一种六氟化硫断路器密度继电器综合校验仪的制作方法

专利名称：一种六氟化硫断路器密度继电器综合校验仪的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种六氟化硫(SF6)断路器密度继电器综合校验仪(以下简称综合校 验仪)。该综合校验仪能够对SF6断路器密度继电器进行现场校验，并能对SF6断路器密度 继电器性能进行综合评估，实现设备的检验，从而提高电力系统自动化水平及可靠性，有效 预防电力系统由于SF6断路器密度继电器故障所引起的灾害。其中涉及数据采集技术、信 号处理技术、智能推理技术、先进控制技术和CAN总线通讯技术。该综合校验仪属于信号处 理与监测类技术领域。背景技术：
随着科技及经济的发展，以SF6气体为灭弧介质的SF6开关及全密封组合电器 (GIS)已在电力系统中广泛使用，正在逐步取代以前的多油式、少油式、真空式断路器。它具 有体积小、重量轻、容量大、成套组装、维修量小等优点，这些都是传统断路器无法比拟的。 然而，SF6气体的泄漏及SF6气体在寒冷状态下的液化会导致设备绝缘能力的下降，甚至造 成严重事故等。因此，SF6电气设备的整体密封性能便成为SF6电气设备的一个重要指标。 这一指标通常以断路器密度继电器(或称密度控制器、密度监视器)来反映。一台密封性 能良好的SF6电气设备内部产生的有毒物质含量较少、湿度较小、密度值稳定不变。
SF6断路器密度继电器是近几年来在SF6电气设备中广泛应用的一种新型安全保 护自动装置，是一种带温度补偿的压力控制器，目前主要以机械式断路器密度继电器为主， 机械式断路器密度继电器原理如图1所示。它的主要作用是检测电气设备本体中SF6气体 密度的变化。如果SF6气体发生泄漏或液化，断路器密度继电器会通过保护回路发出报警信 号。如果密度进一步下降，闭锁开关将发生动作，以保护设备、防止事故的发生。因此断路 器密度继电器的准确性和可靠性是关系到电气设备及电网安全的重要保障，检验其工作的 可靠性和准确性都是十分必要的。因为SF6断路器密度继电器失灵或失准造成的事故或事 故隐患广泛的存在。1997年1月开始实施的电力行业标准《电力设备预防性试验规程》也 已明确要求"SF6气体密度监视器(包括整定值)、压力表检验”在大修后、必要时或1-3年 内必须进行检验。正因如此，研制高精度、使用方便的SF6断路器密度继电器校验仪势在必 行。
SF6气体中的水分含量也是SF6气体的一个重要指标。SF6气体经电弧分解后会产 生粉末状的沉淀物。这些沉淀的固体受潮后呈半导体的特性，使绝缘性能大幅下降。曾有 三台220kV的SF6断路器因SF6含水较多而导致40kA开断失败，断口间因绝缘能力不足在 恢复电压峰值附近击穿。同是这三台设备，未更新其它任何部件，仅换了干燥的气体之后， 就顺利地通过了 40kA开断实验。这说明了 5&气体的水分含量同样严重影响着电气设备的 性能。在实际运行中，水分进入断路器设备的途径很多。例如，新充入的SF6气体本身含有 微量水分，设备部件在工作过程中吸附的水分，设备安装时从大气带入的水分以及设备密 封圈中渗入的水分等等。这些因素都可能导致SF6气体含水量超标。运行过程中SF6断路 器(GCB)在额定气压为0. 3 0. 5MPa时的水分体积分数允许值为600X 10_6。由此可见，SF6设备中的水分含量一般是很少的(微量的)，所以对其含水量的测量称为微水测量。SF6 气体微水量同样是SF6气体状态的重要参数。
基于上述原因，本发明设计了 一种SF6断路器密度继电器综合校验仪。该综合校验 仪自动化程度高、气密性好、功能多样，填补了相关领域的空白。它集采集、计量、智能推理、 通讯功能于一体，实时智能监测现场SF6断路器密度继电器的状态参数，采用先进信号处理 技术及算法提取特征量，并结合系统信息实现智能推理及智能控制功能。为提高该综合校 验仪的实时性和抗干扰能力，采用CAN总线通讯技术与上位机通信，在上位机实现设备的 健康综合管理。
发明内容
1、目的本发明的目的是提供一种六氟化硫(SF6)断路器密度继电器综合校验仪。 该综合校验仪采用了 ATMEL公司的8位高档微处理器ATmegaUS的体系结构，集采集、计 量、智能推理、通讯、健康管理功能于一体，实时智能监测现场SF6断路器密度继电器运行状 态，采用先进信号处理技术及算法提取特征量，并结合系统信息实现智能推理及智能控制 功能，并采用CAN总线通讯技术将监测结果及智能推理结果实时传送到上位机。
2、技术方案本发明一种SF6断路器密度继电器校验仪，它由硬件结构和软件结构 两大部分及外接的气动单元构成。三者之间的关系是硬件结构在软件结构的控制下驱动 外接的气动单元动作，进行数据采集和分析，并与硬件结构的监控中心服务器单元进行通 讯。该硬件结构分为下位机硬件结构和上位机硬件结构两部分，其之间的关系是下位机硬 件结构安装在现场SF6断路器机构柜台下，上位机硬件结构安装在主控室电力测量柜台上， 它们之间通过CAN总线网络实现通讯。其中，该下位机硬件结构负责数据的采集、处理及传 输，它包括基于AVR单片机智能控制及处理单元、数据采集单元、智能控制输出单元、数据 存储单元及CAN总线通讯单元；它们之间的逻辑关系是基于AVR单片机智能控制及处理 单元控制数据采集单元采集数据，并将数据存入数据存储单元，存储完毕后，基于AVR的智 能控制及处理单元调用数据存储单元的数据进行处理及智能推理，并将智能推理结果输出 至智能控制输出单元，同时，将处理后的数据通过CAN总线通讯单元传送到上位机硬件结 构。
该上位机硬件结构由监控中心服务器单元和CAN总线通讯单元(即PCI1680U板 卡)组成，其之间的关系是PCI1680U板卡插入监控中心服务器单元PCI插槽中，实现与下 位机硬件结构的通信。该监控中心服务器单元是工控机；该CAN总线通讯单元是PCI1680U 板卡。上位机硬件结构负责监测数据的接受、控制命令的发送及人机接口界面显示。相应 的，软件结构也分为下位机软件结构和上位机软件结构两部分。下位机软件结构负责驱动 下位机的硬件结构完成状态数据采集，对采集的数据采用小波分析、包络分析、经验模态分 解技术、模糊推理技术等先进的信号处理技术及算法进行特征提取，计算出SF6断路器密度 继电器的运行状态，并结合系统状态信息执行智能推理功能实现对SF6断路器密度继电器 的智能控制及诊断；最后，下位机软件结构通过CAN总线通讯单元将监测处理结果发送到 上位机硬件结构的监控中心服务器单元。上位机软件结构负责驱动上位机硬件结构的CAN 总线通讯单元完成与下位机硬件结构的数据通讯，并建立人机交互界面和实现监测信息的 管理，为检修人员提供信息来源，同时结合设备历史运行信息，进行智能推理，实现对设备性能状态评估。下面分别具体阐述
(1)硬件结构
下位机硬件结构由基于AVR单片机智能控制及处理单元、数据采集单元、数据存 储单元、智能控制输出单元及CAN总线通讯单元。其之间关系是数据采集单元对本体设备 的相关状态参数进行采集，传输给基于AVR单片机智能控制及处理单元进行处理，并送基 于AVR单片机智能控制输出单元对本体设备进行控制，相关测试数据及推理结果存入数据 存储单元，上位机硬件结构的监控中心服务器单元通过CAN总线通讯单元对下位机硬件结 构进行控制，下位机硬件结构的将测试数据通过CAN总线通讯单元上传至上位机硬件结构 的监控中心服务器单元，供监控中心服务器单元进行存储及分析。
所述基于AVR单片机智能控制及处理单元选择了 ATMEL公司的ATmegal^单片机 作为主控制器，该单片机是整个控制电路的核心。ATMEL公司和第三方公司也提供了功能强 大的程序编译和调试软件，可以大大地减少系统开发的时间。
所述数据采集单元由AD7490模数转换器、模拟传感器、开关量采集模块、数字信 号调理电路及模拟信号调理电路组成，其之间的关系是模拟传感器输出信号经过模拟信 号调理电路进行信号调理和滤波，并将结果输出至AD7490模数转换器进行电压转换；模拟 量采集和开关量采集同时进行。该AD7490模数转换器是16通道、12位、低功耗的高速模数 转换芯片；该模拟传感器包括PT100温度传感器、GEMS3100压力传感器、DMP248湿度传感 器，其之间的关系是=PTlOO温度传感器采集现场温度，GEMS3100压力传感器采集气路中的 气体压力，DMP248湿度传感器采集现场湿度；该开关量采集模块采用光耦TLP521-4，它与 AVR单片机相连；该数字信号调理电路是由光藕、贴片电阻、退耦电容、滤波电容及普通稳 压二极管组成；其之间关系是通过光耦实现数字信号的传递、隔离以及电平转换；该光藕 是采用TLP521-4芯片；该贴片电阻是4. 7K、1K阻值电阻，它与光耦芯片共同构成数字量采 集电路；该退耦电容是16uF贴片电容，消除采样电阻产生的耦合作用；该滤波电容是4. 7uF 贴片电容，它接在信号输出端，滤除电路中的交流成分，使输出的直流更平滑；该普通稳压 二极管是IN4733，它并联在电路的输出端，用于稳定输出端电压；该模拟信号调理电路由 取样电阻、退耦电容、滤波电容及电压跟随器组成；其之间关系是取样电阻对模拟传感器 的电流信号进行采样；该取样电阻是250欧贴片电阻，它对电流信号进行采样，将电流信号 转变为电压信号；该退耦电容是16uF贴片电容，它并接于放大电路的电源正负极之间，防 止由电源内阻形成的正反馈而引起的寄生振荡；该滤波电容是4. 7uF贴片电容，它接在信 号输出端，滤除电路中的交流成分，使输出的直流更平滑；该电压跟随器由放大器LM358构 成，其输入阻抗很大，输出阻抗很小，可以分离出采样电阻的影响。
所述数据存储单元由EEPROM存储器构成。数据存储功能是将用户的测试数据进 行保存便于用户后续的查询，因此设计中选用了 24LC512作为外部EEPROM芯片，该芯片容 量为512千位，即64KJ4LC512为单电源供电，工作电压低至1. 8V，采用低功耗CMOS技术， 典型工作电流为1mA，典型待机电流(工业级温度)为ΙμΑ。应用中用ATmegaUS单片机 的I/O端口模拟1 总线时序与芯片进行通信，完成读写操作。
所述智能控制输出单元包括液晶显示模块、键盘、微型打印机和驱动电路单元。其 之间关系是液晶显示模块为用户提示操作信息，用户通过键盘输入相应指令，驱动电路单 元改变气路内的压力值。该液晶显示模块选用点阵为对0*128、控制器为T6963C的液晶显示模块，它自带负压生成电路。该键盘采用了 4行4列的矩阵式键盘，键盘8个引脚分别通 过限流电阻与单片机的I/O端口相连。该微型打印机是热敏微型打印机，它同时具有并口 和串口通讯功能，并行接口与CENTRONICS标准兼容，接口连接器选用沈线双排针插座；串 行接口与RS-232C标准兼容或TTL电平。打印控制命令与IBM和EPSON打印机兼容。在 应用中采用串口 TTL电平通讯方式，即用单片机的串口 1与微型打印机直接连接，采用TTL 电平进行通讯。在使用前，首先利用随机字模生成软件生成所需汉字的字模，然后通过并 口线下载到微型打印机中。该驱动电路单元由步进电机的驱动电路和电磁阀门的驱动组 成，其之间关系是步进电机驱动电路驱动步进电机带动气缸活塞动作，电磁阀门的驱动 在智能控制输出单元的控制下通断，进行气路控制。该步进电机驱动电路是和利时公司的 56BYG25C-SASSBL-0241型两相混合式步进电机，该型号电机静态相电流为2. 4A，保持转矩 1. 04N,重量0. 6kg ；该电磁阀门的驱动采用ULN2003驱动芯片，它是ST公司生产的高电压、 大电流驱动芯片。
所述CAN总线通讯单元由上位机通信模块和下位机通信模块组成，它们之间通过 CAN总线网络相连。下位机通信模块由MCP2515控制器和MCP2551发送器组成，其之间的关 系是MCP2515控制器与基于AVR单片机智能控制及处理单元相连受其控制，并且对MCP2551 发送器进行控制；它负责下位机硬件结构的数据采集单元采集数据的发送和接收。上位机 通信模块采用PCI 1680U板卡，它直接插入工控机PCI插槽中，负责接受下位机通信模块传 来的数据及发送上位机通信模块的控制命令。CAN总线网络采用星型连接组网，分别对位于 不同地点多台SF6断路器密度继电器进行监测，下位机硬件结构的各个单元分别向监控中 心服务器单元发送监测数据。监控中心服务器单元可实现对下位机硬件结构的各个单元的 远程配置和数据接收。
该下位机硬件结构的总体方案框图，如图3所示。
上位机硬件结构由监控中心服务器单元和CAN总线通讯单元(PCI1680U板卡)组 成，其之间的关系是PCI1680U板卡插入监控中心服务器单元PCI插槽中，实现与下位机硬 件结构的通信。该监控中心服务器单元是工控机；该CAN总线通讯单元是PCI1680U板卡。 上位机硬件结构负责监测数据的接受、控制命令的发送及人机接口界面显示。
(2)软件结构
本发明的软件结构也分为下位机软件结构和上位机软件结构两个部分；其之间的 关系是下位机软件结构控制下位机硬件结构对校验现场进行监测，并将相关数据传送至上 位机硬件结构，上位机软件结构控制上位机硬件结构对数据进行接收和处理；
所述下位机软件结构分为密度测试、湿度测量、数据查询和系统时间设定四个程 序。其之间关系是密度测试程序控制校验仪对断路器密度继电器进行校验，测量相关 状态参数值，湿度测量程序控制校验仪对气路的湿度值进行测量，并对测量结果进行存储， 数据查询程序通过一定的算法对已存储的历史数据进行查询，系统时间设定程序对校验仪 的时间进行设定，为校验结果提供时间信息。
所述密度测试程序是SF6断路器密度继电器综合校验仪的主要功能。不同的断路 器密度继电器所需测量的点是不同的，需要根据被测表的类型进行判断，进入相应的测试 流程。为了防止用户在未连接好管路的情况下进行校验而造成校验仪气路漏气，特设计了 漏气检查程序。当气压下降至报警或闭锁压力值时，断路器密度继电器的报警或闭锁开关闭合，控制电路通过光耦采集开关量进入中断程序，压力传感器采集报警或闭锁压力值，中 断返回后，程序根据全局变量标志位来判断中断的类型，在测量完最后一个校验值后，电机 正转进行返回值的测量。全部返回值测量完后，电机自动调整管路气压使之恢复到额定值， 一次测量过程完成。该密度测试程序流程图见图4.
所述湿度测试程序是SF6断路器密度继电器综合校验仪的附加功能。测试时首先 将测试管路与湿度测试口连接好。打开测试口，关闭气缸阀门，湿度测试阀打开。由于湿度 测试时本体阀门是打开的，这时由于本体的气压远大于校验仪测试管路的气压，本体气体 将向测试气路流动，由于湿度测试阀打开，管路中的残余气体被排除，一定延时后，关闭湿 度测试阀，通过AD采集湿度传感器的输出信号，得到本体气体的湿度值。该湿度测试程序 流程图见图5.
所述数据存储程序是断路器密度继电器综合校验仪的一个重要功能，测试数据全 部记录在外置的EEPROM 24LC512中。根据需求，综合校验仪具备按设备编号和测试日期查 询测试记录的功能。在程序设计的关键是设计合理的数据存储方式，加快查询的速度。对 于一次测试，它是由设备编号、测试日期以及同一天内的操作次数等信息唯一确定的，其中 的测试值记录包括被测仪表额定值、动作值、返回值等数据，这些数据信息共同构成了某设 备某一次测试的记录。假设不采取特殊的数据存储方式，仅仅按照测试顺序将记录顺序写 入存储单元中，则在查询过程中，不论是按设备编号查询还是按日期查询都只能按记录顺 序逐次比较查询，即使采用对分法等查询方法效率也不很高，因此在数据的存储上采取了 分块的方法，以提高查询的速度。数据存储程序流程图见图6，按设备编号查询流程图见图 7，按日期查询流程图见图8。
所述系统时间设定程序是SF6断路器密度继电器综合校验仪的重要功能。综合校 验仪的日历时钟芯片为每次测量结果提供准确的时间信息，时间设定程序使用户可以方便 的更改当前时间。时间设定时，用户需在主菜单选择参数设定选项进入系统时间设定的界 面。在界面中用户输入时间(包括年、月、日、时、分)，确定后，控制电路通过1 总线将时 间信息写入日历时钟芯片PCF8563，完成时间的设定。系统时间设定流程图见图9。芯片 PCF8563的主要特性如下四种报警功能和定时器功能；40KHz I2C总线；内部含有复位电 路，振荡器电路和内部低压检测电路；具有中断输出和可编程时钟输出；超低功耗和宽电 压范围，可在1. OV和5. 5V电压下工作。
所述上位机软件结构在Windows操作系统环境下，采用VC++6. 0编写并利用SQL krverfOOO开发后台数据库，上位机软件结构如图10所示。该人机交互部分采用大液晶显 示，支持键盘、鼠标及触摸屏输入，它负责数据及波形的显示并提供控制参数设置窗口，实 现工作人员和装置的交互。工控机负责驱动CAN通讯单元工作，实现数据的发送和接收。数 据库部分存储监测信息，并实现管理与查询等功能。上位机软件的工作流程是在管理人员 登陆后首先和指定编号的现场监测单元进行连接，并向现场监测单元发送管理人员设定的 控制参数，对现场监测单元进行远程配置；在断路器不动作时，现场监测单元根据控制参数 设定对绝缘状态进行监测，定时通过CAN总线网络向上位机发送数据。在默认设置情况下， 现场监测单元每隔6小时向监控中心服务器单元发送一次现场数据，数据超过设定阈值， 产生报警信息，提示值班人员进行处理，同时监控中心服务器单元把数据保存到数据库，为 以后查看数据及波形曲线提供数据来源。当SF6断路器密度继电器动作时，现场监测单元实时采集状态信息并将数据在AVR处理器中进行快速处理并执行智能推理功能，最后通过 CAN总线网络发送到上位机。监控中心服务器单元将接收到的计算结果进行显示并将信息 保存入数据库，同时，结合断路器的历史信息，执行智能推理功能，估算设备性能及寿命，从 而实现对设备的智能监测。
(3)外接的气动单元
所述外接的气动单元由气缸和管道组成，其之间关系是气缸里的活塞阀门在步 进电机带动下进行拉伸和推进，改变气路中的气体压力值。它在智能控制输出单元的控制 下，增大或减小气路内的压力值。该气缸的型号是SC630100型标准气缸及其配套X-ASL603 型接头；该管道的规格是直径4mm-6mm，壁厚1mm，通过转换接头进行对接。
本发明SF6气体断路器密度继电器校验仪的气动单元示意图如图2所示。该综合 校验仪通过控制电路驱动步进电机旋转来带动活塞气缸运动，从而实现断路器密度继电器 自动充气和放气，在充放气的过程中采样电路采集传感器信号，经过处理器处理后得到闭 锁和报警压力值，将该值与被测断路器密度继电器的额定值比较即可判断断路器密度继电 器是否工作正常，整个测试过程完全在控制电路的控制下自动进行。
本发明的六氟化硫(SF6)断路器密度继电器综合校验仪，其工作过程是当登陆上 位机的软件系统后，监控中心服务器单元首先根据默认配置或工作人员的设定向指定编号 的现场监测单元(下位机)发送控制参数，完成对现场监测单元的远程配置。然后，下位机 硬件结构中的基于AVR单片机智能控制及处理单元控制数据采集单元，并将数据存储在数 据存储单元中，最后，基于AVR单片机智能控制及处理单元调用数据存储单元的数据进行 信号特征提取和参数计算，同时，结合系统信息进行智能推理与智能控制，综合评估设备性 能。
3、优点及功效
本发明一种六氟化硫断路器密度继电器综合校验仪，其优点和有益效果如下
(1)采用高性能的单片机进行检测与控制，机电一体化设计，具有结构合理、运行 稳定的气动平台，气动元件采用高性能的进口元件，性能稳定可靠。
(2)校验过程中无需恒温室，可以在任意有效温度范围内对SF6气体断路器密度继电器进行校验，自动完成压力测量和20°C值转换，从而完成了压力、温度间的动态自动补 mte ο
(3)配有多种型号气路接头，方便校验仪气路的连接，校验时无需拆卸断路器密度 继电器，可以对其进行在线校验；采用进口接口装置，保证了气路密闭性，大大提高了测量 精度；具有广泛的适用性，可以根据待校验的断路器密度继电器参数进行设定，适用于不同 型号的断路器密度继电器校验。
(4)带有高精度时钟芯片，为测量结果提供准确的时间信息，采用可涓流充电纽扣 电池，设备上电时自动充电，无需更换电池；能同时存储32个设备的测试数据，可以为每个 设备存储35次测试结果，并具有掉电数据保护功能；具备多样化、人性化的数据查询方式， 有利于快速准确地查询所需历史数据；具有方便快捷的打印设备，可以根据需要任意选择 要打印的历史数据，数据以报表式进行打印，清晰明了。
(5)该综合校验仪通过CAN总线网络组网，可以实现多对一的通讯方式，CAN总线 通讯方式数据传输速率高，传输距离远，比较适合于电厂、电站等电磁辐射、干扰比较强的场合。
(6)该综合校验仪接线简单，安装方便，占地空间小，具有高可靠、长寿命、强抗电 磁干扰功能。

图1机械式断路器密度继电器原理图
图2本发明SF6气体断路器密度继电器校验装置气路原理示意图
图3本发明下位机硬件结构的总体方案框图
图4本发明密度测试程序流程图
图5本发明湿度测试软件流程图
图6本发明数据存储程序流程图
图7本发明按设备编号查询程序流程图
图8本发明按日期查询程序流程图
图9本发明系统时间设定流程图
图10本发明上位机软件结构示意图
图11本发明的综合校验仪之结构框图
图中符号说明如下
1连接被测气室，2预充气室，3金属波纹管，4双金属片，5微动开关。
具体实施方式
见图11所示，本发明一种六氟化硫断路器密度继电器综合校验仪，它包括硬件结 构和软件结构及外接的气动单元三部分。三者之间的关系是硬件结构在软件结构的控制 下驱动外接的气动单元动作，进行数据采集和分析，并与硬件结构的监控中心服务器单元 进行通讯。该硬件结构分为下位机硬件结构和上位机硬件结构两部分，其之间的关系是 下位机硬件结构安装在现场SF6断路器机构柜台下，上位机硬件结构安装在主控室电力测 量柜台上，它们之间通过CAN总线网络实现通讯。其中，该下位机硬件结构负责数据的采 集、处理及传输，由基于AVR单片机智能控制及处理单元、数据采集单元、数据存储单元、智 能控制输出单元及CAN总线通讯单元组成。其之间关系是数据采集单元对本体设备的相 关状态参数进行采集，传输给智能控制及处理单元进行处理，并送智能控制输出单元对本 体设备进行控制，相关测试数据及推理结果存入数据存储单元，该上位机硬件结构通过CAN 总线通讯单元对下位机硬件结构进行控制，下位机硬件结构将测试数据通过CAN总线通讯 单元上传至上位机硬件结构，供上位机硬件结构进行存储及分析。上位机硬件结构由监控 中心服务器单元和CAN总线通讯单元(即PCI1680U板卡)组成，其之间的关系是PCI1680U 板卡插入监控中心服务器单元PCI插槽中，实现与下位机硬件结构的通信。该监控中心服 务器单元是工控机；该CAN总线通讯单元是PCI1680U板卡。该软件结构由下位机软件结构 和上位机软件结构两个部分组成；其之间的关系是下位机软件结构控制下位机硬件结构对 校验现场进行监测，并将相关数据传送至上位机硬件结构，上位机软件结构控制上位机硬 件结构对数据进行接收和处理。
所述基于AVR单片机智能控制及处理单元选择了 ATMEL公司的ATmegal^单片机作为主控制器，该单片机是整个控制电路的核心。ATmegaUS是ATMEL公司的8位高档 微处理器，它基于AVRRISC结构和Harward体系，具有高性能、低功耗的特点。片内自带 128Kbytes的FLASH和4K的e印rom，同时自带SPI、TWI (I2C)等接口，这些资源为系统硬件 设计带来了很大的方便，减少了外围电路的设计，节约了硬件成本。利用片内的8位或16 位定时器，可以很好地完成对步进电机地控制。ATMEL公司和第三方公司也提供了功能强大 的程序编译和调试软件，可以大大地减少系统开发的时间。
所述数据采集单元由AD7490模数转换器、模拟传感器、开关量采集模块、数字信 号调理电路及模拟信号调理电路组成，其之间的关系是模拟传感器输出信号经过模拟信 号调理电路进行信号调理和滤波，并将结果输出至AD7490模数转换器进行电压转换；模拟 量采集和开关量采集同时进行。该AD7490模数转换器是16通道、12位、低功耗的高速模数 转换芯片；该开关量采集模块与AVR单片机相连，对AD7490模数转换器进行控制；该模拟 传感器包括PT100温度传感器、GEMS3100压力传感器、DMP248湿度传感器；该开关采集模 块采用光耦TLP521-4，它与AVR单片机相连；该数字信号调理电路是由光藕、贴片电阻、退 耦电容、滤波电容及普通稳压二极管组成；其之间关系是通过光耦实现数字信号的传递、隔 离以及电平转换；该光藕是采用TLP521-4芯片；该贴片电阻是4. 7K、1K阻值电阻，它与光 耦芯片共同构成数字量采集电路；该退耦电容是16uF贴片电容，消除采样电阻产生的耦合 作用；该滤波电容是4. 7uF贴片电容，它接在信号输出端，滤除电路中的交流成分，使输出 的直流更平滑；该普通稳压二极管是IN4733，它并联在电路的输出端，用于稳定输出端电 压；该模拟信号调理电路由取样电阻、退耦电容、滤波电容及电压跟随器组成；其之间关系 是取样电阻对模拟传感器的电流信号进行采样；该取样电阻是250欧贴片电阻，它对电流 信号进行采样，将电流信号转变为电压信号；该该退耦电容是16uF贴片电容，它并接于放 大电路的电源正负极之间，防止由电源内阻形成的正反馈而引起的寄生振荡；该滤波电容 是4. 7uF贴片电容，它接在信号输出端，滤除电路中的交流成分，使输出的直流更平滑；该 电压跟随器由放大器LM358构成，其输入阻抗很大，输出阻抗很小，可以分离出采样电阻的 影响。
所述数据存储单元由EEPROM存储器构成。数据存储功能是将用户的测试数据进 行保存便于用户后续的查询，因此设计中选用了 24LC512作为外部EEPROM芯片，该芯片容 量为512千位，即64KJ4LC512为单电源供电，工作电压低至1. 8V，采用低功耗CMOS技术， 典型工作电流为1mA，典型待机电流(工业级温度)为1μΑ。24ΙΧ512具有写保护功能，读写 次数高达1000000次，4LC512采用1 总线通信，具有单字节写入、整页写入、单字节读取、 整页读取等多种读写模式，写操作时间小于5ms，读单字节操作时间经实际使用测试一般在 几十微秒。应用中用单片机的I/O端口模拟1 总线时序与芯片进行通信，完成读写操作。
所述智能控制输出单元包括液晶显示模块、键盘、微型打印机和驱动电路单元，其 之间关系是液晶显示模块为用户提示操作信息，用户通过键盘输入相应指令，驱动电路单 元改变气路内的压力值。该液晶显示模块选用点阵为对0*128、控制器为T6963C的液晶显 示模块，它自带负压生成电路，因此不用额外设计负压生成电路。T6963C液晶显示模块控制 器多用于中小规模的液晶显示器件，常被装配在图形液晶显示模块上，以内藏控制器型图 形液晶显示模块的形式出现。该键盘设计采用了 4行4列的矩阵式键盘，键盘8个引脚分 别通过限流电阻与单片机的I/O端口相连。键盘是同仪器面板的面膜一同设计的。各个按键的含义如下0 9位数字键，同时2、8、4、6分别具有上、下、左、右选择菜单的功能；ENT 键即Enter键，表示确认，ESC键表示退出，PRT键表示打印；此外还具有光标左移位和右移 位键，以及关闭蜂鸣器的静音键。为了便于用户将测试记录输出保存，设计了微型打印机模 块。该微型打印机选用沈阳新荣达电子有限公司的RD-E型热敏微型打印机。该微型打印 机专为仪器仪表面板安装打印机而设计，采用独特的面板式嵌入结构，可将整个打印机固 定在仪表面板上。换纸方式为前面板换纸，十分方便。其中，E型为超薄紧凑设计，面板安 装开孔尺寸仅为76mmX 76mm，深度仅45mm，可容纳直径为33mm的打印纸卷。控制板为防尘 设计安装，采用原装进口打印头，有效确保打印效果与打印机的使用寿命。RD-E微型打印机 同时具有并口和串口通讯功能，并行接口与CENTRONICS标准兼容，接口连接器选用沈线双 排针插座；串行接口与RS-232C标准兼容或TTL电平，接口连接器选用DB-9孔座或5线单 排针型插座。打印控制命令与IBM和EPSON打印机兼容。在应用中采用串口 TTL电平通讯 方式，即用单片机的串口 1与微型打印机直接连接，采用TTL电平进行通讯。在使用前，首 先利用随机字模生成软件生成所需汉字的字模，然后通过并口线下在到微型打印机中。该 驱动电路单元由步进电机的驱动和电磁阀门的驱动组成。其之间关系是步进电机驱动电 路驱动步进电机带动气缸活塞动作，电磁阀门的驱动在智能控制输出单元的控制下通断， 进行气路控制。该步进电机驱动电路是和利时公司的56BYG25C-SASSBL-0241型两相混合 式步进电机，该型号电机静态相电流为2. 4A，保持转矩1. 04N，重量0. 6kg ；该电磁阀门的驱 动采用ULN2003驱动芯片，它是ST公司生产的高电压、大电流驱动芯片。为了使气路气压 在测试过程中缓慢改变，步进电机处在低转速的工作状态。由于步进电机在低速运行时存 在较大振动和噪声，因此必须有专门的细分电路来改善步进电机低频性能。步进电机的选 择与校验仪机械平台的设计密切相关。
所述上位机硬件结构由监控中心服务器单元和CAN总线通讯单元(PCI1680U板 卡)组成，其之间的关系是PCI1680U板卡插入监控中心服务器单元PCI插槽中，实现与下 位机硬件结构的通信。该监控中心服务器单元是工控机；该CAN总线通讯单元是PCI1680U 板卡。上位机硬件结构负责监测数据的接受、控制命令的发送及人机接口界面显示。
该上位机监控中心服务器单元采用工控机实现，工控机选用4U机架式一体化工 作机(AWS-4U-084)，放置于控制室电力配电采集柜台上，负责存储、显示和管理监测数据。 监控中心工作人员可以通过上位机软件进行人机交互实现对监测参数的分析和管理。
该CAN总线通讯单元由上位机通信模块和下位机通信模块组成，它们之间通过 CAN总线网络相连。下位机通信模块是采用MCP2515控制器和MCP2551发送器，负责下位 机硬件结构的数据采集单元采集数据的发送和接受。上位机通信模块采用研华科技公司产 品PCI1680U板卡，该板卡直接插入工控机PCI插槽中，它负责接受下位机通信模块传来的 数据及发送上位机通信模块控制命令；上位机通信模块和下位机通信模块间采用CAN总线 通信协议实现数据的高速可靠传输。CAN总线网络采用星型连接组网，数据传输线采用双绞 线。在现场各需要检测状态的断路器机构柜下，安装下位机硬件结构，利用CAN总线网络组 网，可分别对位于不同地点的多个SF6高压断路器进行监测，各个下位机硬件结构分别向监 控中心服务器单元发送监测数据。
本发明的软件结构也分为下位机软件结构和上位机软件结构两个部分；其之间的 关系是下位机软件结构控制下位机硬件结构对校验现场进行监测，并将相关数据传送至上位机硬件结构，上位机软件结构控制上位机硬件结构对数据进行接收和处理；
所述下位机软件结构分为密度测试、湿度测量、数据查询和系统时间设定四个程 序部分。其之间关系是密度测试程序控制校验仪对SF6断路器密度继电器进行校验，测量 相关状态参数值，湿度测量程序控制校验仪对气路的湿度值进行测量，并对测量结果进行 存储，数据查询程序通过一定的算法对已存储的历史数据进行查询，系统时间设定程序对 校验仪的时间进行设定，为校验结果提供时间信息。
所述密度测试程序实现了 SF6断路器密度继电器校验仪的主要功能。密度测试的 工作流程是首先输入被测设备的设备编号和被测仪表的额定压力值和闭锁、报警压力值， 并输入测试表的类型。不同的断路器密度继电器所需测量的点是不同的，有些仪表包含报 警与闭锁点，有些则有两组报警闭锁点，有些仪表还含有超压点，因此需要根据被测表的类 型进行判断，进入相应的测试流程。不同的仪表类型在测试过程中的流程是类似的，在测试 气路连接好的情况下按ENT键开始校验。为了防止用户在未连接好管路的情况下进行校验 而造成校验仪漏气，特设计了漏气检查程序。在该程序中首先打开测试接口的电磁阀而关 闭气缸电磁阀，压力传感器采集气路压力。若气路没有连接好则会迅速漏气，这时管路中的 气压下降。在程序中将采集到的压力值与预先设定的数值相比较，若小于设定值表明管路 漏气，在液晶界面上不断提示用户连接好管路；若大于预定值则提示用户可以继续进行测 量。在校验过程中，首先打开气缸阀门，压力传感器采集管路压力值，若小于被测仪表额定 压力值则电机正转，气缸压缩使管路气压增至额定值(对于需要测超压值的仪表需要加压 至超压值)。然后，气缸反转使管路的气压减小。当气压下降至报警或闭锁压力值时，断路 器密度继电器的报警或闭锁开关闭合，控制电路通过光耦采集开关量进入中断程序，在中 程序中电机停转，压力传感器采集报警或闭锁压力值并根据中断的类型——报警中断、闭 锁1中断、闭锁2中断、超压中断来置位全局变量标志位。中断返回后，程序根据全局变量 标志位来判断中断的类型，在测量完最后一个校验值后(压力值最低的中断类型)电机正 转进行返回值的测量。全部返回值测量完后(压力值最高的中断发生后)，电机自动调整管 路气压使之恢复到额定值，从而完成一次校验过程。测量报警值和闭锁值的密度测试的程 序流程如图5所示，对于含有两个闭锁值和超压值的仪表，测试流程图基本类似，这里不再 重复。
所述湿度测试程序实现了 SF6断路器密度继电器校验仪的附加功能。其工作程序 是测试时首先将测试管路与湿度测试口连接好。打开测试口，关闭气缸阀门，湿度测试阀打 开。由于湿度测试时本体阀门是打开的，这时由于本体的气压远大于校验仪测试管路的气 压，本体气体将向测试气路流动，由于湿度测试阀打开，管路中的残余气体被排除，一定延 时后，关闭湿度测试阀，通过AD采集湿度传感器的输出信号，得到本体气体的湿度值。根据 以上流程，湿度测试部分的流程图如图6所示。
所述数据查询程序实现了断路器密度继电器校验仪的一个重要功能，测试数据全 部记录在外置的EEPROM 24LC512中。根据需求，校验仪具备按设备编号和测试日期查询测 试记录的功能。该程序设计的关键是设计合理的数据存储方式，加快查询的速度。对于一 次测试，它是由设备编号、测试日期以及同一天内的操作次数等信息唯一确定的，其中的测 试值记录包括被测仪表额定值、动作值、返回值等数据，这些数据信息共同构成了某设备某 一次测试的记录。在数据的存储上采取了分块的方法，以提高查询的速度。对于一次测试记录，共用56个字节来存储测试相关信息。其中，第一位为标志位OxFF，以下依次是年月 日、操作次数、设备编号、测试值等相关信息。由于按设备编号查询是较为常用的，因此把 24LC51264K的存储空间按设备编号进行了分配，并假定可以测试32个设备，即将存储空间 分成了 32块，这样每一个设备存储块就有2000个字节可以使用。由于一次测试记录占56 个字，因此每一个设备存储块可以存储35个记录。实际中，电厂一年中对一台断路器密度 继电器的测试一般不多于两次，因此一个存储块的存储量(35个记录)可容纳多年年的测 试结果，因此采用分块的数据存储方法不会对实际应用造成影响。由于按照设备编号进行 分块，可以迅速地进行设备编号查询。下面针对数据的存储、按设备编号查询、按日期查询 进行详细的介绍。
数据存储在密度或湿度测试完成后，都需要将测试数据及其它相关信息进行存 储。由于存储区按设备编号进行了分块，存储信息前首先根据被测设备的编号找到相应的 块地址。然后，在该块中寻找此次记录应当存储的位置，这一功能可利用第一位的标志位 OxFF来实现，在循环中不断比较存储块中每56个字节的第一位是否为OxFF，如果不是则找 到本次记录应当写入的位置。如果出现存储块已经写满的情况则对用户进行提示，询问是 否将以前的测试记录全部打印，然后清空存储块并将本次测试记录写入该块的前56个字 节。数据存储的程序流程如图7所示。
按设备编号查询由于存储区采用按设备编号分块，按设备编号查询具有很快的 速度。按设备编号查询时，首先键入设备号，程序根据设备号找到相应的块地址，在该块中 存储着同一设备号、不同测试日期的测试记录。如果输入的设备号不存在，进入提示界面并 请用户重新输入编号。用户选择相应的日期，查询该日期下的测试记录，并可以选择是否打 印。由于具有密度测试，湿度测试和密度湿度综合测试三种测试可能，查询结果的显示界面 是根据测试类型的不同而不同的，因此在一次测试记录的56个字节中用的第M个字节作 为标志位来表示测试类型。其中，1表示密度测试，2表示湿度测试，3表示密度湿度综合测 试。按设备编号查询的程序流程图如图7所示。
按日期查询进行日期查询时，首先输入年月日的日期信息。如果输入有误或输入 的日期不存在，软件返回到日期输入界面请用户重新输入。输入日期后，程序从整个存储空 间的首地址开始查询，将各条记录中的日期信息与输入的日期逐次比较，并将日期匹配的 记录的地址存入全局数组global_temp_addresS，直到查询完整个存储空间为止。由于每个 存储块在绝大多数情况下并未存储满，因此匹配日期时首先判断该存储块当前56个字节 的第一位是否为OxFF，如果是则继续查询，如果不是，表明该存储块已经查询完，直接跳入 下一个存储块进行查询，这样可以大大提高日期查询的速度。全部查询完后，程序将日期匹 配的记录的设备编号列出，用户选择希望查询的设备编号，查询记录的详细内容，并根据需 要决定是否打印。按日期查询的程序流程图如图8所示。
所述系统时间设定程序实现了断路器密度继电器校验仪的重要功能。该功能为每 一次测量的结果提供了准确的时间信息；时间设定时，用户需在主菜单选择参数设定选项 进入系统时间设定的界面。在界面中用户输入时间(包括年、月、日、时、分)，确定后，控制 电路通过1 总线将时间信息写入日历时钟芯片PCF8563，完成时间的设定。时间输入界面 中，用户通过向上和向下按键实现数据的加减，通过左移和右移按键移动光标，完成时间的 输入。由于一个月天数不同，因此输入月份的限制是不同的，对1、3、5、7、8、10、12月，月份增加的上限为31，对于4、6、9、11月，月份增加的上限为30，对于闰年，2月有四天，非闰年 2月有观天。闰年的判定条件为能被4整除而不能被100整除的年份是闰年；能被100 整除又能被400整除的年份是闰年；不满足上述两个条件的年份不是闰年。输入的月份和 天数在达到上限值后再增加则恢复初值1。系统时间设定的流程图如图9所示。
所述上位机软件结构在Windows操作系统环境下，采用VC++6. 0编写并利用SQL krverfOOO开发后台数据库，上位机软件结构如图10所示。该人机交互部分采用大液晶 显示，支持键盘、鼠标及触摸屏输入，它负责数据及波形的显示并提供控制参数设置窗口， 实现工作人员和装置的交互。工控机负责驱动CAN通讯单元工作，实现数据的发送和接收。 数据库部分存储监测信息，并实现管理与查询等功能。上位机软件结构的工作流程是在管 理人员登陆后首先和指定编号的现场监测单元进行连接，并向现场监测单元发送管理人员 设定的控制参数，对现场监测单元进行远程配置；在断路器不动作时，现场监测单元根据控 制参数设定对绝缘状态进行监测，定时通过CAN总线网络向上位机发送数据。在默认设置 情况下，现场监测单元每隔6小时向监控中心服务器单元发送一次现场数据，数据超过设 定阈值，产生报警信息，提示值班人员进行处理，同时监控中心服务器单元把数据保存到数 据库，为以后查看数据及波形曲线提供数据来源。当SF6断路器密度继电器动作时，现场监 测单元实时采集状态信息并将数据在基于AVR单片机智能控制及处理单元中进行快速处 理并执行智能推理功能，最后通过CAN总线网络发送到上位机。监控中心服务器单元将接 收到的计算结果进行显示并将信息保存入数据库，同时，结合断路器的历史信息，执行智能 推理功能，估算设备性能及寿命，从而实现对设备的智能监测。
所述外接的气动单元由气缸和管道组成，其之间关系是气缸里的活塞阀门在步 进电机带动下进行拉伸和推进，改变气路中的气体压力值。它在智能控制输出单元的控制 下，增大或减小气路内的压力值。该气缸的型号是SC630100型标准气缸及其配套X-ASL603 型接头；该管道的规格是4mm和6mm，通过转换接头进行对接。
本发明的六氟化硫(SF6)断路器密度继电器综合校验仪，其气路原理如图2所示。 该综合校验仪通过控制电路驱动步进电机旋转来带动活塞气缸运动，从而实现断路器密度 继电器自动充气和放气，在充放气的过程中采样电路采集传感器信号，经过处理器处理后 得到闭锁和报警压力值，将该值与被测断路器密度继电器的额定值比较即可判断断路器密 度继电器是否工作正常，整个测试过程完全在控制电路的控制下自动进行。
该综合校验仪的工作过程是当登陆上位机的软件系统后，监控中心服务器单元 首先根据默认配置或工作人员的设定向指定编号的现场监测单元(下位机)发送控制参 数，完成对现场监测单元的远程配置。然后，下位机硬件结构中的基于AVR单片机智能控制 及处理单元控制数据采集单元，并将数据存储在数据存储单元中，最后，基于AVR单片机智 能控制及处理单元调用数据存储单元的数据进行信号特征提取和参数计算，同时，结合系 统信息进行智能推理与智能控制，综合评估设备性能。
权利要求
1. 一种SF6断路器密度继电器校验仪，其特征在于它由硬件结构、软件结构及外接的 气动单元构成；三者之间的关系是硬件结构在软件结构的控制下驱动外接的气动单元动 作，进行数据采集和分析，并与硬件结构的监控中心服务器单元进行通讯；所述硬件结构分为下位机硬件结构和上位机硬件结构两部分，下位机硬件结构安装在 现场SF6断路器机构柜台下，上位机硬件结构安装在主控室电力测量柜台上，它们之间通过 CAN总线网络实现通讯；该下位机硬件结构负责数据的采集、处理及传输，它包括基于AVR 单片机智能控制及处理单元、数据采集单元、智能控制输出单元、数据存储单元及CAN总线 通讯单元；它们之间的逻辑关系是基于AVR单片机智能控制及处理单元控制数据采集单 元采集数据，并将数据存入数据存储单元，存储完毕后，基于AVR的智能控制及处理单元调 用数据存储单元的数据进行处理及智能推理，并将智能推理结果输出至智能控制输出单 元，同时，将处理后的数据通过CAN总线通讯单元传送到上位机硬件结构；该基于AVR单片机智能控制及处理单元选择ATMEL公司的ATmegaUS单片机作为主控 制器，该单片机是整个控制电路的核心；该数据采集单元由AD7490模数转换器、模拟传感器、开关量采集模块、数字信号调理 电路及模拟信号调理电路组成，其之间的关系是模拟传感器输出信号经过模拟信号调理 电路进行信号调理和滤波，并将结果输出至AD7490模数转换器进行电压转换；模拟量采集 和开关量采集同时进行；该AD7490模数转换器是16通道、12位、低功耗的高速模数转换芯 片；该模拟传感器包括PT100温度传感器、GEMS3100压力传感器、DMP248湿度传感器，其之 间的关系是=PTlOO温度传感器采集现场温度，GEMS3100压力传感器采集气路中的气体压 力，DMP248湿度传感器采集现场湿度；该开关量采集模块采用光耦TLP521-4，它与基于AVR 单片机智能控制及处理单元相连；该数字信号调理电路是由光藕、贴片电阻、退耦电容、滤 波电容及普通稳压二极管组成；其之间关系是通过光耦实现数字信号的传递、隔离以及 电平转换；该光藕是采用TLP521-4芯片；该贴片电阻是4. 7K、1K阻值电阻，它与光耦芯片 共同构成数字量采集电路；该退耦电容是16uF贴片电容，消除采样电阻产生的耦合作用； 该滤波电容是4. 7uF贴片电容，它接在信号输出端，滤除电路中的交流成分，使输出的直流 更平滑；该普通稳压二极管是IN4733，它并联在电路的输出端，用于稳定输出端电压；该模 拟信号调理电路由取样电阻、退耦电容、滤波电容及电压跟随器组成；其之间关系是取样 电阻对模拟传感器的电流信号进行采样；该取样电阻是250欧贴片电阻，它对电流信号进 行采样，将电流信号转变为电压信号；该退耦电容是16uF贴片电容，它并接于放大电路的 电源正负极之间，防止由电源内阻形成的正反馈而引起的寄生振荡；该滤波电容是4. 7uF 贴片电容，它接在信号输出端，滤除电路中的交流成分，使输出的直流更平滑；该电压跟随 器由放大器LM358构成，其输入阻抗很大，输出阻抗很小，可以分离出采样电阻的影响；该数据存储单元由EEPROM存储器构成；数据存储功能是将用户的测试数据进行保存 便于用户后续的查询，选用MLC512作为外部EEPROM芯片，该芯片容量为512千位，即64K， MLC512为单电源供电，工作电压低至1.8V，采用低功耗CMOS技术，典型工作电流为1mA，典 型待机电流为1 μ A ；应用中用ATmegaUS单片机的I/O端口模拟I2C总线时序与芯片进行 通信，完成读写操作；该智能控制输出单元包括液晶显示模块、键盘、微型打印机和驱动电路单元，其之间关 系是液晶显示模块为用户提示操作信息，用户通过键盘输入相应指令，驱动电路单元改变气路内的压力值；该液晶显示模块是点阵为对0*128、控制器为T6963C的液晶显示模块，它 自带负压生成电路；该键盘是4行4列的矩阵式键盘，键盘8个引脚分别通过限流电阻与单 片机的I/O端口相连；该微型打印机是热敏微型打印机，它同时具有并口和串口通讯功能； 该驱动电路单元由步进电机的驱动电路和电磁阀门的驱动组成，其之间关系是步进电机 驱动电路驱动步进电机带动气缸活塞动作，电磁阀门的驱动在智能控制输出单元的控制下 通断，进行气路控制；该CAN总线通讯单元由上位机通信模块和下位机通信模块组成，它们之间通过CAN总 线网络相连；下位机通信模块由MCP2515控制器和MCP2551发送器组成，其之间的关系是 MCP2515控制器与AVR单片机相连受其控制，并且对MCP2551发送器进行控制；它负责下位 机硬件结构数据的发送和接收；上位机通信模块采用PCI 1680U板卡，它直接插入工控机 PCI插槽中，负责接受下位机硬件结构传来的数据及发送上位机硬件结构控制命令；CAN总 线网络采用星型连接组网，分别对位于不同地点多台SF6断路器密度继电器进行监测，下位 机硬件结构的各个单元分别向监控中心服务器单元发送监测数据；监控中心服务器单元则 实现对下位机硬件结构的各个单元的远程配置和数据接收；该上位机硬件结构由监控中心服务器单元和CAN总线通讯单元即PCI1680U板卡组成， 其之间的关系是PCI1680U板卡插入监控中心服务器单元PCI插槽中，实现与下位机硬件 结构的通信；该监控中心服务器单元是工控机；该CAN总线通讯单元是PCI1680U板卡；上 位机硬件结构负责监测数据的接受、控制命令的发送及人机接口界面显示；所述软件结构分为下位机软件结构和上位机软件结构两个部分；其之间的关系是下位 机软件结构控制下位机硬件结构对校验现场进行监测，并将相关数据传送至上位机硬件结 构，上位机软件结构控制上位机硬件结构对数据进行接收和处理；该下位机软件结构分为密度测试、湿度测量、数据查询和系统时间设定四个程序；其之 间关系是密度测试程序控制校验仪对SF6断路器密度继电器进行校验，测量相关状态参数 值，湿度测量程序控制校验仪对气路的湿度值进行测量，并对测量结果进行存储，数据查询 程序通过一定的算法对已存储的历史数据进行查询，系统时间设定程序对校验仪的时间进 行设定，为校验结果提供时间信息；该密度测试程序是SF6断路器密度继电器综合校验仪的主要功能；不同的断路器密度 继电器所需测量的点是不同的，需要根据被测表的类型进行判断，进入相应的测试流程；为 了防止用户在未连接好管路的情况下进行校验而造成校验仪气路漏气，特设计了漏气检查 程序；当气压下降至报警或闭锁压力值时，断路器密度继电器的报警、闭锁开关闭合，控制 电路通过光耦采集开关量进入中断程序，压力传感器采集报警、闭锁压力值，中断返回后， 程序根据全局变量标志位来判断中断的类型，在测量完最后一个校验值后，电机正转进行 返回值的测量；全部返回值测量完后，电机自动调整管路气压使之恢复到额定值，一次测量 过程完成；该湿度测试程序是SF6断路器密度继电器综合校验仪的附加功能；测试时首先将测试 管路与湿度测试口连接好，打开测试口，关闭气缸阀门，湿度测试阀打开；由于湿度测试时 本体阀门是打开的，这时由于本体的气压远大于校验仪测试管路的气压，本体气体将向测 试气路流动，由于湿度测试阀打开，管路中的残余气体被排除，一定延时后，关闭湿度测试 阀，通过AD采集湿度传感器的输出信号，得到本体气体的湿度值；该数据查询程序是断路器密度继电器综合校验仪的一个重要功能，测试数据全部记录 在外置的EEPROM 24LC512中；根据需求，综合校验仪具备按设备编号和测试日期查询测 试记录的功能；对于一次测试，它是由设备编号、测试日期以及同一天内的操作次数信息唯 一确定的，其中的测试值记录包括被测仪表额定值、动作值、返回值等数据，这些数据信息 共同构成了设备某一次测试的记录；在数据的存储上采取了分块的方法，以提高查询的速 度；该系统时间设定程序是SF6断路器密度继电器综合校验仪的重要功能；综合校验仪的 日历时钟芯片为每次测量结果提供准确的时间信息，时间设定程序使用户可以方便的更改 当前时间；时间设定时，用户需在主菜单选择参数设定选项进入系统时间设定的界面，在 界面中用户输入时间信息，确定后，控制电路通过I2C总线将时间信息写入日历时钟芯片 PCF8563，完成时间的设定；该上位机软件结构在Windows操作系统环境下，采用VC++6. 0编写并利用SQL Server2000开发后台数据库；该人机交互部分采用大液晶显示，支持键盘、鼠标及触摸屏 输入，它负责数据及波形的显示并提供控制参数设置窗口，实现工作人员和装置的交互；工 控机负责驱动CAN通讯单元工作，实现数据的发送和接收；数据库部分存储监测信息，并实 现管理与查询功能；所述外接的气动单元由气缸和管道组成，其之间关系是气缸里的活塞阀门在步进电 机带动下进行拉伸和推进，改变气路中的气体压力值；它在智能控制输出单元的控制下，增 大及减小气路内的压力值。
2.根据权利要求1所述的一种SF6断路器密度继电器校验仪，其特征在于该热敏微型 打印机的型号是RD-E型。
3.根据权利要求1所述的一种SF6断路器密度继电器校验仪，其特征在于该外接的 气动单元的气缸的型号是SC630100型，配套接头的型号是X-ASL603型，管道的规格是直径 4-6mm,壁厚 Imm0
4.根据权利要求1所述的一种SF6断路器密度继电器校验仪，其特征在于该步进电机 驱动电路是和利时公司的56BYG25C-SASSBL-0241型两相混合式步进电机，该电磁阀门的 驱动是ST公司生产的ULN2003驱动芯片。
全文摘要
一种SF6断路器密度继电器校验仪，它由硬件结构、软件结构及气动单元构成。硬件结构在软件结构的控制下驱动气动单元动作，进行数据采集和分析，并与监控中心服务器单元进行通讯。该硬件结构分为下位机硬件和上位机硬件，前者安装在现场SF6断路器柜台下，后者安装在主控室电力测量柜台上，通过CAN总线网络实现通讯。软件结构也分为下位机软件和上位机软件；前者控制下位机硬件对校验现场进行监测，并将相关数据传送至上位机硬件，后者控制上位机硬件对数据进行接收和处理；气动单元由气缸和管道组成，气缸里的活塞在步进电机带动下进行拉伸和推进，它在智能控制输出单元的控制下，改变气路中的气体压力值。本发明在监测技术领域里具有广阔地应用前景。
文档编号G01N7/00GK102033198SQ20101056515
公开日2011年4月27日 申请日期2010年11月30日 优先权日2010年11月30日
发明者乔晨曦, 傅新宇, 刘天羽, 张宏志, 杨树权, 胡晓光 申请人:东北电网有限公司锦州超高压局, 北京航空航天大学