一種真空斷路器真空度在線監(jiān)測(cè)裝置制造方法
【專利摘要】本實(shí)用新型屬于自動(dòng)測(cè)量【技術(shù)領(lǐng)域】，特別涉及一種真空斷路器真空度在線監(jiān)測(cè)裝置。本實(shí)用新型主要包括電源模塊、容性耦合傳感器、信號(hào)調(diào)理模塊、單片機(jī)數(shù)據(jù)處理模塊、通訊模塊以及上位機(jī)。其各部分之間的連接關(guān)系是：電源模塊為容性耦合傳感器、信號(hào)調(diào)理模塊以及單片機(jī)數(shù)據(jù)處理模塊提供工作電源；容性耦合傳感器獲取變化的電場(chǎng)信號(hào)并輸出至信號(hào)調(diào)理模塊，信號(hào)調(diào)理模塊的輸出接至單片機(jī)數(shù)據(jù)處理模塊，上位機(jī)通過(guò)通信模塊與單片機(jī)數(shù)據(jù)處理模塊互聯(lián)，上位機(jī)顯示單片機(jī)數(shù)據(jù)處理模塊的處理結(jié)果。本實(shí)用新型的有益效果是，能夠有效監(jiān)測(cè)真空斷路器真空度劣化的不同程度。
【專利說(shuō)明】
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本實(shí)用新型屬于自動(dòng)測(cè)量【技術(shù)領(lǐng)域】，特別涉及一種真空斷路器真空度在線監(jiān)測(cè)裝 置。 一種真空斷路器真空度在線監(jiān)測(cè)裝置

【背景技術(shù)】
[0002] 真空斷路器在配電網(wǎng)中的應(yīng)用較為普遍。對(duì)于真空斷路器而言，其滅弧室內(nèi)的氣 壓表征了真空度的高低程度，是表征真空斷路器正常運(yùn)行的關(guān)鍵性能參數(shù)。真空度的高低 直接關(guān)系到真空斷路器的電壽命，影響真空開(kāi)關(guān)使用期間的耐壓水平和分?jǐn)嗄芰Α?br> [0003] 我國(guó)的標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定，正常運(yùn)行時(shí)的真空斷路器，其滅弧室內(nèi)的氣體壓力應(yīng)低于 133Xl(T 3Pa。隨著斷路器的運(yùn)行，通常會(huì)因?yàn)槁?、制造材料以及開(kāi)關(guān)操作而導(dǎo)致真空度遭 到不同程度的損壞，使得真空度下降。嚴(yán)重到一定程度時(shí)，就會(huì)影響供電的可靠性。因此在 線監(jiān)測(cè)真空斷路器的真空度對(duì)于實(shí)際的系統(tǒng)運(yùn)行來(lái)說(shuō)，很有必要，以便及時(shí)發(fā)現(xiàn)故障隱患， 及時(shí)檢修，減少不必要的損失。
[0004] 當(dāng)真空斷路器的真空度下降到一定程度時(shí)，會(huì)引起周圍局部電場(chǎng)的變化。本實(shí)用 新型采用容性耦合傳感器獲取變化的電場(chǎng)信號(hào)，表征滅弧室內(nèi)的真空度，實(shí)現(xiàn)對(duì)真空斷路 器真空度的在線監(jiān)測(cè)。 實(shí)用新型內(nèi)容
[0005] 本實(shí)用新型的目的是提供一種真空斷路器真空度在線監(jiān)測(cè)裝置，本實(shí)用新型通過(guò) 以下技術(shù)方案來(lái)實(shí)現(xiàn)：
[0006] 主要包括電源模塊、容性耦合傳感器、信號(hào)調(diào)理模塊、單片機(jī)數(shù)據(jù)處理模塊、通訊 模塊以及上位機(jī)。其各部分之間的連接關(guān)系是：電源模塊為容性耦合傳感器、信號(hào)調(diào)理模塊 以及單片機(jī)數(shù)據(jù)處理模塊提供工作電源；容性耦合傳感器獲取變化的電場(chǎng)信號(hào)并輸出至信 號(hào)調(diào)理模塊，信號(hào)調(diào)理模塊的輸出接至單片機(jī)數(shù)據(jù)處理模塊，上位機(jī)通過(guò)通信模塊與單片 機(jī)數(shù)據(jù)處理模塊互聯(lián)，上位機(jī)顯示單片機(jī)數(shù)據(jù)處理模塊的處理結(jié)果。
[0007] 所述電源模塊為一個(gè)AC/DC模塊，其輸出電壓為+5V/DC和± 12V/DC，它為除上位 機(jī)之外的模塊提供工作電源。
[0008] 所述容性耦合傳感器用于獲取斷路器周圍變化的電場(chǎng)信號(hào)，該傳感器由一個(gè)高壓 電容、一個(gè)電壓跟隨器、一個(gè)運(yùn)算放大器和一個(gè)光電耦合器組成。高壓電容的作用是耦合變 化的電場(chǎng)信號(hào)，電壓跟隨器提高了帶負(fù)載的能力，運(yùn)算放大器則對(duì)高壓電容的耦合信號(hào)進(jìn) 行前置放大，而光電耦合器則將高壓系統(tǒng)與監(jiān)測(cè)裝置相隔離，起到保護(hù)監(jiān)測(cè)裝置的作用。 [0009] 所述信號(hào)調(diào)理模塊對(duì)容性耦合傳感器的輸出加了直流偏置，并再次對(duì)其進(jìn)行放 大。為了更好的判斷出真空度的變化情況，添加了三相求和電路，求和電路中包含硬件濾 波，濾波后得到工頻分量。
[0010] 所述單片機(jī)數(shù)據(jù)處理模塊為STM32F103C8T6最小系統(tǒng)，利用其內(nèi)置的雙ADC模式 對(duì)信號(hào)調(diào)理模塊的輸出信號(hào)進(jìn)行快速采樣，每個(gè)周波64點(diǎn)。經(jīng)過(guò)數(shù)字濾波后得到工頻分量 和高頻分量，并由工頻分量值累加求和作為等效的基波有效值，高頻分量值累加求和作為 等效的諧波有效值。
[0011] 所述通訊模塊由一塊MAX485芯片和三個(gè)光電耦合器構(gòu)成。MAX485將單片機(jī)串口 轉(zhuǎn)換成USB，以便和上位機(jī)進(jìn)行通訊，三個(gè)光電耦合器分別用于控制單片機(jī)的接收端、發(fā)送 端以及收發(fā)控制位，它還可以將單片機(jī)和上位機(jī)隔離開(kāi)來(lái)，起到保護(hù)單片機(jī)的作用。

【專利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0012] 圖1是所述在線監(jiān)測(cè)裝置的功能框圖。
[0013] 圖2為傳感器安裝示意圖。
[0014] 圖3是所述是單片機(jī)程序流程圖。

【具體實(shí)施方式】 [0015]
[0016] 本實(shí)用新型提供了一種真空斷路器真空度在線監(jiān)測(cè)裝置，下面結(jié)合附圖和具體實(shí) 施方式對(duì)本實(shí)用新型做進(jìn)一步說(shuō)明。
[0017] 如圖1為所述在線監(jiān)測(cè)裝置功能框圖，包括電源，傳感器，信號(hào)調(diào)理單元，單片機(jī) 數(shù)據(jù)處理單元以及上位機(jī)。電源模塊將市電轉(zhuǎn)換成5V和±12V的直流電，供給除上位機(jī) 之外的模塊。容性耦合傳感器的輸出接至信號(hào)調(diào)理單元，其中包括對(duì)A、B、C三相的硬件 求和，對(duì)信號(hào)再次放大并濾波后接至單片機(jī)的模數(shù)轉(zhuǎn)換模塊ADC通道。本實(shí)用新型采用 STM32F103C8T6的雙ADC模式，兩個(gè)ADC獨(dú)立工作，第一個(gè)ADC按照A、B、C、D的順序采集， 第二個(gè)ADC則按照D、C、B、A的順序采集，取兩個(gè)ADC對(duì)應(yīng)的同一個(gè)通道的平均值作為最終 的采樣結(jié)果，以消除因采樣時(shí)間而帶來(lái)的非同步誤差。AD采樣結(jié)果通過(guò)DMA的方式快速存 儲(chǔ)，提高單片機(jī)內(nèi)核的效率。串口 USART負(fù)責(zé)將采樣計(jì)算結(jié)果傳輸至上位機(jī)顯示。
[0018] 如圖2為所述傳感器安裝示意圖，容性耦合傳感器將斷路器滅弧室附近變化的電 場(chǎng)信號(hào)轉(zhuǎn)換成相應(yīng)的電信號(hào)。傳感器共有三個(gè)，分別對(duì)應(yīng)真空斷路器的A、B、C相，它們都是 正對(duì)著真空滅弧室的中央安裝，與滅弧室外殼的距離大約15cm。
[0019] 如圖3所示為所述單片機(jī)程序流程圖。所用到的STM32F103C8T6外設(shè)有模數(shù)轉(zhuǎn)換 模塊ADC1和ADC2,定時(shí)器HMER2,直接存儲(chǔ)器存儲(chǔ)通道DMA和串行通訊接口 USART1。兩 個(gè)ADC都是由定時(shí)器TMIER2的比較匹配中斷觸發(fā)的，每隔313us觸發(fā)一次；DMA的緩沖區(qū) 大小為4,循環(huán)快速模式；串口 USART1的波特率設(shè)置為19200。本實(shí)用新型考慮到濾波器 的響應(yīng)時(shí)間問(wèn)題，每相都采集八個(gè)周期，前四個(gè)周期進(jìn)行帶通濾波，得到工頻分量，后四個(gè) 周期進(jìn)行高通濾波，得到高頻分量。利用六十四點(diǎn)濾波值進(jìn)行累加作為波形有效值。故障 診斷也是以八個(gè)周期為單位，診斷的結(jié)果是給出每相滅弧室的狀態(tài)，包括正常狀態(tài)、放電狀 態(tài)、大氣狀態(tài)。
【權(quán)利要求】
1. 一種真空斷路器真空度在線監(jiān)測(cè)裝置，其特征在于：主要包括電源模塊、容性耦合 傳感器、信號(hào)調(diào)理模塊、單片機(jī)數(shù)據(jù)處理模塊、通訊模塊以及上位機(jī)； 其各部分之間的連接關(guān)系是： 電源模塊為容性耦合傳感器、信號(hào)調(diào)理模塊以及單片機(jī)數(shù)據(jù)處理模塊提供工作電源； 容性耦合傳感器獲取變化的電場(chǎng)信號(hào)并輸出至信號(hào)調(diào)理模塊，信號(hào)調(diào)理模塊的輸出接至單 片機(jī)數(shù)據(jù)處理模塊，上位機(jī)通過(guò)通信模塊與單片機(jī)數(shù)據(jù)處理模塊互聯(lián)，上位機(jī)顯示單片機(jī) 數(shù)據(jù)處理模塊的處理結(jié)果。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種真空斷路器真空度在線監(jiān)測(cè)裝置，其特征在于：所述電 源模塊是一個(gè)AC/DC電源模塊，其輸出電壓為+5V/DC和±12V/DC。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種真空斷路器真空度在線監(jiān)測(cè)裝置，其特征在于：所述容 性耦合傳感器由高壓電容器、電壓跟隨器、運(yùn)算放大器以及光電耦合器組成。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種真空斷路器真空度在線監(jiān)測(cè)裝置，其特征在于：所述信 號(hào)調(diào)理模塊包括簡(jiǎn)單的放大電路以及求和電路。
5. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種真空斷路器真空度在線監(jiān)測(cè)裝置，其特征在于：所述單 片機(jī)數(shù)據(jù)處理模塊采用型號(hào)為STM32F103C8T6的單片機(jī)。
6. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種真空斷路器真空度在線監(jiān)測(cè)裝置，其特征在于：所述通 訊模塊由MAX485和光電耦合器組成。
【文檔編號(hào)】H01H33/668GK203871265SQ201420083716
【公開(kāi)日】2014年10月8日 申請(qǐng)日期:2014年2月27日 優(yōu)先權(quán)日:2014年2月27日
【發(fā)明者】李衛(wèi)國(guó), 劉富浩, 曹文彬, 曾臣, 陳艷 申請(qǐng)人:華北電力大學(xué)