專利名稱：一種電力高壓開關(guān)動作狀態(tài)記錄器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
一種電力高壓開關(guān)動作記錄裝置，涉及電力設(shè)備檢修的裝置。
目前高壓開關(guān)僅有機械動作次數(shù)記錄器，對開關(guān)的電壽命如負(fù)載電流及短路電流下兩種電壽命，沒有區(qū)分和記錄兩種電流的裝置，因而不能根據(jù)高壓開關(guān)的實際開斷情況進行維修及更換。此外，對某些開關(guān)有定期檢查的規(guī)定，如SF6及真空開關(guān)，因無法記錄相應(yīng)的數(shù)據(jù)而不能實施。
本實用新型的目的在于提出一種采用中央處理器的開關(guān)動作狀態(tài)記錄裝置，不僅能記錄機械動作次數(shù)，同時能區(qū)分和記錄負(fù)載電流、短路電流下的電壽命數(shù)值，并做出機械壽命及電壽命預(yù)報。
本實用新型的目的還在于提出一個公用的定值設(shè)置器，使本實用新型對不同電壓等級、不同類型、規(guī)格的開關(guān)都能方便地使用。
本實用新型的主要技術(shù)特征是本裝置由模擬量預(yù)處理、中央處理器、程序存貯器、時鐘和長期數(shù)據(jù)保存器、鍵盤及顯示控制器組成。模擬量為表征開關(guān)開斷電流的感應(yīng)線圈電壓模擬量，采集表征開關(guān)動作的一路開關(guān)量與中央處理器的輸入端相連。
為避免死機，中央處理器內(nèi)部帶有看門狗電路，為實現(xiàn)遠方報警，中央處理器的輸出端還與一繼電器線圈相連。
設(shè)有配套的定值設(shè)置器通過插座與鍵盤及顯示控制器相連；鍵盤及顯示控制器與數(shù)碼管顯示電路連接，顯示當(dāng)前值及設(shè)定值。
以下結(jié)合附圖對本實用新型發(fā)明目的的實現(xiàn)作詳細說明。


圖1是本實用新型的結(jié)構(gòu)框圖。
一路開關(guān)量輸入至中央處理器，它是利用高壓開關(guān)的常閉輔助觸點完成，當(dāng)開關(guān)跳開時，給中央處理器輸送一個開關(guān)量。三相電流中任二相電流經(jīng)感應(yīng)線圈變?yōu)槎冯妷耗M量，經(jīng)模擬量預(yù)處理至中央處理器內(nèi)部的A/D變換器。程序存貯器放置固化的程序，中央處理器按其中的程序運行操作。時鐘和數(shù)據(jù)長期保存器具有實時時鐘并長期保存數(shù)據(jù)。中央處理器輸入輸出與鍵盤和顯示控制器連接，一方面顯示定值及當(dāng)前值，一方面將鍵盤的輸入值送入中央處理器。
為避免死機，中央處理器內(nèi)部帶有看門狗電路。鍵盤和顯示控制器控制數(shù)碼管顯示各種數(shù)值。配套一個公用的定值設(shè)置器，通過插座與鍵盤和顯示控制器連接，以對不同規(guī)格、不同類型的開關(guān)設(shè)置額定參數(shù)。中央處理器的輸出端還與一繼電器線圈連接，控制繼電器動作，實現(xiàn)遠方報警。
圖2是模擬信號預(yù)處理，A/D變換和中央處理器(CPU)電路。其中模擬信號預(yù)處理電路是由兩個射極跟隨器(8050)組成。信號分別經(jīng)C12、C13耦合到模擬量輸入端，射極跟隨器的輸出接有C13、R51及C4、R2，它們起到周內(nèi)平滑作用，W2、W4調(diào)整是使負(fù)信號通不過，因此，輸出是一個一周內(nèi)相對平滑，而且沒有負(fù)極性信號的模擬量，便于8098進行A/D變換。兩路信號直接接到8098模擬量的輸入腳42腳、43腳。
射極跟隨器輸入信號的動態(tài)范圍設(shè)計為0.1V～2.6V，以適應(yīng)開斷短路電流的要求。
8098芯片內(nèi)有四路10位2進制的A/D變換器，其哪路進行變換的控制及數(shù)字信號的讀出都由其相應(yīng)的寄存器和與其相配合的軟件來完成。
中央處理器(CPU)采用8098芯片。與其相連的有觸發(fā)器U2(74JS373)、程序存貯器U3(2764)。8098內(nèi)部有一個看門狗電路(WDT)，可以防止死機。
8098的P20(2腳)接入一路輸入的開關(guān)量，同時也作為觸發(fā)CPU外中斷信號引入P22(47腳)。P21(1腳)接報警繼電器REL1的線圈，當(dāng)?shù)竭_定期檢查、小修、大修、檢修周期，機械壽命終止，電壽命終止及重合閘解除時，REL1動作，給出一個開關(guān)量，向遠方報警，并有相應(yīng)的報警燈顯示報警原因。S1為晶體，CPU的各種操作都需此晶體供給精確的周期。
8098的P3口(第32～25腳)輸出低位地址(AD0～AD7)及數(shù)據(jù)(D1～D8)。U2(74LS373)是8098與2764的配套器件，它由ALE信號(8098的34腳)發(fā)出信號到LS373的11腳，鎖存地址，便于CPU讀取276中的程序碼。8098的P4口(第24～17腳)輸出高位地址。U3的CE與OE是它的片選，在低電平時使2764工作。
程序存貯器(2764)的D0～D7(即第11、12、13、15～19腳)輸出直接連到CPU的數(shù)據(jù)總線上。所有程序軟件都固化在2764中，CPU的操作按其中的程序來進行。
圖3是時鐘及數(shù)據(jù)長期保存電路。
采用DS12887芯片，具有實時時鐘，可輸出年、月、日、時、分、秒，并帶有鋰電池，停電時內(nèi)部時鐘照常進行，且?guī)в?14字節(jié)存貯器，可長期(10年)保存數(shù)據(jù)。SQW(23腳)輸出方波與顯示電路的與非門U40:A～U40:D的第2、5、10、13腳相連(參見圖5)。12887掛在CPU總線上，便于CPU進行時鐘和數(shù)據(jù)的讀寫與操作。
圖4是鍵盤與顯示電路。
由專用芯片8279、地址譯碼器74LS138、驅(qū)動器7407、與非門74LS00、反門74LS04、數(shù)碼管SMD1、功率驅(qū)動器8050及發(fā)光二極管L等組成，經(jīng)插座DB15與鍵盤相連。
專用芯片的RL2～RL7口(1、2、5、6、7、8腳)與DB15相連，為6根數(shù)據(jù)線。PBO～DB7口(12～19腳)引出的D1～D8數(shù)據(jù)線，掛在CPU的數(shù)據(jù)總線上，IRO(4腳)為控制線。
7407的功率驅(qū)動器用來驅(qū)動8只數(shù)碼管U16～U23，即圖5中的C1～C8線。與非門U40:A～U40:C四個，與反門U41:A～～U41:D四個分別相串聯(lián)，反門經(jīng)2.7K電阻分別接至三極管T9～T12的基極，根據(jù)CPU的指令使某一個報警燈(發(fā)光二極管L1～L8)亮。專用芯片8279掛在CPU的總線上，專門掃描鍵盤的輸入，送入CPU，控制數(shù)碼管的顯示及報警信號燈。數(shù)碼管可顯示定值及當(dāng)前值，如機械壽命、電壽命、允許開斷負(fù)載短路電流次數(shù)；累計開關(guān)負(fù)載(短路)電流值……等。本裝置面板上也設(shè)置必要鍵盤，按下相應(yīng)鍵，即可讀取當(dāng)前值及定值。當(dāng)發(fā)出檢修預(yù)告時，相應(yīng)檢修原因的報警燈亮。
圖5是定值設(shè)置鍵盤電路。
由于高壓開關(guān)種類、型號、規(guī)格繁多，部頒規(guī)程、制造廠規(guī)定、運行單位不盡相同，定值設(shè)置量較多，而定值設(shè)置只有在開關(guān)投運及檢修完畢才進行。顯然每一個開關(guān)都帶定值設(shè)置器鍵盤沒有必要，因此專門配套一個定值設(shè)置器公用，這樣既可靈活設(shè)置，又可使開關(guān)動作狀態(tài)記錄器分為無油開關(guān)及有油開關(guān)兩大類，便于用戶選購、廠家生產(chǎn)。定值設(shè)置器30個鍵，可以經(jīng)D5與圖5中的S5相接插，用來設(shè)置定值。30個鍵的一端連接成A1～A6共6條線，其余接成5條線，接至D5十五芯插座。
固化在程序存貯器中的程序，包括主程序、“大電流事件”中斷處理程序、“開斷事件”處理程序。
圖6是主程序流程圖。
主程序流程完成如下功能(1)初始化a．參數(shù)初始化如果是第一次開機，裝入缺省狀態(tài)的參數(shù)；否則從EPROM中恢復(fù)上次數(shù)據(jù)。
b．啟動A/D(2)主循環(huán)a．獲取原始采樣數(shù)據(jù)用約200ms的時間采樣10個峰值電流，用作計算機開斷電流有效值的原始數(shù)據(jù)。
b．讀實時數(shù)據(jù)，在LED上顯示當(dāng)前的時間，修改并顯示運行時間T。
c．判斷是否要進行“大/小修”預(yù)報，修改大/小修到達時間。
d．判別有無用戶鍵盤輸入。
圖7是“大電流事件”中斷處理程序流程圖。
采樣最多10個峰值電流。由于每采樣一個峰值電流將耗時20ms，采樣10個峰值電流將耗時200ms，而開斷動作僅持續(xù)10～40ms左右，所以如果經(jīng)過10個峰值采樣而開關(guān)未發(fā)生開斷動作，則認(rèn)為未引起開關(guān)跳閘。
圖8是“開斷事件”中斷處理程序流程圖。
開關(guān)“開斷事件”的優(yōu)先級比“大電流中斷事件”高，如果有開關(guān)跳閘，則在循環(huán)采樣過程中會被“開關(guān)開斷事件”中斷，如果在采樣過程中已發(fā)生“開斷事件”，則返回主程序。
“開斷事件”中斷處理程序如下(1)利用開斷之前采樣的峰值電流值，計算出開斷電流的有效值，并據(jù)此判斷開斷類型。
(2)修改相應(yīng)的累計開斷次數(shù)和總的累計開斷次數(shù)；修改累計開斷電流值作為主程序判斷是否要進行定檢/臨檢的依據(jù)。
(3)設(shè)置標(biāo)志，表明已發(fā)生“開斷事件”。
以上程序?qū)Ρ绢I(lǐng)域普通技術(shù)人員來講，很容易在本實用新型結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)上實現(xiàn)，在此不再贅述。
與現(xiàn)有技術(shù)相比，本實用新型提供了一種智能化的開關(guān)動作狀態(tài)記錄裝置，不僅能記錄機械動作次數(shù)，而且能區(qū)分和記錄負(fù)載電流，短路電流下的電壽命數(shù)值，并發(fā)出檢修預(yù)告。本實用新型可靈活、方便地用于任何電壓等級、任何規(guī)格、類型的高壓開關(guān)。
權(quán)利要求1．一種電力高壓開關(guān)動作狀態(tài)記錄裝置，其構(gòu)成含有電源、機械動作次數(shù)計數(shù)器，其特征在于由模擬量預(yù)處理和中央處理器、程序存貯器、時鐘和長期數(shù)據(jù)保存器、鍵盤及顯示控制器組成。
2．根據(jù)權(quán)利要求1所述的記錄裝置，其特征在于模擬量為表征開關(guān)開斷電流的感應(yīng)線圈電壓模擬量，采集表征開關(guān)動作的一路開關(guān)量與中央處理器的輸入端相連。
3．根據(jù)權(quán)利要求1所述的記錄裝置，其特征在于設(shè)有配套的定值設(shè)置器通過插座與鍵盤及顯示控制器相連。
4．根據(jù)權(quán)利要求1所述的記錄裝置，其特征在于鍵盤及顯示控制器與數(shù)碼管顯示電路連接，顯示當(dāng)前值及設(shè)定值。
5．根據(jù)權(quán)利要求1所述的記錄裝置，其特征在于中央處理器的輸出端還與一繼電器線圈連接，實現(xiàn)遠方報警。
專利摘要一種電力高壓開關(guān)動作狀態(tài)記錄器,其構(gòu)成含有電源、機械動作次數(shù)計數(shù)器,其特征是:由模擬量預(yù)處理、中央處理器、程序存貯器、時鐘和長期數(shù)據(jù)保持器、鍵盤及顯示控制器組成。本實用新型可記錄各種高壓開關(guān)的機械壽命、電壽命數(shù)值,并發(fā)出檢修預(yù)告。
文檔編號H02B3/00GK2318735SQ9722860
公開日1999年5月12日 申請日期1997年10月5日 優(yōu)先權(quán)日1997年10月5日
發(fā)明者楊萬鐘 申請人:楊萬鐘