一种高压开关柜真空管在线监测系统的制作方法

1.本实用新型涉及在线监测系统，特别涉及一种高压开关柜真空管在线监测系统。


背景技术：

2.一直以来，变电站高压配电室中的高压开关柜内真空开关由于真空管真空度劣化导致绝缘水平下降而引发的开关爆炸事故时有发生，不仅造成电网的事故停电而且对变电站巡检人员构成生命威胁，为此采用交流耐压法对真空开关真空管真空度进行检测，该方法可作为真空开关真空度是否符合有关标准规定的直接判据，但只能提供一个粗略判定，不能判断真空度变化趋势,更无法对带电状态下的真空开关设备进行真空度在线监测，在电网高峰负荷时段，开关柜内部温度要比变电站高压配电室室内温度高出很多，现有能满足高压开关柜内真空开关真空度在线监测要求的监测系统存在热稳定性差，成本费用高等问题。


技术实现要素：

3.本实用新型的目的是克服现有技术缺陷，提供一种高压开关柜真空管在线监测系统，温度稳定性高、造价低，抗干扰能力好。
4.本实用新型的目的是这样实现的：一种高压开关柜真空管在线监测系统，包括电容耦合器、电容分压器，还包括信号拾取电路、整流滤波电路、压频转换电路、微处理器、声光报警单元和数据通讯单元；
5.所述信号拾取电路用于拾取电容分压器的电压信号，将电容分压器分压保持的耦合电压信号无失真性地获取，并完成分压耦合电压信号与后续信号调理电路之间衔接；
6.所述整流滤波电路用于将拾取的工频交流信号整流成直流信号，以便符合压频转换器件输入信号的要求；
7.所述压频转换电路用于将整流滤波后的直流模拟信号转换为抗干扰能力强的脉冲频率式数字信号；
8.所述电容分压器与信号拾取电路电连接，所述整流滤波电路与压频转换电路电连接，所述转换电路与微处理器电连接，所述微处理器通过i/o口与声光报警单元相连接，所述微处理器通过控制总线与数据通信单元相连接。
9.本实用新型工作时，电容耦合器耦合高压开关屏蔽罩空间静电感应电场信号交流电场信号，由电容分压器低压臂通过双绞线引出至信号拾取电路，拾取信号经信号线传输至整流滤波电路，经整流滤波处理后传送至压频转换电路，由压频转换电路将整流滤波后的信号转换成频率信号，频率信号经光耦隔离后送至微处理器的捕获单元，利用低压端微处理器给声光报警器提供一个低电平可使声光报警器发出声光报警，报警电流可在真空开关真空度不满足设置要求时进行报警，从而为现场工作人员提供信号提示。
10.本实用新型采用以上技术方案，与现有技术相比，有益效果为：系统采用电容分压器式电场探头来监测真空管内屏蔽罩上交流电位，很好地解决了现有监测装置热稳定性差
的问题，该系统结构简单、成本较低、有较好的抗干扰能力。
11.为了增大电路的交流输入阻抗、加快其交流响应速度、滤除拾取信号中的直流分量，所述信号拾取电路为运算放大器u1、运算放大器u2、运算放大器u3构成的三运放信号测量放大电路，所述运算放大器u1和运算放大起u2的同向输入端均连接有交流耦合隔直电容c1、交流耦合隔直电容c2，所述运算放大器u1的输出端经交流耦合隔直电容c3与运算放大器u3的同向输入端相连接，所述运算放大器u2的输出端经交流耦合隔直电容c4与运算放大器u3的反向输入端相连接，所述运算放大器u3的输出端还与运算放大器u4电连接。
12.为了符合压频转换器件输入信号的要求，所述整流滤波电路包括运算放大器u5和运算放大器u6，所述运算放大起u5的输出端与开关二极管d1的正极电连接，所述放大器u6的输出端经开关二极管d2连接至开关二极管d1的负极。
13.为了增强监测装置的抗干扰性，特将整流滤波后的直流模拟信号转换为抗干扰能力强的脉冲频率式数字信号所述压频转换电路采用lm331芯片。
14.进一步的，所述微处理器采用dsp2812。
附图说明
15.图1本实用新型的系统结构图。
16.图2本实用新型信号拾取电路的电路原理图。
17.图3本实用新型整流滤波电路的电路原理图。
18.图4本实用新型压频转换电路的电路原理图。
19.图5本实用新型声光报警单元的电路原理图。
具体实施方式
20.如图1所示的一种高压开关柜真空管在线监测系统，包括电容耦合器、电容分压器，还包括信号拾取电路、整流滤波电路、压频转换电路、微处理器、声光报警单元和数据通讯单元；
21.信号拾取电路用于拾取电容分压器的电压信号，将电容分压器分压保持的耦合电压信号无失真性地获取，并完成分压耦合电压信号与后续信号调理电路之间衔接；
22.整流滤波电路用于将拾取的工频交流信号整流成直流信号，以便符合压频转换器件输入信号的要求；
23.压频转换电路用于将整流滤波后的直流模拟信号转换为抗干扰能力强的脉冲频率式数字信号；
24.电容分压器与信号拾取电路电连接，整流滤波电路与压频转换电路电连接，转换电路与微处理器电连接，微处理器通过i/o口与声光报警单元相连接，微处理器通过控制总线与数据通信单元相连接，微处理器采用dsp2812。
25.如图2所示，信号拾取电路为运算放大器u1、运算放大器u2、运算放大器u3构成的三运放信号测量放大电路，运算放大器u1和运算放大起u2的同向输入端均连接有交流耦合隔直电容c1、交流耦合隔直电容c2，运算放大器u1的输出端经交流耦合隔直电容c3与运算放大器u3的同向输入端相连接，运算放大器u2的输出端经交流耦合隔直电容c4与运算放大器u3的反向输入端相连接，运算放大器u3的输出端还与运算放大器u4电连接，为了使得差
分运算放大起u3的输出信号达到微处理器的最佳处理状态。
26.如图3所示，整流滤波电路包括运算放大器u5和运算放大器u6，所述运算放大起u5的输出端与开关二极管d1的正极电连接，所述放大器u6的输出端经开关二极管d2连接至开关二极管d1的负极，d1、d2 选用反向漏电流较小的锗开关二极管， u5、u6 选用具有高输入阻抗和低输入失调电压、噪声小、转换速率高，适合对小信号条件下电压/电流信号进行精密整形和放大的运算放大器。
27.如图4所示，压频转换电路采用lm331芯片，芯片u7的1号引脚与电容c7相连接，电容c7并联电阻r10后一端经r13接地，一端与r12相连接，2号引脚经电阻r15和电阻r14与引脚4接地，5号引脚与经电容c8接地，8号引脚经电阻r16与引脚5号相连接；该芯片输出满量程频率范围为：1hz～100khz。
28.如图5所示，微处理器 u9的i/o 管脚输出电平是3.3v，蜂鸣器的驱动电压是5v，因此，在用微处理器u9的i/o 管脚对蜂鸣器进行控制之前应该先进行电平转换，另外为了满足蜂鸣器的驱动电流，在电路中加入了npn 的三极管q作为蜂鸣器的功率驱动。
29.本实用新型工作时，电容耦合器是由两块高磁导率相同金属的金属板构成，其间由同种介质电容构成的电容分压器连接，包括一个高压臂电容和两个低压臂电容，靠近真空管管壁的为高压臂电容，高压臂电容与金属板之间有电气连接，电容耦合器耦合高压开关屏蔽罩空间静电感应电场信号交流电场信号，由电容分压器低压臂通过双绞线引出至信号拾取电路，拾取信号经信号线传输至整流滤波电路，经整流滤波处理后传送至压频转换电路，由压频转换电路将整流滤波后的信号转换成频率信号，频率信号经光耦隔离后送至微处理器的捕获单元，利用低压端微处理器给声光报警器提供一个低电平可使声光报警器发出声光报警，报警电流可在真空开关真空度不满足设置要求时进行报警，从而为现场工作人员提供信号提示。
30.本实用新型并不局限于上述实施例，在本实用新型公开的技术方案的基础上，本领域的技术人员根据所公开的技术内容，不需要创造性的劳动就可以对其中的一些技术特征作出一些替换和变形，这些替换和变形均在本实用新型的保护范围内。