專利名稱：避雷器動(dòng)作記錄裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及一種用于電力系統(tǒng)中記錄避雷器動(dòng)作的記錄裝置。
在35kV及以上避雷器上均裝有“動(dòng)作記數(shù)器”或稱為“放電記錄器”，目前的現(xiàn)有技術(shù)中，避雷器動(dòng)作記數(shù)器或放電記錄器多半采用電磁式機(jī)械轉(zhuǎn)動(dòng)或數(shù)字盤式的工作原理，僅記錄避雷器動(dòng)作次數(shù)。在《高電壓技術(shù)》1994年第3期上公開(kāi)了一種指針式避雷器動(dòng)作記錄器，它也只能記錄避雷器動(dòng)作次數(shù)以及非動(dòng)作參數(shù)——正常運(yùn)行電壓下的泄漏電流，而不能記錄避雷器動(dòng)作時(shí)的其他參數(shù)，不能判斷引起動(dòng)作的原因是操作過(guò)電壓還是雷電過(guò)電壓，并且只能安裝在戶外，不能確定運(yùn)行中的記數(shù)器是否工作正常，不便于在控制室監(jiān)視。
本實(shí)用新型的目的在于提供一種智能化的多參數(shù)數(shù)字顯示的避雷器動(dòng)作記錄裝置，當(dāng)避雷器動(dòng)作時(shí)既可以記錄避雷器動(dòng)作次數(shù)，還可以記錄流過(guò)避雷器的脈沖電流的幅值和極性，同時(shí)還能判別此脈沖電流的性質(zhì)即判斷出引起避雷器動(dòng)作的原因是操作過(guò)電壓還是雷電過(guò)電壓，并有自檢功能，該裝置傳感器安裝在室外，數(shù)字記錄器安裝在控制室內(nèi)，能夠方便地監(jiān)視。
本實(shí)用新型是以如下方式實(shí)現(xiàn)的該避雷器動(dòng)作記錄裝置，由傳感器1、同軸電纜2及數(shù)字記錄器12組成，傳感器1經(jīng)同軸電纜2將采樣信號(hào)送到數(shù)字記錄器12內(nèi)，在數(shù)字記錄器12內(nèi)，采樣信號(hào)即數(shù)字記錄器輸入信號(hào)S1送入輸入級(jí)電路3的一個(gè)輸入端，輸入級(jí)電路3的輸出S3送至絕對(duì)值電路4的輸入端、整形電路8的輸入端及波形判別電路9的一個(gè)輸入端；絕對(duì)值電路4、峰值保持電路5以及A/D轉(zhuǎn)換電路6三級(jí)串連，單片機(jī)電路10通過(guò)兩個(gè)讀寫控制信號(hào)S16、S17和片選信號(hào)S19及啟動(dòng)變換控制信號(hào)S18控制和啟動(dòng)A/D轉(zhuǎn)換電路6，A/D轉(zhuǎn)換電路6將數(shù)字信號(hào)送到單片機(jī)電路10的DBUS總線；整形電路8的輸出S6送至波形判別電路9的另一輸入端；波形判別電路9產(chǎn)生三個(gè)避雷器動(dòng)作信號(hào)S12、S13、S14，一個(gè)極性信號(hào)S9和兩個(gè)波形判別信號(hào)S10、S11，送給單片機(jī)電路10，單片機(jī)電路10則通過(guò)復(fù)位信號(hào)S15使波形判別電路9復(fù)位，單片機(jī)電路10通過(guò)寫信號(hào)S20和兩個(gè)片選信號(hào)S21、S22控制人機(jī)接口電路11，并將記錄結(jié)果通過(guò)DBUS總線送到人機(jī)接口電路11由數(shù)碼管顯示出來(lái)。
由于采用了上述方案，當(dāng)避雷器動(dòng)作時(shí)，該裝置既可以自動(dòng)記錄避雷器動(dòng)作次數(shù)，還可以記錄流過(guò)避雷器的脈沖電流的幅值和極性，同時(shí)還能判別上述脈沖電流的性質(zhì)即判斷出引起避雷器動(dòng)作的原因是操作過(guò)電壓還是雷電過(guò)電壓，該裝置在自動(dòng)記錄的同時(shí)還能報(bào)警并自檢，實(shí)現(xiàn)了智能化，從而使得發(fā)電廠或變電站能及時(shí)準(zhǔn)確地發(fā)現(xiàn)發(fā)生危險(xiǎn)過(guò)電壓的非常工作狀態(tài)和動(dòng)作原因，有利于事故分析，安裝在控制室內(nèi)，便于工作人員的實(shí)時(shí)監(jiān)視。
以下結(jié)合附圖和實(shí)施例對(duì)本實(shí)用新型進(jìn)一步說(shuō)明。


圖1是本實(shí)用新型的電路原理框圖。
圖2是本實(shí)用新型最佳實(shí)施例的電路原理框圖。
圖3是輸入級(jí)電路3的電路原理圖。
圖4是絕對(duì)值電路4的電路原理圖。
圖5是峰值保持電路5的電路原理圖。
圖6是A/D轉(zhuǎn)換電路6的電路原理圖。
圖7是模擬脈沖產(chǎn)生電路7的電路原理圖。
圖8是整形電路8的電路原理圖。
圖9是波形判別電路9的電路原理圖。
圖10是單片機(jī)電路10的電路原理圖。
圖11是人機(jī)接口電路11的電路原理圖。
圖12是本實(shí)用新型安裝示意圖。圖中1.傳感器 2.同軸電纜 3.輸入級(jí)電路 4.絕對(duì)值電路 5.峰值保持電路6.A/D轉(zhuǎn)換電路 7.模擬脈沖產(chǎn)生電路 8.整形電路 9.波形判別電路 10.單片機(jī)電路 11.人機(jī)接口電路 12.數(shù)字記錄器 13.避雷器 S1.數(shù)字記錄器輸入信號(hào)S2.模擬脈沖 S3.輸入級(jí)電路輸出 S4.絕對(duì)值電路輸出 S5.峰值保持電路輸出S6.整形電路輸出 S7、S8.單片機(jī)輸出口 S9.極性信號(hào) S10、S11.波形判別信號(hào)S12、S13、S14.避雷器動(dòng)作信號(hào) S15.單片機(jī)復(fù)位信號(hào) S16、S17.單片機(jī)讀寫控制信號(hào) S18.單片機(jī)啟動(dòng)變換控制信號(hào) S19.單片機(jī)片選信號(hào) S20.單片機(jī)寫信號(hào) S21、S22單片機(jī)片選信號(hào)圖3是本實(shí)用新型電路原理框圖圖1中輸入級(jí)電路3的電路原理圖，它由七個(gè)電阻R6、R7、R9、R10、R11、R12、R100、兩個(gè)穩(wěn)壓二極管D8、D9、兩個(gè)普通二極管D4、D5、一個(gè)放大器U2B組成，電阻R7起匹配作用，穩(wěn)壓管D8、D9起保護(hù)作用，電阻R6、R10、R11和二極管D4、D5共同作用，使輸入電壓非線性化。
圖4是本實(shí)用新型電路原理框圖圖1中絕對(duì)值電路4的電路原理圖，它由六個(gè)電阻R13、R14、R15、R16、R17、R18、兩個(gè)二級(jí)管D6、D7、兩個(gè)放大器U2C、U2A組成，當(dāng)輸入級(jí)輸出S3的電壓是正時(shí)，放大器U2C不起作用，此時(shí)放大器U2A與電阻R17、R18組成反相器，S4＝-S3；當(dāng)輸入級(jí)輸出S3的電壓是負(fù)時(shí)，放大器U2C與電阻R13、R14組成反相器，U2A與電阻R17、R15、R16、R18組成加法器，S4R18+S3R17+-S3R15//R16=0,]]>如果R17、R18、R15、R16相等，則S4＝S3，從以上分析可知，不論輸入是正或負(fù)，輸出都為負(fù)。
圖5是本實(shí)用新型電路原理框圖圖1中峰值保持電路5的電路原理圖，它由三個(gè)放大器U1A、U1B、U1C、三個(gè)二極管D1、D2、D3、兩個(gè)電容C1、C2、五個(gè)電阻R1、R2、R3、R4、R5組成，電容C1是保持電容，電阻R1、R2是反饋電阻，以抵消二極管D1的正相壓降，電阻R1和電容C2起穩(wěn)定作用，二極管D2防止放大器U1C負(fù)相飽和。
圖6是本實(shí)用新型電路原理框圖圖1中A/D轉(zhuǎn)換電路6的電路原理圖，它由AD轉(zhuǎn)換器U19、二個(gè)或門U9C、U9D、一個(gè)與非門U22A組成，AD轉(zhuǎn)換器上IN-0至IN-7是模擬輸入，DBUS是單片機(jī)的數(shù)據(jù)總線，或門U9D輸出與AD轉(zhuǎn)換器U19的ENABLE相連，與非門U22A的輸出與AD轉(zhuǎn)換器U19的ALE相連，或門U9C的輸出與與非門U22A的輸入相連，兩個(gè)或門和一個(gè)與非門的作用是將單片機(jī)的讀、寫控制信號(hào)S16、S17與片選信號(hào)S19組合起來(lái)，便于單片機(jī)對(duì)AD轉(zhuǎn)換器U19的尋址。
圖7是本實(shí)用新型最佳實(shí)施例的電路原理框圖圖2中模擬脈沖產(chǎn)生電路7的電路原理圖，它由二個(gè)PNP一個(gè)NPN三極管、三個(gè)電阻R53、R54、R55、三個(gè)電容C53、C54、C55和一個(gè)繼電器J1組成，三極管P1、P2對(duì)S8信號(hào)進(jìn)行兩極放大，S7信號(hào)通過(guò)三極管P3控制繼電器選擇放大的S8信號(hào)輸出。
圖8是本實(shí)用新型電路原理框圖圖1中整形電路8的電路原理圖，它由一個(gè)放大器U1D、三個(gè)電阻R21、R19、R22、二個(gè)電容C20、C19二個(gè)二極管D10、D11組成，電阻R21和電容C20組成高通濾波器，電阻R19和電容C19和放大器U1D組成積分器，二極管D10、D11起正向限幅作用。
圖9是本實(shí)用新型電路原理框圖圖1中波形判別電路9的電路原理圖，這一電路比較復(fù)雜，由若干電阻、電容及四個(gè)比較器U3A、U3B、U3C、U3D、四個(gè)D觸發(fā)器U4A、U4B、U9A、U9B、三個(gè)單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器U5A、U5B、U6A、一個(gè)優(yōu)先編碼器U21和一個(gè)三輸入與門U10A組成，電容C101和電阻R101組成高通濾波器，電阻R26和R30起分壓作用產(chǎn)生一固定電壓供比較器U3B使用，以下三對(duì)電阻R25和R29、R27和R37、R28和R38的作用與R26和R30的作用相同，電容C29、C38、C40、C39起濾波作用，當(dāng)輸入級(jí)輸出信號(hào)S3超出正負(fù)分壓范圍時(shí)，比較器U3A和比較器U3B二進(jìn)線相與，產(chǎn)生使觸信號(hào)，此使觸信號(hào)輸出到單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器U5A，產(chǎn)生200ms的脈寬，禁止隨后的雜波，單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器U5B產(chǎn)生20μs的脈寬，通過(guò)兩個(gè)觸發(fā)器U4A和U4B分別取樣兩比較器U3C和U3D的輸出即得兩波形判別信號(hào)S10、S11供CPU進(jìn)行判斷，觸發(fā)器U9B產(chǎn)生中斷信號(hào)經(jīng)優(yōu)先編碼器U21中斷單片機(jī)，單穩(wěn)觸發(fā)器U6A產(chǎn)生60μs的脈寬通過(guò)與門U10A與兩比較器U3C和U3D的輸出相與，與門U10A的輸出連到觸發(fā)器U9A的時(shí)鐘端，產(chǎn)生極性信號(hào)S9供單片機(jī)進(jìn)行判斷，信號(hào)S9、S10、S11各種組合的意義如下S9 S10 S11× 11 表示輸入是干擾信號(hào)101 表示輸入信號(hào)是正雷擊110 表示輸入信號(hào)是負(fù)雷擊0 ×× 表示輸入信號(hào)是操作過(guò)電壓圖10是本實(shí)用新型電路原理框圖圖1中單片機(jī)電路10的電路原理圖，它由一個(gè)CPU芯片U10、一個(gè)地址鎖存器U13、一個(gè)程序存貯器U11、一個(gè)擴(kuò)展輸入端口器U17、一個(gè)地址譯碼器U18、一個(gè)單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器U20A、及兩個(gè)與非門U22B、U22C、一個(gè)或門U9B、六個(gè)電阻R57、R60、R49、R48、R58、R56、及五個(gè)電容C57、C50、C49、C48、C56組成，此電路是一個(gè)基本CPU電路，單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器U20A和兩個(gè)與非門U22B和U22C組成硬件看門狗和復(fù)位電路，電阻R57和電容C57決定看門狗復(fù)位時(shí)間，電阻R40和電容C40決定上電復(fù)位時(shí)間，電阻R49和電容C49決定看門狗動(dòng)作的復(fù)位時(shí)間，電阻R60和電容C50和與非門U22B防止連續(xù)干擾情況下的死機(jī)，或門U9B產(chǎn)生對(duì)擴(kuò)展輸入端口U17的讀信號(hào)。
圖11是本實(shí)用新型電路原理框圖圖1中人機(jī)接口電路11的電路原理圖，它由兩個(gè)輸出鎖存器U14、U15，一個(gè)或門U9A和一個(gè)數(shù)碼管組成，輸出鎖存器U14輸出數(shù)碼管顯示內(nèi)容，或門U9A產(chǎn)生輸出鎖存器U14的寫信號(hào)，輸出鎖存器U15輸出數(shù)碼管的地址，由數(shù)碼管的地址和內(nèi)容相結(jié)合對(duì)數(shù)碼管進(jìn)行動(dòng)態(tài)管理。
圖12是本實(shí)用新型安裝示意圖，傳感器1安裝在室外的避雷器13下，數(shù)字記錄器12安裝在控制室內(nèi)，傳感器1與數(shù)字記錄器12之間由同軸電纜2相連。
在圖1中，傳感器1將避雷器13的動(dòng)作電流感應(yīng)為波形相同的電壓信號(hào)，經(jīng)同軸電纜2送到數(shù)字記錄器12內(nèi)，作為數(shù)字記錄器的輸入信號(hào)S1，此電壓信號(hào)的范圍為±0.1V～±10V，輸入信號(hào)S1送入輸入級(jí)電路3的一個(gè)輸入端，輸入級(jí)電路3起電阻匹配和電壓調(diào)整作用，它將±0.1V～±10V的信號(hào)調(diào)整成±0.3V～±5V并由輸出端S3送至絕對(duì)值電路4的輸入端、整形電路8的輸入端及波形判別電路9的一個(gè)輸入端；絕對(duì)值電路4、峰值保持電路5以及A/D轉(zhuǎn)換電路6三級(jí)串連，絕對(duì)值電路4將±0.3V～±5V信號(hào)轉(zhuǎn)換成單邊的0.3V～5V信號(hào)，峰值保持電路5保持住上述單邊信號(hào)的最大值并由輸出S5送到A/D轉(zhuǎn)換電路6，單片機(jī)電路10通過(guò)兩個(gè)讀寫控制信號(hào)S16、S17和片選信號(hào)S19及啟動(dòng)變換控制信號(hào)S18控制和啟動(dòng)A/D轉(zhuǎn)換電路6，A/D轉(zhuǎn)換電路6將模擬輸入信號(hào)進(jìn)行A/D轉(zhuǎn)換并將轉(zhuǎn)換后的數(shù)字信號(hào)送到單片機(jī)電路10的DBUS總線，這樣，單片機(jī)通過(guò)DBUS總線讀入的是電流波形的峰值電壓，通過(guò)編寫的單片機(jī)查表程序運(yùn)算就可知道避雷器動(dòng)作電流的實(shí)際值即幅值和極性；整形電路8將輸入信號(hào)變得光滑，同時(shí)起到限幅作用，輸入級(jí)電路輸出信號(hào)S3和經(jīng)整形電路8平滑后的信號(hào)S6一起提供給波形判別電路9，波形判別電路9根據(jù)這兩個(gè)輸入信號(hào)的幅值大小和波形特點(diǎn)產(chǎn)生三個(gè)避雷器動(dòng)作信號(hào)S12、S13、S14一個(gè)極性信號(hào)S9及兩個(gè)波形判別信號(hào)S10、S11送給單片機(jī)電路10，單片機(jī)電路10通過(guò)避雷器動(dòng)作信號(hào)可以確定是哪一相避雷器動(dòng)作，也就確定了避雷器動(dòng)作次數(shù)，然后讀入兩個(gè)波形判別信號(hào)S10和S11用以判斷引起避雷器動(dòng)作的原因是噪聲或雷電或者是操作過(guò)電壓，如果不是噪聲，單片機(jī)就進(jìn)行記錄處理，如果是噪聲，單片機(jī)電路10通過(guò)復(fù)位信號(hào)S15使波形判別電路9復(fù)位使之準(zhǔn)備好接收下次避雷器動(dòng)作信號(hào)，單片機(jī)電路10通過(guò)寫信號(hào)S20和兩個(gè)片選信號(hào)S21、S22控制人機(jī)接口電路11，并將記錄結(jié)果通過(guò)DBUS總線送到人機(jī)接口電路11由數(shù)碼管顯示出來(lái)。
圖2是本實(shí)用新型最佳實(shí)施例的電路原理框圖，該實(shí)施例是在圖1電路的基礎(chǔ)上增加了一個(gè)模擬脈沖產(chǎn)生電路7，該電路的功能是用于對(duì)儀器進(jìn)行自檢確定工作是否正常，單片機(jī)電路10兩個(gè)輸出口S7、S8控制模擬脈沖產(chǎn)生電路7，使之產(chǎn)生模擬脈沖S2送至輸入級(jí)電路3的另一輸入端，與采樣信號(hào)——數(shù)字記錄器輸入信號(hào)S1進(jìn)行比較，單片機(jī)通過(guò)程序分析模擬脈沖幅值、極性和波形形狀，如果幅值在程序設(shè)置的范圍內(nèi)、極性為正極性、波形是操作波形，那么自檢為正常，否則判斷儀器工作不正常。
本實(shí)用新型最佳實(shí)施例的傳感器1用的是羅高夫斯基線圈，羅高夫斯基線圈的特點(diǎn)在于有電器隔離作用，將強(qiáng)電變?yōu)槿蹼?，高頻響應(yīng)好，波形不失真，它能將±150A～±15kA的避雷器動(dòng)作電流感應(yīng)成±0.1V～±10V的與動(dòng)作電流波形一樣的電壓信號(hào)。
權(quán)利要求1.一種避雷器動(dòng)作記錄裝置，由傳感器(1)、同軸電纜(2)及數(shù)字記錄器(12)組成，傳感器(1)經(jīng)同軸電纜(2)將采樣信號(hào)送到數(shù)字記錄器(12)內(nèi)，其特征在于在數(shù)字記錄器(12)內(nèi)，采樣信號(hào)即數(shù)字記錄器輸入信號(hào)(S1)送入輸入級(jí)電路(3)的一個(gè)輸入端，輸入級(jí)電路(3)的輸出(S3)送至絕對(duì)值電路(4)的輸入端、整形電路(8)的輸入端及波形判別電路(9)的一個(gè)輸入端；絕對(duì)值電路(4)、峰值保持電路(5)以及A/D轉(zhuǎn)換電路(6)三級(jí)串連，單片機(jī)電路(10)通過(guò)兩個(gè)讀寫控制信號(hào)(S16、S17)和片選信號(hào)(S19)及啟動(dòng)變換控制信號(hào)(S18)控制和啟動(dòng)A/D轉(zhuǎn)換電路(6)，A/D轉(zhuǎn)換電路(6)將數(shù)字信號(hào)送到單片機(jī)電路(10)的DBUS總線整形電路(8)的輸出(S6)送至波形判別電路(9)的另一輸入端；波形判別電路(9)產(chǎn)生三個(gè)避雷器動(dòng)作信號(hào)(S12、S13、S14)一個(gè)極性信號(hào)(S9)和兩個(gè)波形判別信號(hào)(S10、S11)送給單片機(jī)電路(10)，單片機(jī)電路(10)則通過(guò)復(fù)位信號(hào)(S15)使波形判別電路(9)復(fù)位，單片機(jī)電路(10)通過(guò)寫信號(hào)(S20)和兩個(gè)片選信號(hào)(S21、S22) 控制人機(jī)接口電路(11)，并將記錄結(jié)果通過(guò)DBUS總線送到人機(jī)接口電路(11)由數(shù)碼管顯示出來(lái)。
2.如權(quán)利要求1所述的避雷器動(dòng)作記錄裝置，其特征在于所述的數(shù)字記錄器(12)內(nèi)有一個(gè)用于自檢功能的模擬脈沖產(chǎn)生電路(7)，單片機(jī)電路(10)兩個(gè)輸出口(S7、S8)控制模擬脈沖產(chǎn)生電路(7)，使之產(chǎn)生模擬脈沖(S2)送至輸入級(jí)電路(3)的另一輸入端，向單片機(jī)提供分析信號(hào)。
3.如權(quán)利要求1或2所述的避雷器動(dòng)作記錄裝置，其特征在于所述的傳感器(1)采用了羅高夫斯基線圈。
專利摘要本實(shí)用新型公開(kāi)了一種智能化的多參數(shù)數(shù)字顯示避雷器動(dòng)作記錄裝置。它由傳感器羅高夫斯基線圈、同軸電纜及數(shù)字記錄器組成，數(shù)字記錄器由單片機(jī)、人機(jī)接口、輸入級(jí)、絕對(duì)值、蜂值保持、A/D轉(zhuǎn)換、整形、波形判別、模擬脈沖產(chǎn)生等通用電路組成。傳感器裝有避雷器下，數(shù)字記錄器放在控制室，當(dāng)避雷器動(dòng)作時(shí)，該裝置自動(dòng)記錄動(dòng)作次數(shù)、脈沖電流的幅值和極性及其性質(zhì)，同時(shí)報(bào)警并自檢，能及時(shí)準(zhǔn)確地發(fā)現(xiàn)發(fā)生危險(xiǎn)過(guò)電壓的原因。
文檔編號(hào)H01T1/00GK2261101SQ9424909
公開(kāi)日1997年8月27日 申請(qǐng)日期1994年12月27日 優(yōu)先權(quán)日1994年12月27日
發(fā)明者吳璞三, 康文斌, 陳家宏, 吳晴, 肖麗, 彭慶華 申請(qǐng)人:武漢高壓研究所新技術(shù)公司