專利名稱：一種絕緣油耐壓儀校驗(yàn)裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及一種耐壓試驗(yàn)校驗(yàn)裝置，特別是在變壓器、油斷路器、電力電纜、
電容器、互感器等高壓電氣設(shè)備中廣泛使用的絕緣油的耐壓儀校驗(yàn)裝置。
背景技術(shù)：
長(zhǎng)期以來(lái)，很多高壓電氣設(shè)備中一直廣泛地使用絕緣油，如變壓器、油斷路器、電 力電纜、電容器、互感器等。絕緣油起著加強(qiáng)絕緣、冷卻和滅弧的作用。注入電氣設(shè)備的絕 緣油需要進(jìn)行電氣強(qiáng)度試驗(yàn)，測(cè)試絕緣油的耐壓程度。常用的測(cè)試方法是在絕緣油中放上 一定形狀的標(biāo)準(zhǔn)試驗(yàn)電極，在電極間加上50Hz電壓，并以一定的速率逐漸升壓，升壓速率 一般為2-3kV/s，直至電極間的油隙被擊穿為止，該電壓即為絕緣油的擊穿電壓，單位為kV 或者換算為擊穿強(qiáng)度，單位為kV/cm。絕緣油發(fā)生擊穿現(xiàn)象以后，由于試驗(yàn)裝置的保護(hù)機(jī)制， 加在絕緣油上的電壓會(huì)瞬間跌落，傳統(tǒng)基于單片機(jī)控制的測(cè)量電路，需要靠軟件來(lái)比較上 一次電壓和當(dāng)前電壓的值，如果發(fā)生大的變化，再執(zhí)行相應(yīng)的動(dòng)作。這樣的方案下，當(dāng)單片 機(jī)檢測(cè)到油被擊穿時(shí)，其實(shí)擊穿現(xiàn)象已經(jīng)發(fā)生了一段時(shí)間，單片機(jī)此時(shí)再來(lái)讀取擊穿瞬間 電壓大幅度跌落前的值已經(jīng)不準(zhǔn)確，不利于準(zhǔn)確檢測(cè)絕緣油的耐壓值。

實(shí)用新型內(nèi)容本實(shí)用新型目的是為了克服現(xiàn)有技術(shù)的不足而提供一種能夠更加準(zhǔn)確捕獲絕緣 油耐壓值的絕緣油耐壓儀校驗(yàn)裝置。 為達(dá)到上述目的，本實(shí)用新型采用的技術(shù)方案是一種絕緣油耐壓儀校驗(yàn)裝置，包 括用于控制整套測(cè)量系統(tǒng)的單片機(jī)控制電路、與所述的單片機(jī)控制電路相連接的CPLD控 制電路、與所述的CPLD控制電路相連接的電壓信號(hào)采集電路、與所述電壓信號(hào)采集電路相 連接的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)電路、與所述單片機(jī)控制電路相連接的顯示控制電路，其特征在于所述的 單片機(jī)控制電路由單片機(jī)控制芯片組成，所述的CPLD控制電路由CPLD芯片組成，所述的電 壓信號(hào)采集電路包括ADC轉(zhuǎn)換電路和電平轉(zhuǎn)換電路組成，ADC轉(zhuǎn)換電路將電壓信號(hào)轉(zhuǎn)換為 16位二進(jìn)制信號(hào)輸出至電平轉(zhuǎn)換電路，電平轉(zhuǎn)換電路將采集的電壓信號(hào)傳至數(shù)據(jù)存儲(chǔ)電 路，數(shù)據(jù)存儲(chǔ)電路由SRAM芯片組成，顯示控制電路由一塊分辨率為320240的點(diǎn)陣液晶顯示 屏和電平轉(zhuǎn)換芯片組成，根據(jù)單片機(jī)控制電路的需要，可同時(shí)將采集的電壓信號(hào)傳至CPLD 控制電路，單片機(jī)控制電路再與CPLD控制電路之間傳輸數(shù)據(jù)，由單片機(jī)控制電路產(chǎn)生的顯 示控制信號(hào)經(jīng)電平轉(zhuǎn)換芯片輸出值液晶顯示屏。 優(yōu)選的，采用單片機(jī)控控制CPLD產(chǎn)生ADC采集電壓信號(hào)的時(shí)序，ADC根據(jù)CPLD產(chǎn) 生的時(shí)序?qū)崟r(shí)采集電壓數(shù)據(jù)并存入SRAM中，同時(shí)ADC采集的電壓數(shù)據(jù)可以根據(jù)需要輸入到 CPLD中供單片機(jī)控制顯示屏顯示實(shí)時(shí)電壓值使用。 優(yōu)選的，可以準(zhǔn)確采集電壓瞬間數(shù)據(jù)，同時(shí)可以在檢測(cè)到絕緣油被擊穿后，回讀已 經(jīng)保存在SRAM中的擊穿瞬間電壓數(shù)據(jù)，由單片機(jī)計(jì)算出絕緣油被擊穿瞬間電壓大幅度跌 落前的準(zhǔn)確值。[0007] 由于上述技術(shù)方案的運(yùn)用，本實(shí)用新型與現(xiàn)有技術(shù)相比具有下列優(yōu)點(diǎn) 傳統(tǒng)方案用軟件比較的方法實(shí)現(xiàn)絕緣油擊穿電壓的測(cè)量，不利于準(zhǔn)確地捕捉擊穿
瞬間的電壓值，本實(shí)用新型采用先記錄后查詢的方法可以保證絕緣油擊穿瞬間電壓數(shù)據(jù)的
準(zhǔn)確記錄，進(jìn)而準(zhǔn)確測(cè)量絕緣油的耐壓值；傳統(tǒng)方案采用單片機(jī)直接控制ADC采樣，一旦
絕緣油擊穿瞬間的強(qiáng)電磁干擾造成單片機(jī)死機(jī)，整個(gè)測(cè)量就無(wú)法正常進(jìn)行，本實(shí)用新型用
CPLD產(chǎn)生控制ADC采樣的時(shí)序，使得電壓數(shù)據(jù)采集更加可靠；傳統(tǒng)方案要檢測(cè)測(cè)試電壓的
失真度時(shí)需要使用失真度儀，這樣不但增加成本也增加了測(cè)試的復(fù)雜度，本實(shí)用新型能夠
使用FFT數(shù)字計(jì)算方案檢測(cè)試驗(yàn)電壓信號(hào)的失真度，比傳統(tǒng)方案更便捷；在測(cè)試過(guò)程中能
夠檢測(cè)并顯示升壓速率，克服了人工計(jì)時(shí)費(fèi)時(shí)且不準(zhǔn)確的缺點(diǎn)。
以下結(jié)合附圖對(duì)本實(shí)用新型技術(shù)方案作進(jìn)一步說(shuō)明 附

圖1 :為本實(shí)用新型絕緣油耐壓儀校驗(yàn)裝置的原理框圖； 其中1、單片機(jī)控制電路；2、CPLD控制電路；3、電壓信號(hào)采集電路；4、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)電 路；5、顯示控制電路。
具體實(shí)施方式如附圖1所示的本實(shí)用新型所述的一種絕緣油耐壓儀校驗(yàn)裝置，包括單片機(jī)控制 電路1、 CPLD控制電路2、電壓信號(hào)采集電路3、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)電路4、顯示控制電路5 ;加在絕緣 油上的50Hz電壓經(jīng)電容取樣后轉(zhuǎn)換為幅值在0 5V的電壓，送至信號(hào)采集電路3，由單片 機(jī)控制電路1控制CPLD控制電路2產(chǎn)生信號(hào)采集電路的ADC31需要的時(shí)序，ADC31采集到 的5V電平信號(hào)經(jīng)電平轉(zhuǎn)換電路32轉(zhuǎn)換成3. 3V電平后送至數(shù)據(jù)存儲(chǔ)電路4的SRAM41中 保存，同時(shí)ADC31采集的數(shù)據(jù)可以通過(guò)電平轉(zhuǎn)換電路32送至CPLD控制電路2，當(dāng)單片機(jī)控 制電路1需要將當(dāng)前電壓、頻率、失真度、升壓速率等信息傳至顯示控制電路5時(shí)，可以通過(guò) CPLD21來(lái)讀取當(dāng)然ADC31采集到的數(shù)據(jù)，再處理后送至顯示控制電路5，當(dāng)電壓升至絕緣油 被擊穿時(shí)，由于保護(hù)機(jī)制，絕緣油上的電壓會(huì)瞬間大幅度跌落，單片機(jī)控制電路1比較上一 次電壓值和當(dāng)前電壓值的差距，檢測(cè)到擊穿現(xiàn)象發(fā)生后，立即控制CPLD控制電路2停止產(chǎn) 生啟動(dòng)ADC31采集信號(hào)的時(shí)序，SRAM41中的數(shù)據(jù)停止被刷新，絕緣油被擊穿瞬間的電壓數(shù) 據(jù)保存在了 SRAM中，單片機(jī)控制電路1經(jīng)CPLD控制電路2讀取SRAM41中的數(shù)據(jù)，找到發(fā) 生擊穿瞬間的最大電壓峰值，并將其送至顯示控制電路5，如果擊穿瞬間由于電壓突變產(chǎn)生 的強(qiáng)電磁干擾導(dǎo)致單片機(jī)控制電路1不能正常工作，單片機(jī)控制芯片11會(huì)啟動(dòng)預(yù)置的看門(mén) 狗電路，自動(dòng)復(fù)位，復(fù)位后單片機(jī)控制CPLD21不再產(chǎn)生啟動(dòng)ADC31采集信號(hào)的時(shí)序，SRAM41 中的數(shù)據(jù)也不會(huì)在單片機(jī)復(fù)位后被刷新。復(fù)位后，試驗(yàn)人員可以通過(guò)裝置的回讀功能來(lái)獲 取擊穿現(xiàn)象發(fā)生瞬間的數(shù)據(jù)。 所述絕緣油耐壓儀校驗(yàn)裝置的工作原理通過(guò)單片機(jī)控制CPLD產(chǎn)生啟動(dòng)ADC采 集電壓信號(hào)的脈沖，并在CPLD內(nèi)部設(shè)計(jì)一個(gè)16位的計(jì)數(shù)器，該計(jì)數(shù)器值可以通過(guò)單片機(jī)來(lái) 讀取。CPLD每產(chǎn)生一個(gè)脈沖，ADC就啟動(dòng)一次電壓信號(hào)采集，同時(shí)計(jì)數(shù)器值加l，把該計(jì)數(shù) 器值作為地址信號(hào)傳至SRAM的地址總線，ADC采集的結(jié)果傳至SRAM的數(shù)據(jù)總線，這樣就在 SRAM中把此次采集的電壓數(shù)據(jù)保存在了計(jì)數(shù)器值對(duì)應(yīng)的地址處。依此類推，CPLD持續(xù)產(chǎn)生脈沖，計(jì)數(shù)器值不斷增加，ADC持續(xù)啟動(dòng)電壓信號(hào)采集，電壓數(shù)據(jù)也不斷被保存在SRAM中。 當(dāng)試驗(yàn)電壓升壓至一定值時(shí)，絕緣油被擊穿，電壓瞬間大幅度跌落，單片機(jī)靠軟件比較的方 式檢測(cè)到擊穿現(xiàn)象發(fā)生以后，立即控制CPLD停止產(chǎn)生啟動(dòng)ADC采集電壓的脈沖，CPLD內(nèi)部 的計(jì)數(shù)器值便不再增加，SRAM中已有的數(shù)據(jù)不會(huì)再被新的數(shù)據(jù)覆蓋，絕緣油被擊穿的瞬間 電壓數(shù)據(jù)就仍然保存在SRAM中。通過(guò)單片機(jī)讀取此時(shí)CPLD內(nèi)部的計(jì)數(shù)器值，并以這個(gè)值 為起始地址，向地址減小的方向讀取SRAM中的數(shù)據(jù)，找到一個(gè)最大值，這個(gè)值一定是絕緣 油的準(zhǔn)確最大耐壓值。 由于絕緣油被擊穿的瞬間會(huì)產(chǎn)生很強(qiáng)的電磁干擾，有可能造成單片機(jī)控制電路死 機(jī)，即使在此情況下，只要整套裝置不掉電，CPLD就仍然能繼續(xù)產(chǎn)生啟動(dòng)ADC采集電壓的脈 沖，從而保證在單片機(jī)死機(jī)情況下仍然繼續(xù)采集電壓信號(hào)并將其保存在SRAM中，在單片機(jī) 復(fù)位后再控制CPLD停止產(chǎn)生啟動(dòng)ADC的脈沖，單片機(jī)就能夠回讀到正確的電壓數(shù)據(jù)。 本方案使用的SRAM可以存放2秒鐘以上的采樣信號(hào)值，在此時(shí)間內(nèi)，單片機(jī)完全 能夠檢測(cè)到絕緣油被擊穿現(xiàn)象的發(fā)生，并及時(shí)控制CPLD停止產(chǎn)生啟動(dòng)ADC采集信號(hào)的脈 沖。 ADC采集的電壓信號(hào)也可以根據(jù)需要進(jìn)入CPLD，經(jīng)CPLD處理后送至單片機(jī)，單片 機(jī)再處理采集到的電壓信號(hào)，并將當(dāng)前試驗(yàn)電壓有效值顯示在液晶屏上，供試驗(yàn)人員參考。 更進(jìn)一步的，本實(shí)用新型還能夠在檢測(cè)到絕緣油被擊穿后，將擊穿瞬間的電壓波 形顯示在液晶屏上，提供給試驗(yàn)人員做參考，此外本實(shí)用新型還能夠測(cè)量加在絕緣油上 50Hz試驗(yàn)電壓的失真度，檢測(cè)升壓過(guò)程中的升壓速率。 本實(shí)施例的單片機(jī)控制芯片采用了 ATMEL公司的ATMEGA128， CPLD采用ALTERA公 司的EPM7256AETC144, SRAM采用ISSI公司的61LV6416L, ADC采用AD公司的AD976,電平 轉(zhuǎn)換電路芯片型號(hào)為74LVC4245。 本實(shí)施例不通過(guò)單片機(jī)直接控制ADC采集信號(hào)，而是通過(guò)CPLD產(chǎn)生控制時(shí)序，電 壓信號(hào)的可以實(shí)時(shí)采集并存儲(chǔ)，當(dāng)單片機(jī)需要SRAM中的數(shù)據(jù)時(shí)，可以查詢已經(jīng)記錄在SRAM 中的數(shù)據(jù)，這樣就克服了傳統(tǒng)單片機(jī)通過(guò)軟件比較耗時(shí)且捕捉不準(zhǔn)確的缺點(diǎn)。通過(guò)CPLD控 制ADC采集信號(hào)，即使在單片機(jī)受干擾不能正常工作時(shí)，CPLD仍然能夠保證ADC繼續(xù)采集 信號(hào)，將放電瞬間的數(shù)據(jù)全部記錄在SRAM中，這樣大大提高了擊穿瞬間電壓數(shù)據(jù)捕獲的準(zhǔn) 確度。 以上僅是本實(shí)用新型的具體應(yīng)用范例，對(duì)本實(shí)用新型的保護(hù)范圍不構(gòu)成任何限 制。凡采用等同變換或者等效替換而形成的技術(shù)方案，或任何對(duì)本實(shí)用新型中所述平板的 移動(dòng)方式，均落在本實(shí)用新型權(quán)利保護(hù)范圍之內(nèi)。
權(quán)利要求一種絕緣油耐壓儀校驗(yàn)裝置，包括用于控制整套測(cè)量系統(tǒng)的單片機(jī)控制電路(1)、與所述的單片機(jī)控制電路(1)相連接的CPLD控制電路(2)、與所述的CPLD控制電路(2)相連接的電壓信號(hào)采集電路(3)、與所述電壓信號(hào)采集電路(3)相連接的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)電路(4)、與所述單片機(jī)控制電路(1)相連接的顯示控制電路(5)，其特征在于所述的單片機(jī)控制電路(1)由單片機(jī)控制芯片(11)組成，所述的CPLD控制電路由CPLD芯片(21)組成，所述的電壓信號(hào)采集電路(3)包括ADC轉(zhuǎn)換電路(31)和電平轉(zhuǎn)換電路(32)組成，ADC轉(zhuǎn)換電路(31)將電壓信號(hào)轉(zhuǎn)換為16位二進(jìn)制信號(hào)輸出至電平轉(zhuǎn)換電路(32)，電平轉(zhuǎn)換電路(32)將采集的電壓信號(hào)傳至數(shù)據(jù)存儲(chǔ)電路(4)，數(shù)據(jù)存儲(chǔ)電路(4)由SRAM芯片(41)組成，顯示控制電路(5)由一塊分辨率為320240的點(diǎn)陣液晶顯示屏(51)和電平轉(zhuǎn)換芯片(52)組成，根據(jù)單片機(jī)控制電路(1)的需要，可同時(shí)將采集的電壓信號(hào)傳至CPLD控制電路(2)，單片機(jī)控制電路(1)再與CPLD控制電路(2)之間傳輸數(shù)據(jù)，由單片機(jī)控制電路(1)產(chǎn)生的顯示控制信號(hào)經(jīng)電平轉(zhuǎn)換芯片(52)輸出值液晶顯示屏(51)；采用單片機(jī)控(11)控制CPLD(21)產(chǎn)生ADC(31)采集電壓信號(hào)的時(shí)序，ADC(31)根據(jù)CPLD(21)產(chǎn)生的時(shí)序?qū)崟r(shí)采集電壓數(shù)據(jù)并存入SRAM(41)中，同時(shí)ADC(31)采集的電壓數(shù)據(jù)可以根據(jù)需要輸入到CPLD(21)中供單片機(jī)(11)控制顯示屏(51)顯示實(shí)時(shí)電壓值使用。
專利摘要本實(shí)用新型涉及一種絕緣油耐壓儀校驗(yàn)裝置，包括單片機(jī)控制電路，CPLD控制電路，電壓信號(hào)采集電路，數(shù)據(jù)存儲(chǔ)電路，顯示控制電路，所述的單片機(jī)控制電路由單片機(jī)控制芯片組成，所述的電壓信號(hào)采集電路由ADC模數(shù)轉(zhuǎn)換芯片組成，所述的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)電路由SRAM芯片組成，所述的顯示控制電路由一塊分辨率為320240的點(diǎn)陣液晶顯示屏組成。本實(shí)用新型通過(guò)單片機(jī)控制CPLD產(chǎn)生ADC采集電壓信號(hào)的時(shí)序，ADC實(shí)時(shí)采集的數(shù)據(jù)直接存入SRAM，克服了采用單片機(jī)直接控制信號(hào)采集電路的傳統(tǒng)方案不能及時(shí)記錄絕緣油被擊穿瞬間電壓數(shù)據(jù)的不足，能夠更準(zhǔn)確地測(cè)量絕緣油的耐壓值。
文檔編號(hào)G01R31/14GK201540351SQ200920255229
公開(kāi)日2010年8月4日 申請(qǐng)日期2009年11月20日 優(yōu)先權(quán)日2009年11月20日
發(fā)明者余青, 吳俊 , 董晶晶 申請(qǐng)人:蘇州市華電電氣技術(shù)有限公司