專利名稱：手持式gis氣室故障檢測儀的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明提供一種手持式GIS (Gas Insulated Switchgear氣體絕
緣組合電器設(shè)備)氣室故障檢測儀，它涉及到高精度數(shù)據(jù)采集，最 優(yōu)化軟件算法的設(shè)計及自動化檢測控制單元的設(shè)計，屬于故障診斷 與檢測裝置。
(二) 背景技術(shù)-
現(xiàn)今，采用六氟化硫(SF6 )作為絕緣介質(zhì)的電氣設(shè)備主要有斷 路器、變壓器、電纜、GIS站等。220V電壓等級的設(shè)備約有一半以 上采用SF6氣體絕緣；330V電壓等級的設(shè)備將近100%采用SF6氣 體絕緣；550V電壓等級的設(shè)備及GIS全部采用SF6氣體絕緣；在 IIOKV及以上新建輸變電設(shè)備與城網(wǎng)改造中，SF6設(shè)備成為首選；因 此，及時測定SF6純度、濕度、泄露，分析SF6氣體分解物的含量 并做出故障判斷與對故障部位的査找日益顯得重要。
純凈的SF6在常溫常壓下為無色、無臭、無毒、不可燃的氣體，它 不僅具有穩(wěn)定的化學性能，而且具有優(yōu)異的絕緣性能和滅弧性能，是 一種理想的絕緣介質(zhì)。SF6氣體優(yōu)異的絕緣和滅弧性能使SF6開關(guān)設(shè) 備得到廣泛的應用，在我國GIS的使用量也在逐年增加，SF6電氣設(shè) 備的廣泛應用，為電力生產(chǎn)的安全經(jīng)濟運行發(fā)揮積極的作用。但近十 幾年來，也暴露出一些由于設(shè)備內(nèi)部的固體絕緣材料的設(shè)計、質(zhì)量以 及安裝工藝存在的一些問題，使得設(shè)備內(nèi)部存在缺陷，乃至發(fā)生事故， 嚴重地威脅到電力生產(chǎn)的安全。因此，如何盡早檢測出設(shè)備內(nèi)部隱患， 盡量避免事故的發(fā)生，長期以來一直是電力工作者非常關(guān)注的問題。
工作中的SF6氣體當溫度超過500 。C后，才會開始分解。對于正 常運行的SF6電氣設(shè)備，其非電弧室中一般沒有分解產(chǎn)物，即使在有 電弧的斷路器室、也因其分合速度快，又有良好的滅弧功能，再加上 SF6的高復合性(復合率達99.8%以上)，所以，不會有明顯的分解
產(chǎn)物；對于有故障的SF6電氣設(shè)備，則會因故障區(qū)域的高電弧放電及 高溫產(chǎn)生大量的分解物，因此SF6分解物含量的測量對于預防可能產(chǎn) 生的GIS故障及快速判斷GIS故障部位有很大的幫助。
目前，國內(nèi)外采用的電氣試驗， 一般都要在停電狀態(tài)下進行，且對 內(nèi)部故障的檢出率很低；部分單位使用S〇2、 H2S和HF比色管測試， 其靈敏度低，只能作定性或半定量檢測，難以早期檢出內(nèi)部故障，更 不能進行綜合分析判斷。而市場上現(xiàn)有的一些檢測儀普遍存在體積、 質(zhì)量巨大，攜帶不便，操作復雜等問題。
針對以上問題，經(jīng)過多方調(diào)研和實驗，提出了一種手持式基于SF6 氣體分解物的GIS氣室故障檢測儀檢測系統(tǒng)的設(shè)計方案。該儀器為手 持式配以簡單的外接附件，便能實現(xiàn)對SF6斷路器的氣室故障檢測。 并且此檢測儀輕巧，攜帶方便，操作簡單，從而為繁瑣的檢修測試工 作帶來便利，減少工作量的同時也節(jié)省了不少開支。因而對于斷路器 本身的安全運行和狀態(tài)檢測具有重要意義。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種手持式GIS氣室故障檢測儀，它能克服現(xiàn) 有技術(shù)的不足，其結(jié)構(gòu)新穎、便攜輕巧、使用方便。 本發(fā)明一種手持式GIS氣室故障檢測儀，它是由硬件結(jié)構(gòu)和軟件結(jié)
構(gòu)兩大部分構(gòu)成，其技術(shù)方案如下 (l)硬件結(jié)構(gòu)
手持式GIS氣室故障檢測儀的硬件結(jié)構(gòu)方框示意圖，如圖1。
檢測儀硬件結(jié)構(gòu)主要由數(shù)據(jù)采集模塊、數(shù)據(jù)處理單元、數(shù)據(jù)存儲單 元、液晶顯示單元、電磁閥控制單元、報警指示單元、按鍵操作系統(tǒng)、 電源系統(tǒng)等部分組成。
其中，該數(shù)據(jù)采集模塊采用英國City公司生產(chǎn)的二氧化硫傳感器 (型號4S)，采樣精度為0.1ppm;
其中，該數(shù)據(jù)處理單元釆用ATMEL公司ATmegal28系列AVR單 片機，數(shù)據(jù)存儲使用單片機內(nèi)部的EEPROM，保證了掉電后數(shù)據(jù)保 存的特點，便于檢測后隨時的査詢；其中，報警指示單元采用蜂鳴器。 其數(shù)據(jù)由采集模塊采集經(jīng)校正后，輸出到數(shù)據(jù)處理單元，采集得到的 數(shù)據(jù)經(jīng)數(shù)據(jù)處理單元處理后，進單片機內(nèi)部的EEPR0M數(shù)據(jù)存儲單元，
液晶顯示單元直接從存儲數(shù)據(jù)的EEPROM讀取數(shù)據(jù)。當數(shù)據(jù)處理結(jié)果 大于閾值時，報警指示單元中的蜂鳴器報警，發(fā)出聲音。當按下相應 的按鍵時作對應的操作，使得整個儀器的使用易學，操作簡單方便。 圖2為檢測儀的操作流程示意圖。采用電磁閥控制氣路，防止不必要 的六氟化硫等氣體外泄到大氣中，造成大氣污染。圖3為電磁閥控制 單元結(jié)構(gòu)示意圖。 (2)軟件結(jié)構(gòu):
手持式GIS氣室故障檢測儀的軟件結(jié)構(gòu)流程示意圖，如圖4。 本檢測儀軟件結(jié)構(gòu)主要由數(shù)據(jù)采集，數(shù)據(jù)濾波、數(shù)據(jù)存儲、數(shù)據(jù)顯 示和歷史數(shù)據(jù)的查詢組成。
其中，數(shù)據(jù)采集采用單片機的A/D轉(zhuǎn)換端口來實現(xiàn)，考慮到本實 驗要求在很短的時間內(nèi)完成采樣，所以采用延時較短的均值濾波處 理，數(shù)據(jù)的存儲采用單片機內(nèi)部EEPROM，保證數(shù)據(jù)的快速性存儲 與掉電保持，數(shù)據(jù)顯示直接從單片機內(nèi)部EEPROM讀取，歷史數(shù)據(jù) 的查詢功能可以使檢測工作連續(xù)進行，在檢測結(jié)束后仍可以讀取相關(guān) 檢測數(shù)據(jù)。
軟件執(zhí)行過程說明上電后，首先檢查是"開始"按鈕按下，還是 "查詢"按鈕按下，若為"開始"按鈕按下，則開始一次的檢測，單 片機對傳感器采樣數(shù)據(jù)的讀取，然后再由單片機A/D轉(zhuǎn)化，采樣數(shù) 據(jù)經(jīng)數(shù)據(jù)濾波處理后，進入數(shù)據(jù)存儲，再進入數(shù)據(jù)顯示和歷史數(shù)據(jù)的 查詢；若按下"査詢"按鈕，則液晶顯示最近一次測量的數(shù)據(jù)，按上、 下鍵選擇顯示不同時間存儲的檢測數(shù)據(jù)。
當檢測儀工作時，首先由主控器(AVR單片機)發(fā)出信號給電磁 閥，由電磁閥控制打開氣路，然后由數(shù)據(jù)采集模塊(二氧化硫傳感器) 采集數(shù)據(jù)，并把采集到的數(shù)據(jù)傳送給AVR單片機，經(jīng)AVR單片機濾 波處理后進行閾值比較；由AVR單片機連接控制報警指示單元，以便 由AVR單片機判斷和控制報警指示單元的蜂鳴器是否鳴響報警，并 把數(shù)據(jù)處理結(jié)果存儲在AVR單片機的內(nèi)部EEPROM中，并由AVR 單片機控制與之連接的液晶模塊來顯示；該檢測儀還設(shè)置有按鍵操作 單元，當按鍵操作單元的各個按鍵按下時，控制AVR單片機給出不
同的指令對應實現(xiàn)上述"軟件執(zhí)行過程說明"所述的各種不同的功能；
檢測過程中設(shè)定最大檢測時間，以便防止過多不必要的六氟化硫等氣 體外泄到大氣中，造成大氣污染， --旦到了所設(shè)定的檢測時間，單片 機控制電磁閥關(guān)閉，關(guān)閉檢測氣路，檢測工作停止。上述各個步驟的 執(zhí)行都由軟件控制來實現(xiàn)。該檢測儀設(shè)置有電源系統(tǒng)專門供電。
本發(fā)明提供一種手持式GIS氣室故障檢測儀，其優(yōu)點和有益效果如
下
1,設(shè)備主要電子模塊單元設(shè)計釆用較好的抗電磁干擾電路，排除 電磁干擾的影響；
2，采用高速，高精度采樣技術(shù)，最優(yōu)化氣路結(jié)構(gòu)，以獲得高精度 穩(wěn)定的采樣結(jié)果；
3，在程序設(shè)計中，通過軟件算法準確求得測量到的含量值，并對 其實現(xiàn)存儲，顯示，查詢和報警分析等多種功能；
4,整個檢測設(shè)備體積較小，攜帶方便，可以取代常見的體積較大， 質(zhì)量巨大的箱(盒)式檢測設(shè)備。整個檢測系統(tǒng)采用常用的干電池供電, 更換比較容易；
(四)


圖1.手持式GIS氣室故障檢測儀的硬件結(jié)構(gòu)方框示意圖 圖2.檢測儀的操作流程示意圖 圖3.電磁閥控制單元結(jié)構(gòu)示意圖 圖4.檢測儀軟件結(jié)構(gòu)流程示意圖
(五)
具體實施例方式
本手持式GIS氣室故障檢測儀的具體實施方式
，見圖1和圖3所示 的硬件結(jié)構(gòu)及電磁閥控制單元結(jié)構(gòu)示意圖。
其中硬件為以ATMEL公司ATmegal28系列AVR單片機為核心， 外擴展的數(shù)據(jù)采集模塊，檢測結(jié)果的數(shù)據(jù)顯示單元，按鍵查詢功能單 元，電磁閥控制單元和報警單元等。
數(shù)據(jù)釆集模塊采用最先迸的英國City公司的二氧化硫傳感器(型 號4S)，采樣精度為0.1ppm。檢測結(jié)果顯示使用液晶模塊，按鍵査詢
單元使用普通按鍵，電磁閥控制單元使用微型電磁閥實現(xiàn)，報警單元 采用蜂鳴器。
當檢測儀工作時，首先由主控器(AVR單片機)發(fā)出信號給電磁
閥，由電磁閥控制打開氣路，然后由數(shù)據(jù)釆集模塊(二氧化硫傳感器)
采集數(shù)據(jù)，并把采集到的數(shù)據(jù)傳送給AVR單片機，經(jīng)AVR單片機濾 波處理后進行閾值比較，以便由AVR單片機判斷和控制報警指示單 元的蜂鳴器是否鳴響報警，并把數(shù)據(jù)處理結(jié)果存儲在AVR單片機的 內(nèi)部EEPROM中，并由AVR單片機控制液晶來顯示；按鍵操作功能 單元的各個按鍵按下，控制AVR單片機給出不同的指令對應實現(xiàn)上 述"軟件執(zhí)行過程說明"所述的各種不同的功能；檢測過程中設(shè)定最 大檢測時間，以便防止過多不必要的六氟化硫等氣體外泄到大氣中， 造成大氣污染， 一旦到了所設(shè)定的檢測時間，單片機控制電磁閥關(guān)閉， 關(guān)閉檢測氣路，檢測工作停止。上述各個步驟的執(zhí)行都由軟件控制來 實現(xiàn)。該檢測儀設(shè)置有電源系統(tǒng)專門供電。
權(quán)利要求
1.一種手持式GIS氣室故障檢測儀，它是由硬件結(jié)構(gòu)和軟件結(jié)構(gòu)兩大部分構(gòu)成，其特征在于該硬件結(jié)構(gòu)由數(shù)據(jù)采集模塊、數(shù)據(jù)處理單元、數(shù)據(jù)存儲單元、液晶顯示單元、電磁閥控制單元、報警指示單元、按鍵操作系統(tǒng)、電源系統(tǒng)組成；該軟件結(jié)構(gòu)由數(shù)據(jù)采集，數(shù)據(jù)濾波、數(shù)據(jù)存儲、數(shù)據(jù)顯示和歷史數(shù)據(jù)查詢組成； 當檢測儀工作時，首先由AVR單片機發(fā)出信號給電磁閥，由電磁閥控制打開氣路，然后由數(shù)據(jù)采集模塊即二氧化硫傳感器采集數(shù)據(jù)，并把采集到的數(shù)據(jù)傳送給AVR單片機，經(jīng)AVR單片機濾波處理后進行閾值比較；由AVR單片機連接控制報警指示單元，以便由AVR單片機判斷和控制報警指示單元的蜂鳴器是否鳴響報警，并把數(shù)據(jù)處理結(jié)果存儲在AVR單片機的內(nèi)部EEPROM中，并由AVR單片機控制與之連接的液晶模塊來顯示；該檢測儀還設(shè)置有按鍵操作單元，當按鍵操作單元的各個按鍵按下時，控制AVR單片機給出不同的指令對應實現(xiàn)各種不同的功能；檢測過程中設(shè)定最大檢測時間，以便防止過多不必要的六氟化硫等氣體外泄到大氣中，造成大氣污染，一旦到了所設(shè)定的檢測時間，單片機控制電磁閥關(guān)閉，關(guān)閉檢測氣路，檢測工作停止。上述各個步驟的執(zhí)行都由軟件控制來實現(xiàn)。該檢測儀設(shè)置有電源系統(tǒng)專門供電。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的手持式GIS氣室故障檢測儀，其特征在 于該數(shù)據(jù)采集模塊釆用采樣精度為O.lppm的二氧化硫傳感器。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的手持式GIS氣室故障檢測儀，其特征在 于該數(shù)據(jù)處理單元采用AVR單片機，數(shù)據(jù)存儲使用單片機內(nèi)部的 EEPROM。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的手持式GIS氣室故障檢測儀，其特征在于該報警單元采用蜂鳴器。
5. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的手持式GIS氣室故障檢測儀，其特征在 于該數(shù)據(jù)采集采用單片機的A/D轉(zhuǎn)換端口實現(xiàn)，濾波采用均值濾 波處理。
全文摘要
一種手持式GIS氣室故障檢測儀，它是由硬件結(jié)構(gòu)和軟件結(jié)構(gòu)兩大部分構(gòu)成；硬件結(jié)構(gòu)由數(shù)據(jù)采集模塊、數(shù)據(jù)處理單元、數(shù)據(jù)存儲單元、液晶顯示單元、、電磁閥控制單元、報警指示單元、按鍵操作系統(tǒng)、電源系統(tǒng)部分組成，軟件結(jié)構(gòu)由數(shù)據(jù)采集，數(shù)據(jù)濾波、數(shù)據(jù)存儲、數(shù)據(jù)顯示和歷史數(shù)據(jù)的查詢組成。該檢測儀采用高速、高精度采樣技術(shù)和優(yōu)化氣路機構(gòu)，結(jié)構(gòu)新穎、便攜輕巧、使用方便，廣泛用于電器工程的GIS故障檢測。
文檔編號G01R31/00GK101363893SQ200810223620
公開日2009年2月11日 申請日期2008年9月28日 優(yōu)先權(quán)日2008年9月28日
發(fā)明者鑫 寧, 楊正華, 王惠敏, 胡曉光 申請人:北京航空航天大學