基于断路器行程信号的机械特性数据采集装置制造方法
【专利摘要】本实用新型属于断路器【技术领域】，尤其涉及一种基于断路器行程信号的机械特性数据采集装置。本实用新型包括断路器；还包括行程传感器、电压调理元件、AD转换元件、时钟元件、电源元件和中央处理单元。它是基于断路器动作过程中的触头行程信号，利用直线位移传感器、电压调理元件、AD转换元件、时钟元件、电源元件和中央处理单元实现断路器机械特性的数据采集。在此数据基础上可进一步实现对断路器运行状态的评价。
【专利说明】基于断路器行程信号的机械特性数据采集装置
【技术领域】
[0001]本实用新型属于断路器【技术领域】，尤其涉及一种基于断路器行程信号的机械特性数据采集装置。
【背景技术】
[0002]高压断路器是电力系统中的重要设备之一，其运行状态直接影响着电力系统的运行稳定性和供电可靠性。高压断路器主要包括机械特性、电气特性和绝缘特性三个特性,其中断路器机械特性的研究可反映80%以上的故障，因此，及时准确地掌握断路器的运行状态对于指导断路器状态检修以及提高电力系统的运行可靠性均具有重要的现实意义。
[0003]目前，高压断路器运行状态评估方法方面的研究非常少，在信号上主要采用多个信号的综合评价，但反映断路器机械特性最直接的信号是触头行程信号，其它信号都是间接信号，采用多信号的综合评价很难确定其它间接信号的权重。因此，对高压断路器机械特性的运行状态评价方法需要进行深入的研究，对于指导断路器状态检修以及提高电力系统的运行可靠性均具有重要的现实意义。
【发明内容】
[0004]针对现有技术中在的不足，本实用新型提供一种基于断路器行程信号的机械特性数据采集装置。
[0005]本实用新型的技术方案是这样实现的:
[0006]一种基于断路器行程信号的机械特性数据采集装置，包括断路器；还包括行程传感器、电压调理元件、AD转换元件、时钟元件、电源元件和中央处理单元。
[0007]所述的行程传感器，根据断路器安装方式的不同选用高精度的角位移传感器或直线位移传感器；该传感器的供电回路是和电压调理元件连接，其工作电压值为12V和24V两种，信号回路与AD转换元件连接，输出的电压范围为O?5V。
[0008]所述的电压调理元件，可为行程传感器供电，还可以将AD转换元件输出的5V电压转换成中央处理单元能接受的3.3V电压，并将上述两个元件相连接。
[0009]所述的AD转换元件主要由ADS8364芯片及其外围电路组成。
[0010]所述的中央处理单元主要由TMS320F28335芯片及其外围电路组成。
[0011]所述的时钟元件与中央处理单元相连接，可为AD转换元件提供采样频率。
[0012]所述的电源元件，通过中央处理单元与各元件相连接，可为整个装置提供电源。
[0013]本实用新型的优点及有益效果如下:
[0014]本实用新型提供了一种基于断路器行程信号的机械特性数据采集装置，基于断路器动作过程中的触头行程信号，利用直线位移传感器、电压调理元件、AD转换元件、时钟元件、电源元件和中央处理单元实现断路器机械特性的数据采集。在此数据基础上可进一步实现对断路器运行状态的评价。
【专利附图】
【附图说明】
[0015]图1为本实用新型结构框图；
[0016]图2为本实用新型中直线位置传感器原理图；
[0017]图3为本实用新型中12V/24V输入电压电平转换电路如图；
[0018]图4为本实用新型中O?5V电平转换元件电路图；
[0019]图5为本实用新型中5V?3.3V电平转换电路原理图；
[0020]图6为本实用新型中AD转换元件的电路原理图；
[0021]图7为本实用新型中的中央处理单元接插件10管脚说明图；
[0022]图8为本实用新型中的中央处理单元接插件11管脚说明图；
[0023]图9为本实用新型中断路器触头行程分合闸信号实测数据图；
【具体实施方式】
[0024]下面结合附图对本实用新型的【具体实施方式】作进一步的详细说明。
[0025]如图1所示，一种基于断路器行程信号的机械特性数据采集装置，包括断路器、行程传感器、电压调理元件、AD转换元件、时钟元件、电源元件和中央处理单元。
[0026]本实用新型所述的行程传感器，根据断路器安装方式的不同选用高精度的角位移传感器或直线位移传感器；该传感器的供电回路是和电压调理元件连接，其工作电压值为12V和24V两种，信号回路与AD转换元件连接，输出的电压范围为O?5V。
[0027]所述的电压调理元件，可为行程传感器供电，还可以将AD转换元件输出的5V电压转换成中央处理单元能接受的3.3V电压，并将上述两个元件相连接。
[0028]所述的时钟元件与中央处理单元相连接，可为AD转换元件提供采样频率。
[0029]所述的电源元件，通过中央处理单元与各元件相连接，可为整个装置提供电源。
[0030]本实施方式中，断路器采用真空1kv的ZW45型单稳态永磁机构断路器。
[0031]断路器触头行程传感器采用电阻式直线位移传感器，量程为50_，其特点是结构简单、安装方便、成本低、适用的温度范围较宽、冗余特性，工作原理如图2所示。实施中位移传感器安装在断路器B相的绝缘拉杆上。
[0032]断路器触头行程信号采集时需要向传感器提供电压，电压越大，传感器输出信号的信噪比越高。根据现有电源条件，考虑功耗与温升的限制，选用24V和12V两种方案，输出信号通过降压电路，降至O到5V之间。
[0033]12V/24V输入电压电平转换电路如图3所示。电路中，使用0P07运算放大器搭建跟随器，其输入阻抗高，而输出阻抗低，起到缓冲级及隔离级的作用，满足电路两端阻抗匹配的特性。
[0034]由于AD转换元件有差分输入的特点，所以可通过运算放大器设计电平转换电路，使其接受双极性输入，将AD转换元件的采集范围从OV到5V扩大到-5V到+5V。电平转换电路如图4所示，该电路的作用是将行程传感器输出的信号进行了电平转换，转换成O?5V信号。
[0035]AD采集元件输出信号在O?5V之间，而中央处理单元供给电源为3.3V，所以在两者之间需要加入一个电平转换电路。该芯片可通过控制第I管脚和第24管脚DIR功能控制芯片管脚的输入输出方向，输入端可接3.3V或5V电源，输出可接3.3V电路。电路原理图如图5所示。
[0036]AD转换元件主要由ADS8364芯片及其外围电路组成。其优点为可进行同时采集六路模拟信号量，有效精度十六位，频率高达250kHz。AD转换元件的电路原理图如图6所示。断路器行程信号的采集频率设置成1kHz，满足信号的采样要求。
[0037]中央处理单元主要由TMS320F28335芯片及其外围电路组成，主要特点:(I)处理速度快，主频150MHz ; (2)片内自带SRAM、Flash，；(3)外部存储器接口 ； (4)众多外部设备，如SC1、SP1、CAN、EV、ADC等；(5)大量可控制的GP1 口。数字信号处理器支持C等语言的编程。其存储器的存储空间大，能够用作大数据量的采集、运算、传输操作；图7为本实用新型中的中央处理单元接插件10管脚说明图，其中ADO为断路器的位移信号的AD输入引脚；图8为本实用新型中的中央处理单元接插件11管脚说明图。
[0038]图9为本实用新型中断路器触头行程分合闸信号的实测数据图。
【权利要求】
1.基于断路器行程信号的机械特性数据采集装置，包括断路器，其特征在于:还包括行程传感器、电压调理元件、AD转换元件、时钟元件、电源元件和中央处理单元，所述的中央处理单元主要由TMS320F28335芯片及其外围电路组成，所述的AD转换元件主要由ADS8364芯片及其外围电路组成。
2.根据权利要求1所述的基于断路器行程信号的机械特性数据采集装置，其特征在于:所述的行程传感器，根据断路器安装方式的不同选用高精度的角位移传感器或直线位移传感器；该传感器的供电回路是和电压调理元件连接，其工作电压值为12V和24V两种，信号回路与AD转换元件连接，输出的电压范围为O?5V。
3.根据权利要求1所述的基于断路器行程信号的机械特性数据采集装置，其特征在于，所述的电压调理元件，可为行程传感器供电，还可以将AD转换元件输出的5V电压转换成中央处理单元能接受的3.3V电压，并将上述两个元件相连接。
4.根据权利要求1所述的基于断路器行程信号的机械特性数据采集装置，其特征在于，所述的时钟元件与中央处理单元相连接，可为AD转换元件提供采样频率。
5.根据权利要求1所述的基于断路器行程信号的机械特性数据采集装置，其特征在于，所述的电源元件，通过中央处理单元与各元件相连接，可为整个装置提供电源。
【文档编号】G01R31/327GK203929362SQ201320799393
【公开日】2014年11月5日 申请日期:2013年12月5日 优先权日:2013年12月5日
【发明者】李斌, 韩洪刚, 李学斌, 鲁旭臣, 李爽, 胡大伟, 耿莉娜, 隋东硼, 张远博 申请人:国家电网公司, 国网辽宁省电力有限公司电力科学研究院