[发明专利]一种耐电压测试仪的电压保持时间的测量方法及电路

说明书

本发明涉及电压信号参数的测量领域，尤其涉及耐电压测试仪输出电压的保持时间测量方法及电路。本发明所述的耐电压测试仪的电压保持时间的测量电路，包括分压器、频率测量模块、低通滤波器模块、全波整流模块、高速A/D转换器和微控制器模块。本发明通过直接对耐电压测试仪输出电压的波形包络曲线进行分析，由微控制器自动识别电压上升和下降的阶段，耐电压测试仪无需设置特定的输出电压值，即便实际输出电压存在误差也不会对保持时间的测量造成影响。

技术领域

本发明涉及电压信号参数的测量领域，尤其涉及耐电压测试仪输出电压的保持时间测量方法及电路。

背景技术

介电强度是电器设备电气安全性的一个重要参数。评价电器设备介电性能好坏的关键指标是：施加在电气设备上的测试电压的高低、泄漏电流的大小和测试电压保持(持续)时间的长短。耐电压测试仪是用于电器设备介电强度试验的专用仪器。开始介电强度测试前，需要对耐电压测试仪进行参数设置，主要包括：输出电压和保持时间等，这两个参数也是该类测试仪检定/校准工作中最为重要的项目。

耐电压测试仪根据输出电压的产生和调节方式可分为自耦调压式和程控稳压式。自耦调压式测试仪通过继电器控制输出电压的启动和停止，起始和结束瞬间的电压波形非常陡峭。程控稳压式测试仪通过功率放大器驱动升压变压器产生高电压，输出电压的起始和停止有一个“上升”和“下降”的过程。通过示波器捕捉的程控稳压式耐电压测试仪输出交流电压的典型波形如图1所示。目前，程控稳压式耐电压测试仪得到了广泛应用。

根据JJG 795-2016《耐电压测试仪检定规程》第3.3节的定义，耐电压测试仪的“保持时间”指的是：“输出电压在稳定阶段所经历的时间，不包括电压上升和下降的时间”。以图1为例，图1中左侧虚线处是保持时间的计时起始点，右侧虚线处是保持时间的计时截止点。

检定耐电压测试仪输出电压的保持时间需要使用具有计时功能的校准装置。目前，现有校准装置采用的是“设置计时起始电压”的方法，来测量被检测试仪的保持时间，该方法只适合于自耦调压式的耐电压测试仪。由于程控稳压式耐电压测试仪的输出电压存在上升和下降的过程，此过程的时间或长或短，采用设置计时起始电压的方法，无法准确测量保持时间。如图2所示，假设计时起始电压为U2，当输入电压高于U2时开始计时，低于U2时停止计时，则得到的保持时间为T2；但实际上被检测试仪输出电压在稳定阶段所持续的时间为T1，电压上升以及下降阶段不属于电压保持时间。

设置计时起始电压的测量法将导致较大的误差，在《中国计量》杂志2009年第05期的《耐压测试仪检定中容易出现的几个问题》一文中对此有详细论述。该论文指出：“由于标准器不同，从什么电压开始计时和在什么电压结束计时也不完全相同，有些标准器的开始计时电压和结束计时电压是可调的，有些是不可调的，所以对于同一台耐压测试仪测出来的数据就不同”。

发明内容

针对现有技术存在的不足，本发明的目的在于提供一种基于波形分析的耐电压测试仪的保持时间的测量方法及电路，从而准确测量被检测试仪输出电压的保持时间，无需设置特定量值的计时起始电压。

为实现上述目的，本发明可以通过以下技术方案予以实现：

一种耐电压测试仪的电压保持时间的测量方法，包括以下步骤：

S1.从耐电压测试仪启动电压输出开始，直至停止电压输出为止，以半周期为单位保存对应的峰值电压，从而得到包含输出高电压U_HV包络曲线信息的一系列波形数据；

S2.待耐电压测试仪停止电压输出后，从t₀时刻开始，依次读取所保存的电压的波形数据，通过数值比较的方法寻找输出高电压U_HV在稳定阶段的起始点t₁，以及截至点t₂，得到t₁和t₂时刻所对应的数据序列的间隔数ΔN；