电力系统SF₆断路器密度湿度网络监测装置的制作方法

专利名称：电力系统SF₆断路器密度湿度网络监测装置的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种电力系统断路器网络监测装置，具体说 是一种电力系统SF6断路器气体网络检测装置，其中涉及到GPRS网络组建、 气体温度、压力和湿度检测。
技术背景 SF6气体优异的绝缘和灭弧性能使SF6开关设备得到广泛的应 用，在我国SF6断路器的使用量也在逐年增加。如果SF6气体密度降低，会造成 断路器耐压强度降低、开断容量下降，同时湿度的超标也会引起SF6气体绝缘性 能的大幅降低。为了保障SF6断路器的安全运行，电力运行部门必须对SF6气体 的密度和含水量进行严格监控。目前，国内外大多使用机械式密度继电器监测 SF6气体的密度，定期使用露点仪测试SF6气体的湿度。机械式密度继电器除输 出报警和闭锁信号外无法将测量值输出，读数不方便，无法实现遥测。而定期 的离线式湿度检测也存在不少问题。电子技术与计算机技术的发展使实现SF6 气体密度、湿度的数字式在线监测成为可能。
每个变电所有各电压等级断路器十几台甚至几十台，都需要安装监控仪进行 监测，若每个城镇有10个变电所，就需要配备几百套监控仪。由此类推， 一个 局网几百个城镇，就会需要上万套这样的装置，监控点数量多并且分散，为监 控网络的组建带来了一定难度。
随着通信技术的发展，目前可选用的通信手段很多。根据所实施的配电网自 动化系统的具体情况，国内外各电力公司选用了不同的通信方式，其效果和效 益各不相同。在国外，日本是配电网自动化发展得比较快的国家，其通信方式 主要是利用通信电缆和配电线载波来传送配电网自动化信号，而在欧美等国家， 却广泛采用无线通信网络与有线通信相结合的方式。国内，上海、石家庄、大 连、南京、郑州、武汉、广州等供电局都进行了一定规模的建设配电网自动化 项目尝试，采用的通信方式有配网载波、 一点多址扩频微波、光纤通信、电缆 通信、无线数传电台等，但效果并不理想。针对SF6断路器监控点分布情况，采 用传统有线网络的远程监控十分困难，即使实现，造价成本、维护费用也相当 高。因此当断路器出现故障或遭到人为破坏时，因故障情况无法及时反映到监 控中心，造成了供电公司巨大损失。因此断路器监控系统的革新势在必行。
GPRS公用通信网经过多年的发展和完善，网络规模、质量和容量，都得到 了巨大的改善，网络可靠性、运营维护和管理水平也得到了极大提高，并且其 组网具有投资少、维护简单、可靠性高、安装简便、速率较高、实现任何地点 信号覆盖的优势，因此非常适用于本系统组网。

发明内容
本实用新型的目的在于提供一种电力系统SF6断路器密度湿
度网络监测装置，它由监控仪、GPRS公用通信网、监控中心三大部分组成的 SF6断路器气体密度、湿度在线绝缘监控网络，可以实现在不破坏断路器本体的情况下用于SF6断路器气体特性参数的在线监测。 本实用新型的技术方案如下
每台分散的监控终端的主控器分别通过串行通讯接口接GPRS/GSM无线模 块的串行通讯接口，上位机作为服务器，它连移动公司的网线，接入Intemet网 及GPRS网；
上述的监控终端是监测仪，它是以ATMEGA128单片机为主控器，温度传感 器、压力传感器、湿度传感器、时钟控制电路及电源系统分别接入上述主控器， 该主控器输出端连数码显示装置、报警指示装置、调试输出电路，通讯接口电 路分别连上述GPRS/GSM无线模块串行接口及主控器；主控器采集信号、处理 和各种接口控制，ATMEGA128单片机自带的12位A/D转换器实现对温度、压力、 湿度等信号转换，经修正、补偿后送数码显示装置本地显示。
上述的监测仪是以ATMEGA128单片机为主控器，时钟控制电路采用集成 电路PCF8563，其5、 6脚与单片机26、 25管脚相连；报警指示装置是具有报 警、闭锁功能AD采集控制电路，它采用集成电路TLP521-4，它的14、 12、 10 脚与单片机7， 8， 9管脚相连；串口通讯接口电路采用集成电路TLP521-4及 MAX485ESA,它的1、 4、 2和3脚与单片机的27， 28， 29管脚相连；温度传 感器采用集成电路DS1820，它的2脚与单片机的34脚相连；压力、湿度采集 接口电路DEMP端、PRES端与单片机60、 61管脚连接；输入及电路保护功 能电源系统的供电电路接单片机21 ， 52的VCC电源管脚;调试输出电路的JTAG 接口接单片机的54， 55， 56， 57管脚，ISP下载线接口接单片机的2， 3， 11， 20管脚，上述的显示电路接单片机31， 32， 11， 12管脚。
本实用新型的优点在于1、监控仪取代机械式密度继电器和露点仪等离线 式湿度测量设备，安装在原来机械式密度继电器的位置，实现SF6气体密度和湿 度的在线实时监测。通过GPRS/GSM网络将数据发送至监控中心，并在线接收
监控中心发送的控制信号执行相关操作。因而对于断路器本身的安全运行和状 态检测具有重要意义。
2、监控中心与GPRS无线模块通过GPRS与Internet网络进行通信，实现 集中监控的各项功能。通信网络构成方案采用GPRS与Internet相结合的通信连 接方式，通过运用当前最新GPRS/GSM通信技术，布网方便、灵活，运营可靠、 成本低。
3、 监控网络对不同变电站多个SF6断路器实时监控；减少了很多繁琐的 检修测试工作，节省不必要的开支。
4、 监控仪可完全替代机械式密度继电器，取代露点仪等离线式湿度测量 仪器，减少设备投资费用；5、 杜绝了以往离线湿度测试时向大气中排放SF6气体，既避免了气体的
浪费，又达到了环保要求； 由此预见，监控网络系统易于大规模推广使用，将创造良好的社会和经济效益。

图1是本实用新型连接结构示意图； 图2是本实用新型检测仪方框图； 图3是本实用新型检测仪主控器电路原理图； 图4是本实用新型检测仪时钟控制电路原理图； 图5是本实用新型检测仪报警、闭锁电路原理图； 图6是本实用新型检测仪通信接口电路原理图； 图7是本实用新型检测仪温度传感器电路原理图； 图8是本实用新型检测仪压力、湿度采集接口电路原理图； 图9是本实用新型检测仪供电电路原理图； 图IO是本实用新型检测仪电源指示电路原理图； 图11是本实用新型检测仪电源去藕电路原理图 图12是本实用新型检测仪接地电路原理图； 图13是本实用新型检测仪调试JTAG接口电路原理图； 图14是本实用新型检测仪ISP下载线接口电路原理图； 图15是本实用新型检测仪显示电路原理图。
具体实施方式
以下结合附图对本实用新型作进一步说明。 由图1可以看到每台分散的监控终端的主控器分别通过串行通讯发送接口 TXD和接受接口 RXD接GPRS/GSM无线模块的串行通讯接口 RXD、 TXD，上 位机作为服务器，它连移动公司的网线，通过Internet网接入GPRS网。
通信网络构成采用GPRS与Internet相结合的通信连接方式。监控中心即上 位机通过这种通信连接方式，集中监控终端即监控仪的数据信息。GPRS无线模 块需要安装移动通信公司的SIM卡，并开通GPRS业务。GPRS无线模块上电 后，经过初始化操作、激活PDP上下文、设定服务质量等级、拨号呼叫连接后 登录到GPRS网络，再通过移动Internet的接入点apn获得外部IP地址，建立 访问Internet的通道；具有独立IP地址的监控中心与Internet相连。这样监控中 心与GPRS无线模块通过GPRS与Internet网络进行通信，实现集中监控的各项 功能。
由图2可以看到，上述的监控终端是监测仪，它是以ATMEGA128单片机为 主控器，温度传感器、压力传感器、湿度传感器、时钟控制电路及电源系统分 别接入上述主控器，该主控器输出端连数码显示装置、报警指示装置、调试输 出电路，通讯接口电路分别连上述GPRS/GSM无线模块串行接口及主控器；主 控器采集信号、处理和各种接口控制，ATMEGA128单片机自带的12位A/D转换 器实现对温度、压力、湿度等信号转换，经修正、补偿后送数码显示装置本地显示。
由图3可以看到上述的监测仪是以ATMEGA128单片机为主控器，温度传 感器、压力传感器、湿度传感器、时钟控制电路及电源系统、数码显示装置、 报警指示装置、调试输出电路，通讯接口电路与主控器的连接关系由图3—12 可以看到。
由图4可以看到时钟控制电路采用集成电路PCF8563，其5、 6脚与单片机 26、 25管脚相连。
由图5可以看到，报警、指示装置是具有报警、闭锁功的AD采集控制电 路，它采用集成电路TLP521-4，它的14、 12、 10脚与单片机7， 8， 9管脚相 连。如果SF6气体发生泄漏或液化,本电路会发出报警信号，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，LEDs一6是相应的湿度、 压力报警及闭锁指示。
由图6可以看到串口通讯接口电路采用集成电路TLP521-4及 MAX485ESA，它的1、 4、 2和3脚与单片机的27， 28， 29管脚相连。
由图7可以看到温度传感器采用集成电路DS1820，它的2脚与单片机的34 脚相连。
由图8可以看到压力、湿度采集接口电路PRES端、DEMP端与单片机61、 60管脚连接。
由图9--12可以看到本监测仪的电源系统，其供电电路接单片机21， 52的 VCC电源管脚；它还有电源指示电路、电源去藕电路，接地保护电路。
由图13、 14可以看到调试接口电路，JTAG接口的3、 4、 2、 5脚接单片机 的54， 55， 56， 57管脚，ISP下载线接口接单片机的2， 3， 11， 20管脚。
由图15可以看到上述的显示电路它由两个集成电路MAX7219ERG及 LED1一构成，接单片机31， 32， 11， 12管脚。
权利要求1、电力系统SF6断路器密度湿度网络监测装置，其特征在于每台分散的监控终端的主控器分别通过串行通讯接口接GPRS/GSM无线模块的串行通讯接口，上位机作为服务器，它连移动公司的网线，接入Internet网及GPRS网；上述的监控终端是监测仪，它是以ATMEGA128单片机为主控器，温度传感器、压力传感器、湿度传感器、时钟控制电路及电源系统分别接入上述主控器，该主控器输出端连数码显示装置、报警指示装置、调试输出电路，通讯接口电路分别连上述GPRS/GSM无线模块串行接口及主控器；主控器采集信号、处理和各种接口控制，ATMEGA128单片机自带的12位A/D转换器实现对温度、压力、湿度等信号转换，经修正、补偿后送数码显示装置本地显示。
2、根据权利要求1所述的电力系统SF6断路器密度湿度网络监测装置，其 特征在于它的监测仪是以ATMEGA128单片机为主控器，时钟控制电路釆用 集成电路PCF8563，其5、 6脚与单片机26、 25管脚相连；报警指示装置是具 有报警、闭锁功能AD釆集控制电路，它采用集成电路TLP521-4，它的14、 12、 10脚与单片机7， 8， 9管脚相连；串口通讯接口电路采用集成电路TLP521-4 及MAX485ESA，它的1、 4、 2和3脚与单片机的27， 28， 29管脚相连；温度 传感器采用集成电路DS1820，它的2脚与单片机的34脚相连；压力、湿度采 集接口电路DEMP端、PRES端与单片机60、 61管脚连接；输入及电路保护 功能电源系统的供电电路接单片机21， 52的VCC电源管脚；调试接口电路的 JTAG接口接单片机的54， 55， 56， 57管脚，ISP下载线接口接单片机的2， 3， 11， 20管脚，上述的显示电路接单片机31， 32， 11， 12管脚。
专利摘要本实用新型公开了一种电力系统SF₆断路器密度湿度网络监测装置，它是每台分散的监控终端的主控器分别通过串行通讯接口接GPRS/GSM无线模块的串行通讯接口，上位机作为服务器，它连移动公司的网线，接入Internet网及GPRS网；上述的监控终端是以ATMEGA128单片机为主控器，有温度传感器、压力传感器、湿度传感器、时钟控制电路、电源系统数码显示装置、报警指示装置、调试输出电路及通讯接口构成。本装置通过GPRS/GSM网络将数据发送至监控中心，并在线接收监控中心发送的控制信号执行相关操作，实现SF₆气体密度和湿度的在线实时监测。对于断路器本身的安全运行和状态检测具有重要意义。
文档编号G08B21/00GK201327464SQ20082021956
公开日2009年10月14日 申请日期2008年11月15日 优先权日2008年11月15日
发明者刘海波, 李海明, 瑾 肖, 胡振峰, 胡晓光, 霍桂玲 申请人:赤峰电业局