专利名称：一种微变电容式杆塔振动检测装置的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及杆塔振动检测领域，特别涉及到一种利用微变电容工作原理的微 变电容式杆塔振动检测装置。
背景技术：
随着电力工业的迅速发展，架空输电线路大量兴建，电力输送容量和输送距离迅 速增长，大容量、远距离的输电线路陆续投入运行，因此线路的安全运行变得愈加重要。在 架空输电线路中，杆塔是输电线路的载体，是保证电力系统安全运行的重要组成部分。由于 杆塔是处于野外的，容易受到诸如风、雨、冰雪、雷电等自然条件和其它外界条件的影响，容 易发生各种事故。其中，因杆塔的振动引发的输电线路故障的事故最多。因此，研究杆塔振 动，找出相应的防振措施已引起国内外科技工作者的普遍重视。但在现有的对于杆塔的振动检测中主要是运用压力传感器、微加速度计、微机械 陀螺仪等。由于振动所测量的信号是一个微弱信号，从而导致所测量的精度不高、灵敏度低 的缺点，且价格也较高。因此需要一种功率损耗低，灵敏度高，结构简单的振动检测装置。本 实用新型主要是利用平板电容质量块的相对位移引起电容量的变化，实现振动量和角度偏 移量的检测，从而达到对杆塔振动检测的目的。通过信息处理器对原始信号进行处理，然后 利用PCI接口将角度振动数据和主体系统连接起来，实现对杆塔振动的检测。
发明内容本实用新型的目的是设计一种微变电容式杆塔振动检测装置，该装置适合于由于 各种原因引起的杆塔振动的检测(如风、人为等)，从而可以将少由于杆塔振动引起输电线 路故障导致的是故障产生，提高输电的可靠性及安全性。为实现上述目的，本实用新型采用如下技术方案一种微变电容式杆塔振动检测装置，其特征是由电源电路、绑定在杆塔上的电容 转换模块、方波激励源、单片机、PCI接口和PC机构成；其中a)、电容转换模块由一个RC串联回路及一个电容传感器构成，电容转换模块的输 入端与方波激励源的输出端连接，输出端与单片机的输入端连接；b)、方波激励源产生方波信号用来驱动RC回路，使被测电容充放电，方波激励源 的输入端与单片机的输出端连接；c)、单片机对容转换模块输入的信号进行判别、低通滤波处理，进一步通过均值滤 波方法分析处理得出振动和角度变化信号，通过PCI接口输出；d)、电源电路分别为电容转换模块、方波激励源、单片机提供电源；本实用新型基于电容的充放电特性来实现微小电容的测量，其模型为串联模型。 其中RC回路中的电容为平板电容，用方波激励源驱动这个RC回路，在电路两端加上驱动电 压给电容充放电，通过测量充电至稳定状态的时间来计算电容量的大小，在正常情况下，这 个充电至稳定状态的时间是不变的。当塔杆的相对位移引起电容极板间距离的变化时，导致结构电容大小不同，及其充电至稳态的时间有所不同，通过检测充电峰峰值的差别，得出 异常信号。然后经过低通滤波去除异常信号中的尖峰脉冲干扰，再进一步通过均值滤波方 法分析处理得出振动和角度变化信号。本实用新型提供的微变电容式杆塔振动检测装置，结构简单，价格便宜，可靠性 高，功率损耗低，灵敏度高等先进的特点，适应社会发展需求。
图1是本实用新型的装置结构图；图2是本实用新型的单片机工作流程图；具体实施方法
以下结合附图对发明作进一步说明参见图1，微变电容式杆塔振动检测装置，由电源电路1、绑定在杆塔底部的电容 转换模块2、方波激励源3、单片机4、PCI接口 5和PC机6构成；其中电容转换模块2由一 个RC串联回路及一个电容传感器构成，电容转换模块2的输入端与方波激励源3的输出端 连接，输出端与单片机4输入端连接；方波激励源3产生的方波信号用来驱动RC回路，使被 测电容充放电，方波激励源3的输入端与单片机4的输出端连接；单片机4对容转换模块 2输入的信号进行判别，对异常信号进行低通滤波处理，进一步通过均值滤波方法分析处理 得出振动和角度变化信号，通过PCI接口 5输出；电源电路1分别为电容转换模块2、方波 激励源3、单片机4提供电源。利用电容转换模块2的平板电容原理运用质量块的相对位移引起电容极板间距 离的变化，进而转变为电容量的变化，再通过检测电路将电容的微小变化转换为与其成正 比的充放电时间的变化来测量系统的振动和角度变化，且该系统通过PCI接口 5可将数据 输出置PC机6，便于分析和保存数据。上述电源电路采用三端可调式集成稳压器LM317构成稳压电源电路。LM317是 美国国家半导体公司的三端可调正稳压器集成电路，是使用极为广泛的一类串连集成稳压 器。它的输出电压范围是1.2V至37V，负载电流最大为1.5A。它的使用非常简单，仅需两 个外接电阻来设置输出电压。信号激励和电容转换模块用于处理电容与时间之间的变换，本测量电路是基于电 容的充放电特性来实现微小电容的测量，其模型为RC串联模型。将被测电容与适当的电 阻构造一个RC回路，并用方波激励源驱动这个回路，在电路两端加上驱动电压给电容充放 电，通过记录充电至稳定状态的时间来测量电容量的大小。进一步，由单片机4通过软件实现方波激励源3产生方波信号，及原始信号的采 集，数字信号的滤波处理以及与其他系统的通信等功能。经过单片机采集和滤波处理之后 的数据与其他系统进行通信，给总体的控制系统提供控制量，这就要用到通信协议。在不同 的应用场合所用到的通信协议不同，同时使用的硬件芯片也不相同。本检测装置使用的是 PCI接口通信。单片机4可采用Microchip公司的PIC16F628A。
权利要求一种微变电容式杆塔振动检测装置，其特征在于由电源电路(1)、绑定在杆塔上的电容转换模块(2)、方波激励源(3)、单片机(4)、PCI接口(5)和PC机(6)构成；其中a)、电容转换模块(2)由一个RC串联回路及一个电容传感器构成，电容转换模块(2)的输入端与方波激励源(3)的输出端连接，输出端与单片机(4)输入端连接；b)、方波激励源(3)产生的方波信号用来驱动RC回路，使被测电容充放电，方波激励源(3)的输入端与单片机(4)的输出端连接；c)、单片机(4)对容转换模块(2)输入的信号进行判别，对异常信号进行低通滤波处理，进一步通过均值滤波方法分析处理得出振动和角度变化信号，通过PCI接口(5)输出；d)、电源电路(1)分别为电容转换模块(2)、方波激励源(3)、单片机(4)提供电源。
2.根据权利要求1所述的微变电容式杆塔振动检测装置，其特征在于由单片机(4) 通过软件实现方波激励源(3)产生方波信号。专利摘要本实用新型涉及一种微变电容式杆塔振动检测装置，主要是利用平板电容质量块的相对位移引起电容量的变化，实现振动量和角度偏移量的检测，从而达到对杆塔振动检测的目的。由电源电路、绑定在杆塔上的电容转换模块、方波激励源、单片机、PCI接口和PC机构成；通过信息处理器对原始信号进行处理，然后利用PCI接口将角度振动数据和主体系统连接起来，实现对杆塔振动的检测。本实用新型提供的方法可以起到检测杆塔振动状况的作用，并且该装置功率损耗低，灵敏度高，结构简单。
文档编号G01B7/30GK201716103SQ201020226350
公开日2011年1月19日 申请日期2010年6月13日 优先权日2010年6月13日
发明者周欣, 王嘉, 王松, 王瑞琼, 谢涛 申请人:重庆市电力建设总公司