一种智能化高压电缆直流测试装置和方法

技术领域

本发明涉及电缆巡检装置领域，尤其是涉及一种智能化高压电缆直流测试装置和方法。

背景技术

当前高压电缆线路巡检对象包含电缆护层、交叉换位箱、接地箱、以及休止电缆等，需要开阵直流漏电流测试、直流电阻测试、直流耐压测试等现场试验，尽管有机构尝试过将多种设备集成在一起，但采用的器件兼容性不佳，例如电压传感器与电流传感器无法准确计算出绝缘电阻，调压装置与高压电源之间缺少信号断连、急停等保护措施。

另一方面，尽管现有的绝缘电阻测试设备可以准确测量绝缘电阻值，也有提供通讯端口等，但对上位机的配合不够理想，支持工作方式不够灵活，无法满足直流耐压和漏电流等试验要求。

发明内容

本发明的目的就是为了克服上述现有技术存在对上位机的配合不够理想，支持工作方式不够灵活，无法满足直流耐压和漏电流等试验要求的缺陷而提供一种智能化高压电缆直流测试装置和方法。

本发明的目的可以通过以下技术方案来实现：

本方案提供一种智能化高压电缆直流测试装置，包括：

上位机：用于发送测量指令和接收测试结果和参数；

wifi转串口模块：所述wifi转串口模块连接AO模块，用于接收上位机的测量指令并传输至程控高压直流电源，并接收程控高压直流电源的测试结果和参数传输至上位机；

AO模块：用于连接wifi转串口模块和转换器；

转换器：用于连接AO模块和电位器，并连接程控高压直流电源；

电位器：用于采集外部控制信号并输送至程控高压直流电源，降低控制信号的失真程度；

程控高压直流电源：用于高压绝缘电阻的测试，并获取对应的测试参数；所述程控高压直流电源连接wifi转串口模块，用于上传测试结果和参数，以及接收外部的控制指令。

优选地，所述wifi转串口模块包括以太网接口，所述wifi转串口模块通过以太网接口连接AO模块。

优选地，所述AO模块的分辨率为16位，所述AO模块包括8个输出通道。

优选地，所述转换器包含切换开关和电压跟随器电路，所述电压跟随器电路的输入端连接切换开关的输出端，所述电压跟随器电路的输出端连接程控高压直流电源的电压调节接口。

优选地，所述电位器为多圈旋钮式电位器，所述电位器用于生成0-5V的连续可调电压控制信号。

优选地，所述程控高压直流电源包括电压测量电路和电流测量电路，用于获取测试电路对应的电压值和电流值，并结合获取的电压值和电流值确定负载的电阻值。

优选地，所述电压测量电路的电压测量精度为5%，所述电流测量电路的电流分辨率为1微安。

优选地，所述程控高压直流电源还包括击穿保护结构，当被测负载被击穿时，击穿保护结构断开电压输出，并将电压降至0V。

本方案还提供一种智能化高压电缆直流测试装置的方法，包括以下步骤：

S1：通过上位机选择测试方式，并选择对应的电压档位，设置对应的测试时间，开始测试；

S2：通过上位机获取程控高压直流电源反馈的测试参数和设备状态；

S3：根据获取的测试参数和设备状态判断负载是否被击穿，若负载被击穿，测试失败并上传对应的测试数据；

S4：若负载未被击穿，选择是否结束测试，若结束测试，测试通过并上传数据，若测试未结束，则返回步骤S2。

进一步地，所述测试方式包括漏电流、直流电阻和直流耐压。

与现有技术相比，本发明具有以下优点：

（1）本方案将绝缘电阻测试设备作为高压电源进行功能改造和扩展，利用移动计算机和无线传输技术，以无线传输模块为控制核心，通过串口指令实现高压电源启停工作，通过模拟量输出模块进行电压调节控制，测量稳定和准确，测试测量过程安全可靠，提升整体设备的测试性能。

（2）本方案利用移动计算机的强大处理能力，以无线方式精准控制电压输出，又实现了人机隔离操作，是工井、高台等危险试验安全开展，充分保障人员安全，同时完成巡检抢修现场的测试工作，保障高压电缆巡检、检修等工作顺利进行。

（3）本方案利用了较少的器件，实现了对程控高压直流电源远程控制的改造，减少硬件体积，利于集成和便携，也实现了人机隔离的操作模式，充分保护了操作人员的安全。

（4）本方案选择电压跟随器连接至0-5Ｖ输入控制端口；电压跟随器的输入电阻较大，可较为精确地采集到外部控制信号不失真；同时其输出电阻较小，可较为精确地把控制信号输出给程控高压直流电源，能够有效减少外部信号对程控高压直流电源的干扰。

（5）本方案程控高压直流电源具有击穿保护功能，当被测负载击穿时，会自动断开电压输出，并自动降压至0V，有效的保护电路和设备在高压测试条件下的安全性。

附图说明

图1为本发明提供的测试装置的原理示意图；

图2为本发明提供的电压跟随器的原理示意图；

图3为本发明提供的测试装置控制方法的流程图；

图中：1、上位机，2、wifi转串口模块，3、AO模块，4、转换器，5、电位器，6、程控高压直流电源，7、负载。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，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，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本发明实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。

因此，以下对在附图中提供的本发明的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本发明的范围，而是仅仅表示本发明的选定实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。

在本发明的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，或者是该发明产品使用时惯常摆放的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

需要说明的是，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本申请的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。

此外，术语“水平”、“竖直”等术语并不表示要求部件绝对水平或悬垂，而是可以稍微倾斜。如“水平”仅仅是指其方向相对“竖直”而言更加水平，并不是表示该结构一定要完全水平，而是可以稍微倾斜。

实施例1

如图1所示，本实施例提供一种智能化高压电缆直流测试装置，包括：

上位机1：用于发送测量指令和接收测试结果和参数；

wifi转串口模块2：wifi转串口模块2连接AO模块3，用于接收上位机1的测量指令并传输至程控高压直流电源6，并接收程控高压直流电源6的测试结果和参数传输至上位机1；

AO模块3：用于连接wifi转串口模块2和转换器4；

转换器4：用于连接AO模块3和电位器5，并连接程控高压直流电源6；

电位器5：用于采集外部控制信号并输送至程控高压直流电源6，降低控制信号的失真程度；

程控高压直流电源6：用于高压绝缘电阻的测试，并获取对应的测试参数；程控高压直流电源连接wifi转串口模块2，用于上传测试结果和参数，以及接收外部的控制指令。

该测量装置充分借助了绝缘电阻测试设备测量精准的特点，将其作为高压电源进行功能改造和扩展，利用移动计算机和无线传输技术，以无线传输模块为控制核心，通过串口指令实现高压电源启停工作，通过模拟量输出模块进行电压调节控制。

同时，利用移动计算机的强大处理能力，以无线方式精准控制电压输出，又实现了人机隔离操作，是工井、高台等危险试验安全开展，充分保障人员安全，同时完成巡检抢修现场的测试工作，保障高压电缆巡检、检修等工作顺利进行。利用了较少的器件，实现了对程控高压直流电源远程控制的改造，减少硬件体积，利于集成和便携，也实现了人机隔离的操作模式，充分保护了操作人员的安全。

其中，如图2所示，转换器4包含切换开关和电压跟随器电路，电压跟随器电路的输入端连接切换开关的输出端，电压跟随器电路的输出端连接程控高压直流电源6的电压调节接口。

选择电压跟随器连接至0-5Ｖ输入控制端口；电压跟随器的输入电阻较大，可较为精确地采集到外部控制信号不失真；同时其输出电阻较小，可较为精确地把控制信号输出给程控高压直流电源，能够有效减少外部信号对程控高压直流电源的干扰

电位器5为多圈旋钮式电位器，电位器5用于生成0-5V的连续可调电压控制信号。

作为一种优选的实施方式，程控高压直流电源6包括电压测量电路和电流测量电路，用于获取测试电路对应的电压值和电流值，并结合获取的电压值和电流值确定负载的电阻值。电压测量电路的电压测量精度为5%，电流测量电路的电流分辨率为1微安。而且，程控高压直流电源6还包括击穿保护结构，当被测负载被击穿时，击穿保护结构断开电压输出，并将电压降至0V。

如图3所示，本实施例还提供一种智能化高压电缆直流测试装置的方法，包括以下步骤：

S1：通过上位机1选择测试方式，并选择对应的电压档位，设置对应的测试时间，开始测试；

S2：通过上位机1获取程控高压直流电源6反馈的测试参数和设备状态；

S3：根据获取的测试参数和设备状态判断负载是否被击穿，若负载被击穿，测试失败并上传对应的测试数据；

S4：若负载未被击穿，选择是否结束测试，若结束测试，测试通过并上传数据，若测试未结束，则返回步骤S2。

其中，测试方式包括漏电流、直流电阻和直流耐压。

具体地，如图1至图2所示，一种智能化高压电缆直流测试装置，包含：触摸屏电脑（1）、wifi转串口模块（2）、AO模块（3）、转换器（4）、电位器（5）和程控高压直流电源（6）。

上位机选用触摸屏电脑1，带有wifi功能，通过wifi方式连接到wifi转串口模块，以tcp协议向该模块发送控制字节，wifi模块会将控制字节发送到串口中去，并读取串口上的反馈信号，例如反馈的电压、电流、电阻等测量值，也会读取到设备状态，例如正在试验、试验时间、击穿等状态；

wifi转串口模块2为wifi转rs485模块，也可以是wifi转rs232模块；并带有以太网接口，可将wifi信号无缝传递给以太网RJ45接口，实现wifi网和以太网直通，只要触摸屏电脑连接了wifi，即可通过wifi直通以太网，与以太网接口相连的AO模块通讯；

AO模块3为以太网接口的模拟量输出模块，分辨率为16位，8个通道输出；

转换器4用来连接AO模块和电位器，并选择一路接入程控高压直流电源，为了减少程控高压直流电源受外部信号干扰，选择电压跟随器连接至0-5Ｖ输入控制端口；电压跟随器的输入电阻较大，可较为精确地采集到外部控制信号不失真；同时其输出电阻较小，可较为精确地把控制信号输出给程控高压直流电源。

转换器4可实现本机面板控制调节，进行一些电压较低，例如5000V以内的直流电压试验；当开展10000V以上的直流耐压试验时，可切换远程控制调节，可在触摸屏电脑上利用软件界面操作，实现人机隔离。

程控高压直流电源6，为现有高压绝缘电阻测试设备改造而成，其面板上带有开始、停止、急停、挡位选择等按钮，内部为嵌入式系统独立控制运行，可支持外部命令控制，如开始测量、暂停、急停、设定测试时间、结束测量等命令，支持反馈测量参数通过串口上传，如电流、电压、电阻等；其内部集成有电压和电流测量电路，电压测量精度为5%，电流分辨率为1uA微安，可以自动测量负载7的电阻；程控高压直流电源配有串口通讯接口，用来上传电压值、电流值和电阻值，以及接收外部的控制指令；程控高压直流电源具有击穿保护功能，当被测负载7击穿时，会自动断开电压输出，并自动降压至0V。

触摸屏电脑的软件功能开发，流程如图3所示，只需集成试验种类、测试时间、电压挡位等参数选择控制，以及对电压调节控制和击穿识别保护。电压调节是通过AO模块进行模拟量输出，需要在开发中对控制信号进行零输出和满量程输出的标定，每次电压调节可直接按百分比进行快速输出。击穿识别保护程序，只要从程控高压直流电源读取到击穿状态，停止试验使输出为0即可，具体的保护功能由程控高压直流电源在硬件上实现。

通过上述实施方式，充分借助绝缘电阻测试设备对绝缘电阻等参数的测量稳定、准确，以及测试测量的安全、可靠，提升整体设备的测试性能；利用了较少的器件，实现了对程控高压直流电源远程控制的改造，减少硬件体积，利于集成和便携，也实现了人机隔离的操作模式，充分保护了操作人员的安全。

以上详细描述了本发明的较佳具体实施例。应当理解，本领域的普通技术人员无需创造性劳动就可以根据本发明的构思做出诸多修改和变化。因此，凡本技术领域中技术人员依本发明的构思在现有技术的基础上通过逻辑分析、推理或者有限的实验可以得到的技术方案，皆应在由权利要求书所确定的保护范围内。