專利名稱：微機(jī)控制絕緣油介電強(qiáng)度測(cè)試裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及電力變壓器測(cè)試儀器技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種微機(jī)控制絕緣油介電強(qiáng)度測(cè)試裝置。

背景技術(shù)：
在電力設(shè)備中，絕緣油是一種廣泛用于電力變壓器中的絕緣電介質(zhì)。變壓器油性能的優(yōu)劣直接影響整臺(tái)變壓器的工作運(yùn)行特性，其介電強(qiáng)度是一項(xiàng)最重要的絕緣性能指標(biāo)，它反映了油中是否存在水分、雜質(zhì)和導(dǎo)電微粒以及它們對(duì)絕緣油影響的嚴(yán)重程度，為保證變壓器安全運(yùn)行不僅要對(duì)新油進(jìn)行測(cè)試，而且運(yùn)行中變壓器油中各種雜質(zhì)增加，導(dǎo)致絕緣性能下降，甚至?xí)鹁植糠烹姡虼?，也要定期?duì)油進(jìn)行測(cè)試用來(lái)判斷是否符合運(yùn)行中絕緣要求。

實(shí)用新型內(nèi)容本實(shí)用新型的目的是提供一種微機(jī)控制絕緣油介電強(qiáng)度測(cè)試裝置，用于測(cè)試電力變壓器中絕緣油的絕緣電介強(qiáng)度。
為達(dá)到上述目的，本實(shí)用新型采用如下的技術(shù)方案 電機(jī)驅(qū)動(dòng)升壓控制單元、油液擊穿信號(hào)快速提取單元、油液擊穿電壓取樣單元、單片機(jī)控制測(cè)量單元、數(shù)據(jù)液晶顯示及打印單元，所述電機(jī)驅(qū)動(dòng)升壓控制單元、油液擊穿信號(hào)快速提取單元、油液擊穿電壓取樣單元、單片機(jī)控制測(cè)量單元、數(shù)據(jù)液晶顯示及打印單元依次電連接。
所述單片機(jī)控制測(cè)量單元采用8XC196KC芯片構(gòu)成，所述油液擊穿信號(hào)快速提取單元采用光電隔離521-2芯片、三極管T1、RS觸發(fā)器構(gòu)成，所述油液擊穿電壓取樣單元采用取樣變壓器、整流橋、高帶寬運(yùn)放TL062構(gòu)成。
電流取樣信號(hào)經(jīng)濾波后，接光電隔離521-2芯片第1引腳，通過(guò)光電隔離521-2芯片的第5引腳輸出，接由或非門構(gòu)成RS觸發(fā)器的第2引腳，從RS觸發(fā)器的第4引腳輸出，接或非門第8引腳輸入，通過(guò)或非門第10引腳輸出一個(gè)正脈沖信號(hào)JCREL，正脈沖信號(hào)JCREL接單片機(jī)8XC196KC芯片的第24引腳HSI.0，作為單片機(jī)外部中斷觸發(fā)信號(hào)輸入，引起單片機(jī)中斷服務(wù)子程序執(zhí)行，由單片機(jī)控制伺服電機(jī)反轉(zhuǎn)使升壓器輸出電壓回零。
升壓調(diào)壓器輸出接至取樣變壓器，降壓后的取樣電壓接整流橋第1引腳與第2引腳，從整流橋第4引腳輸出直流的取樣電壓，該直流取樣電壓經(jīng)高帶寬運(yùn)放TL062進(jìn)行兩級(jí)有源積分、平滑濾波后輸出，再接入單片機(jī)8XC196KC芯片第11引腳ACH4輸入，由單片機(jī)片內(nèi)部的10位A/D轉(zhuǎn)換器用于將擊穿電壓轉(zhuǎn)換成數(shù)字量，并記錄油液擊穿時(shí)刻的擊穿電壓值。
試驗(yàn)電壓產(chǎn)生部分由升壓變壓器、自耦調(diào)壓器、伺服電機(jī)及其驅(qū)動(dòng)電源組成，伺服電機(jī)驅(qū)動(dòng)自耦調(diào)壓器控制器的中間抽頭為升壓變壓器提供0～220V的輸入電壓，升壓變壓器輸出0～60kV，伺服電機(jī)的正反轉(zhuǎn)是通過(guò)單片機(jī)控制，其升壓速率控制在3kV/s±10％。
本實(shí)用新型具有以下優(yōu)點(diǎn)和積極效果 1)系統(tǒng)體積小、測(cè)試數(shù)據(jù)準(zhǔn)確、可靠性高，抗干擾能力強(qiáng)，利用單片機(jī)軟件實(shí)現(xiàn)其測(cè)量過(guò)程自動(dòng)化； 2)提高了儀器的自動(dòng)化程度和測(cè)試數(shù)據(jù)準(zhǔn)確性。

圖1是本實(shí)用新型的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)框圖。
圖2是本實(shí)用新型的電機(jī)驅(qū)動(dòng)升壓控制單元電路原理圖。
圖3是本實(shí)用新型的油液擊穿信號(hào)的快速提取單元電路原理圖。
圖4是本實(shí)用新型的油液擊穿電壓取樣單元電路原理圖。
具體實(shí)施方式
下面以具體實(shí)施例結(jié)合附圖對(duì)本實(shí)用新型作進(jìn)一步說(shuō)明 本實(shí)用新型提供的微機(jī)控制絕緣油介電強(qiáng)度測(cè)試裝置，具體采用如下技術(shù)方案，參見圖1，主要由電機(jī)驅(qū)動(dòng)升壓控制單元1、油液擊穿信號(hào)快速提取單元2、油液擊穿電壓取樣單元3、單片機(jī)控制測(cè)量單元4、數(shù)據(jù)液晶顯示及打印單元5組成，并且電機(jī)驅(qū)動(dòng)升壓控制單元1、油液擊穿信號(hào)快速提取單元2、油液擊穿電壓取樣單元3、單片機(jī)控制測(cè)量單元4、數(shù)據(jù)液晶顯示及打印單元5依次電連接。
試驗(yàn)電壓產(chǎn)生部分由升壓變壓器、自耦調(diào)壓器、伺服電機(jī)及其驅(qū)動(dòng)電源組成，參見圖2，伺服電機(jī)驅(qū)動(dòng)自耦調(diào)壓器控制器的中間抽頭為升壓變壓器提供0～220V的輸入電壓，升壓變壓器輸出0～60kV，伺服電機(jī)的正反轉(zhuǎn)是通過(guò)單片機(jī)控制，其升壓速率控制在3kV/s±10％。
當(dāng)油液在高壓作用下被擊穿時(shí)，液晶屏顯示的瞬間電壓將被快速鎖定(以方便讀取擊穿電壓值)，系統(tǒng)應(yīng)及時(shí)自動(dòng)停止升壓并提取擊穿信號(hào)送單片機(jī)。
為了克服直接提取擊穿信號(hào)可能帶來(lái)強(qiáng)干擾，參見圖3，設(shè)計(jì)中采用電流取樣方式，電流取樣信號(hào)經(jīng)濾波后，接光電隔離521-2芯片第1引腳，通過(guò)光電隔離521-2芯片的第5引腳輸出，接由或非門構(gòu)成RS觸發(fā)器的第2引腳，從RS觸發(fā)器的第4引腳輸出，接或非門第8引腳輸入，通過(guò)或非門第10引腳輸出一個(gè)正脈沖信號(hào)JCREL(絕緣油擊穿信號(hào))，正脈沖信號(hào)JCREL接單片機(jī)8XC196KC芯片的第24引腳HSI.0，作為單片機(jī)外部中斷觸發(fā)信號(hào)輸入，引起單片機(jī)中斷服務(wù)子程序執(zhí)行，由單片機(jī)控制伺服電機(jī)反轉(zhuǎn)使升壓器輸出電壓回零。
單片機(jī)控制測(cè)量單元和油液擊穿電壓取樣單元，油液擊穿電壓取樣單元采用取樣變壓器、整流橋、高帶寬運(yùn)放TL062，其電氣連接關(guān)系參見圖4，升壓調(diào)壓器輸出接至取樣變壓器，降壓后的取樣電壓接整流橋第1引腳與第2引腳，從整流橋第4引腳輸出直流的取樣電壓，該直流取樣電壓經(jīng)高帶寬運(yùn)放TL062進(jìn)行兩級(jí)有源積分、平滑濾波后輸出，再接入單片機(jī)8XC196KC芯片第11引腳ACH4輸入，由單片機(jī)片內(nèi)部的10位A/D轉(zhuǎn)換器用于將擊穿電壓轉(zhuǎn)換成數(shù)字量，并記錄油液擊穿時(shí)刻的擊穿電壓值。
單片機(jī)8XC196KC是測(cè)試儀的核心芯片，油液擊穿電壓取樣單元的取樣值通過(guò)P0口的ACH4輸入，由單片機(jī)片內(nèi)部的10位A/D轉(zhuǎn)換器用于將擊穿電壓轉(zhuǎn)換成數(shù)字量，程序采用中斷方式判A/D轉(zhuǎn)換是否結(jié)束；要顯示及打印的數(shù)據(jù)由P1、P3和P4口送液晶和打印機(jī)；絕緣油擊穿信號(hào)JCREL作為中斷信號(hào)接單片機(jī)的HSI.0；伺服電機(jī)驅(qū)動(dòng)控制信號(hào)從單片機(jī)的HSO.0和HSO.1輸出，經(jīng)光電隔離放大電路后驅(qū)動(dòng)伺服電機(jī)；系統(tǒng)中還通過(guò)P0口設(shè)置鍵盤用于輸入控制命令和數(shù)據(jù)，輸入的數(shù)據(jù)有升壓速度、日期、樣品批次等。
其測(cè)試過(guò)程為將待測(cè)絕緣油樣品放于測(cè)試油杯中，通過(guò)高壓電極施加工頻交流電壓，逐步增大電壓值，直到絕緣油被擊穿或升壓達(dá)到實(shí)驗(yàn)電壓最大值(60kV)，從而測(cè)得絕緣油的介電強(qiáng)度。
本實(shí)用新型采用8XC196KC型號(hào)的單片機(jī)，其由主控程序、中斷服務(wù)子程序和功能子程序組成，采用主控程序循環(huán)掃描和事件中斷、定時(shí)中斷的多道程序并行結(jié)構(gòu)。主控程序控制整個(gè)測(cè)量過(guò)程，事件中斷有以絕緣油擊穿信號(hào)或升壓達(dá)上限信號(hào)為中斷源的HSI.0中斷，A/D轉(zhuǎn)換完成引起的中斷。系統(tǒng)開機(jī)后主控程序先進(jìn)行自檢和初始化，設(shè)置中斷方式，對(duì)定時(shí)器T1和T2初始化，然后掃描鍵入信號(hào)，輸入控制命令和參數(shù)，由程序啟動(dòng)驅(qū)動(dòng)電機(jī)攪拌電路，攪拌實(shí)驗(yàn)杯中的油，靜止1min后，伺服電機(jī)控制調(diào)壓器均勻升壓，A/D轉(zhuǎn)換連續(xù)進(jìn)行，在A/D轉(zhuǎn)換中斷服務(wù)子程序中，讀取A/D轉(zhuǎn)換結(jié)果，并起動(dòng)下一次轉(zhuǎn)換。主控程序則不斷地將A/D轉(zhuǎn)換值轉(zhuǎn)換成十進(jìn)制數(shù)送液晶顯示，同時(shí)跟蹤高壓電極間的電壓，當(dāng)絕緣油被擊穿或升壓達(dá)上限時(shí)，引起HSI.0中斷。HSI.0中斷的級(jí)別最高，單片機(jī)立即響應(yīng)，進(jìn)入中斷服務(wù)子程序，停止A/D轉(zhuǎn)換，控制伺服電機(jī)反轉(zhuǎn)使升壓器輸出電壓回零，延時(shí)后系統(tǒng)復(fù)位。再啟動(dòng)下一次測(cè)量，為克服油中所含水分和雜質(zhì)可能出現(xiàn)的不均勻，以減小實(shí)驗(yàn)誤差，應(yīng)取6次連續(xù)測(cè)定的擊穿電壓值的算術(shù)平均值，作為平均擊穿電壓值。主控程序分析并計(jì)算測(cè)試數(shù)據(jù)，將結(jié)果送液晶顯示及打印。高壓變電站的變壓器油放取油樣按國(guó)標(biāo)GB507-88進(jìn)行測(cè)試。
試油的平均擊穿電壓(kV) V＝(V1+V2+…+V9)/6 試油的介電強(qiáng)度E＝V/d 式中E-絕緣油介電強(qiáng)度，kV/cm； V-試油的平均擊穿電壓，kV； d-電極的標(biāo)準(zhǔn)間隙，d＝0.25cm。
權(quán)利要求1.一種微機(jī)控制絕緣油介電強(qiáng)度測(cè)試裝置，其特征在于，包括
電機(jī)驅(qū)動(dòng)升壓控制單元(1)、油液擊穿信號(hào)快速提取單元(2)、油液擊穿電壓取樣單元(3)、單片機(jī)控制測(cè)量單元(4)、數(shù)據(jù)液晶顯示及打印單元(5)，所述電機(jī)驅(qū)動(dòng)升壓控制單元(1)、油液擊穿信號(hào)快速提取單元(2)、油液擊穿電壓取樣單元(3)、單片機(jī)控制測(cè)量單元(4)、數(shù)據(jù)液晶顯示及打印單元(5)依次電連接。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的微機(jī)控制絕緣油介電強(qiáng)度測(cè)試裝置，其特征在于
所述單片機(jī)控制測(cè)量單元采用8XC196KC芯片構(gòu)成，所述油液擊穿信號(hào)快速提取單元采用光電隔離521-2芯片、三極管T1、RS觸發(fā)器構(gòu)成，所述油液擊穿電壓取樣單元采用取樣變壓器、整流橋、高帶寬運(yùn)放TL062構(gòu)成。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的微機(jī)控制絕緣油介電強(qiáng)度測(cè)試裝置，其特征在于
電流取樣信號(hào)經(jīng)濾波后，接光電隔離521-2芯片第1引腳，通過(guò)光電隔離521-2芯片的第5引腳輸出，接由或非門構(gòu)成RS觸發(fā)器的第2引腳，從RS觸發(fā)器的第4引腳輸出，接或非門第8引腳輸入，通過(guò)或非門第10引腳輸出一個(gè)正脈沖信號(hào)JCREL，正脈沖信號(hào)JCREL接單片機(jī)8XC196KC芯片的第24引腳HSI.0，作為單片機(jī)外部中斷觸發(fā)信號(hào)輸入，引起單片機(jī)中斷服務(wù)子程序執(zhí)行，由單片機(jī)控制伺服電機(jī)反轉(zhuǎn)使升壓器輸出電壓回零。
4.根據(jù)權(quán)利要求2或3所述的微機(jī)控制絕緣油介電強(qiáng)度測(cè)試裝置，其特征在于
升壓調(diào)壓器輸出接至取樣變壓器，降壓后的取樣電壓接整流橋第1引腳與第2引腳，從整流橋第4引腳輸出直流的取樣電壓，該直流取樣電壓經(jīng)高帶寬運(yùn)放TL062進(jìn)行兩級(jí)有源積分、平滑濾波后輸出，再接入單片機(jī)8XC196KC芯片第11引腳ACH4輸入，由單片機(jī)片內(nèi)部的10位A/D轉(zhuǎn)換器用于將擊穿電壓轉(zhuǎn)換成數(shù)字量，并記錄油液擊穿時(shí)刻的擊穿電壓值。
5.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的微機(jī)控制絕緣油介電強(qiáng)度測(cè)試裝置，其特征在于
試驗(yàn)電壓產(chǎn)生部分由升壓變壓器、自耦調(diào)壓器、伺服電機(jī)及其驅(qū)動(dòng)電源組成，伺服電機(jī)驅(qū)動(dòng)自耦調(diào)壓器控制器的中間抽頭為升壓變壓器提供0～220V的輸入電壓，升壓變壓器輸出0～60kV，伺服電機(jī)的正反轉(zhuǎn)是通過(guò)單片機(jī)控制，其升壓速率控制在3kV/s±10％。
專利摘要本實(shí)用新型涉及電力變壓器測(cè)試儀器技本領(lǐng)域，尤其涉及一種微機(jī)控制絕緣油介電強(qiáng)度測(cè)試裝置。本實(shí)用新型包括單片機(jī)控制測(cè)量單元、電機(jī)驅(qū)動(dòng)升壓控制單元、油液擊穿信號(hào)的快速提取單元、油液擊穿電壓取樣單元、數(shù)據(jù)液晶顯示及打印單元五部分組成。特別是油液擊穿信號(hào)的快速提取單元與油液擊穿電壓取樣單元與單片機(jī)控制測(cè)量單元電連接，實(shí)現(xiàn)了快速鎖定和記錄絕緣油擊時(shí)刻的擊穿電壓值。本實(shí)用新型具備系統(tǒng)體積小、測(cè)試數(shù)據(jù)準(zhǔn)確、可靠性高，抗干擾能力強(qiáng)，利用單片機(jī)軟件實(shí)現(xiàn)其測(cè)量過(guò)程自動(dòng)化。
文檔編號(hào)G01R31/12GK201562033SQ20092028923
公開日2010年8月25日 申請(qǐng)日期2009年12月14日 優(yōu)先權(quán)日2009年12月14日
發(fā)明者陳分雄, 肖萬(wàn)源, 劉俊, 劉永濤 申請(qǐng)人:中國(guó)地質(zhì)大學(xué)(武漢)