CN106768611A - 一种基于耦合电容的高压断路器真空度检测系统 - Google Patents

Abstract

本发明提出基于耦合电容的高压断路器真空度检测系统，涉及断路器技术领域，包括耦合电容传感器、滤波电路、A/D电路、单片机、通信接口电路和上位机，所述耦合电容传感器用于采集高压断路器真空灭弧室真空屏蔽罩上的电位，所述滤波电路将采集的电位剔除频率在50KHz以上的高频谐波分量，获得频率在50KHz以下的电压信号，所述电压信号输入至所述A/D电路，所述A/D电路将模拟信号转换为数字信号，所述数字信号经过所述单片机进行数据采集，采集的数据通过所述通信接口电路转送到所述上位机上进行数据处理。本发明提供的高压断路器真空度检测系统，通信效率高,可靠性强的优点，在空间电磁环境比较复杂的场合表现优异。

Description

一种基于耦合电容的高压断路器真空度检测系统

技术领域

本发明涉及断路器技术领域，尤其是一种基于耦合电容的高压断路器真空度检测系统。

背景技术

目前，真空断路器的离线检测方法较多，主要包括：观察法，火花计法，吸气剂颜色变化的判定法，工频耐压法，高频放电法，高频电流法，射线法和磁控放电法等。离线检测方法的特点是定期检查，定期维护，其中磁控放电法是目前使用较多，也是较为可靠的一种检测方法。但是离线检测的缺点也很明显，就是即时性差，无法实现即坏即修，不坏不修，耗费人力物力。

发明内容

本发明提供一种基于耦合电容的高压断路器真空度检测系统，通信效率高,可靠性强的优点，在空间电磁环境比较复杂的场合表现优异。

本发明具体采用如下技术方案实现：

一种基于耦合电容的高压断路器真空度检测系统，包括耦合电容传感器、滤波电路、A/D电路、单片机、通信接口电路和上位机，所述耦合电容传感器用于采集高压断路器真空灭弧室真空屏蔽罩上的电位，所述滤波电路将采集的电位剔除频率在50KHz以上的高频谐波分量，获得频率在50KHz以下的电压信号，所述电压信号输入至所述A/D电路，所述A/D电路将模拟信号转换为数字信号，所述数字信号经过所述单片机进行数据采集，采集的数据通过所述通信接口电路转送到所述上位机上进行数据处理。

作为优选，所述单片机还连接有温度传感器，所述温度传感器采用DS18B20数字温度传感器。

作为优选，所述滤波电路由两个二阶契比雪夫低通滤波器串联组合而成。

作为优选，所述通信接口电路采用CAN总线，包括独立CAN控制器、可编程逻辑器件、高速光电藕合器、以及总线收发器。

本发明提供的一种基于耦合电容的高压断路器真空度检测系统，其有益效果在于：既能保证检测系统的准确度和可靠性，又可使检测系统本身不过于复杂，是一种性能可靠，实用廉价的在线监测装置，实现真空开关状态检修，并且通信接口电路具有通信效率高，可靠性强的优点，在空间电磁环境比较复杂的场合表现优异。

附图说明

图1是本发明的真空度检测系统结构框图；

图2是温度传感器电路连接图；

图3是滤波电路原理图；

图4是通信接口电路结构框图；

图5通信接口电路原理图。

具体实施方式

为进一步说明各实施例，本发明提供有附图。这些附图为本发明揭露内容的一部分，其主要用以说明实施例，并可配合说明书的相关描述来解释实施例的运作原理。配合参考这些内容，本领域普通技术人员应能理解其他可能的实施方式以及本发明的优点。图中的组件并未按比例绘制，而类似的组件符号通常用来表示类似的组件。

现结合附图和具体实施方式对本发明进一步说明。

如图1所示，本实施提供的一种基于耦合电容的高压断路器真空度检测系统，包括耦合电容传感器、滤波电路、A/D电路、单片机、通信接口电路和上位机，耦合电容传感器用于采集高压断路器真空灭弧室真空屏蔽罩上的电位，滤波电路将采集的电位剔除频率在50KHz以上的高频谐波分量，获得频率在50KHz以下的电压信号，电压信号输入至A/D电路，A/D电路将模拟信号转换为数字信号，数字信号经过单片机进行数据采集，采集的数据通过通信接口电路转送到上位机上进行数据处理。

耦合电容传感器用于采集高压断路器真空灭弧室真空屏蔽罩上的电位，采集的信号是否可靠有效，直接影响到测量结果。实际过程中,影响耦合电容传感器信号的因素很多，包括耦合电容传感器与真空屏蔽罩之间的物理距离，相对位置，屏蔽罩本身的机械尺寸，以及空间电磁干扰等诸多因素。通常将耦合电容传感器置于绝缘端子内部，并浇注以环氧树脂，最大限度的减小外界环境对其的干扰。

单片机还连接温度传感器，目的是考虑到真空断路器所处环境可能是地沟等散热不好的地方。当环境温度过高时，可能会引发检测电路的电压异常，从而引发误报警。加入温度传感器以后，当环境温度过高时，可将温度信号传入如单片机,引发中断，使整个检测电路进入休眠状态。本实施例采用的是DS18B20数字温度传感器，电路连接图如图2所示，其1脚为接地引脚，2脚为数据输入/输出端口，3脚接正电源。

本实施例采用四阶契比雪夫低通滤波器，是由两个二阶契比雪夫低通滤波器串联组合而成，其截止频率为50KHZ，增益为36，波动幅度为1/2分贝，其硬件连接如图3所示。采用了LF353运算放大器，LF353是成本低，速度快，双JFET输入的运算放大器。芯片内部输入失调电压己经激光修正，只需提供很低的电流就可保持大的增益带宽积和高的压摆率，此外，匹配精良的JFET输入器件提供非常低的输入偏置电流和失调电流。该运算放大器具有低输入失调电压，低输入偏置电流,高输入阻抗，低噪声，低失调电压漂移的特点。

通信接口电路是连接单片机控制器与上位机的桥梁。在本实施例中，单片机的作用是信号采集，将由A/D电路送来数据转送到上位机进行数据处理。选用的是CAN总线通信系统，包括独立CAN控制器、可编程逻辑器件、高速光电藕合器、以及总线收发器，系统结构框图如图4所示。

本实施例选用78E58B单片机，该单片机具备全静态设计，最高时钟频率可达到40MHz；片内集成犯KB可在系统编程，供应用程序使用的FLASH存储器；片内集成4KB专用于程序引导的辅助ROM存储器；共512字节的片内数据存储单元,其中包括256字节可软件选择的辅助RAM存储器等优点。可编程逻辑器件选用GAL16V8型号，其具有20个引脚，其中2-9脚为固定输入端，12-19为输出端，1脚为时钟端，10脚为地，20脚为电源端，11-19脚中最多有8个引脚可配置成输入模式。CAN总线控制器选用SJA1000型号，高速光电藕合器选用6N13，CAN总线收发器选用PCA82C250，具体电路如图5所示，单片机负责SJAIOOO的初始化，通过控制SJAI000实现数据的接收和发送等通信任务。SJAI000的AD0～AD7连接到78E58B的P0口，CS连接到可编程逻辑器件GAL16VS的输出引脚，需要通过单片机选择的组合逻辑关系来决定其是否有效。SJA1000的RD、WR、ALE分别与78E58B的对应引脚相连接，INT与单片机的INTO相连接，78E58B也可以通过中断方式访问SJAI000。为增强CAN总线节点的抗干扰能力，SJAI000的TXO、RXO并不是直接与PCA82C250中的TXD和RXD相连。这样就很好的实现了总线上各CAN节点间的电气隔离。这里需要特别说明的是，光藕部分电路所采用的两个电源VCC和VDD必须完全隔离，否则采用光祸也就失去了意义。在CAN控制器SJA1000和CAN控制器接口PCA82C250之间增加了6NI37光藕隔离芯片。

尽管结合优选实施方案具体展示和介绍了本发明，但所属领域的技术人员应该明白，在不脱离所附权利要求书所限定的本发明的精神和范围内，在形式上和细节上可以对本发明做出各种变化，均为本发明的保护范围。

Claims (4)

1.一种基于耦合电容的高压断路器真空度检测系统，其特征在于，包括耦合电容传感器、滤波电路、A/D电路、单片机、通信接口电路和上位机，所述耦合电容传感器用于采集高压断路器真空灭弧室真空屏蔽罩上的电位，所述滤波电路将采集的电位剔除频率在50KHz以上的高频谐波分量，获得频率在50KHz以下的电压信号，所述电压信号输入至所述A/D电路，所述A/D电路将模拟信号转换为数字信号，所述数字信号经过所述单片机进行数据采集，采集的数据通过所述通信接口电路转送到所述上位机上进行数据处理。

2.根据权利要求1所述的一种基于耦合电容的高压断路器真空度检测系统，其特征在于：所述单片机还连接有温度传感器，所述温度传感器采用DS18B20数字温度传感器。

3.根据权利要求1所述的一种基于耦合电容的高压断路器真空度检测系统，其特征在于：所述滤波电路由两个二阶契比雪夫低通滤波器串联组合而成。

4.根据权利要求1所述的一种基于耦合电容的高压断路器真空度检测系统，其特征在于：所述通信接口电路采用CAN总线，包括独立CAN控制器、可编程逻辑器件、高速光电藕合器、以及总线收发器。