悬式绝缘子分布电压无线传输测量装置的研制

1、 悬式绝缘子分布电压无线传输测量装置的研制国网烟台供电公司变电检修室常青QC小组一、小组概况国网烟台供供电公司司常青QC小组是是一个具具有较强强理论基基础和丰丰富工作作经验的的小组。小小组自成成立以来来，定期期开展QC活动动，坚持持技术创创新，注注重解决决各类现现场问题题，取得得了良好成绩绩，获得得了多项QC成果及及专利成成果奖励励，先后后获得“科技创创新先进进单位”、“全国电电力行业业质量信信得过小小组”、“山东省省优秀质质量管理理小组”等荣誉誉称号。表1 小组组成员概况况表小组名称常青QC小小组成立日期2010.3发布人梁雯、宋方方超所在部门烟台供电公公司课题类型创新型组长金爱民注册号QC

2、/3005-002.006-220166登记日期2016.1成员人数10TQC教育育情况人均48小小时考试成绩优优秀活动次数每月5次活动时间2016年年1月至2016年年9月小组成员姓名性别文化程度职务及职称称小组职务组内分工金爱民男中专班长组长方案制定宋志涛男大专技师组员技术指导郭富胜男博士副班长组员课题实施梁小雨女本科工程师组员课题实施高振兴男硕士工程师组员课题实施梁雯女博士助理工程师师组员报告撰写宋方超男硕士助理工程师师组员课题实施武文成男硕士助理工程师师组员课题实施满超楠女硕士助理工程师师组员课题实施孙国峰男硕士助理工程师师组员课题实施制表人：郭郭富胜 制表时时间：20116-1-8二

3、、选择课课题（一）课题题背景在高压输电电线路上上，绝缘缘子起到到对导线固固定悬挂挂和对杆塔塔绝缘的的作用。图1 线路路中悬挂挂的绝缘缘子串小组成员统统计发现现，仅烟烟台公司司使用的的绝缘子子数量就就达到了了5万多片片。表2 烟台台公司绝绝缘子数数量统计计表变电站名称称绝缘子数/片变电站名称称绝缘子数/片变电站名称称绝缘子数/片桃村变电站站2163路宿变电站站408初家变电站站270开发变电站站174古柳变电站站1620丰粟变电站站240徐家店变电电站528掖县变电站站2160岗嵛变电站站216金牛山变电电站312东江变电站站1455海发变电站站667祟义变电站站585沈嵛变电站站972沙旺变电

4、站站378沐山变电站站226芦头变电站站747上夼变电站站619蚕庄变电站站384梁家变电站站282新港变电站站216竹林变电站站294汤邱变电站站1608新桥变电站站210宁海变电站站432福山变电站站1193总计539277制表人：武武文成 制表时时间：20116-1-15但受到环境境、运行行因素的的影响，绝绝缘子在在运行过过程中会会发生劣化化，按DL/T6226-220055劣化化盘形悬悬式绝缘缘子检测测规程要要求，低低于3000M的绝缘缘子判定定为劣化化绝缘子子。对于于绝缘电电阻为10M以上的的劣化绝绝缘子称称为低值值绝缘子子，绝缘缘电阻为为10M以下者者称为零零值绝缘缘子。当当绝缘子

5、子串中存存在低、零值绝缘缘子时，就有可可能存在在以下隐隐患：（1）减少少绝缘子子串的整整体爬电电距离，增增加该串串绝缘子子的闪络络概率；（2）绝缘缘子发生生闪络，导导致其脱脱开掉落落；（3）造成成线路短短路接地地，引发发大面积积停电。如果这些绝绝缘子不不能及时时被检测测出来，就会导致线路短路事故的发生，严重影响电网的安全可靠运行。 图2 线路路短路事事故因此，对运运行中的的绝缘子子进行低低值、零零值检测测是一项项必须开开展的重重要工作作。（二）课题题的提出出1. 传统统检测方方法目前，我们们采用的的绝缘子子检测方法法为火花花间隙法法，其工工作原理理为：检检测杆端端部装有有一个留留有间隙隙的金属

6、属探头，当探头头接触被被测绝缘缘子上下下两端的的钢帽时时，间隙隙会产生生火花，工作人员通过火花和放电声音判断绝缘子劣化情况，如果被测绝缘子是零值绝缘子，就不承受电压，没有火花和放电声音。检测原理如图3所示，现场检测情况如图4所示。图3 火花花间隙法法检测原原理图制图人：高高振兴 制图时时间：20116-1-18图4 工作作人员检检测零值值绝缘子子2. 传统统检测方方法存在在问题小组成员对对20115年我公司所辖辖变电站站悬式绝绝缘子检检零工作作进行统统计，如表3所示。表3 绝缘缘子检测测工作统统计表（20115）变电站名称称绝缘子数/片检出数/片片核定数/片片误检率/%桃村变电站站216337

7、2240.5开发变电站站1744325.0徐家店变电电站528181327.8海发变电站站3124325.0祟义变电站站5856433.3沐山变电站站2265340.0蚕庄变电站站3843233.3竹林变电站站2942150.0宁海变电站站4328625.0路宿变电站站40810730.0古柳变电站站1620221245.4掖县变电站站2160351945.7东江变电站站1455241345.8沈嵛变电站站97220955.0芦头变电站站747141121.4梁家变电站站2825420.0汤邱变电站站1608271737.1总计14350024414938.9制表人：郭郭富胜 制表时时间：20

8、116-1-22通过统计表表可以看看出：传统检测测方法的误检率率高达388.9%。小组成成员讨论论得出，产产生这么么高误检检率的原原因主要要有以下下四个方面：（1）检测测结果受受周围环环境、背背景噪声声影响大大；（2）通过过声音判判断不准准确；（3）无法法定量检检测绝缘缘子的分分布电压压；（4）检测测工作危危险性高高、强度度大。因此，我们们急需研研究一种种新的检检测方法法。3. 课题题提出使用火花间间隙法检检测零值值绝缘子子不仅耗耗费大量量人力，而且误检检率高达达38.9%，不能满满足目前前悬式绝绝缘子的的检测工作。为解决决这一问题题，小组组成员从从工作实实际出发发，利用用QC理念，探探讨如何

9、何解决这这一问题题，最终终决定研研究一种新新的检测测方法取代代传统检检测方法法。（三）选择择并确定定课题1. 提出出课题小组成员开开拓思路路、集思思广益，运运用“头脑风风暴法”提出了三个课课题，如图5所示：图5 亲和和图制图人：宋宋方超 制图时时间：20116-1-252.课题分分析小组成员对对三个课课题进行行分析对对比，如如表4所示。表4 课题题分析对对比表课题提出课题分析课题评价结论测量悬式绝绝缘子绝绝缘电阻阻工作量每检测1000片绝缘缘子耗用用20工时1. 需要要拆卸后后检测，工工作量大大2. 检测测准确率率高3. 需线线路停电电，减少少供电负负荷不选择准确性选取1000片劣化化绝缘子子

10、劣化绝缘子数量检出劣化绝缘子数量准确率100片100片100%经济性需停电作业业，经济济损失不不可估量量。加装火花间间隙检测测声音放放大装置置工作量每检测1000片绝缘缘子耗用用4工时。1. 工作作量相对对小2. 通过过声音判判断准确确性低3. 研制制简单，造造价低不选择准确性选取1000片劣化化绝缘子子劣化绝缘子数量检出劣化绝缘子数量准确率100片67片67%经济性研制声音放放大装置置需投入入资金20000元，研研制时间间1个月。测量悬式绝绝缘子分分布电压压工作量每检测1000片绝缘缘子耗用用4工时1. 工作作量相对对小2. 检测测准确率率高3. 制作作过程复复杂，造造价略高高选择准确性选取

11、1000片劣化化绝缘子子劣化绝缘子数量检出劣化绝缘子数量准确率100片100片100%经济性研制分布电电压测量量装置需需投入资资金1万元，研研制时间间4个月。制表人：梁梁雯 制表时时间：20116-1-25通过分析对对比表可可以看出出，“测量悬悬式绝缘缘子分布布电压”这一课题题综检测测准确率率高，工工作量小小，所以小组组选择这一一课题作作为本次次QC活动课课题。3. 课题题查新小组成员查查阅往年年电力系系统的优优秀质量量管理成成果，没没有发现现“悬式绝绝缘子分分布电压压测量装装置”这一课课题。小组成员应应用国家家专利查查新系统统，确定定检索词词为“悬式绝绝缘子、分布电电压、测量”，未找到到相关

12、内内容，目目前没有有一种基基于分布布电压法法对悬式式绝缘子子进行测量量的装置。图6 课题题查新制图人：梁梁小雨 制图时间：20116-1-284. 确定定课题最终，小组组确定本本次QCC活动课题题为：悬式绝缘子子分布电电压测量量装置的的研制三、设定目目标及可可行性分分析（一）设定定目标小组成员对对我公司不同同电压等等级电力力线路上上安装的绝缘子子片数进进行统计计，并计计算每片片绝缘子子承担的的电压值值，如表表5所示。表5 绝缘缘子片数数及实际电压压统计表表电压等级/kV绝缘子数量量/片承担电压值值/kVV 3545.111097.1220158.5制表人：武武文成 制表时时间：20116-2-

13、24通过表6可可知，每片绝绝缘子承承担的电压值值不超过10kkV，即测量范范围在00100kV就能满满足检测测要求；根据计计算结果果可知，当当测量误误差值超超过0.11kV时时，就不不能精准准判断绝绝缘子的的劣化情情况。根根据误差差计算公公式：得到测量误误差为1%，即当当测量误误差1%就能满满足检测测要求。小组成员通通过以上上分析确确定量化化目标为为：1. 检测测范围010kVV；2. 测量量误差 1%。（二）目标标可行性性分析1. 小组组成员对对检测范围围0110kVV的量化化目标分分析如下下：想要测量绝绝缘子上上的分布布电压，就就必须将将绝缘子子实际承承担的电电压值转转换成测测量电路路可测

14、量量的电压压值，这这一过程程就是由由分压器器来实现现的，分分压器的的原理如如图7所示。图7 分压压器原理理图制图人：郭郭富胜 制图时时间：20116-22-26检测范围主主要是由分压压器的分分压比决决定，分分压器分分压比的计计算公式式如下：由于测量电电压可检检测的电电压值（低低压输出出）最高高为5V，而采集电电压（高高压）最最大值设设定为10kkV，计计算可得得分压比比为510-4，如果分压压器分压压比小于于5110-44，就能能满足检检测范围围在0110kVV。分压比的大大小取决决于其高、低低压臂的的阻值，小组成员通过市场调研发现，目前电子科技市场可以买到的高压电阻阻值范围从几欧到几十兆欧都

15、有，欧与兆欧之间数量级相差10-6，小于510-4，满足检测需求。2. 小组组成员对对测量误差差1%的量化化目标分分析如下下：测量误差的的大小主主要由高高压分压压器阻臂臂的精度度、滤波电电路对信信号的衰衰减以及A/D转换器器的精度度决定。（1）高压压分压器器阻臂的的精度主主要由购购买的阻阻抗元件件决定，目目前电子子科技市市场可以以买到的的电阻元元件误差差小于00.3%。（2）滤波波电路会会对采集集到的电电压信号号产生一一定衰减减，但常常用的滤滤波电路路对信号号幅值的的衰减不不超过其其幅值的的0.2%。（3）A/D转换器器的精度度主要由由其位数数决定，常常用的A/D转换器器有8位和16位的，88

16、位的A/D精度可可达到1/228，16位的精精度可达达到1/2216，无无论选用用哪款A/D转换器器，其转转换误差差都不会会超过0.11%。通过计算，测量电电路的总总误差不不超过0.6%，小于于目标设设定的1%。通过以上分分析，从从技术方方面是可可行的，同同时，小小组成员员具有较较强的业业务能力力，所以以：四、提出方方案并确确定最佳佳方案（一）提出出方案小组成员根根据数据据的采集集和显示示不在同同一位置置、需要要实时传传输这一一特性，提出有线传输和无线传输两种方案，并进行对比分析，如表6所示。表6 方案案的对比比分析方案方案描述方案分析方案评价结论有线传输通过连接信信号线传传输电压信信号。信号

17、传输准准确率测测试序号1210平均值输入（V）1210输出（V）0.981.9810准确率%989910099.51. 连线线多，空空间跨越越大，测测量不安安全2. 连接接转换部部位多，易易出现接接触不良良，导致致电压信信号不稳稳定不选择无线传输利用集成模模块，无无线传输输电压信信号。信号传输准准确率测测试序号1210平均值输入（V）1210输出（V）1210准确率%100991001001. 传输输不受空空间位置置影响2. 抗干干扰能力力强，信信号传输输稳定选择制表人：宋宋方超 制表时时间：20116-3-1结论：通过过两个方方案的对对比选择择，小组选择择了无线线传输方方式，最最终优化化课题

18、为为：悬式绝缘子子分布电电压无线线传输测测量装置置的研制制（二）细化化并确定定最佳方方案1.方案一一级分解解课题方案选选定后，小组对方案进行一级分解，如图8所示。图8 方案案一级分解解示意图图制图人：武武文成 制图时时间：20116-3-32.方案二二级分解解（1）采集集模块采集模块主主要用于于采集分分布电压压数据，小组成员对采集模块进行二级分解，将其分解为接触探头、高压分压器、信号传输线、绝缘支撑杆四部分。图9 方案案二级分解解示意图图制图人：武武文成 制图时时间：20116-3-3随后又对高高压分压压器进行行三级分分解，将其分分解为图10 方方案三级分解解示意图图制图人：武武文成 制图时时

19、间：20116-3-31）接触探探头 接触探探头形式式的选择择接触探头的的作用是是直接接接触单片片绝缘子子进行测测量，因因不同电电压等级级的绝缘缘子厚度度不同，小组成员针对接触探头的间距，提出间距固定、间距可调两种形式，并进行对比分析，如表7所示。表7 接触触探头形形式分析析比较方案方案描述方案分析结论优点缺点探头间距固固定通过两个间间距固定定的探头头对不同同厚度的的绝缘子子进行测测量。1.结构简简单；2.价格相相对便宜宜。1.探头间间距不能能与绝缘缘子厚度度良好匹匹配，测测量有局局限性2.探头接接触不良良，测量量数据不不稳定不选择探头间距可可调一个探头采采用柔韧韧性较强强的压缩缩弹簧作作为触

20、臂臂，可以以任意转转动，通通过调节节探头间间距测量量不同厚厚度绝缘缘子。1.能够测测量不同同厚度的的绝缘子子2.探头接接触良好好，测量量数据稳稳定制作相对复复杂选择制表人：孙孙国峰 制表时时间：20116-3-7结论：经过过对比分分析，间间距可调调探头可可以满足足不同厚厚度绝缘缘子的检检测需求求，因此此小组选选择间距可可调式探探头。 接触探探头材料料的选择择接触探头形形式选定定后，小小组成员员优选铝铝合金、304不锈钢钢和黄铜铜三种制制作材料料进行对对比，如如图11所示。 铝合金 3304不锈钢 黄铜图11 接接触探头头材料小组成员对对三种材材料的性性能进行行对比分分析，如如表8所示。表8 材

21、料料对比分分析表材料性能铝合金304不锈锈钢黄铜材料描述在铝中添加加合金元元素强化化后制得得的合金金金属在钢中添加加镍、铬铬等金属属元素使使其耐受受腐蚀由铜和锌所所组成的的合金密度2.8g/cm337.93gg/cmm38.9g/cm33价格15.5元元/公斤17.5元元/公斤25元/公公斤弹性72GPaa195GPPa119GPPa屈服强度167MPPa205MPPa200MPPa结论不选择选择不选择制表人：梁梁雯 制表时时间：20116-3-11结论：经过过对比分分析，3044不锈钢钢虽然比比铝合金金重，但在弹弹性和屈屈服强度度特性上上表现优优异，因此小组组决定选选用304不锈钢钢作为接接

22、触探头头材料。2）高压分分压器 分压器器电路小组成员根根据高压压分压器器常用的的电路形形式提出出电阻分分压器和和阻容分分压器两两种形式式，其原原理如图图12所示。 电阻分压器器 阻容分分压器图12 高高压分压压器形式式制图人：郭郭富胜 制图时间：20116-3-14小组成员对对两种电电路形式式进行对对比选择择，如表表9所示。表9 分压压器电路路比较分析析表形式电阻分压器器阻容分压器器准确度由于对地杂杂散电容容的影响响，测量量会引起起一定的的幅值误误差，测测量电压压越高，误误差越大大。对地杂散电电容同样样会引起起相应的的幅值误误差，但但也会减减少波形形畸变。稳定性测量时，电电阻需要要消耗能能量，

23、引引起本身身发热，对对分压比比稳定性性有一定定影响测量时，绝绝缘子上上的交流流高压信信号瞬间间叠加到到电容分分压器上上面，会会在低压压端产生生较大的的脉冲信信号。畸变程度电阻分压器器分压比比不受频频率影响响，波形形真实反反映实际际信号，畸畸变小。阻容分压器器分压比比随频率率的变化化而变化化，波形形畸变大大。经济性成本低，便便于购买买制作成本高高结论选择不选择制表人：郭郭富胜 制表时时间：20116-3-15结论：经过过对比分分析，电电阻分压压器输出出波形畸畸变小，数数据准确确稳定，能能保证装装置的检检测精度度，因此此小组选选择电阻阻分压器器。 分压器器封装为保证测量量安全，需需要对高高压分压压

24、器进行行封装。小小组成员员提出气气体、液液体、固固体三种种封装形形式，并并进行对对比分析析，如表表10所示示。表10 封封装材料料对比分分析表方案主要材料方案分析结论优点缺点气体封装SF61.密度小小2.占用空空间小1.密封工工艺要求求高，易易漏气2.放电产产生有毒毒气体，不不环保3.抗冲击击性弱4.造价高高不选择液体封装变压器油1.流动性性强2.散热性性好1.易吸潮潮2.密封性性差，易泄漏不选择固体封装环氧树脂1.重量较较轻2.稳定性性高3.密封性性好4.抗机械械冲击力力强封装工艺较较复杂选择制表人：武武文成 制表时时间：20116-3-16结论：经过过对比分分析，固固体封装装密封性性好，抗

25、抗机械冲冲击能力力强，因因此小组组选择环环氧树脂脂固体封封装。3）信号传传输线采集到的绝绝缘子分分布电压压需要传传输到信信号调理理电路中中进行处处理，小小组提出出采用光光纤传输输线和抗抗干扰屏屏蔽线两两种形式式，如图图13所示。 光纤传输线线 抗干扰扰屏蔽线线图13 信信号传输输线小组成员对对两种信信号线的的技术参参数进行行对比选选择，如如表11所示。表11 信信号传输输线对比比分析表表方案光纤传输线线抗干扰屏蔽蔽线传输原理利用光导纤纤维作传传输媒质质，引导导信号在光光纤内沿沿光纤规规定的途途径传输输。由四根平行行的导电电金属线线构成，并并包覆屏屏蔽层。传输速度10GB/s12GBB/s传输容

26、量2GB/ssm3.4MBB/sm传输距离60km1000mm抗干扰能力力较强强价格20元/米米1.5元/米结论不选择选择制表人：高高振兴 制表时时间：20116-3-18结论：经过过对比分分析，在在关键参参数均能能满足要要求的前前提下，抗抗干扰屏屏蔽线具具有重量量轻、抗抗干扰能能力强、传传输距离离远等优优点，更更适用于于现场测测量，因因此小组组选择抗抗干扰屏屏蔽线。4） 绝缘缘支撑杆杆 绝缘支支撑杆材材料的选选择绝缘支撑杆杆用于室室外高空空带电作作业，所所需材料料应满足足强度高高、耐电电性好等等特点，才才能保证证测量人人员的安安全。小小组提出出三种材材料并进进行对比比选择，如如图14和表12

27、所示。 图14 三三种材料料的硬度度、耐热性性和弯曲曲强度制图人：梁梁小雨 制图时间间：20116-3-22表12 材材料对比比分析表表方案主要材料方案分析结论优点缺点复合材料环氧树脂和和无碱玻玻璃纤维维材料合合成1.强度高高2.绝缘性性能好3.工艺性性好4.价格低低密度大选择玻璃布玻璃纤维耐高温，绝绝热质脆，易折折断不选择电木酚醛塑料1.耐高温温2.强度高高3.表面坚坚硬质脆易碎，机机械性能能差。不选择制表人：梁梁小雨 制表时时间：20116-3-22结论：经过过对比分析析，复合合材料具具有强度度高、耐耐电性好好、抗弯弯曲能力力强等优优点，小小组决定定选用复复合材料料。 绝缘支支撑杆形形式的

28、选选择不同电压等等级的检检测工作作需要满满足不同同的安全全距离，因因此需要要设计长长度可调调的支撑撑杆。经经过分析析，小组组提出伸伸缩式、分分节式两两种结构构形式，并并进行对对比分析析，如表表13所示。表13 绝绝缘杆形形式比较较分析表表方案形式方案分析结论优点缺点伸缩型采用三节伸伸缩设计计1.易携带带2.可伸缩缩定位任任意长度度1.不耐用用2.成本高高不选择分节型采用三节分分段设计计，分节节处采用用螺旋接接口1.耐用性性好2.成本低低3.质量轻轻4.体积小小长度固定选择制表人：宋宋方超 制表时时间：20116-3-24因探头固定定在绝缘缘杆上使使用，易易导致绝绝缘杆弯弯曲变形形。针对对此问题

29、题，小组组成员郭郭富胜在在实训室室对伸缩缩式和分分节式绝绝缘杆分分别进行行负重能能力试验验，如图15所示。 图15 绝绝缘杆负负重能力力试验小组成员对对负重绝绝缘杆的的对地高高度进行行测量，如如表14所示。表14 负负重能力力测试表表悬挂重量/kg12345对地高度/cm伸缩式118116112107101分节式120119117114111制表人：宋宋方超 制表时时间：20116-3-25结论：由表表14可以看看出，在在同等负负重的情情况下，分分节式比比伸缩式式离地距距离大，负负重能力力强，所所以选择择分节式式绝缘杆杆。（2）传输输模块传输模块主主要用于于将采集集到的电电压信号号传输至至接收

30、终终端，按按需对其其进行二二级分解解，如图16所示，将其分分解为信信号调理理电路、A/D转换电电路、传传输控制制电路、无无线传输输模块。图16 方方案二级级分解示示意图制图人：郭郭富胜 制图时间：20116-3-16然后对信号号调理电电路进行行三级分分解，如如图 17所示，将将其分解解为滤波波电路、整整流电路路。然后后小组成成员对各各部分进进行了对对比选择择。图17 方方案三级级分解示示意图制图人：郭郭富胜 制图时间：20116-3-161）信号调调理电路路 滤波电电路高压分压器器输出的的电压信信号包括括工频分分量和高高频分量量，为保保证测量量数据的的准确性性，应滤滤除电压压信号中中的高频频分

31、量。经经过分析析，小组组提出无无源滤波波电路和和有源滤滤波电路路两种方案案，原理理如图18所示。 无源滤波电电路原理理图 有源滤波波电路原原理图图18 低低通滤波波电路图图制图人：武武文成 制图时间：20116-3-28小组成员对对两种电电路进行行对比分分析，如如表15所示。表15 低低通滤波波电路分分析比较较方案方案分析结论优点缺点无源滤波电电路电路结构简简易。1.为保证证滤波性性能，需需要选用用较大的的电感量量；2.大电感感重量、体积大，不易易集成化化，且成本高高；3.若要加加磁屏蔽蔽，则制制造和安安装都很很麻烦。不选择有源滤波电电路1.克服了了无源滤滤波电路路消耗信信号能量量的缺点点，提

32、高高了滤波波性能；2.由于不不使用电电感元件件，体积积小、重重量轻，不不需要磁磁屏蔽；3.输入阻阻抗高和和输出阻阻抗低，隔隔离性能能良好。1.电路复复杂，成成本较高高；2.需要电电源。选择制表人：武武文成 制表时时间：20116-3-29结论：经过过对比分分析，有有源滤波波电路可可有效滤除除电压信信号中的的高频分分量，且且电路结结构紧凑凑、体积积小、可可靠性高高，小组组决定选选用有源源滤波电电路。 整流电电路工频电压信信号有正正负半周周，而A/D转换器器的输入入端只能能输入正正电压量量，因此此需要对对电压信信号进行行整流。经经过分析析，小组组提出半半波整流流电路、桥桥式整流流电路和和全波精精密

33、整流流电路三三种方案案，原理理和整流流波形如如图19所示。半波整流电电路原理理及波形形图桥式整流电电路原理理及波形形图全波精密整整流电路路原理及及波形图图图19 整整流电路路图制图人：郭郭富胜 制图时间：20116-3-30小组成员对对三种电电路进行行对比分分析，如如表16所示。表16 整整流电路路分析比比较表方案方案分析结论优点缺点半波整流电电路电路结构最最简易。1.输出信信号脉动动分量较较大，对对滤波电电容值要要求高，造造成滤波波电容体体积大；2.整流得得到的直直流有效效值不能能有效反反映全周周期波形形有效值值，在模模拟信号号采集电电路中影影响测量量精度。不选择桥式整流电电路1.电路结结构

34、简易易；2.避免半半波整流流电路的的缺点。1. 受二二极管导导通压降降影响，整整流后的的直流量量精度不不高；2. 在模模拟信号号采集电电路中，由由于采集集电压较较低，二二极管导导通压降降会影响采采集精度度。不选择全波精密整流电路1.克服了了单相半半波和单单相桥式式整流电电路的缺缺点；2.输出直直流电压压波动小小；3.整流精精度高。1.电路复复杂，成成本较高高；2.需要电电源供电电。选择制表人：郭郭富胜 制表时时间：20116-3-31结论：经过过对比分分析，全全桥精密密整流电电路整流流得到的的直流电电压波动动最小，整整流精度度最高，满满足测量量精度要要求，小小组决定定选用全全桥精密密整流电电路

35、。2）A/DD转换电电路的选选择小组成员梁梁雯到科科技市场场调研发发现，CCS55532芯芯片能够够满足A/D转换电电路精度度、量程程、采样样频率等等技术参参数要求求，所以以选择CS555322作为A/D转换电电路的芯芯片，芯芯片如图图20所示示，技术术参数如如表17所示。图20 CS555322芯片表17 CS555322技术参参数表项目精度采样频率输出数字接接口量程触发方式结构参数16位300KSS/sSPI串口口2.5VV数字量Deltaa-Siigmaa制表人：梁梁雯 制表时时间：20116-4-63）控制电电路的选选择控制电路用用于控制制A/D转换芯芯片、无线传输输接收模模块和显显示

36、器，并实实时检测测电池电电量。小小组成员员武文成成到科技技市场调调研发现现，LPCC21338芯片能能够满足足处理速速度、接接口数量量等技术术参数要要求，所所以选择择LPCC21338作控制制电路芯芯片，芯芯片如图图21所示，技技术参数数如表18所示。图21 LPCC21338芯片表18 LPCC21338技术术参数表表项目主频RAM通用I/OO口FLASHHAD通道UART接接口参数60MHzz32KB47路512KBB16路2路制表人：武武文成 制表时时间：20116-4-74）无线传传输模块块的选择择无线传输模模块主要要用于传传输和接接收电压压信号，因因此需要要两块模模块分别别作为发发射

37、和接接收用。经经过分析析，小组组提出采采用CCC25441蓝牙模模块和UTCC-44432微功率率无线通通讯模块块两种方方案，模模块如图图22所示。 CC25441蓝牙模模块 UTCC-44432微功率率无线通通讯模块块图22 无无线传输输模块小组成员对对两种模模块的技技术参数数进行对对比分析析，如表表19所示示。表19 无无线传输输模块分分析比较较表方案CC25441蓝牙模块UTC-444322微功率无线线通讯模模块接口UART接接口，TTL电平UART接接口，TTL电平传输距离最大35mm最大20000m调制方式GFSK调调制，蓝蓝牙4.00FSK调制制，采用用高效纠纠错编码码，抗干干扰能

38、力力强尺寸13.7mmmx118mmmx1.9mmm34.722 x 19.96 x 77.0mmm灵敏度最高灵敏度度-933dBmm最高灵敏度度-1221dBBm工作频率2402-24880MHHz430-4450MMHz最大发射功功率4.0dBBm19.0ddBm传输速率9.6kbbps1kbpss结论不选择选择制表人：梁梁小雨 制表时时间：20116-4-11结论：经过过对比分分析，UTCC-44432模块由由于其抗抗干扰能能力强，传传输距离离远等优优点更适适用于现现场测量量环境，满满足测量量精度要要求，小小组决定定选用UTCC-44432模块。（3）接收收显示模模块接收显示模模块用于接

39、收收和显示示检测到到的电压压信号。对其进进行二级级分解，如图23所示，分为无线接收模块、显示器、接收显示控制电路和电源。图23 方方案二级分解解示意图图制图人：郭郭富胜 制图时间：20116-3-16其中无线接接收模块块沿用了了传输模模块中的的UTCC-44432模块，控控制电路路则沿用用了传输输模块中中的LPCC21338芯片，可可以满足足使用要要求，小小组成员员针对显显示器和和电源进进行了对对比选择择。1）显示器器的选择择显示屏用于于显示测测量数据据，需界面清清晰明了了，小组组提出采采用LED晶体管管和1228664点阵阵液晶两种种方案，如如图24所示。 LED晶体体管 1228664点阵

40、液液晶图24 显显示器小组成员对对两种显显示器的的优缺点点进行对对比分析析，如表表20所示。表20 液液晶显示示屏分析析比较方案方案分析结论优点缺点LED晶体体管1.占用空空间小2.成本低低1.只能显显示数字字，不能能显示字字母2.发光面面比较窄窄不选择128664点阵液液晶1.屏幕大大便于显显示所需需信息2.操作简简单1.价格高高。选择制表人：满满超楠 制表时时间：20116-4-13结论：经过过对比分分析，1288644点阵液液晶模块块屏幕大大，能显显示所需需信息，操操作简单单，方便便用户使使用，小小组决定定选用1288644点阵液液晶模块块。2）电源模模块的选选择测量装置需需要使用用电源

41、，小小组成员员对测量量装置的的内置电电源模块块提出了了蓄电池池、干电电池、锂锂电池三三种方案案，如图图25所示。 蓄电池 干电池池 锂电池池图25 电电源模块块小组成员对对三种电电源模块块的优缺缺点进行行对比分分析，如如表21所示。表21 内内置电源源对比分分析表方案蓄电池干电池锂电池初始容量60Ah0.8Ahh0.19AAh充放电5000次后，电电池容量量65%初初容量65%初初容量65%初初容量饱和电压12V1.5V4.18VV断电电压9.8V0.98VV2.76VV制表人：武武文成 制表时时间：20116-4-15结论：经过过对比分分析，锂锂电池电电压稳定定，充放放电周期期长，更更适用于

42、于现场检检测，小小组决定定选用锂锂电池作作为电源源模块。（三）确定定最佳方方案最终，小组组确定最最佳方案案，如图图26所示。图26 最最佳方案案制图人：宋宋方超 制图时时间：220166-4-18五、制定对对策根据确定的的最佳方方案，小小组依据5W11H原则则制定对对策表，如如表22所示。表22 对对策表序号对策目标措施地点完成时间责任人1制作不锈钢钢接触探探头1. 3660可调2.可调距距离0220cmm1.绘制接接触探头头图纸2.购买3304不锈钢钢，按图纸纸制作接接触探头头3.进行接接触探头头可调实实验实训室2016-4武文成梁小雨2制作电阻分分压器电电路分压器分压压比误差差小于0.33

43、%1.绘制电电阻分压压器电路路原理图图2.采购电电阻，制作电电阻分压压器电路路3.电阻分分压器分分压比精精度测试试创新工作室室2016-5孙国峰宋方超3封装电阻分分压器可耐受100kV电压1.封装电电阻分压压器2.电阻分分压器封封装交流流耐压试试验实训室2016-5郭富胜孙国峰4制作信号传传输线信号传输准准确度1000%1.采购并并制作信信号传输输线2.信号传传输线抗抗干扰实实验创新工作室室2016-5梁雯武文成5制作分节式式绝缘支支撑杆可耐受1227kVV电压1.制作分分节式绝绝缘支撑撑杆2.绝缘支支撑杆耐耐压试验验实训室2016-5梁小雨满超楠6设计制作信信号调理理电路提取工频信信号，并并

44、将信号号整流成成直流信信号，误误差小于于0.22%1.绘制信信号调理理电路原原理图2.采购电电子元器器件，制作电路路板3.信号调调理电路路测试创新工作室室2016-5武文成梁雯宋方超7设计制作控控制电路路调试电路，使使其实现现智能控控制1.绘制控控制电路路原理图图2.采购电电子元器器件，制作电路路板3.控制电电路测试试创新工作室室2016-6高振兴武文成8测试无线通通讯模块块实现检测数数据的无无线传输输与接收收，传输输距离50mm1.采购无无线通讯讯模块2.测试无无线通讯讯模块创新工作室室2016-6满超楠9制作显示模模块可清晰准确确的显示示测量电电压值和和电池容容量1. 绘制制显示模模块电路

45、路原理2. 采购购点阵液液晶屏，制作显示示模块3. 调试试显示模模块创新工作室室2016-6梁小雨高振兴10设计制作电电池模块块锂电池电压压50m，满足对对策目标标的要求求。（九）对策策实施九九：制作显显示模块块1. 绘制制显示模模块的电电路原理理图小组成员梁梁小雨绘绘制显示示模块原原理图，如如图49所示。图49 显显示电路路原理图图制图人：梁梁小雨 制图时时间：20116-66-132. 采购购点阵液液晶屏并并制作显示示模块小组成员高高振兴根根据设计计的原理理图，进进行显示示模块的的制作和和焊接组组装，如如图500所示。图50 制制作显示示模块3. 调试试显示模模块电路板制作作完成后后，小组

46、组成员梁梁小雨对对显示模模块进行行调试，如如图51所示。图51 显显示模块块调试验证效果：测试结结果表明明，点阵阵液晶屏可以准确确、完整整地显示示测量的的电压值值和电池池容量，满满足对策策目标的的要求。（十）对策策实施十十：设计计制作电池池模块1. 采购购锂电池池，绘制制电池保护护原理图图小组成员梁梁雯在科科技市场场采购锂锂电池，为为防止锂锂电池过过充和过过放，设设计锂电电池保护护电路，电电路原理理图如图图52所示。图52 锂锂电池保保护电路路原理图图制图人：梁梁雯 制图时时间：20116-6-162. 对电电路进行行仿真小组成员梁梁雯利用用仿真软软件Mulltissim进进行仿真真，仿真波波

47、形图如如图53所示。12.92V16.72V12.92V16.72V图53 仿仿真波形形图制图人：梁梁雯 制图时时间：20116-6-17验证效果：测试结结果表明明，当电电池电压压大于116.772V时时，芯片片不工作作，不对对锂电池池进行充充电；当电池池电压低低于122.922V时，芯芯片工作作，对锂锂电池进进行充电电，满足对对策目标标要求。（十一）对对策实施施十一：组装装调试1. 装置置组装各组部件加加工、制制作完成成后，小小组成员员武文成成、梁雯雯等按照照以下步步骤进行行组装。（1）组装装传输模模块小组成员武武文成对对传输模模块进行行组装，如如图54所示。 图54 组组装传输输模块（2）

48、组装装接收显显示模块块小组成员武武文成、梁雯对对接收显显示模块块进行组组装，如如图55所示。 图55 组组装接收收显示模模块（3）整体体组装小组成员宋宋方超对对装置进进行整体体组装，如如图56所示。 图56 装装置整体体组装2. 装置置调试经调试检查查，装置置各部分分连接紧紧密牢固固，接收收模块开开机正常常，显示示屏显示示内容清清晰无误误。七、效果检检查（一）模拟拟验证小组成员在在电气试试验班高高压大厅厅搭建模模拟实验验环境，测测试检测测仪性能能，模拟检检测如图图57所示。 图57 模模拟实验验对单片绝缘缘子施加加不同电电压值，统统计装置置测量值值并计算算误差值值，如表表29所示示。表29 检检测试验验数据采集电压(kV)检测电压(kV)误差%0.660.650.57%1.341.330.42%2.172.160.38%3.683.660.35%4.524.510.33%5.395.370.34%6.716.690.32%7.367.340.33%8.828.790