CN209296879U - 一种真空开关真空度测试仪 - Google Patents
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Abstract
本实用新型提出了一种真空开关真空度测试仪，当灭弧室在真空度下降到10‑2Pa附近时，通过将A、B、C三相天线传感器设置在真空断路器三相灭弧室的附近，可以将检测到微弱的电磁波信号，实现在不改动真空开关主体结构及运行状态的前提下检测断路器的真空度；通过设置滤波电路，可以滤除频段在2～200kHz以外的电磁信号，提高检测精度；通过设置放大电路，可以将经过滤波电路滤除后的信号放大100倍，便于CPU处理；通过采用自带模数转换功能的C8051F350单片机，可以简化电路结构，降低成本。
Description
技术领域
本实用新型涉及真空灭弧领域，尤其涉及一种真空开关真空度测试仪。
背景技术
真空断路器是在低压及中压领域有前途的电路开断器件，它是以真空为绝缘和熄弧介质的开关电器。真空灭弧室是真空断路器的核心部分，真空度是决定真空断路器开断性能的主要因素之一，真空度的降低将直接形象真空度按录取的开断能力，严重时将导致其开断完全失效。因此，在实际应用领域里需要测量和记录运行中真空灭弧室的真空度。真空断路器的真空灭弧室真空度检查现场一般采用工频耐压法，即在真空开关处于开断状态下，在动静触头之间施加一定的电压，检测其泄漏的电流大小，由此推断真空管的好坏。真空灭弧室漏气的故障可分为两种类型，一种为“硬故障”，即外亮破裂、波纹管破损而进气，使灭弧室失去真空度，与周围大气相通；另一种为“软故障”即灭弧室并未与大气相通，而是由于制造工艺、运输、安装及使用维护等原因，使灭弧室内的气体压力高于允许值，灭弧室不能满足正常开断容量，存在潜伏性故障。因此现需一种即可以检测真空度“硬故障”，又能检测“软故障”的真空开关真空度测试仪。
实用新型内容
有鉴于此，本实用新型提出了一种即可以检测真空度“硬故障”，又能检测“软故障”的真空开关真空度测试仪。
本实用新型的技术方案是这样实现的：本实用新型提供了一种真空开关真空度测试仪，其包括被测断路器、A、B、C三相天线传感器和A、B、C三相 BNC端子、信号调理电路和CPU，信号调理电路包括滤波电路和放大电路；
A、B、C三相BNC端子分别与被测断路器的ABC三相电线连接；
A、B、C三相天线传感器通过A、B、C三相BNC端子与滤波电路、放大电路和CPU顺次电性连接。
在以上技术方案的基础上，优选的，CPU为C8051F350。
进一步优选的，滤波电路包括电阻R6～R9，电容C5，电容C6和运算放大器4558；
电阻R6的一端与A、B、C三相天线传感器电性连接，电阻R6的另一端分别与电阻R7的一端和电容C5的一端电性连接，电阻R7的另一端分别与电容C6的一端和4558的3引脚电性连接，电容C5的另一端和的电容C6的另一端均接地，4558的2引脚分别与电阻R8的一端和电阻R9的一端电性连接，电阻R8的另一端接地，电阻R9的另一端与4558的1引脚电性连接，4558的1 引脚放大电路电性连接。
进一步优选的，放大电路包括电阻R1～R5，电容C1～C4和运算放大器 AD827AQ；
电阻R2的一端与4558的1引脚电性连接，电阻R2的另一端分别与电阻 R3的一端、电阻R1的一端和电容C1的一端电性连接，电阻R1的另一端分别与电容C2的一端和AD827AQ的2引脚电性连接，电容C1的另一端和AD827AQ 的3引脚均接地，电阻R3的另一端和电容C2的另一端均与AD827AQ的1引脚电性连接，电阻R5的一端与AD827AQ的1引脚电性连接，电阻R5的另一端分别与电阻R6的一端、电阻R4的一端和电容C3的一端电性连接，电阻R4 的另一端分别与电容C4的一端和AD827AQ的6引脚电性连接，电容C3的另一端和AD827AQ的5引脚均接地，电阻R6的另一端和电容C4的另一端均与 AD827AQ的7引脚电性连接，AD827AQ的7引脚与C8051F350的P0.0引脚电性连接。
在以上技术方案的基础上，优选的，A、B、C三相天线传感器分别安装在靠近真空断路器三相灭弧室的位置。
本实用新型的一种真空开关真空度测试仪相对于现有技术具有以下有益效果：
(1)当灭弧室在真空度下降到10-2Pa附近时，屏蔽罩电平开始出现变化，金属导杆和触头及屏蔽罩之间出现微弱的放电，并朝电晕及辉光放电现象过渡，同时向空间辐射电磁波信号，通过将A、B、C三相天线传感器设置在真空断路器三相灭弧室的附近，可以将检测到微弱的电磁波信号，并经过滤波电路进行信号滤波处理，以及经过放大信号进行放大处理后输送至CPU，实现在不改动真空开关主体结构及运行状态的前提下检测断路器的真空度；
(2)通过设置滤波电路，可以滤除频段在2～200kHz以外的电磁信号，提高检测精度；
(3)通过设置放大电路，可以将经过滤波电路滤除后的信号放大100倍，便于CPU处理；
(4)通过采用自带模数转换功能的C8051F350单片机，可以简化电路结构，降低成本；
(5)整个装置可以实现在不改动真空开关主体结构及运行状态的前提下检测断路器的真空度，并且可以滤除2～200kHz以外的电磁信号并将经过滤波电路滤除后的信号放大100倍。
附图说明
为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本实用新型一种真空开关真空度测试仪的结构图；
图2为本实用新型一种真空开关真空度测试仪中滤波电路和放大电路的电路图。
具体实施方式
下面将结合本实用新型实施方式，对本实用新型实施方式中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施方式仅仅是本实用新型一部分实施方式，而不是全部的实施方式。基于本实用新型中的实施方式，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施方式，都属于本实用新型保护的范围。
如图1所示，本实用新型的，其包括被测断路器、A、B、C三相天线传感器和A、B、C三相BNC端子、信号调理电路和CPU，信号调理电路包括滤波电路和放大电路。其中，A、B、C三相BNC端子分别与被测断路器的ABC三相电线连接；A、B、C三相天线传感器与A、B、C三相BNC端子一一对应电性连接。
本实施例中，CPU采用C8051F350单片机。C8051F350单片机的功能特性： 1、70％的指令的执行时间为1或2个系统时钟周期，这样在保证系统速度要求时，可以降低系统时钟频率，从而降低系统功耗；2、PGA可以放大1～128倍，适用于小信号直接测量；3、8通道24位ADC，其非线性可达0.0015％，保证系统的高精度；4、8kB片内FLASH存储器，保证足够的代码空间，可用于传感器的线性矫正程序，而且可以将其中一个扇区作为非易失型存储器使用，存放系统标定参数；5、高精度可编程的24.5MHz内部振荡器，±2％的精度，可支持无晶体UART操作；6、768字节内部RAM，可用于存放线性化运算时需要的大量数据；7、可编程计数器/定时器阵列，可实现16位PWM，配合简单外围电路可实现D/A转换；8、32脚LQFP封装，节省PCB面积，可用于小型化产品；9、片内调试电路提供全速、非侵入式的在系统调试，保证开发简便。 C8051F350芯片共有17个数字I/O端口。在本实施例中，C8051F350的P0.0引脚与放大电路电性连接。
信号调理电路，为防止有效检测信号被淹没在干扰信号中，根据信号频谱特性提取带宽2～200kHz的有效信号，并在硬件上采取滤波、放大的信号处理手段，达到消除干扰，识别有效信号的目的。在本实施中，信号调理电路包括滤波电路和放大电路。
其中，滤波电路滤除电力设备汇总的各次谐波、断路器正常开断电弧及雷击干扰信号。如图2所示，滤波电路包括电阻R6～R9，电容C5，电容C6和运算放大器4558。电阻R6的一端与A、B、C三相天线传感器电性连接，电阻 R6的另一端分别与电阻R7的一端和电容C5的一端电性连接，电阻R7的另一端分别与电容C6的一端和4558的3引脚电性连接，电容C5的另一端和的电容 C6的另一端均接地，4558的2引脚分别与电阻R8的一端和电阻R9的一端电性连接，电阻R8的另一端接地，电阻R9的另一端与4558的1引脚电性连接， 4558的1引脚放大电路电性连接。
其中，由于真空度检测信号为微小信号，电磁波信号经反射、散射及传播中衰减，到达距真空灭弧室一定距离的传感器已十分微弱，所以放大电路将达到真空灭弧室的电磁波进行放大，并将放大后的信号发送至CPU。在本实施例中，如图2所示，放大电路包括：电阻R1～R5，电容C1～C4和运算放大器 AD827AQ。电阻R2的一端与4558的1引脚电性连接，电阻R2的另一端分别与电阻R3的一端、电阻R1的一端和电容C1的一端电性连接，电阻R1的另一端分别与电容C2的一端和AD827AQ的2引脚电性连接，电容C1的另一端和 AD827AQ的3引脚均接地，电阻R3的另一端和电容C2的另一端均与AD827AQ 的1引脚电性连接，电阻R5的一端与AD827AQ的1引脚电性连接，电阻R5 的另一端分别与电阻R6的一端、电阻R4的一端和电容C3的一端电性连接，电阻R4的另一端分别与电容C4的一端和AD827AQ的6引脚电性连接，电容 C3的另一端和AD827AQ的5引脚均接地，电阻R6的另一端和电容C4的另一端均与AD827AQ的7引脚电性连接，AD827AQ的7引脚与C8051F350的P0.0 引脚电性连接。
本实用新型的工作原理是：灭弧室在真空度下降到10-2Pa附近时，屏蔽罩电平开始出现变化，金属导杆和触头及屏蔽罩之间出现微弱的放电，并朝电晕及辉光放电现象过渡，同时向空间辐射电磁波信号。断路器局部放电电磁波的特性，决定了真空度检测能否实现。局部放电信号具有如下特点：1、电极对屏蔽罩从非自持放电过渡到自持放电。当真空度下降到一定程度，出现放电现象，并伴随有电磁波辐射；2、辐射电磁波主频段一般在2～200kHz，出现次数频繁，持续时间较长；3、低频电磁波在空气中传播衰减较小，天线传感器可安装在真空灭弧室安全距离之外。本实用新型利用上述原理检测低频电磁波，安装在真空断路器外侧的A、B、C三相天线传感器耦合局部放电电磁波信号，将捕捉到的电磁波信号送入真空开关真空度测试仪，经过相应的滤波，放大电路将相关数据送达中央程序处理器CPU进行判断处理，实现在不改动真空开关主体结构及运行状态的前提下真空度的实时监测。
以上所述仅为本实用新型的较佳实施方式而已，并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。
Claims (5)
1.一种真空开关真空度测试仪，其包括被测断路器、A、B、C三相天线传感器和A、B、C三相BNC端子、信号调理电路和CPU，其特征在于：所述信号调理电路包括滤波电路和放大电路；
所述A、B、C三相BNC端子分别与被测断路器的ABC三相电线连接；
所述A、B、C三相天线传感器通过A、B、C三相BNC端子与滤波电路、放大电路和CPU顺次电性连接。
2.如权利要求1所述的一种真空开关真空度测试仪，其特征在于：所述CPU为C8051F350。
3.如权利要求2所述的一种真空开关真空度测试仪，其特征在于：所述滤波电路包括电阻R6～R9，电容C5，电容C6和运算放大器4558；
所述电阻R6的一端与A、B、C三相天线传感器电性连接，电阻R6的另一端分别与电阻R7的一端和电容C5的一端电性连接，电阻R7的另一端分别与电容C6的一端和4558的3引脚电性连接，电容C5的另一端和的电容C6的另一端均接地，4558的2引脚分别与电阻R8的一端和电阻R9的一端电性连接，电阻R8的另一端接地，电阻R9的另一端与4558的1引脚电性连接，4558的1引脚放大电路电性连接。
4.如权利要求3所述的一种真空开关真空度测试仪，其特征在于：所述放大电路包括电阻R1～R5，电容C1～C4和运算放大器AD827AQ；
所述电阻R2的一端与4558的1引脚电性连接，电阻R2的另一端分别与电阻R3的一端、电阻R1的一端和电容C1的一端电性连接，电阻R1的另一端分别与电容C2的一端和AD827AQ的2引脚电性连接，电容C1的另一端和AD827AQ的3引脚均接地，电阻R3的另一端和电容C2的另一端均与AD827AQ的1引脚电性连接，电阻R5的一端与AD827AQ的1引脚电性连接，电阻R5的另一端分别与电阻R6的一端、电阻R4的一端和电容C3的一端电性连接，电阻R4的另一端分别与电容C4的一端和AD827AQ的6引脚电性连接，电容C3的另一端和AD827AQ的5引脚均接地，电阻R6的另一端和电容C4的另一端均与AD827AQ的7引脚电性连接，AD827AQ的7引脚与C8051F350的P0.0引脚电性连接。
5.如权利要求1所述的一种真空开关真空度测试仪，其特征在于：所述A、B、C三相天线传感器分别安装在靠近真空断路器三相灭弧室的位置。
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|---|---|---|---|---|
| CN111916305A (zh) * | 2020-09-07 | 2020-11-10 | 广东电网有限责任公司广州供电局 | 一种高压真空断路器中真空度监测方法和装置 |
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2018
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