芯片第1引脚，通过光电隔离521-2芯片的第5引脚输出，接由或非门构成RS触发器的第2引脚，从RS触发器的第4引脚输出，接或非门第8引脚输入，通过或非门第10引脚输出一个正脉冲信号JCREL，正脉冲信号JCREL接单片机8XC196KC芯片的第24引脚HSI.0，作为单片机外部中断触发信号输入，引起单片机中断服务子程序执行，由单片机控制伺服电机反转使升压器输出电压回零。
4.根据权利要求2或3所述的微机控制绝缘油介电强度测试装置，其特征在于
升压调压器输出接至取样变压器，降压后的取样电压接整流桥第1引脚与第2引脚，从整流桥第4引脚输出直流的取样电压，该直流取样电压经高带宽运放TL062进行两级有源积分、平滑滤波后输出，再接入单片机8XC196KC芯片第11引脚ACH4输入，由单片机片内部的10位A/D转换器用于将击穿电压转换成数字量，并记录油液击穿时刻的击穿电压值。
5.根据权利要求1或2所述的微机控制绝缘油介电强度测试装置，其特征在于
试验电压产生部分由升压变压器、自耦调压器、伺服电机及其驱动电源组成，伺服电机驱动自耦调压器控制器的中间抽头为升压变压器提供0～220V的输入电压，升压变压器输出0～60kV，伺服电机的正反转是通过单片机控制，其升压速率控制在3kV/s±10％。
专利摘要本实用新型涉及电力变压器测试仪器技本领域，尤其涉及一种微机控制绝缘油介电强度测试装置。本实用新型包括单片机控制测量单元、电机驱动升压控制单元、油液击穿信号的快速提取单元、油液击穿电压取样单元、数据液晶显示及打印单元五部分组成。特别是油液击穿信号的快速提取单元与油液击穿电压取样单元与单片机控制测量单元电连接，实现了快速锁定和记录绝缘油击时刻的击穿电压值。本实用新型具备系统体积小、测试数据准确、可靠性高，抗干扰能力强，利用单片机软件实现其测量过程自动化。
文档编号G01R31/12GK201562033SQ20092028923
公开日2010年8月25日 申请日期2009年12月14日 优先权日2009年12月14日
发明者陈分雄, 肖万源, 刘俊, 刘永涛 申请人:中国地质大学(武汉)
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