CN111584299B - 一种真空度监测装置信号采集回路自检电路及自检方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种真空度监测装置信号采集回路自检电路及自检方法，属于电气设备在线监测技术领域，其包括真空度监测装置，以及与真空度监测装置核心处理单元电路连接的自检单元；自检单元包括自检按钮、复位按钮、自检控制继电器、告警控制继电器、光耦、高通滤波回路和灵敏度调节回路，自检按钮和复归按钮均与自检控制继电器连接，自检控制继电器、告警控制继电器、光耦和告警控制模块依次连接，自检控制继电器控制脉冲发生模块发出脉冲信号，脉冲信号经高通滤波回路和灵敏度调节回路进入脉冲计数模块，脉冲计数模块与告警控制模块信号连接。本发明能够验证真空断路器真空度在线监测系统有效性，避免发生误报和漏保，确保供电可靠性。

Description

一种真空度监测装置信号采集回路自检电路及自检方法

技术领域

本发明涉及电气设备在线监测技术领域，具体是一种真空度监测装置信号采集回路自检电路及自检方法。

背景技术

真空断路器现代生产工艺能保证真空灭弧室达到15年左右的寿命，但由于运输、使用、保管以及部分真空灭弧室生产材质中可能掺杂有杂质的影响，因此真空灭弧室的真空度下降是真空断路器常见电气故障之一，长期以来一直威胁这电网运行安全。针对中压真空度断路器真空灭弧室真空度实时监测的问题一直以来都是国内外学者研究的热门。

基于高频放电脉冲检测原理设计的真空断路器真空度在线监测系统由安装在真空灭弧室旁边的金属极板天线传感器检测屏蔽罩对地电场强度变化和微弱的高频脉冲放电信号，通过屏蔽同轴电缆和低频滤波，信号放大等相关回路将实时监测信号送达处理器进行判断处理。针对真空断路器真空度在线监测单元在运行过程中的信号感知及智能告警有效性，需要设计装置的自检功能实现定期自检，已确保真空度在线监测系统本身的有效性，以避免在线监测系统发生误报和漏保的情况发生，误报信号将困扰运维人员，造成非必要的停电检修，影响供电可靠性，漏报信号将不能有效反应真空断路器真空度降低，失去真空度在在线监测系统本身的作用。

现有真空断路器真空度在线监测装置均不具备自检功能，如公布号为CN103413721 A的专利文献公开了一种真空断路器真空度在线监测系统，包括三相真空灭弧室以及分别感应所述每相真空灭弧室相位角信息的电场探头，还包括与所述电场探头相连接的控制电路，所述控制电路对每个所述电场探头感应到的相位角信息进行矢量求和后送入中央控制机构；公布号为CN 109029837 A的专利文献公开了一种真空断路器真空度监测系统，包括前端监测模块、信号放大模块、整流滤波模块、中央控制模块、故障报警模块、数据设置模块、人机交互界面与信号传输模块，所述前端监测模块与真空断路器连接，前端监测模块包括微波发生单元、信号采集单元与噪声采集单元，信号采集单元连接整流滤波模块，整流滤波模块连接中央控制模块，中央控制模块分别与微波发生单元、噪声采集单元、故障报警模块、数据设置模块与人机交互界面连接。上述两项专利文献公开的真空断路器真空度监测系统均不具备自检功能，不能确保真空度在线监测系统本身的有效性，存在误报和漏保的情况，从而影响供电可靠性。

发明内容

有鉴于此，本发明针对现有技术的不足，提供的一种能够验证真空断路器真空度在线监测系统有效性，避免真空断路器真空度在线监测系统误报和漏保的情况发生，确保供电可靠性的真空度监测装置信号采集回路自检电路及自检方法。

为解决上述技术问题，本发明所采取的技术方案是：一种真空度监测装置信号采集回路自检电路，包括真空度监测装置，以及与真空度监测装置核心处理单元电路连接的自检单元；所述真空度监测装置核心处理单元包括脉冲发生模块、脉冲计数模块和告警控制模块，所述自检单元包括自检按钮、复位按钮、自检控制继电器、告警控制继电器、光耦、高通滤波回路和灵敏度调节回路，所述自检按钮和所述复归按钮均与所述自检控制继电器连接，所述自检控制继电器、告警控制继电器、光耦和所述告警控制模块依次连接，所述自检控制继电器控制所述脉冲发生模块发出脉冲信号，脉冲信号经所述高通滤波回路和灵敏度调节回路进入所述脉冲计数模块，所述脉冲计数模块与所述告警控制模块信号连接。

进一步的，所述脉冲发生模块的输出端与所述自检控制继电器的信号选择开关节点ZJ3连接，所述脉冲发生模块的输入端与所述自检控制继电器的脉冲发生输入控制节点ZJ2连接。

进一步的，所述复归按钮与所述告警控制模块输入端连接。

进一步的，所述告警控制模块通过控制所述光耦接通告警控制继电器24V正电源，从而控制告警控制继电器节点GJ1闭合。

进一步的，所述复归按钮和所述自检按钮均通过自检控制继电器节点ZJ1与自检灯连接，所述告警控制继电器节点GJ1与告警灯连接。

进一步的，真空度监测装置外部端子D01、自检控制继电器自检闭锁常闭节点ZJ0、告警控制继电器节点GJ2与真空度监测装置外部端子D02依次连接，真空度监测装置外部端子D03与自检控制继电器自检闭锁常闭节点ZJ0连接。

进一步的，真空监测装置面板设置所述自检按钮、复归按钮、运行灯、自检灯和告警灯。

一种真空度监测装置信号采集回路自检方法，包括以下步骤：S1:按下自检按钮，自检控制继电器的脉冲发生输入控制节点ZJ2闭合，控制真空度监测装置核心处理单元输出自检高频脉冲，同时自检控制继电器信号选择开关节点ZJ3将外部信号切换至脉冲发生模块发出的内部自检脉冲信号，自检控制继电器节点ZJ1控制自检灯亮起；

S2: 内部自检脉冲信号通过自检控制继电器信号选择开关节点ZJ3，经高通滤波回路、灵敏度调节回路输入至真空度监测装置核心处理单元脉冲计数模块的信号输入端；

S3：在真空监测装置核心处理单元脉冲技术监测软件模块1s内监测到内部自检脉冲信号的放电脉冲超过预设门槛值时，经30s延时，控制告警控制模块输出引脚高电平输出信号；

S4：真空度监测装置核心处理单元告警控制模块输出引脚高电平输出通过控制光耦接通告警继电器24V正电源，从而控制告警继电器节点GJ1闭合，实现自检告警；

S5：按下复归按钮，将告警灯进行复位。

进一步的，S1中，按下自检按钮，同时还通过自检控制继电器自检闭锁常闭节点ZJ0，闭锁真空度监测装置外部端子D01、D02，避免运维期间自检告警信号上送后台处理系统。

现有电力行业中，用于检测真空断路器真空度的真空度在线监测装置，已经得到广泛应用，真空度在线监测装置通过安装在真空灭弧室旁边的金属极板天线传感器检测屏蔽罩对地电场强度变化和微弱的高频脉冲放电信号，通过屏蔽同轴电缆和低频滤波，信号放大等相关回路将实时监测信号送达处理器进行判断处理，监测原理稳定成熟，现有真空度在线监测装置能够满足监测要求，本领域技术人员不容易想到在一套完整监测系统上额外增加自检功能。

现有真空度在线监测装置，多侧重于监测便利性、准确性，如公布号CN 109029837A的专利文献公开的一种真空断路器真空度监测系统，包括前端监测模块、信号放大模块、整流滤波模块、中央控制模块、故障报警模块、数据设置模块、人机交互界面与信号传输模块，该真空断路器的真空度检测能够线上进行，大大节省检测成本，并通过实时监测及时将真空度达到使用下线的真空断路器进行离线维修更换，并使真空度达到要求的真空断路器继续工作，节省了大量的资源；又如公布号为CN 103413721 A的专利文献公开的一种真空断路器真空度在线监测系统，包括三相真空灭弧室以及分别感应所述每相真空灭弧室相位角信息的电场探头，还包括与所述电场探头相连接的控制电路，所述控制电路对每个所述电场探头感应到的相位角信息进行矢量求和后送入中央控制机构，通过将三个探头的信号做矢量求和，再通过单片机做数字滤波，去除高频谐波，就可以清晰的发现，三相真空灭弧室中一相或两相泄漏；该两项专利文献公开的真空度在线监测系统，均侧重于监测的便利性，以提高检测效率，保证检测时效，而对于真空度监测装置本身的功能性自检，本领域技术人员不容易想到。

如上述两项专利文献公开的真空度在线监测系统，均为由监测模块、处理模块、中央控制模块、报警模块等多个模块组成的完整系统，各模块之间电路连接，信号互联，形成的一个稳定组合，如若在此基础上直接增加包含多个电气元件的自检模块，而不影响原有监测系统的硬件组成，并能够与原有监测系统融为一体，需要付出创造性的劳动，本领域技术人员难以实现。

与现有技术相比，本发明的有益效果如下：

本发明真空度监测装置信号采集回路自检电路，通过按下真空度监测装置面板自检按钮，自检控制继电器实现真空度监测装置核心处理单元信号输入选择控制，利用核心处理单元自身产生的高频脉冲信号闭环回馈输入至自身的信号输入端来验证信号采集回路以及核心处理高频放电脉冲计数功能的有效性，实现系统自检功能，本发明在不增加多余处理芯片，不增加软件自检算法的基础上，设计的一种信号采集硬件回路自检电路，系统简单易用，可靠性高，便于进行推广。

另外，本发明在告警出口回路设计时进行了自检闭锁设计，其中自检控制继电器接点为常闭接点，当装置自检时，自检继电器动作，自检继电器自检闭锁接点ZJ0打开，选择D01~D02接点接入外部其他开关量信号采集系统，即可避免就地自检操作造成告警信号误上报的情况发生，从而保证自检结果的准确性。

本发明提供一种真空度监测装置信号采集回路自检电路及自检方法，在真空断路器真空度在线监测系统运行过程中，可以定期通过按下装置面板自检按钮，实现系统信号采集硬件回路的自检，验证真空断路器真空度在线监测系统有效性，从而避免真空断路器真空度在线监测系统发生误报和漏保的情况发生，确保供电可靠性。

附图说明

图1是本发明实施例一的电路连接图；

图2是本发明实施例二的电路连接图；

图3是本发明实施例二中真空度监测装置面板示意图。

具体实施方式

为了更好地理解本发明，下面结合实施例进一步清楚阐述本发明的内容，但本发明的保护内容不仅仅局限于下面的实施例。在下文的描述中，给出了大量具体的细节以便提供对本发明更为彻底的理解。然而，对于本领域技术人员来说显而易见的是，本发明可以无需一个或多个这些细节而得以实施。

实施例一

如图1所示，一种真空度监测装置信号采集回路自检电路，包括真空度监测装置，以及与真空度监测装置核心处理单元电路连接的自检单元；所述真空度监测装置核心处理单元包括脉冲发生模块、脉冲计数模块和告警控制模块，所述自检单元包括自检按钮、复位按钮、自检控制继电器、告警控制继电器、光耦、高通滤波回路和灵敏度调节回路，所述自检按钮和所述复归按钮均与所述自检控制继电器连接，所述自检控制继电器、告警控制继电器、光耦和所述告警控制模块依次连接，所述自检控制继电器控制所述脉冲发生模块发出脉冲信号，脉冲信号经所述高通滤波回路和灵敏度调节回路进入所述脉冲计数模块，所述脉冲计数模块与所述告警控制模块信号连接。

具体的，所述脉冲发生模块的输出端与所述自检控制继电器的信号选择开关节点ZJ3连接，所述脉冲发生模块的输入端与所述自检控制继电器的脉冲发生输入控制节点ZJ2连接。

所述复归按钮与所述告警控制模块输入端连接。

所述告警控制模块通过控制所述光耦接通告警控制继电器24V正电源，从而控制告警控制继电器节点GJ1闭合。

所述复归按钮和所述自检按钮均通过自检控制继电器节点ZJ1与自检灯连接，所述告警控制继电器节点GJ1与告警灯连接。

本发明实施例的真空度监测装置信号采集回路自检电路，自检单元与真空度监测装置核心处理单元电路连接，信号互联，通过按下真空度监测装置面板上的自检按钮，自检控制继电器通过信号选择开关节点ZJ3，将与核心处理单元连接的外部信号，如同轴电缆的三相监测信号，切换至内部自检脉冲信号，同时自检控制继电器通过脉冲发生输入控制节点ZJ2，控制脉冲发生模块发出脉冲信号，经过高通滤波回路和灵敏度调节回路，进入脉冲计数模块，内置脉冲技术监测软件的脉冲计数模块1s内监测到放电脉冲超过预设门槛值时，经30s延时，控制告警输出引脚高电平输出，真空度监测装置核心处理单元告警输出引脚高电平输出通过控制光耦接通告警控制继电器24V正电源，从而控制告警控制继电器节点GJ1闭合，实现自检告警或者外部真空灭弧室异常引起的自动告警。

本发明实施例的真空度监测装置信号采集回路自检电路，外部信号输入与自检信号输入所经监测单元内部信号处理与采集回路为同一硬件回路，除外部同轴电缆及装置BNC接头部分无法验证有效性外，内部信号采集硬件回路及核心处理单元软件功能均能得到有效验证。

实施例二

如图2~3，本发明实施例的真空度监测装置信号采集回路自检电路，与实施例一的不同之处在于：真空度监测装置外部端子D01、自检控制继电器自检闭锁常闭节点ZJ0、告警控制继电器节点GJ2与真空度监测装置外部端子D02依次连接，真空度监测装置外部端子D03与自检控制继电器自检闭锁常闭节点ZJ0连接。

真空监测装置面板设置所述自检按钮、复归按钮、运行灯、自检灯和告警灯。

为避免由于运维过程中因装置自检产生的告警信号误报至上级监控后台系统，本发明实施例在告警出口回路设计时进行了自检闭锁设计，其中自检控制继电器接点为常闭接点，当装置自检时，自检继电器动作，自检继电器自检闭锁接点ZJ0打开，选择D01~D02接点接入外部其他开关量信号采集系统，即可避免就地自检操作造成告警信号误上报的情况发生。

实施例三

一种真空度监测装置信号采集回路自检方法，包括以下步骤：S1:按下自检按钮，自检控制继电器的脉冲发生输入控制节点ZJ2闭合，控制真空度监测装置核心处理单元输出自检高频脉冲，同时自检控制继电器信号选择开关节点ZJ3将外部信号切换至脉冲发生模块发出的内部自检脉冲信号，自检控制继电器节点ZJ1控制自检灯亮起；

按下自检按钮，同时还通过自检控制继电器自检闭锁常闭节点ZJ0，闭锁真空度监测装置外部端子D01、D02，避免运维期间自检告警信号上送后台处理系统。

S2: 内部自检脉冲信号通过自检控制继电器信号选择开关节点ZJ3，经高通滤波回路、灵敏度调节回路输入至真空度监测装置核心处理单元脉冲计数模块的信号输入端；

S3：在真空监测装置核心处理单元脉冲技术监测软件模块1s内监测到内部自检脉冲信号的放电脉冲超过预设门槛值时，经30s延时，控制告警控制模块输出引脚高电平输出信号；

S4：真空度监测装置核心处理单元告警控制模块输出引脚高电平输出通过控制光耦接通告警继电器24V正电源，从而控制告警继电器节点GJ1闭合，实现自检告警；

S5：按下复归按钮，将告警灯进行复位。

实施例四

一种真空度监测装置信号采集回路自检电路，包括真空度监测装置，以及与真空度监测装置核心处理单元电路连接的自检单元；所述真空度监测装置核心处理单元包括脉冲发生模块、脉冲计数模块和告警控制模块，所述自检单元包括自检按钮、复位按钮、自检控制继电器、告警控制继电器、光耦、高通滤波回路和灵敏度调节回路，所述自检按钮和所述复归按钮均与所述自检控制继电器连接，所述自检控制继电器、告警控制继电器、光耦和所述告警控制模块依次连接，所述自检控制继电器控制所述脉冲发生模块发出脉冲信号，脉冲信号经所述高通滤波回路和灵敏度调节回路进入所述脉冲计数模块，所述脉冲计数模块与所述告警控制模块信号连接。

所述脉冲发生模块的输出端与所述自检控制继电器的信号选择开关节点ZJ3连接，所述脉冲发生模块的输入端与所述自检控制继电器的脉冲发生输入控制节点ZJ2连接。

所述复归按钮与所述告警控制模块输入端连接。

所述告警控制模块通过控制所述光耦接通告警控制继电器24V正电源，从而控制告警控制继电器节点GJ1闭合。

所述复归按钮和所述自检按钮均通过自检控制继电器节点ZJ1与自检灯连接，所述告警控制继电器节点GJ1与告警灯连接。

真空度监测装置外部端子D01、自检控制继电器自检闭锁常闭节点ZJ0、告警控制继电器节点GJ2与真空度监测装置外部端子D02依次连接，真空度监测装置外部端子D03与自检控制继电器自检闭锁常闭节点ZJ0连接。

真空监测装置面板设置所述自检按钮、复归按钮、运行灯、自检灯和告警灯。

所述真空度监测装置信号采集回路自检电路的自检方法，包括以下步骤：S1:按下自检按钮，自检控制继电器的脉冲发生输入控制节点ZJ2闭合，控制真空度监测装置核心处理单元输出自检高频脉冲，同时自检控制继电器信号选择开关节点ZJ3将外部信号切换至脉冲发生模块发出的内部自检脉冲信号，自检控制继电器节点ZJ1控制自检灯亮起；

S2: 内部自检脉冲信号通过自检控制继电器信号选择开关节点ZJ3，经高通滤波回路、灵敏度调节回路输入至真空度监测装置核心处理单元脉冲计数模块的信号输入端；

S3：在真空监测装置核心处理单元脉冲技术监测软件模块1s内监测到内部自检脉冲信号的放电脉冲超过预设门槛值时，经30s延时，控制告警控制模块输出引脚高电平输出信号；

S4：真空度监测装置核心处理单元告警控制模块输出引脚高电平输出通过控制光耦接通告警继电器24V正电源，从而控制告警继电器节点GJ1闭合，实现自检告警；

S5：按下复归按钮，将告警灯进行复位。

S1中，按下自检按钮，同时还通过自检控制继电器自检闭锁常闭节点ZJ0，闭锁真空度监测装置外部端子D01、D02，避免运维期间自检告警信号上送后台处理系统。

本发明在不增加多余处理芯片，不增加软件自检算法的基础上，设计了一种信号采集硬件回路自检机制，系统简单易用，可靠性高，便于进行推广。

最后说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制，本领域普通技术人员对本发明的技术方案所做的其他修改或者等同替换，只要不脱离本发明技术方案的精神和范围，均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。

Claims (7)

1.一种真空度监测装置信号采集回路自检电路，其特征在于：包括真空度监测装置，以及与真空度监测装置核心处理单元电路连接的自检单元；所述真空度监测装置核心处理单元包括脉冲发生模块、脉冲计数模块和告警控制模块，所述自检单元包括自检按钮、复位按钮、自检控制继电器、告警控制继电器、光耦、高通滤波回路和灵敏度调节回路，所述自检按钮和所述复位按钮均与所述自检控制继电器连接，所述自检控制继电器、告警控制继电器、光耦和所述告警控制模块依次连接，所述自检控制继电器控制所述脉冲发生模块发出脉冲信号，脉冲信号经所述高通滤波回路和灵敏度调节回路进入所述脉冲计数模块，所述脉冲计数模块与所述告警控制模块信号连接；

所述真空度监测装置信号采集回路自检电路的自检方法，包括以下步骤：

S1:按下自检按钮，自检控制继电器的脉冲发生输入控制节点ZJ2闭合，控制真空度监测装置核心处理单元输出自检高频脉冲，同时自检控制继电器信号选择开关节点ZJ3将外部信号切换至脉冲发生模块发出的内部自检脉冲信号，自检控制继电器节点ZJ1控制自检灯亮起；

按下自检按钮，同时还通过自检控制继电器自检闭锁常闭节点ZJ0，闭锁真空度监测装置外部端子D01、D02，避免运维期间自检告警信号上送后台处理系统；

S2:内部自检脉冲信号通过自检控制继电器信号选择开关节点ZJ3，经高通滤波回路、灵敏度调节回路输入至真空度监测装置核心处理单元脉冲计数模块的信号输入端；

S3：在真空监测装置核心处理单元脉冲技术监测软件模块1s内监测到内部自检脉冲信号的放电脉冲超过预设门槛值时，经30s延时，控制告警控制模块输出引脚高电平输出信号；

S4：真空度监测装置核心处理单元告警控制模块输出引脚高电平输出通过控制光耦接通告警控制继电器24V正电源，从而控制告警控制继电器节点GJ1闭合，实现自检告警；

S5：按下复位按钮，将告警灯进行复位。

2.如权利要求1所述的真空度监测装置信号采集回路自检电路，其特征在于：所述脉冲发生模块的输出端与所述自检控制继电器的信号选择开关节点ZJ3连接，所述脉冲发生模块的输入端与所述自检控制继电器的脉冲发生输入控制节点ZJ2连接。

3.如权利要求2所述的真空度监测装置信号采集回路自检电路，其特征在于：所述复位按钮与所述告警控制模块输入端连接。

4.如权利要求3所述的真空度监测装置信号采集回路自检电路，其特征在于：所述告警控制模块通过控制所述光耦接通告警控制继电器24V正电源，从而控制告警控制继电器节点GJ1闭合。

5.如权利要求4所述的真空度监测装置信号采集回路自检电路，其特征在于：所述复位按钮和所述自检按钮均通过自检控制继电器节点ZJ1与自检灯连接，所述告警控制继电器节点GJ1与告警灯连接。

6.如权利要求5所述的真空度监测装置信号采集回路自检电路，其特征在于：真空度监测装置外部端子D01、自检控制继电器自检闭锁常闭节点ZJ0、告警控制继电器节点GJ2与真空度监测装置外部端子D02依次连接，真空度监测装置外部端子D03与自检控制继电器自检闭锁常闭节点ZJ0连接。

7.如权利要求6所述的真空度监测装置信号采集回路自检电路，其特征在于：真空监测装置面板设置所述自检按钮、复位按钮、运行灯、自检灯和告警灯。

Images