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专利名称：电网低压直流系统对地电容测量仪的制作方法
技术领域：
本实用新型属于电工学领域。
背景技术：
在变电站电力网络中，有低压直流系统，其电压有士5V、士 12V、士MV等不同等级，以给微机、通讯和保护等设备提供直流电源，此直流系统在设计和安装时，与大地是绝缘的，但是，在工程实践中发现，此低压直流系统对地有电容参量Cx，Cx的值通常在 50-1000 μ F之间，当电容Cx的值很大时，常常使保护继电器误动作，影响电力系统正常工作，因此，对Cx的测量是非常必要的；在工程测量实践中发现，有一个电阻Rx与Cx并联，Rx 的值在30ΚΩ-1ΜΩ之间，因此，无法用市售的电容表准确测量Cx ；在测量环境中，工频和高频电磁干扰非常严重，用惠更斯电桥进行测量时，很难得到稳定的数据。
发明内容本实用新型需要解决的技术问题是，所提供的电容测量仪，既能克服与待测电容 Cx并联的电阻Rx对测量值的影响，又能排除工频和高频电磁干扰信号对测量的影响，能够快速而准确的测量出电容Cx的值。本实用新型具体的技术方案是，采用频率F = 137Hz的正弦波做测量用的信号源， 在此情况下，Cx = 50—1000 μ F范围内，其阻抗& = 23 Ω-1. 15 Ω之间，这个值大大小于与Cx并联的电阻Rx的值，Rx值的范围是30ΚΩ-1ΜΩ，在0. 1 %误差范围内，避免了 Rx的影响；采用性能良好的中心频率为137Hz的选频放大器来处理测量信号，以排除工频和高频电磁信号的干扰，用函数发生器集成电路8038和相关元件组成频率为137Hz的正弦波发生器，用运算放大器集成电路N3组成比例放大器，其输出电压正比于(l+Cx/C0)，C0是固定电容器的容量，用运算放大器集成电路N5组成中心频率为137Hz的选频放大器，其输出经整流滤波放大后，得到一个直流电压Vo，Vo正比于(1+Cx/Co)。本实用新型中，m-N9表示集成电路，其中W用函数发生器电路8038，N2-N9用集成运算放大器；Rpl_Rp6表示电位器； Rpl接成可变电阻，其一端接仪器的正电源+5V，另一端接电阻Rl的一端，Rl的另一端同时接附的4脚和5脚，附的6脚接+5V，电阻R2 —端接+5V，另一端接附的9脚，附的7和 8脚相联，电容器Cl的一端接m的10脚，另一端接仪器负电源-5V，m的11脚接-5V，电阻器R3 —端接-5V，另一端接m的12脚，电阻器R4 —端接附的2脚，另一端接电位器Rp2 的一个端点，Rp2的另外一个端点接仪器地线，其中间抽头接N2的同相输入端，N2的反相输入端和其输出端同时接Pl点，N3的同相输入端接Pl点，N3的反相输入端接Xl点，N3的输出端接P2点，电容器Co和电阻器R5的两端同时跨接在Xl和P2点上，电阻器R6 —端接 Xl点，另一端接X2点，X2点接仪器地线，N4的同相输入端接P2点，N4的反相输入端及其输出端同时接P3点，电阻器R7 —端接P3点，另一端接由电位器Rp3接成可变电阻的一端， Rp3的另一端接N5的反相输入端，电阻器R8 —端接N5的反相输入端，另一端接P4点，N5 输出端接P4点，电阻器R9和电容器C2并联，其一端接N5的同相输入端，另一端接仪器地
3线，C3的一端接P4点，另一端接电阻RlO的一端，RlO的另一端接N5的同相输入端，N6的同相输入端通过电阻器R15接仪器地线，二极管Dl的正极接N6的输出端，其负极接P5点， 二极管D2的正极接N6的反相输入端，其负极接N6的输出端，电阻器R14—端接N6的反相输入端，另一端接P5点，二极管D3的正极接N7的输出端，其负极接P5点，二极管D4的正极接N7的反相输入端，其负极接N7的输出端，电阻器R13—端接N7的反相输入端，其另一端接P5点，电位器Rp4接成可变电阻，其一端接N6的反相输入端，另一端通过电阻器Rll 接P4点，电阻器R12 —端接P4点，另一端接N7的同相输入端，电阻器R16跨接在P5和P6 点上，N8的同相输入端接仪器地线，电阻器R22 —端接N8的反相输入端，另一端接N8的输出端，电容器C4 一端接P6点，另一端接N8的反相输入端，电容器C5 —端接P6点，另一端接N8的输出端，电阻器R18 —端接P6点，另一端仪器地线，电阻器R17 —端接P6点，另一端接N9的同相输入端，电阻器R19—端接仪器地线，另一端接N9的反相输入端，电位器Rp5 接成可变电阻，其一端接N9的反相输入端，另一端通过电阻器R21接N9的输出端，电阻器 R20 —端接N9的反相输入端，另一端接电位器Rp6的中间抽头，Rp6的两端分别接仪器的电源+5V和-5V ；N9的输出端输出直流电压Vo，Vo = A(l+Cx/Co)，在仪器调整后，A是个不变的常数；测量时，低压直流系统的正极或者负极接在Xl点上，X2点接与大地相通的地线。由于采用了上述方案，本实用新型可以方便而快速的测出电网低压直流系统对地电容值Cx，既排除了与Cx并联的电阻Rx的影响，又克服了工频和高频电磁波的干扰。

图1是本实用新型的电原理图。
具体实施方式

以下结合附图对本实用新型作进一步描述。由m和相关的阻容元件组成正弦波发生器，其频率反比于(Rl+Rpl)Cl的值决定，选取恰当的值，使m的2脚输出正弦波的频率F= 137Hz ；N2组成电压跟随器；N3与相关元件组成比例放大器电路，取R5 = R6 = 1ΜΩ， Co = 10 μ F，在测量误差范围内，V2 = Vl (1+Cx/Co), V2表示P2点的电压，Vl表示Pl 点的电压；N4组成电压跟随器；N5与相关元件组成选频放大器电路，其中心频率由C2、C3、 R9 和 RlO 决定，取 R9 = RlO = 11. 6ΚΩ ,C2 = C3 = 0. 1 μ F，则中心频率为 137Hz，用 Rp3 调整选频放大电路的Q值，以取得最佳的选频效果；N6、N7和相关元件组成全波整流电路；N8 与相关元件组成滤电路；N9与相关元件组成直流电压放大器电路，N9的输出电压No，Vo = KV2 = KVl (1+Cx/Co) = A (1+Cx/Co)，其中K是由P2点到Vo的电压放大倍数，在仪器整定后，A是个常数。所以，可以通过测量Vo来测量Cx。本实用新型的调整要点取100 μ F的电容器的两端接在Xl和Χ2点上，调电位器 Rp2，使Pl点的电压Vl = 0，调电位器Rp6，使Vo = O ；再调Rp2，使Pl点的电压Vl ^ IOmV, 调电位器Rp 1，使P4点的电压呈最大值；分别调整电位器Rp3、Rp4和Rp5，使Vo 3V2，V2是 P2 点的电压；取 Cx = 100 μ F，再调 Rp2，使 Vo = 0. 2178V，则得 Vo = 0. 0198 伏(1+0. ICx)， 当 Cx = 1000 μ F 时，Vo = 2. 0000 伏。
权利要求1.电网低压直流系统对地电容测量仪是一种测量低压网络对地电容参数的仪表，其特征是，本实用新型中，N1-N9表示集成电路，其中m用函数发生器电路8038，N2-N9用集成运算放大器；Rpl-Rp6表示电位器；Rpl接成可变电阻，其一端接仪器的正电源+5V，另一端接电阻Rl的一端，Rl的另一端同时接附的4脚和5脚，Nl的6脚接+5V，电阻R2 —端接 +5V,另一端接m的9脚，m的7和8脚相联，电容器Cl的一端接m的 ο脚，另一端接仪器负电源-5V，m的11脚接-5V，电阻器R3 —端接-5V，另一端接附的12脚，电阻器R4 — 端接W的2脚，另一端接Rp2的一个端点，Rp2的另外一个端点接仪器地线，其中间抽头接 N2的同相输入端，N2的反相输入端和其输出端同时接Pl点，N3的同相输入端接Pl点，N3 的反相输入端接Xl点，N3的输出端接P2点，电容器Co和电阻器R5的两端同时跨接在Xl 和P2点上，电阻器R6 —端接Xl点，另一端接X2点，X2点接仪器地线，N4的同相输入端接 P2点，N4的反相输入端及其输出端同时接P3点，电阻器R7 —端接P3点，另一端接由Rp3 接成可变电阻的一端，Rp3的另一端接N5的反相输入端，电阻器R8 —端接N5的反相输入端，另一端接P4点，N5输出端接P4点，R9和C2并联，其一端接N5的同相输入端，另一端接仪器地线，C3的一端接P4点，另一端接RlO的一端，RlO的另一端接N5的同相输入端，N6 的同相输入端通过电阻器R15接仪器地线，二极管Dl的正极接N6的输出端，其负极接P5 点，二极管D2的正极接N6的反相输入端，其负极接N6的输出端，电阻器R14 —端接N6的反相输入端，另一端接P5点，二极管D3的正极接N7的输出端，其负极接P5点，二极管D4 的正极接N7的反相输入端，其负极接N7的输出端，电阻器R13—端接N7的反相输入端，其另一端接P5点，Rp4接成可变电阻，其一端接N6的反相输入端，另一端通过电阻器Rll接 P4点，电阻器R12 —端接P4点，另一端接N7的同相输入端，电阻器R16跨接在P5和P6点上，N8的同相输入端接仪器地线，电阻器R22 —端接N8的反相输入端，另一端接N8的输出端，电容器C4 一端接P6点，另一端接N8的反相输入端，电容器C5 —端接P6点，另一端接 N8的输出端，电阻器R18 —端接P6点，另一端仪器地线，电阻器R17 —端接P6点，另一端接 N9的同相输入端，电阻器R19—端接仪器地线，另一端接N9的反相输入端，Rp5接成可变电阻，其一端接N9的反相输入端，另一端通过电阻器R21接N9的输出端，电阻器R20 —端接 N9的反相输入端，另一端接Rp6的中间抽头，Rp6的两端分别接仪器的电源+5V和-5V ；N9 的输出端输出直流电压Vo，Vo = A(l+Cx/Co)，在仪器调整后，A是个不变的常数；测量时， 低压直流系统的正极或者负极接在Xl点上，X2点接与大地相通的地线。
专利摘要本实用新型属于电工学领域，用以测量电网低压直流系统对地的电容量Cx，用函数发生器集成电路8038和相关元件组成频率为137Hz的正弦波发生器，用运算放大器集成电路N3组成比例放大器，其输出电压正比于(1+Cx/Co)，Co是固定电容器的容量，用运算放大器集成电路N5组成中心频率为137Hz的选频放大器，其输出经整流滤波放大后，得到一个直流电压Vo，Vo正比于(1+Cx/Co)，本实用新型能较好的排除与Cx并联的电阻Rx，工频和高频电磁信号对测量的影响。
文档编号G01R27/26GK202256508SQ20112039257
公开日2012年5月30日 申请日期2011年10月14日 优先权日2011年10月14日
发明者周晓强, 安贵元, 康希辉, 张京文, 戴小敏, 漆柏林, 王天刚, 程华, 赵庆江, 闫军, 韩金梅 申请人:甘肃省电力公司天水供电公司, 西安佳源技术贸易发展有限责任公司