專利名稱：便攜式高壓真空開關(guān)真空度測試儀的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型設(shè)計的是一種真空度測試儀，特別是一種基于便攜式鋰離子電源的真 空開關(guān)真空度測試儀，屬于真空開關(guān)真空度的測試裝置。
背景技術(shù)：
真空斷路器的使用目前是在低壓及中壓領(lǐng)域占有極大比例，它是以真空為絕緣和 熄弧介質(zhì)的開關(guān)電器，今后還將在高壓領(lǐng)域逐漸取代SF6斷路器。真空斷路器與其他類型 斷路器相比，具有安全可靠、壽命長、維修工作量小、環(huán)境不受污染等優(yōu)點。真空滅弧室是 真空斷路器的核心部分。為了實現(xiàn)電流的分?jǐn)嗪蜏缁?，真空滅弧室?nèi)的壓強一般不高于 6.6X10_2Pa。因此，真空度是決定真空滅弧室的開斷性能的主要因素之一，真空度的降低 將直接影響真空斷路器的開斷能力，嚴(yán)重時將導(dǎo)致其開斷完全失效。經(jīng)對現(xiàn)有技術(shù)的進一 步檢索，發(fā)現(xiàn)專利號為99202784. 5，名稱為開關(guān)管真空度測試儀。該專利自述為本實用 新型的目的，解決了用工頻耐壓法測量開關(guān)管真空度時容易造成開關(guān)管絕緣性能的壞損問 題。該儀器體積小、重量輕、攜帶方便，測試方法簡便，讀數(shù)直觀，結(jié)果準(zhǔn)確無誤。它廣泛用 于測試真空開關(guān)管的真空狀態(tài)，特別適用于安裝板面復(fù)雜，拆卸不便的場合。又發(fā)現(xiàn)申請?zhí)?為02137505. 4，名稱為不拆卸滅弧室真空開關(guān)真空度測量儀。該專利自述為本實用新型 具有實質(zhì)性特點和顯著進步，所使用的兩半圓組合式磁場線圈產(chǎn)生的軸向磁場與螺線管相 當(dāng)，提高了不拆卸真空滅弧室的真空度測量靈敏度；采用數(shù)字光隔光電隔離及電磁屏蔽技 術(shù)，增強了真空度測試儀器的抗干擾能力；采用安全保護技術(shù)，保證了儀器操作者的人身安 全；采用液晶屏的漢字提示，使儀器的操作與使用更加方便。但上述專利技術(shù)測量誤差率 大，精度低，戶外無市電無法測量。

實用新型內(nèi)容本實用新型的目的在于彌補現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種基于便攜式鋰離子電源的 真空開關(guān)真空度測試儀，測量誤差率低，精度高，并具有戶外無市電條件操作的特點。為實現(xiàn)上述目的，本實用新型提供一種便攜式高壓真空開關(guān)真空度測試儀，其特 征在于包括勵磁線圈，勵磁線圈是一種排線式的空心圓柱線圈，各根導(dǎo)線之間串聯(lián)連接，線圈 兩端通過并口相接，勵磁線圈纏繞在真空滅弧室中部，通過電容對勵磁線圈放電；測控系統(tǒng)，用于控制脈沖磁場和脈沖電場的產(chǎn)生，以及離子電流的測量、轉(zhuǎn)換和顯 示；鋰離子電源系統(tǒng)，用于提供220V/50HZ的正弦波交流電和24V的直流電。測控系統(tǒng)包括整流電路、晶閘管、DC/DC電路、限流電阻、A/D轉(zhuǎn)換電路、數(shù)字光隔、 ATmegal6單片機、光電隔離與驅(qū)動器、光電隔離器、電容CI、C2、取樣電阻Re。由ATmegal6 單片機控制，給電容C1充電，電容C1上的電壓達到預(yù)定值，ATmegal6單片機控制高壓升壓， 升壓器次級的高電壓輸出到滅弧室的觸頭上，同時觸發(fā)晶閘管VT1導(dǎo)通，從而使電容C1對
3勵磁線圈放電，當(dāng)勵磁線圈產(chǎn)生的磁場達到某一臨界值時，真空滅弧室的極間會產(chǎn)生離子 電流，離子電流經(jīng)取樣電阻Re、AD采樣、數(shù)字光隔后輸入到ATmegal6單片機，經(jīng)過儲存在數(shù) 據(jù)存儲器中的離子電流_真空度擬合公式計算，將結(jié)果顯示在液晶屏上。鋰離子電源系統(tǒng)包括24V鋰離子電池、高頻升壓電路、變壓器、全橋整流電路和 全橋逆變電路，鋰離子電源輸出的正弦波輸出是經(jīng)過逆變、高頻升壓，再經(jīng)過全橋整流和全 橋逆變之后得到的，高頻升壓電路采用推挽結(jié)構(gòu)，控制芯片選用SG3525，輸入電壓一端接在 變壓器原邊的中間抽頭，另一端接在開關(guān)管S1及S2的中點，SG3525輸出兩路互補對稱的 PWM波控制S1及S2輪流導(dǎo)通，在變壓器原邊形成高頻的交流電壓，經(jīng)過高頻變壓器升壓、整 流和濾波在電容C3上得到約350V直流電壓，最后經(jīng)過全橋逆變電路輸出交流電壓。采用 ATmegal6單片機，利用軟件的方法得到所需的SPWM信號，ATMegal6單片機的定時器/計時 器T/C0、T/C2都具有PWM的功能，當(dāng)T/C工作在快速PWM模式WGM01 0 = 3下，可用來產(chǎn)生 高頻的PWM波形，充電器內(nèi)置，可以使用市電或者太陽能電池板進行充電。本實用新型還包括上位機控制軟件，用于處理測試儀所測數(shù)據(jù)和控制測試儀，發(fā) 出控制指令，單片機接收到標(biāo)志位后進入按鍵中斷，執(zhí)行相應(yīng)的操作程序；發(fā)出接收數(shù)據(jù)的 指令，將單片機上傳的真空度數(shù)據(jù)進行處理，同時將記錄時間保存至數(shù)據(jù)庫中。上位機控制軟件包含導(dǎo)入數(shù)據(jù)信息和測試儀控制兩個模塊，其中導(dǎo)入數(shù)據(jù)信息模 塊包括通信接口程序和ODBC數(shù)據(jù)庫處理程序，該軟件采用VC6. 0的MSComm控件和“開放式 數(shù)據(jù)庫連接”編寫，選用的數(shù)據(jù)庫為Microsoft Access，本軟件的抗干擾設(shè)計采用數(shù)字濾波 和軟件看門狗的方式。本實用新型使用的排線式的空心圓柱線圈產(chǎn)生的正交磁場優(yōu)于側(cè)靠在滅弧室側(cè) 壁的C型勵磁線圈，具備體積小、重量輕、磁場利用率高，磁場均勻度好的優(yōu)點，提高了不拆 卸真空滅弧室的真空度測量的靈敏度；采用開關(guān)電源技術(shù)，提高了產(chǎn)生高壓電場和磁場的 效率；對應(yīng)具有螺線槽式的真空滅弧室觸頭結(jié)構(gòu)，根據(jù)加一定高壓時產(chǎn)生的擊穿現(xiàn)象判斷 出真空滅弧室是否損壞；針對各種型號的真空滅弧室，測試儀具備管型選擇和觸頭開距選 擇功能，進一步提高了測試儀的測量精度；對數(shù)據(jù)存儲器中的離子電流-真空度曲線采用 分段線性化處理，從而保證在不同離子電流數(shù)量級下，對應(yīng)的真空度值更加精確。

圖1本實用新型的電路框圖；圖2本實用新型鋰離子電源系統(tǒng)電路框圖；圖3本實用新型上位機軟件操作界面示意圖。
具體實施方式
參照圖1，本實用新型包括鋰離子電源系統(tǒng)1，整流電路2、DC/DC電路3和4、限流 電阻5、A/D轉(zhuǎn)換器6、數(shù)字光隔7、ATmegal6單片機8、液晶屏9，光電隔離與驅(qū)動器10、光電 隔離器11、勵磁線圈12、電容C1、C2、取樣電阻Re和晶閘管VT1，其連接方式為鋰離子電源 系統(tǒng)出來的220VAC1經(jīng)過整流電路2后分為兩路連接到兩個DC/DC電路3和4輸入端，電 容C1的正極連接DC/DC電路3和勵磁線圈12的某一接線柱，晶閘管VT1的輸出端連接電 容C1的負(fù)極，VT1的輸入端連接勵磁線圈12的另一接線柱，VT1的控制級連接光電隔離與驅(qū)動器10，DC/DC電路4的輸出端連接限流電阻5和電容C2，電容C2的另一端接DC/DC電 路4的高壓接地端，限流電阻5的另一端連接到儀器的高壓輸出，該高壓輸出連接到被測量 滅弧室的導(dǎo)電桿上，被測量滅弧室另一導(dǎo)電桿連接到儀器的信號輸入端，該信號輸入端連 接取樣電阻Re和A/D，取樣電阻Re的另一端接DC/DC電路4的高壓接地端，ATmegal6單片 機8與光電隔離與驅(qū)動器10和光電隔離器11相連接。參照圖2，鋰離子電源系統(tǒng)包括高頻升壓電路13、開關(guān)管S1和S2、24V鋰離子電 池、變壓器14、全橋整流電路15、全橋逆變電路16。其連接方式為24V鋰離子電池一端接 在變壓器14的原邊的中間抽頭，另一端接在開關(guān)管S1和S2的中點，高頻升壓電路13連接 開關(guān)管S1、S2和24V鋰離子電池，輸出兩路互補對稱的PWM波控制S1及S2輪流導(dǎo)通，在變 壓器14的原邊形成高頻的交流電壓，經(jīng)過變壓器14升壓、全橋整流電路15，在電容C3上得 到約350V直流電壓，然后通過全橋逆變電路16得到220V交流電。參照圖3，上位機軟件包括測試儀控制模塊17、導(dǎo)入數(shù)據(jù)信息模塊18、設(shè)置/退 出按鈕19、向上按鈕20、向下按鈕21、保存/確認(rèn)按鈕22、測量日期標(biāo)題23、測量日期數(shù)據(jù) 24、管型標(biāo)題25、管型數(shù)據(jù)26、真空度標(biāo)題27、真空度數(shù)據(jù)28、串口選擇標(biāo)題29、串口 30、導(dǎo) 入數(shù)據(jù)按鈕31。操作方式為當(dāng)按下設(shè)置/退出按鈕19、向上按鈕20、向下按鈕21、保存/ 確認(rèn)按鈕22中任一個按鈕，上位機向測試儀發(fā)送信號標(biāo)志位，測試儀接收標(biāo)志位進入相應(yīng) 中斷，判斷鍵值后進行操作。當(dāng)測試儀中存儲有測量結(jié)果時，選擇啟用的串口 30，然后按下 導(dǎo)入數(shù)據(jù)按鈕31，上位機向測試儀發(fā)送信號標(biāo)志位，測度儀收到標(biāo)志位后向上位機發(fā)送測 量日期數(shù)據(jù)24、管型數(shù)據(jù)26、真空度數(shù)據(jù)28。
權(quán)利要求一種便攜式高壓真空開關(guān)真空度測試儀，其特征在于包括勵磁線圈，勵磁線圈是一種排線式的空心圓柱線圈，各根導(dǎo)線之間串聯(lián)連接，線圈兩端通過并口相接，勵磁線圈纏繞在真空滅弧室中部，通過電容對勵磁線圈放電；測控系統(tǒng)，用于控制脈沖磁場和脈沖電場的產(chǎn)生，以及離子電流的測量、轉(zhuǎn)換和顯示；鋰離子電源系統(tǒng)，用于提供220V/50Hz的正弦波交流電和24V的直流電。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的便攜式高壓真空開關(guān)真空度測試儀，其特征在于測控系統(tǒng) 包括整流電路、晶閘管、DC/DC電路、限流電阻、A/D轉(zhuǎn)換電路、數(shù)字光隔、ATmegalB單片機、 光電隔離與驅(qū)動器、光電隔離器、電容Cl、C2、取樣電阻Re。由ATmegal6單片機控制，給電 容Cl充電，電容Cl上的電壓達到預(yù)定值，ATmegaie單片機控制高壓升壓，升壓器次級的高 電壓輸出到滅弧室的觸頭上，同時觸發(fā)晶閘管VTl導(dǎo)通，從而使電容Cl對勵磁線圈放電，當(dāng) 勵磁線圈產(chǎn)生的磁場達到某一臨界值時，真空滅弧室的極間會產(chǎn)生離子電流，離子電流經(jīng) 取樣電阻Re、AD采樣、數(shù)字光隔后輸入到ATmegaie單片機，經(jīng)過儲存在數(shù)據(jù)存儲器中的離 子電流_真空度擬合公式計算，將結(jié)果顯示在液晶屏上。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的便攜式高壓真空開關(guān)真空度測試儀，其特征在于鋰離子電 源系統(tǒng)包括24V鋰離子電池、高頻升壓電路、變壓器、全橋整流電路和全橋逆變電路，鋰離 子電源輸出的正弦波輸出是經(jīng)過逆變、高頻升壓，再經(jīng)過全橋整流和全橋逆變之后得到的， 高頻升壓電路采用推挽結(jié)構(gòu)，控制芯片選用SG3525，輸入電壓一端接在變壓器原邊的中間 抽頭，另一端接在開關(guān)管Sl及S2的中點，SG3525輸出兩路互補對稱的PWM波控制Sl及S2 輪流導(dǎo)通，在變壓器原邊形成高頻的交流電壓，經(jīng)過高頻變壓器升壓、整流和濾波在電容C3 上得到約350V直流電壓，最后經(jīng)過全橋逆變電路輸出交流電壓。采用ATmegaie單片機，利 用軟件的方法得到所需的SPWM信號，ATMegalB單片機的定時器/計時器T/CO、T/C2都具 有PWM的功能，當(dāng)T/C工作在快速PWM模式WGMOl O = 3下，可用來產(chǎn)生高頻的PWM波形， 充電器內(nèi)置，可以使用市電或者太陽能電池板進行充電。
4.根據(jù)權(quán)利要求1、2或3所述的便攜式高壓真空開關(guān)真空度測試儀，其特征在于還 包括上位機控制軟件，用于處理測試儀所測數(shù)據(jù)和控制測試儀，發(fā)出控制指令，單片機接收 到標(biāo)志位后進入按鍵中斷，執(zhí)行相應(yīng)的操作程序；發(fā)出接收數(shù)據(jù)的指令，將單片機上傳的真 空度數(shù)據(jù)進行處理，同時將記錄時間保存至數(shù)據(jù)庫中。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的便攜式高壓真空開關(guān)真空度測試儀，其特征在于上位機控 制軟件包含導(dǎo)入數(shù)據(jù)信息和測試儀控制兩個模塊，其中導(dǎo)入數(shù)據(jù)信息模塊包括通信接口程 序和ODBC數(shù)據(jù)庫處理程序，該軟件采用VC6. 0的MSComm控件和“開放式數(shù)據(jù)庫連接”編寫， 選用的數(shù)據(jù)庫為Microsoft Access，本軟件的抗干擾設(shè)計采用數(shù)字濾波和軟件看門狗的方 式。
專利摘要一種便攜式高壓真空開關(guān)真空度測試儀，其特征在于包括勵磁線圈，勵磁線圈是一種排線式的空心圓柱線圈，各根導(dǎo)線之間串聯(lián)連接，線圈兩端通過并口相接，勵磁線圈纏繞在真空滅弧室中部，通過電容對勵磁線圈放電；測控系統(tǒng)，用于控制脈沖磁場和脈沖電場的產(chǎn)生，以及離子電流的測量、轉(zhuǎn)換和顯示；鋰離子電源系統(tǒng)，用于提供220V/50Hz的正弦波交流電和24V的直流電。本實用新型提高了不拆卸真空滅弧室的真空度測量的靈敏度和產(chǎn)生高壓電場和磁場的效率；提高了測試儀的測量精度；對數(shù)據(jù)存儲器中的離子電流-真空度曲線采用分段線性化處理，從而保證在不同離子電流數(shù)量級下，對應(yīng)的真空度值更加精確。
文檔編號G01L21/30GK201600222SQ20102011323
公開日2010年10月6日 申請日期2010年2月6日 優(yōu)先權(quán)日2010年2月6日
發(fā)明者嚴(yán)萍, 梁義明, 王東玨, 石一, 邵濤, 黃濤 申請人:吉林省電力有限公司電力科學(xué)研究院;中國科學(xué)院電工研究所;吉林省電力科學(xué)研究院有限公司