專利名稱：電力系統(tǒng)SF₆斷路器密度濕度網絡監(jiān)測裝置的制作方法
技術領域：
本實用新型涉及一種電力系統(tǒng)斷路器網絡監(jiān)測裝置，具體說 是一種電力系統(tǒng)SF6斷路器氣體網絡檢測裝置，其中涉及到GPRS網絡組建、 氣體溫度、壓力和濕度檢測。
技術背景 SF6氣體優(yōu)異的絕緣和滅弧性能使SF6開關設備得到廣泛的應 用，在我國SF6斷路器的使用量也在逐年增加。如果SF6氣體密度降低，會造成 斷路器耐壓強度降低、開斷容量下降，同時濕度的超標也會引起SF6氣體絕緣性 能的大幅降低。為了保障SF6斷路器的安全運行，電力運行部門必須對SF6氣體 的密度和含水量進行嚴格監(jiān)控。目前，國內外大多使用機械式密度繼電器監(jiān)測 SF6氣體的密度，定期使用露點儀測試SF6氣體的濕度。機械式密度繼電器除輸 出報警和閉鎖信號外無法將測量值輸出，讀數不方便，無法實現遙測。而定期 的離線式濕度檢測也存在不少問題。電子技術與計算機技術的發(fā)展使實現SF6 氣體密度、濕度的數字式在線監(jiān)測成為可能。
每個變電所有各電壓等級斷路器十幾臺甚至幾十臺，都需要安裝監(jiān)控儀進行 監(jiān)測，若每個城鎮(zhèn)有10個變電所，就需要配備幾百套監(jiān)控儀。由此類推， 一個 局網幾百個城鎮(zhèn)，就會需要上萬套這樣的裝置，監(jiān)控點數量多并且分散，為監(jiān) 控網絡的組建帶來了一定難度。
隨著通信技術的發(fā)展，目前可選用的通信手段很多。根據所實施的配電網自 動化系統(tǒng)的具體情況，國內外各電力公司選用了不同的通信方式，其效果和效 益各不相同。在國外，日本是配電網自動化發(fā)展得比較快的國家，其通信方式 主要是利用通信電纜和配電線載波來傳送配電網自動化信號，而在歐美等國家， 卻廣泛采用無線通信網絡與有線通信相結合的方式。國內，上海、石家莊、大 連、南京、鄭州、武漢、廣州等供電局都進行了一定規(guī)模的建設配電網自動化 項目嘗試，采用的通信方式有配網載波、 一點多址擴頻微波、光纖通信、電纜 通信、無線數傳電臺等，但效果并不理想。針對SF6斷路器監(jiān)控點分布情況，采 用傳統(tǒng)有線網絡的遠程監(jiān)控十分困難，即使實現，造價成本、維護費用也相當 高。因此當斷路器出現故障或遭到人為破壞時，因故障情況無法及時反映到監(jiān) 控中心，造成了供電公司巨大損失。因此斷路器監(jiān)控系統(tǒng)的革新勢在必行。
GPRS公用通信網經過多年的發(fā)展和完善，網絡規(guī)模、質量和容量，都得到 了巨大的改善，網絡可靠性、運營維護和管理水平也得到了極大提高，并且其 組網具有投資少、維護簡單、可靠性高、安裝簡便、速率較高、實現任何地點 信號覆蓋的優(yōu)勢，因此非常適用于本系統(tǒng)組網。

發(fā)明內容
本實用新型的目的在于提供一種電力系統(tǒng)SF6斷路器密度濕
度網絡監(jiān)測裝置，它由監(jiān)控儀、GPRS公用通信網、監(jiān)控中心三大部分組成的 SF6斷路器氣體密度、濕度在線絕緣監(jiān)控網絡，可以實現在不破壞斷路器本體的情況下用于SF6斷路器氣體特性參數的在線監(jiān)測。 本實用新型的技術方案如下
每臺分散的監(jiān)控終端的主控器分別通過串行通訊接口接GPRS/GSM無線模 塊的串行通訊接口，上位機作為服務器，它連移動公司的網線，接入Intemet網 及GPRS網；
上述的監(jiān)控終端是監(jiān)測儀，它是以ATMEGA128單片機為主控器，溫度傳感 器、壓力傳感器、濕度傳感器、時鐘控制電路及電源系統(tǒng)分別接入上述主控器， 該主控器輸出端連數碼顯示裝置、報警指示裝置、調試輸出電路，通訊接口電 路分別連上述GPRS/GSM無線模塊串行接口及主控器；主控器采集信號、處理 和各種接口控制，ATMEGA128單片機自帶的12位A/D轉換器實現對溫度、壓力、 濕度等信號轉換，經修正、補償后送數碼顯示裝置本地顯示。
上述的監(jiān)測儀是以ATMEGA128單片機為主控器，時鐘控制電路采用集成 電路PCF8563，其5、 6腳與單片機26、 25管腳相連；報警指示裝置是具有報 警、閉鎖功能AD采集控制電路，它采用集成電路TLP521-4，它的14、 12、 10 腳與單片機7， 8， 9管腳相連；串口通訊接口電路采用集成電路TLP521-4及 MAX485ESA,它的1、 4、 2和3腳與單片機的27， 28， 29管腳相連；溫度傳 感器采用集成電路DS1820，它的2腳與單片機的34腳相連；壓力、濕度采集 接口電路DEMP端、PRES端與單片機60、 61管腳連接；輸入及電路保護功 能電源系統(tǒng)的供電電路接單片機21 ， 52的VCC電源管腳;調試輸出電路的JTAG 接口接單片機的54， 55， 56， 57管腳，ISP下載線接口接單片機的2， 3， 11， 20管腳，上述的顯示電路接單片機31， 32， 11， 12管腳。
本實用新型的優(yōu)點在于1、監(jiān)控儀取代機械式密度繼電器和露點儀等離線 式濕度測量設備，安裝在原來機械式密度繼電器的位置，實現SF6氣體密度和濕 度的在線實時監(jiān)測。通過GPRS/GSM網絡將數據發(fā)送至監(jiān)控中心，并在線接收
監(jiān)控中心發(fā)送的控制信號執(zhí)行相關操作。因而對于斷路器本身的安全運行和狀 態(tài)檢測具有重要意義。
2、監(jiān)控中心與GPRS無線模塊通過GPRS與Internet網絡進行通信，實現 集中監(jiān)控的各項功能。通信網絡構成方案采用GPRS與Internet相結合的通信連 接方式，通過運用當前最新GPRS/GSM通信技術，布網方便、靈活，運營可靠、 成本低。
3、 監(jiān)控網絡對不同變電站多個SF6斷路器實時監(jiān)控；減少了很多繁瑣的 檢修測試工作，節(jié)省不必要的開支。
4、 監(jiān)控儀可完全替代機械式密度繼電器，取代露點儀等離線式濕度測量 儀器，減少設備投資費用；5、 杜絕了以往離線濕度測試時向大氣中排放SF6氣體，既避免了氣體的
浪費，又達到了環(huán)保要求； 由此預見，監(jiān)控網絡系統(tǒng)易于大規(guī)模推廣使用，將創(chuàng)造良好的社會和經濟效益。

圖1是本實用新型連接結構示意圖； 圖2是本實用新型檢測儀方框圖； 圖3是本實用新型檢測儀主控器電路原理圖； 圖4是本實用新型檢測儀時鐘控制電路原理圖； 圖5是本實用新型檢測儀報警、閉鎖電路原理圖； 圖6是本實用新型檢測儀通信接口電路原理圖； 圖7是本實用新型檢測儀溫度傳感器電路原理圖； 圖8是本實用新型檢測儀壓力、濕度采集接口電路原理圖； 圖9是本實用新型檢測儀供電電路原理圖； 圖IO是本實用新型檢測儀電源指示電路原理圖； 圖11是本實用新型檢測儀電源去藕電路原理圖 圖12是本實用新型檢測儀接地電路原理圖； 圖13是本實用新型檢測儀調試JTAG接口電路原理圖； 圖14是本實用新型檢測儀ISP下載線接口電路原理圖； 圖15是本實用新型檢測儀顯示電路原理圖。
具體實施方式
以下結合附圖對本實用新型作進一步說明。 由圖1可以看到每臺分散的監(jiān)控終端的主控器分別通過串行通訊發(fā)送接口 TXD和接受接口 RXD接GPRS/GSM無線模塊的串行通訊接口 RXD、 TXD，上 位機作為服務器，它連移動公司的網線，通過Internet網接入GPRS網。
通信網絡構成采用GPRS與Internet相結合的通信連接方式。監(jiān)控中心即上 位機通過這種通信連接方式，集中監(jiān)控終端即監(jiān)控儀的數據信息。GPRS無線模 塊需要安裝移動通信公司的SIM卡，并開通GPRS業(yè)務。GPRS無線模塊上電 后，經過初始化操作、激活PDP上下文、設定服務質量等級、撥號呼叫連接后 登錄到GPRS網絡，再通過移動Internet的接入點apn獲得外部IP地址，建立 訪問Internet的通道；具有獨立IP地址的監(jiān)控中心與Internet相連。這樣監(jiān)控中 心與GPRS無線模塊通過GPRS與Internet網絡進行通信，實現集中監(jiān)控的各項 功能。
由圖2可以看到，上述的監(jiān)控終端是監(jiān)測儀，它是以ATMEGA128單片機為 主控器，溫度傳感器、壓力傳感器、濕度傳感器、時鐘控制電路及電源系統(tǒng)分 別接入上述主控器，該主控器輸出端連數碼顯示裝置、報警指示裝置、調試輸 出電路，通訊接口電路分別連上述GPRS/GSM無線模塊串行接口及主控器；主 控器采集信號、處理和各種接口控制，ATMEGA128單片機自帶的12位A/D轉換 器實現對溫度、壓力、濕度等信號轉換，經修正、補償后送數碼顯示裝置本地顯示。
由圖3可以看到上述的監(jiān)測儀是以ATMEGA128單片機為主控器，溫度傳 感器、壓力傳感器、濕度傳感器、時鐘控制電路及電源系統(tǒng)、數碼顯示裝置、 報警指示裝置、調試輸出電路，通訊接口電路與主控器的連接關系由圖3—12 可以看到。
由圖4可以看到時鐘控制電路采用集成電路PCF8563，其5、 6腳與單片機 26、 25管腳相連。
由圖5可以看到，報警、指示裝置是具有報警、閉鎖功的AD采集控制電 路，它采用集成電路TLP521-4，它的14、 12、 10腳與單片機7， 8， 9管腳相 連。如果SF6氣體發(fā)生泄漏或液化,本電路會發(fā)出報警信號，如果密度進一步下 降，閉鎖開關將發(fā)生動作,以保護設備、防止事故的發(fā)生，LEDs一6是相應的濕度、 壓力報警及閉鎖指示。
由圖6可以看到串口通訊接口電路采用集成電路TLP521-4及 MAX485ESA，它的1、 4、 2和3腳與單片機的27， 28， 29管腳相連。
由圖7可以看到溫度傳感器采用集成電路DS1820，它的2腳與單片機的34 腳相連。
由圖8可以看到壓力、濕度采集接口電路PRES端、DEMP端與單片機61、 60管腳連接。
由圖9--12可以看到本監(jiān)測儀的電源系統(tǒng)，其供電電路接單片機21， 52的 VCC電源管腳；它還有電源指示電路、電源去藕電路，接地保護電路。
由圖13、 14可以看到調試接口電路，JTAG接口的3、 4、 2、 5腳接單片機 的54， 55， 56， 57管腳，ISP下載線接口接單片機的2， 3， 11， 20管腳。
由圖15可以看到上述的顯示電路它由兩個集成電路MAX7219ERG及 LED1一構成，接單片機31， 32， 11， 12管腳。
權利要求1、電力系統(tǒng)SF6斷路器密度濕度網絡監(jiān)測裝置，其特征在于每臺分散的監(jiān)控終端的主控器分別通過串行通訊接口接GPRS/GSM無線模塊的串行通訊接口，上位機作為服務器，它連移動公司的網線，接入Internet網及GPRS網；上述的監(jiān)控終端是監(jiān)測儀，它是以ATMEGA128單片機為主控器，溫度傳感器、壓力傳感器、濕度傳感器、時鐘控制電路及電源系統(tǒng)分別接入上述主控器，該主控器輸出端連數碼顯示裝置、報警指示裝置、調試輸出電路，通訊接口電路分別連上述GPRS/GSM無線模塊串行接口及主控器；主控器采集信號、處理和各種接口控制，ATMEGA128單片機自帶的12位A/D轉換器實現對溫度、壓力、濕度等信號轉換，經修正、補償后送數碼顯示裝置本地顯示。
2、根據權利要求1所述的電力系統(tǒng)SF6斷路器密度濕度網絡監(jiān)測裝置，其 特征在于它的監(jiān)測儀是以ATMEGA128單片機為主控器，時鐘控制電路釆用 集成電路PCF8563，其5、 6腳與單片機26、 25管腳相連；報警指示裝置是具 有報警、閉鎖功能AD釆集控制電路，它采用集成電路TLP521-4，它的14、 12、 10腳與單片機7， 8， 9管腳相連；串口通訊接口電路采用集成電路TLP521-4 及MAX485ESA，它的1、 4、 2和3腳與單片機的27， 28， 29管腳相連；溫度 傳感器采用集成電路DS1820，它的2腳與單片機的34腳相連；壓力、濕度采 集接口電路DEMP端、PRES端與單片機60、 61管腳連接；輸入及電路保護 功能電源系統(tǒng)的供電電路接單片機21， 52的VCC電源管腳；調試接口電路的 JTAG接口接單片機的54， 55， 56， 57管腳，ISP下載線接口接單片機的2， 3， 11， 20管腳，上述的顯示電路接單片機31， 32， 11， 12管腳。
專利摘要本實用新型公開了一種電力系統(tǒng)SF₆斷路器密度濕度網絡監(jiān)測裝置，它是每臺分散的監(jiān)控終端的主控器分別通過串行通訊接口接GPRS/GSM無線模塊的串行通訊接口，上位機作為服務器，它連移動公司的網線，接入Internet網及GPRS網；上述的監(jiān)控終端是以ATMEGA128單片機為主控器，有溫度傳感器、壓力傳感器、濕度傳感器、時鐘控制電路、電源系統(tǒng)數碼顯示裝置、報警指示裝置、調試輸出電路及通訊接口構成。本裝置通過GPRS/GSM網絡將數據發(fā)送至監(jiān)控中心，并在線接收監(jiān)控中心發(fā)送的控制信號執(zhí)行相關操作，實現SF₆氣體密度和濕度的在線實時監(jiān)測。對于斷路器本身的安全運行和狀態(tài)檢測具有重要意義。
文檔編號G08B21/00GK201327464SQ20082021956
公開日2009年10月14日 申請日期2008年11月15日 優(yōu)先權日2008年11月15日
發(fā)明者劉海波, 李海明, 瑾 肖, 胡振峰, 胡曉光, 霍桂玲 申請人:赤峰電業(yè)局