CN105158635B - 一种局放传感器安全性检测电路及方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种局放传感器安全性检测电路，包括无线收发电路（a）、555定时检测电路（b）、显示及按键单元（c）和接口电路（d），所述无线收发电路（a）、显示及按键单元（c）、接口电路（d）均与所述555定时检测电路（b）相连接；本发明能够通过安全性检测装置实现对内置传感器安全性问题进行检测，将检测的结果通过无线的方式发送到数据处理服务器端。从而避免了由于安全性问题对测试设备和人生安全造成伤害。
Description
技术领域
本发明涉及局部放电数据管理领域，尤其涉及一种局放传感器安全性检测电路及方法。
背景技术
GIS是电力系统中常用的重要设备，GIS部存在绝缘缺陷时会产生局部放电，通过对局部放电的检测可以有效地判断开关设备的绝缘状态，有效检测局部放电对确保开GIS的安全稳定运行具有重要意义。
目前GIS内部局部放电信号的检测方法中，超高频法是目前实现GIS局部放电在线监测比较实用可行的方法。超高频法，是利用传感器接收局部放电激发的300MHz至3GHz的电磁波来监测局部放电，因此内置超高频传感器起着决定性作用。
然而对于某些厂家型号的GIS内置特高频传感器，由于设计原因，可能在信号引出端有感应电压。当操作人员进行检测工作而插拔信号连接器的时候，该感应电压可能对人生安全及检测仪器设备造成危害。一般内置传感器的信号输出端口均为N型连接器，包括线芯及外壳屏蔽接地两部分。外壳屏蔽和GIS的外壳相连接而直接接地，因此外壳是安全的。但是内置传感器的线芯可能由于设计问题，未能直接接地，而线芯可能由于电容效应而有感应电压，对人生安全及检测仪器设备造成危害。
发明内容
本发明的目的是解决由于设计或者其他某些原因接地不可靠而引起的安全性问题，避免线芯因为电容效应而产生感应电压损坏测试设备或造成者人身安全伤害。
本发明技术方案如下：
一种局放传感器(局部放电传感器)安全性检测电路，包括无线收发电路、555定时检测电路、显示及按键单元和接口电路，无线收发电路、显示及按键单元、接口电路均与555定时检测电路相连接；
555定时检测电路包括多谐振荡电路，多谐振荡电路包括555定时器、第一电阻R1、第二电阻R2、第一电容C1、第二电容C2、第一继电器K1和第二继电器K2；第一电阻R1连接在555定时器的复位端和放电端，复位端连接电源端，继电器K1、第二电阻R2串联连接后连接在555定时器的放电端和触发端之间，触发端、阈值端相连接，第一电容C1、继电器K2串联连接后连接在555定时器的触发端和接地端之间，第二电容C2连接在555定时器的控制电压端和接地端之间。
较优地，无线收发电路为Zigbee模块，Zigbee模块集成增强型8051CPU和ZigBee无线收发模块，相对于传统的CPU+无线收发芯片的方案，减少了外设数量，降低系统成本，另外作为接收555定时器输出端的输出脉冲，用以计算测试的电阻和电容值。然后将测试结果上传到数据处理服务器作出提示，判定传感器的安全性。
较优地，第二电容C2为100nF。
一种局放传感器安全性检测方法，包括以下步骤：
S1，测量线芯端对地的电阻，具体包括以下步骤，
S101，断开第一继电器K1，将局放传感器的线芯端连接在555定时器的放电端，局放传感器的外壳端连接在触发端，放电端和触发端之间测量的阻值为测量线芯端对地的电阻RX的阻值；
S102,555定时器单稳态电路555定时检测电路产生脉冲波形：接通电源，电源Vcc通过第一电阻R1和线芯端对地的电阻RX对第一电容C1充电，Uc1为第一电容C1两端的电压值，当Uc1＜1/3Vcc时，555定时器内部的振荡器输出电平Vo＝1，555定时器内部的放电管截止；当Uc1充电到≥2/3Vcc后，555定时器内部的振荡器输出电平Vo翻转成0，此时放电管导通，使放电端接地，第一电容C1通过线芯端对地的电阻RX对地放电，使Uc1下降；当Uc1下降到≤1/3Vcc后，555定时器内部的振荡器输出电平Vo翻转成1，放电管截止，使放电端不接地，电源Vcc通过第一电阻和线芯端对地的电阻RX又对第一电容C1充电，使Uc1从1/3Vcc上升到2/3Vcc，555定时器内部的触发器发生翻转；
S103重复步骤S102，在输出端Vo得到连续变化的振荡脉冲波形；振荡脉冲的脉冲宽度的低电平持续时间tPL＝0.693*RX*C1，由电容C1放电时间决定；振荡脉冲的脉冲宽度的高电平持续时间tPH＝0.693*(R1+RX)*C1，由电容C1充电时间决定，脉冲周期T＝tPL+tPH；
S104，读取555定时器的输出端的高低电平，得出输出脉冲频率f，计算出线芯端对地的电阻值RX；
S2，测量线芯端对地的电容值，具体包括以下步骤，
S201，断开第二继电器K2，将局放传感器的线芯端连接在555定时器的触发端，局放传感器的外壳连接在接地端，触发端和接地端之间测量的电容值为测量线芯端对地电容CX的电容值；
S202，555定时器单稳态电路555定时检测电路产生脉冲波形：接通电源，电源Vcc通过第一电阻R1和第二电阻R2对线芯端对地电容CX充电，Ucx为线芯端对地电容CX两端的电压值，当Ucx＜1/3Vcc时，555定时器内部的振荡器输出电平Vo＝1，放电管截止；当Ucx充电到≥2/3Vcc后，555定时器内部的振荡器输出电平Vo翻转成0，放电管导通，使放电端接地，线芯端对地电容CX通过第二电阻R2对地放电，使Ucx下降；当Ucx下降到≤1/3Vcc后，555定时器内部的振荡器输出电平Vo翻转成1，放电管截止，使放电端不接地，电源Vcc通过第一电阻R1和第二电阻R2对电容CX充电，使Ucx从1/3Vcc上升到2/3Vcc，555定时器内部的触发器发生翻转；
S203，重复步骤S202，在输出端得到连续变化的振荡脉冲波形；振荡脉冲的脉冲宽度的低电平持续时间tPL＝0.693*R2*CX，由线芯端对地电容CX放电时间决定；
振荡脉冲的脉冲宽度的高电平持续时间tPH＝0.693*(R1+R2)*CX，由线芯端对地电容CX的充电时间决定，脉冲周期T＝tPL+tPH；
S204，读取555定时器的输出端高低电平得出输出脉冲频率f，计算出线芯端对地的电容CX的电容值；
若R1＝R2，则
与现有技术相比，本发明有益效果包括：
本发明公开一种局放传感器安全性检测电路及方法，能够通过安全性检测装置实现对内置传感器安全性问题进行检测，将检测的结果通过无线的方式发送到数据处理服务器端，从而避免了由于安全性问题对测试设备和人生安全造成伤害。
附图说明
图1为本发明一种局放传感器安全性检测电路示意图；
图2为多谐振荡电路电路图；
图3为本发明测量线芯端对地的电阻时电路图；
图4为本发明测量线芯端对地的电容时电路图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明作更进一步的说明。
如图1所示，一种局放传感器安全性检测电路，包括无线收发电路a、555定时检测电路b、显示及按键单元c和接口电路d，无线收发电路a、显示及按键单元c、接口电路d均与555定时检测电路b相连接；
555定时检测电路包括多谐振荡电路，如图2所示，多谐振荡电路包括555定时器、第一电阻R1、第二电阻R2、第一电容C1、第二电容C2、第一继电器K1和第二继电器K2；第一电阻R1连接在555定时器的复位端RST和放电端DIS，复位端RST连接电源端VCC，继电器K1、第二电阻R2串联连接后连接在555定时器的放电端DIS和触发端TRI之间，触发端TRI、阈值端THR相连接，第一电容C1、继电器K2串联连接后连接在555定时器的触发端TRI和接地端GND之间，第二电容C2连接在555定时器的控制电压端CON和接地端GND之间。第二电容C2为100nF。
无线收发电路a为Zigbee模块，Zigbee模块集增强型8051CPU和ZigBee无线收发模块为一体，相对于传统的CPU+无线收发芯片的方案，减少了外设数量，降低系统成本，另外作为接收555定时器OUT端输出脉冲，用以计算测试的电阻和电容值。然后将测试结果上传到数据处理服务器作出提示，判定传感器的安全性。
一种局放传感器安全性检测方法，包括以下步骤：
S1，测量线芯端对地的电阻，具体包括以下步骤，
S101，如图3所示，断开第一继电器K1，将局放传感器的线芯端连接在555定时器的放电端DIS，局放传感器的外壳端连接在触发端TRI，放电端DIS和触发端TRI之间测量的阻值为测量线芯端对地的电阻RX的阻值；
S102,555定时器单稳态电路555定时检测电路产生脉冲波形：接通电源，电源Vcc通过第一电阻R1和线芯端对地的电阻RX对第一电容C1充电，Uc1为第一电容C1两端的电压值，当Uc1＜1/3Vcc时，555定时器内部的振荡器输出电平Vo＝1，555定时器内部的放电管截止；当Uc1充电到≥2/3Vcc后，555定时器内部的振荡器输出电平Vo翻转成0，此时放电管导通，使放电端DIS接地，第一电容C1通过线芯端对地的电阻RX对地放电，使Uc1下降；当Uc1下降到≤1/3Vcc后，555定时器内部的振荡器输出电平Vo翻转成1，放电管截止，使放电端DIS不接地，电源Vcc通过第一电阻和线芯端对地的电阻RX又对第一电容C1充电，使Uc1从1/3Vcc上升到2/3Vcc，555定时器内部的触发器发生翻转；
S103重复步骤S102，在输出端Vo得到连续变化的振荡脉冲波形；振荡脉冲的脉冲宽度的低电平持续时间tPL＝0.693*RX*C1，由电容C1放电时间决定；振荡脉冲的脉冲宽度的高电平持续时间tPH＝0.693*(R1+RX)*C1，由电容C1充电时间决定，脉冲周期T＝tPL+tPH；
S104，读取555定时器的输出端OUT的高低电平，得出输出脉冲频率f，计算出线芯端对地的电阻值RX；
S2，测量线芯端对地的电容值，具体包括以下步骤，
S201,如图4所示，断开第二继电器K2，将局放传感器的线芯端连接在555定时器的触发端TRI，局放传感器的外壳连接在接地端GND，触发端TRI和接地端GND之间测量的电容值为测量线芯端对地电容CX的电容值；
S202，555定时器单稳态电路555定时检测电路产生脉冲波形：接通电源，电源Vcc通过第一电阻R1和第二电阻R2对线芯端对地电容CX充电，Ucx为线芯端对地电容C1两端的电压值，当Ucx＜1/3Vcc时，555定时器内部的振荡器输出电平Vo＝1，放电管截止；当Ucx充电到≥2/3Vcc后，555定时器内部的振荡器输出Vo翻转成0，放电管导通，使放电端DIS接地，线芯端对地电容CX通过第二电阻R2对地放电，使Ucx下降；当Ucx下降到≤1/3Vcc后，555定时器内部的振荡器输出电平Vo翻转成1，放电管截止，使放电端DIS不接地，电源Vcc通过第一电阻R1和第二电阻R2对电容CX充电，使Ucx从1/3Vcc上升到2/3Vcc，555定时器内部的触发器发生翻转；
S203，重复步骤S202，在输出端OUT得到连续变化的振荡脉冲波形；振荡脉冲的脉冲宽度的低电平持续时间tPL＝0.693*R2*CX，由线芯端对地电容CX放电时间决定；
振荡脉冲的脉冲宽度的高电平持续时间tPH＝0.693*(R1+R2)*CX，由线芯端对地电容CX的充电时间决定，脉冲周期T＝tPL+tPH；
S204，读取555定时器的输出端OUT高低电平得出输出脉冲频率f，计算出线芯端对地的电容CX的电容值；
若R1＝R2，则
以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出：对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。
Claims (2)
1.一种局放传感器安全性检测电路，其特征在于，包括无线收发电路(a)、555定时检测电路(b)、显示及按键单元(c)和接口电路(d)，所述无线收发电路(a)、显示及按键单元(c)、接口电路(d)均与所述555定时检测电路(b)相连接；
所述555定时检测电路包括多谐振荡电路，所述多谐振荡电路包括555定时器、第一电阻R1、第二电阻R2、第一电容C1、第二电容C2、第一继电器K1和第二继电器K2；第一电阻R1连接在555定时器的复位端(RST)和放电端(DIS)，复位端(RST)连接电源端(VCC)，所述继电器K1、第二电阻R2串联连接后连接在555定时器的放电端(DIS)和触发端(TRI)之间，所述触发端(TRI)、阈值端(THR)相连接，所述第一电容C1、继电器K2串联连接后连接在555定时器的触发端(TRI)和接地端(GND)之间，所述第二电容C2连接在555定时器的控制电压端(CON)和接地端(GND)之间；
所述无线收发电路(a)为Zigbee模块；
所述第二电容C2为100nF。
2.一种局放传感器安全性检测方法，其特征在于，包括以下步骤：
S1，测量线芯端对地的电阻，具体包括以下步骤，
S101，断开第一继电器K1，将局放传感器的线芯端连接在555定时器的放电端(DIS)，局放传感器的外壳端连接在触发端(TRI)，放电端(DIS)和触发端(TRI)之间测量的阻值为测量线芯端对地的电阻RX的阻值；
S102,555定时器单稳态电路555定时检测电路产生脉冲波形：接通电源，电源Vcc通过第一电阻R1和线芯端对地的电阻RX对第一电容C1充电，Uc1为第一电容C1两端的电压值，当Uc1＜1/3Vcc时，555定时器内部的振荡器输出电平Vo＝1，555定时器内部的放电管截止；当Uc1充电到≥2/3Vcc后，555定时器内部的振荡器输出电平Vo翻转成0，此时放电管导通，使放电端(DIS)接地，第一电容C1通过线芯端对地的电阻RX对地放电，使Uc1下降；当Uc1下降到≤1/3Vcc后，555定时器内部的振荡器输出电平Vo翻转成1，放电管截止，使放电端(DIS)不接地，电源Vcc通过第一电阻和线芯端对地的电阻RX又对第一电容C1充电，使Uc1从1/3Vcc上升到2/3Vcc，555定时器内部的触发器发生翻转；
S103重复步骤S102，在输出端Vo得到连续变化的振荡脉冲波形；振荡脉冲的脉冲宽度的低电平持续时间tPL＝0.693*RX*C1，由电容C1放电时间决定；振荡脉冲的脉冲宽度的高电平持续时间tPH＝0.693*(R1+RX)*C1，由电容C1充电时间决定，脉冲周期T＝tPL+tPH；
S104，读取555定时器的输出端(OUT)的高低电平，得出输出脉冲频率f，计算出线芯端对地的电阻值RX；
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S2，测量线芯端对地的电容值，具体包括以下步骤，
S201,断开第二继电器K2，将局放传感器的线芯端连接在555定时器的触发端(TRI)，局放传感器的外壳连接在接地端(GND)，触发端(TRI)和接地端(GND)之间测量的电容值为测量线芯端对地电容CX的电容值；
S202，555定时器单稳态电路555定时检测电路产生脉冲波形：接通电源，电源Vcc通过第一电阻R1和第二电阻R2对线芯端对地电容CX充电，Ucx为线芯端对地电容CX两端的电压值，当Ucx＜1/3Vcc时，555定时器内部的振荡器输出电平Vo＝1，放电管截止；当Ucx充电到≥2/3Vcc后，555定时器内部的振荡器输出Vo翻转成0，放电管导通，使放电端(DIS)接地，线芯端对地电容CX通过第二电阻R2对地放电，使Ucx下降；当Ucx下降到≤1/3Vcc后，555定时器内部的振荡器输出电平Vo翻转成1，放电管截止，使放电端(DIS)不接地，电源Vcc通过第一电阻R1和第二电阻R2对电容CX充电，使Ucx从1/3Vcc上升到2/3Vcc，555定时器内部的触发器发生翻转；
S203，重复步骤S202，在输出端(OUT)得到连续变化的振荡脉冲波形；振荡脉冲的脉冲宽度的低电平持续时间tPL＝0.693*R2*CX，由线芯端对地电容CX放电时间决定；
振荡脉冲的脉冲宽度的高电平持续时间tPH＝0.693*(R1+R2)*CX，由线芯端对地电容CX的充电时间决定，脉冲周期T＝tPL+tPH；
S204，读取555定时器的输出端(OUT)高低电平得出输出脉冲频率f，计算出线芯端对地的电容CX的电容值；
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若R1＝R2，则
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| C06 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| C10 | Entry into substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| CB02 | Change of applicant information | ||
| CB02 | Change of applicant information |
Address after: 210000, Jiangsu, Jiangning Development Zone, Nanjing, the source of the road, No. 58, -5 Applicant after: State Grid Corporation of China Applicant after: JIANGSU ELECTRIC POWER Co. Applicant after: STATE GRID JIANGSU ELECTRIC POWER Co.,Ltd. MAINTENANCE BRANCH Address before: 210000, Jiangsu, Jiangning Development Zone, Nanjing, the source of the road, No. 58, -5 Applicant before: State Grid Corporation of China Applicant before: JIANGSU ELECTRIC POWER Co. Applicant before: MAINTENANCE DIVISION OF STATE GRID JIANGSU ELECTRIC POWER Co. Address after: 210000, Jiangsu, Jiangning Development Zone, Nanjing, the source of the road, No. 58, -5 Applicant after: State Grid Corporation of China Applicant after: JIANGSU ELECTRIC POWER Co. Applicant after: MAINTENANCE DIVISION OF STATE GRID JIANGSU ELECTRIC POWER Co. Address before: 210000, Jiangsu, Jiangning Development Zone, Nanjing, the source of the road, No. 58, -5 Applicant before: State Grid Corporation of China Applicant before: JIANGSU ELECTRIC POWER Co. Applicant before: JIANGSU ELECTRIC POWER COMPANY MAINTENANCE BRANCH |
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| GR01 | Patent grant | ||
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