一种ＳＦ６断路器密度继电器校验仪，它由硬件结构、软件结构及气动单元构成。硬件结构在软件结构的控制下驱动气动单元动作，进行数据采集和分析，并与监控中心服务器单元进行通讯。该硬件结构分为下位机硬件和上位机硬件，前者安装在现场ＳＦ６断路器柜台下，后者安装在主控室电力测量柜台上，通过ＣＡＮ总线网络实现通讯。软件结构也分为下位机软件和上位机软件；前者控制下位机硬件对校验现场进行监测，并将相关数据传送至上位机硬件，后者控制上位机硬件对数据进行接收和处理；气动单元由气缸和管道组成，气缸里的活塞在步进电机带动下进行拉伸和推进，它在智能控制输出单元的控制下，改变气路中的气体压力值。本发明专利技术在监测技术领域里具有广阔地应用前景。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及一种六氟化硫(SF6)断路器密度继电器综合校验仪(以下简称综合校 验仪)。该综合校验仪能够对SF6断路器密度继电器进行现场校验，并能对SF6断路器密度 继电器性能进行综合评估，实现设备的检验，从而提高电力系统自动化水平及可靠性，有效 预防电力系统由于SF6断路器密度继电器故障所引起的灾害。其中涉及数据采集技术、信 号处理技术、智能推理技术、先进控制技术和CAN总线通讯技术。该综合校验仪属于信号处 理与监测类
技术介绍
随着科技及经济的发展，以SF6气体为灭弧介质的SF6开关及全密封组合电器 (GIS)已在电力系统中广泛使用，正在逐步取代以前的多油式、少油式、真空式断路器。它具 有体积小、重量轻、容量大、成套组装、维修量小等优点，这些都是传统断路器无法比拟的。 然而，SF6气体的泄漏及SF6气体在寒冷状态下的液化会导致设备绝缘能力的下降，甚至造 成严重事故等。因此，SF6电气设备的整体密封性能便成为SF6电气设备的一个重要指标。 这一指标通常以断路器密度继电器(或称密度控制器、密度监视器)来反映。一台密封性 能良好的SF6电气设备内部产生的有毒物质含量较少、湿度较小、密度值稳定不变。SF6断路器密度继电器是近几年来在SF6电气设备中广泛应用的一种新型安全保 护自动装置，是一种带温度补偿的压力控制器，目前主要以机械式断路器密度继电器为主， 机械式断路器密度继电器原理如图1所示。它的主要作用是检测电气设备本体中SF6气体 密度的变化。如果SF6气体发生泄漏或液化，断路器密度继电器会通过保护回路发出报警信 号。如果密度进一步下降，闭锁开关将发生动作，以保护设备、防止事故的发生。因此断路 器密度继电器的准确性和可靠性是关系到电气设备及电网安全的重要保障，检验其工作的 可靠性和准确性都是十分必要的。因为SF6断路器密度继电器失灵或失准造成的事故或事 故隐患广泛的存在。1997年1月开始实施的电力行业标准《电力设备预防性试验规程》也 已明确要求"SF6气体密度监视器(包括整定值)、压力表检验”在大修后、必要时或1-3年 内必须进行检验。正因如此，研制高精度、使用方便的SF6断路器密度继电器校验仪势在必 行。SF6气体中的水分含量也是SF6气体的一个重要指标。SF6气体经电弧分解后会产 生粉末状的沉淀物。这些沉淀的固体受潮后呈半导体的特性，使绝缘性能大幅下降。曾有 三台220kV的SF6断路器因SF6含水较多而导致40kA开断失败，断口间因绝缘能力不足在 恢复电压峰值附近击穿。同是这三台设备，未更新其它任何部件，仅换了干燥的气体之后， 就顺利地通过了 40kA开断实验。这说明了 5&气体的水分含量同样严重影响着电气设备的 性能。在实际运行中，水分进入断路器设备的途径很多。例如，新充入的SF6气体本身含有 微量水分，设备部件在工作过程中吸附的水分，设备安装时从大气带入的水分以及设备密 封圈中渗入的水分等等。这些因素都可能导致SF6气体含水量超标。运行过程中SF6断路 器(GCB)在额定气压为0. 3 0. 5MPa时的水分体积分数允许值为600X 10_6。由此可见，SF6设备中的水分含量一般是很少的(微量的)，所以对其含水量的测量称为微水测量。SF6 气体微水量同样是SF6气体状态的重要参数。基于上述原因，本专利技术设计了 一种SF6断路器密度继电器综合校验仪。该综合校验 仪自动化程度高、气密性好、功能多样，填补了相关领域的空白。它集采集、计量、智能推理、 通讯功能于一体，实时智能监测现场SF6断路器密度继电器的状态参数，采用先进信号处理 技术及算法提取特征量，并结合系统信息实现智能推理及智能控制功能。为提高该综合校 验仪的实时性和抗干扰能力，采用CAN总线通讯技术与上位机通信，在上位机实现设备的 健康综合管理。
技术实现思路
1、目的本专利技术的目的是提供一种六氟化硫(SF6)断路器密度继电器综合校验仪。 该综合校验仪采用了 ATMEL公司的8位高档微处理器ATmegaUS的体系结构，集采集、计 量、智能推理、通讯、健康管理功能于一体，实时智能监测现场SF6断路器密度继电器运行状 态，采用先进信号处理技术及算法提取特征量，并结合系统信息实现智能推理及智能控制 功能，并采用CAN总线通讯技术将监测结果及智能推理结果实时传送到上位机。2、技术方案本专利技术一种SF6断路器密度继电器校验仪，它由硬件结构和软件结构 两大部分及外接的气动单元构成。三者之间的关系是硬件结构在软件结构的控制下驱动 外接的气动单元动作，进行数据采集和分析，并与硬件结构的监控中心服务器单元进行通 讯。该硬件结构分为下位机硬件结构和上位机硬件结构两部分，其之间的关系是下位机硬 件结构安装在现场SF6断路器机构柜台下，上位机硬件结构安装在主控室电力测量柜台上， 它们之间通过CAN总线网络实现通讯。其中，该下位机硬件结构负责数据的采集、处理及传 输，它包括基于AVR单片机智能控制及处理单元、数据采集单元、智能控制输出单元、数据 存储单元及CAN总线通讯单元；它们之间的逻辑关系是基于AVR单片机智能控制及处理 单元控制数据采集单元采集数据，并将数据存入数据存储单元，存储完毕后，基于AVR的智 能控制及处理单元调用数据存储单元的数据进行处理及智能推理，并将智能推理结果输出 至智能控制输出单元，同时，将处理后的数据通过CAN总线通讯单元传送到上位机硬件结 构。该上位机硬件结构由监控中心服务器单元和CAN总线通讯单元(即PCI1680U板 卡)组成，其之间的关系是PCI1680U板卡插入监控中心服务器单元PCI插槽中，实现与下 位机硬件结构的通信。该监控中心服务器单元是工控机；该CAN总线通讯单元是PCI1680U 板卡。上位机硬件结构负责监测数据的接受、控制命令的发送及人机接口界面显示。相应 的，软件结构也分为下位机软件结构和上位机软件结构两部分。下位机软件结构负责驱动 下位机的硬件结构完成状态数据采集，对采集的数据采用小波分析、包络分析、经验模态分 解技术、模糊推理技术等先进的信号处理技术及算法进行特征提取，计算出SF6断路器密度 继电器的运行状态，并结合系统状态信息执行智能推理功能实现对SF6断路器密度继电器 的智能控制及诊断；最后，下位机软件结构通过CAN总线通讯单元将监测处理结果发送到 上位机硬件结构的监控中心服务器单元。上位机软件结构负责驱动上位机硬件结构的CAN 总线通讯单元完成与下位机硬件结构的数据通讯，并建立人机交互界面和实现监测信息的 管理，为检修人员提供信息来源，同时结合设备历史运行信息，进行智能推理，实现对设备性能状态评估。下面分别具体阐述(1)硬件结构下位机硬件结构由基于AVR单片机智能控制及处理单元、数据采集单元、数据存 储单元、智能控制输出单元及CAN总线通讯单元。其之间关系是数据采集单元对本体设备 的相关状态参数进行采集，传输给基于AVR单片机智能控制及处理单元进行处理，并送基 于AVR单片机智能控制输出单元对本体设备进行控制，相关测试数据及推理结果存入数据 存储单元，上位机硬件结构的监控中心服务器单元通过CAN总线通讯单元对下位机硬件结 构进行控制，下位机硬件结构的将测试数据通过CAN总线通讯单元上传本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种ＳＦ↓［６］断路器密度继电器校验仪，其特征在于：它由硬件结构、软件结构及外接的气动单元构成；三者之间的关系是：硬件结构在软件结构的控制下驱动外接的气动单元动作，进行数据采集和分析，并与硬件结构的监控中心服务器单元进行通讯；所述硬件结构分为下位机硬件结构和上位机硬件结构两部分，下位机硬件结构安装在现场ＳＦ↓［６］断路器机构柜台下，上位机硬件结构安装在主控室电力测量柜台上，它们之间通过ＣＡＮ总线网络实现通讯；该下位机硬件结构负责数据的采集、处理及传输，它包括基于ＡＶＲ单片机智能控制及处理单元、数据采集单元、智能控制输出单元、数据存储单元及ＣＡＮ总线通讯单元；它们之间的逻辑关系是：基于ＡＶＲ单片机智能控制及处理单元控制数据采集单元采集数据，并将数据存入数据存储单元，存储完毕后，基于ＡＶＲ的智能控制及处理单元调用数据存储单元的数据进行处理及智能推理，并将智能推理结果输出至智能控制输出单元，同时，将处理后的数据通过ＣＡＮ总线通讯单元传送到上位机硬件结构；该基于ＡＶＲ单片机智能控制及处理单元选择ＡＴＭＥＬ公司的ＡＴｍｅｇａ１２８单片机作为主控制器，该单片机是整个控制电路的核心；该数据采集单元由ＡＤ７４９０模数转换器、模拟传感器、开关量采集模块、数字信号调理电路及模拟信号调理电路组成，其之间的关系是：模拟传感器输出信号经过模拟信号调理电路进行信号调理和滤波，并将结果输出至ＡＤ７４９０模数转换器进行电压转换；模拟量采集和开关量采集同时进行；该ＡＤ７４９０模数转换器是１６通道、１２位、低功耗的高速模数转换芯片；该模拟传感器包括ＰＴ１００温度传感器、ＧＥＭＳ３１００压力传感器、ＤＭＰ２４８湿度传感器，其之间的关系是：ＰＴ１００温度传感器采集现场温度，ＧＥＭＳ３１００压力传感器采集气路中的气体压力，ＤＭＰ２４８湿度传感器采集现场湿度；该开关量采集模块采用光耦ＴＬＰ５２１－４，它与基于ＡＶＲ单片机智能控制及处理单元相连；该数字信号调理电路是由光藕、贴片电阻、退耦电容、滤波电容及普通稳压二极管组成；其之间关系是：通过光耦实现数字信号的传递、隔离以及电平转换；该光藕是采用ＴＬＰ５２１－４芯片；该贴片电阻是４．７Ｋ、１Ｋ阻值电阻，它与光耦芯片共同构成数字量采集电路；该退耦电容是１６ｕＦ贴片电容，消除采样电阻产生的耦合作用；该滤波电容是４．７ｕＦ贴片电容，它接在信号输出端，滤除电路中的交流成分，使输出的直流更平滑；该普通稳压二极管是ＩＮ４...
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：胡晓光，刘天羽，乔晨曦，杨树权，张宏志，傅新宇，
申请(专利权)人：北京航空航天大学，东北电网有限公司锦州超高压局，
类型：发明
国别省市：11[中国|北京]
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