專利名稱：開關(guān)動(dòng)作狀態(tài)監(jiān)測(cè)儀的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及一種通過(guò)監(jiān)測(cè)開關(guān)偷跳事故波形來(lái)分清偷跳事故原因及責(zé)任，適用于電力系統(tǒng)各種電壓等級(jí)的高壓開關(guān)適時(shí)運(yùn)行監(jiān)測(cè)的開關(guān)動(dòng)作狀態(tài)監(jiān)測(cè)儀。
在電力系統(tǒng)中，開關(guān)偷跳事故是常見而又解釋不清原因的現(xiàn)象。因其現(xiàn)象短暫，難以查找根源，極易造成各部門間的糾紛?，F(xiàn)有開關(guān)在線監(jiān)測(cè)設(shè)備主要利用紅外成像、網(wǎng)絡(luò)連接及電子傳感器相結(jié)合，監(jiān)測(cè)雖比較全面，但對(duì)開關(guān)偷跳這一最易出現(xiàn)的事故記錄不明確，高成本也限制了其市場(chǎng)化，特別是用戶期望高價(jià)格的開關(guān)在線監(jiān)測(cè)設(shè)備同時(shí)能起到防患于未然、未卜先知、預(yù)先報(bào)警的功效，而現(xiàn)有開關(guān)在線監(jiān)測(cè)設(shè)備均無(wú)法達(dá)到這一點(diǎn)。且一般在線裝置在掉電或由于現(xiàn)場(chǎng)干擾復(fù)位后，常使控制程序不能正常工作或使數(shù)據(jù)丟失。
本實(shí)用新型的目的在于避免上述現(xiàn)有技術(shù)中的不足之處，而提供一種體積小、成本低、適用范圍廣的開關(guān)動(dòng)作狀態(tài)監(jiān)測(cè)儀。
本實(shí)用新型設(shè)計(jì)方案如下一種開關(guān)動(dòng)作狀態(tài)監(jiān)測(cè)儀，包括電源變換1和CPU單片機(jī)2，所述CPU單片機(jī)2的I/O口接有數(shù)碼顯示區(qū)10、鍵盤12和串行通訊口11，其特殊之處在于采集合分操作線圈3電流信號(hào)的電流傳感器4的輸出端經(jīng)模數(shù)轉(zhuǎn)換器5亦接入CPU單片機(jī)2的I/O口，所述CPU單片機(jī)2的I/O口還接有開關(guān)操作線圈輔助接點(diǎn)6、時(shí)鐘9存儲(chǔ)單元7及緩存區(qū)8；所述CPU單片機(jī)2包括單片機(jī)U7和接于其復(fù)位端的復(fù)位芯片U6；所述電流傳感器4包括電流傳感器T，其輸入端分別接合分操作線圈3的分閘線圈L1和合閘線圈L2，其輸出端接模數(shù)轉(zhuǎn)換器5中A/D轉(zhuǎn)換器U8的輸出端；所述的構(gòu)成存儲(chǔ)單元7的存儲(chǔ)器U2、構(gòu)成緩存區(qū)8的存儲(chǔ)器U3和鎖存器U9分別接單片機(jī)U7的數(shù)據(jù)總線和地址總線，A/D轉(zhuǎn)換器U8和構(gòu)成時(shí)鐘9的時(shí)鐘芯片U10接單片機(jī)U7的數(shù)據(jù)總線。
上述鍵盤12可包括與復(fù)位芯片U6相連的復(fù)位開關(guān)S2和接于單片機(jī)U7的I/O口的清零開關(guān)S1。
上述開關(guān)操作線圈輔助接點(diǎn)6可包括光電耦合器U5、U12，其輸出端接單片機(jī)U7的I/O口。
上述串行通訊口11可由電平轉(zhuǎn)換器U1構(gòu)成，其接于單片機(jī)U7的串行接口。
上述的數(shù)碼顯示區(qū)10可包括接于單片機(jī)U7數(shù)據(jù)總線的顯示驅(qū)動(dòng)器U4，其輸出端接顯示數(shù)碼管U11。
本實(shí)用新型與現(xiàn)有技術(shù)相比具有如下優(yōu)點(diǎn)1、本實(shí)用新型在掉電或復(fù)位后控制程序能自動(dòng)恢復(fù)正常狀態(tài)。所采集的數(shù)據(jù)經(jīng)過(guò)電子加密，絕無(wú)丟失數(shù)據(jù)的可能；2、可自動(dòng)識(shí)別采集數(shù)據(jù)的正確性，剔除因現(xiàn)場(chǎng)干擾引起的非事故信息；3、用兩位數(shù)碼管分時(shí)顯示開關(guān)動(dòng)作次數(shù)的四位數(shù)據(jù)，每分鐘循環(huán)顯示兩次動(dòng)作次數(shù)，先顯示高兩位，兩秒后顯示低兩位。這種結(jié)構(gòu)既降低了成本，同時(shí)監(jiān)測(cè)開關(guān)動(dòng)作次數(shù)最大可達(dá)到9999次，動(dòng)作次數(shù)以開關(guān)分閘動(dòng)作累計(jì)，可保持與現(xiàn)場(chǎng)計(jì)數(shù)同步；4、選用外插微型打印機(jī)打印，通過(guò)標(biāo)準(zhǔn)232串行接口與打印機(jī)相連，也可外接微機(jī)做數(shù)據(jù)收集或修改監(jiān)測(cè)儀時(shí)鐘等參數(shù)。微機(jī)和打印機(jī)共用一個(gè)串行口，監(jiān)測(cè)儀會(huì)自動(dòng)識(shí)別。打印機(jī)連接后會(huì)自動(dòng)打印，并使最近的一次數(shù)據(jù)優(yōu)先打印。打印過(guò)程中拔出打印線，監(jiān)測(cè)儀會(huì)自動(dòng)識(shí)別，并退出打印狀態(tài)；5、自帶時(shí)鐘，以北京時(shí)間24小時(shí)制運(yùn)行，可記錄事故時(shí)間和日期。斷電情況下運(yùn)行10年以上不丟失數(shù)據(jù)。在25℃情況下，計(jì)時(shí)功能保持±1分鐘/月的精度；6、記錄事故全過(guò)程，包括開關(guān)合閘操作線圈電流波形，合閘輔助接點(diǎn)狀態(tài)變化；開關(guān)分閘操作線圈電流波形，分閘輔助接點(diǎn)狀態(tài)變化，并計(jì)算出電流最大值，使工作人員直觀地判斷偷跳原因，如，判別是否在額定電流下工作。可監(jiān)測(cè)電流最大為10A；7、采集線圈電流采用間接采集方法，不會(huì)影響現(xiàn)場(chǎng)線圈電壓或電流，保證現(xiàn)場(chǎng)的安全運(yùn)行；
8、事故記錄斷電10年數(shù)據(jù)不丟失。約1秒內(nèi)的開關(guān)動(dòng)作過(guò)程視為一個(gè)記錄，最大可存儲(chǔ)15個(gè)記錄。并采用先存先取代的方法，將15個(gè)記錄以后的記錄存入，取代最先存入的數(shù)據(jù)；9、安裝極其方便，可通過(guò)安裝支架安裝于開關(guān)控制箱內(nèi)?？梢愿鶕?jù)現(xiàn)場(chǎng)情況選用側(cè)面安裝、頂部安裝和背面安裝；10、監(jiān)測(cè)儀采用交流電供電，不會(huì)影響現(xiàn)場(chǎng)開關(guān)的直流電源，可靠性高。
附圖圖面說(shuō)明如下

圖1為本實(shí)用新型原理框圖；圖2為本實(shí)用新型電路原理圖。
下面將結(jié)合附圖對(duì)本實(shí)用新型作進(jìn)一步詳述參見圖1，本實(shí)用新型通過(guò)電源變換1提供儀器所使用的各種工作電壓為電流傳感器4提供+V2和-V3電壓，為整個(gè)電路提供+V1電壓。CPU單片機(jī)2每30秒循環(huán)讀取一次開關(guān)當(dāng)前動(dòng)作次數(shù)，并送入數(shù)碼顯示區(qū)10分時(shí)顯示高兩位和低兩位。電流傳感器4通過(guò)穿心孔間接采集合分操作線圈3上的電流變化，轉(zhuǎn)換為低電流信號(hào)，送模數(shù)轉(zhuǎn)換器5進(jìn)行模擬一數(shù)字變換，將采集的電流信號(hào)轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號(hào)傳送給CPU單片機(jī)2進(jìn)行處理和保存。CPU單片機(jī)2循環(huán)采集開關(guān)操作線圈輔助接點(diǎn)6的變化情況，并將這種狀態(tài)信息進(jìn)行處理和保存。CPU單片機(jī)2采集時(shí)鐘9的時(shí)間信息，并將事故時(shí)的時(shí)鐘和其它信息在一個(gè)記錄中保存。CPU單片機(jī)2將采集的這些信息存放于緩存區(qū)8，進(jìn)行數(shù)據(jù)的判別、處理，然后存放在存儲(chǔ)單元7內(nèi)，每一個(gè)記錄對(duì)應(yīng)存儲(chǔ)單元7內(nèi)的一段存儲(chǔ)區(qū)，共可存放15個(gè)記錄。存儲(chǔ)后的數(shù)據(jù)可進(jìn)行電子加密，以防止因意外、干擾等引起數(shù)據(jù)變化。CPU單片機(jī)2通過(guò)一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)232串行通訊口11與外部微機(jī)或打印機(jī)連接，自動(dòng)識(shí)別外接設(shè)備進(jìn)行數(shù)據(jù)傳送。給工作人員提供數(shù)據(jù)和波形。CPU單片機(jī)2采集鍵盤12的信息，決定整個(gè)系統(tǒng)是否復(fù)位或清動(dòng)作次數(shù)。
參見圖2，電源變換1由電源模塊S組成，它將輸入的交流220V電壓轉(zhuǎn)變?yōu)?V1(5V)、+V2(15V)和-V3(-15V)三種直流電壓，提供整個(gè)電路的工作電源。CPU單片機(jī)2由單片機(jī)U7(AT89C52)及電容C1(20P)、C2(209)、晶振H1(12M)和復(fù)位芯片U6(MAX813)組成。電容C1、C2和晶振H1組成晶體振蕩器，接在單片機(jī)U7的振蕩輸入端，即18腳和19腳上，給單片機(jī)U7是供工作頻率。U6是一個(gè)復(fù)位芯片，它的2腳連接單片機(jī)U7的復(fù)位端，即9腳，給單片機(jī)U7提供復(fù)位啟始信號(hào)，保證單片機(jī)U7能在上電過(guò)程中完成各內(nèi)部單元的工作準(zhǔn)備。單片機(jī)U7是整個(gè)電路的控制中心，控制電路正常運(yùn)行，保證數(shù)據(jù)的采集，完成顯示功能。單片機(jī)U7的P0口作為數(shù)據(jù)/地址分時(shí)工作，共有P0.0-P0.7八個(gè)管腳，分別連接存儲(chǔ)單元7中的存儲(chǔ)器U2、緩存區(qū)8的存儲(chǔ)器U3、模數(shù)轉(zhuǎn)換器5中的A/D轉(zhuǎn)換器U8、數(shù)碼顯示區(qū)10的顯示驅(qū)動(dòng)器U4以及時(shí)鐘9中的時(shí)鐘芯片U10八個(gè)芯片的D0-D7，作為數(shù)據(jù)傳輸總線。同時(shí)P0口連接緩存區(qū)8內(nèi)鎖存器U9的D0-D7，經(jīng)鎖存器U9分別取出地址信號(hào)，再通過(guò)鎖存器U9的Q0-Q7輸出，作為地址低8位，和單片機(jī)U7的P2口的八根I/O線一起形成地址總線，連接在存儲(chǔ)單元7中存儲(chǔ)器U2的A0-A14及20腳，同時(shí)連接緩存區(qū)8中存儲(chǔ)器U3的A0-A10及18腳，給這些芯片提供地址信息和芯片選擇。串行通訊口11由電平轉(zhuǎn)換器U1(MAX232)、電容C3(0.1U)、C4(1U)組成，電平轉(zhuǎn)換器U1的13、14腳接單片機(jī)U7的10、11腳，將單片機(jī)U7傳輸?shù)腡TL串行數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)變?yōu)?32標(biāo)準(zhǔn)串口數(shù)據(jù)，通過(guò)電平轉(zhuǎn)換器U1的11、12、腳與外設(shè)通訊。電容C3和C4作為電平轉(zhuǎn)換器U1內(nèi)部的信號(hào)電平變換。時(shí)鐘9由時(shí)鐘芯片U10(DS12887)和電容C6(103)組成。電容C6給時(shí)鐘芯片U10的電源濾波，確保走時(shí)正確，時(shí)鐘芯片U10通地?cái)?shù)據(jù)傳輸總線與單片機(jī)U7連接，傳輸時(shí)鐘信號(hào)。數(shù)碼顯示區(qū)10的顯示驅(qū)動(dòng)器U4和顯示數(shù)碼管U11組成，顯示數(shù)碼管U11的位選信號(hào)由單片機(jī)U7的P1口提供(P1.6、P1.7)，顯示驅(qū)動(dòng)器U4將單片機(jī)U7傳輸?shù)娘@示信息鎖存，傳輸給顯示數(shù)碼管U11顯示。
開關(guān)操作線圈輔助接點(diǎn)6由光電耦合器U5和U12(P521)、電阻R1(1K)和R2(1K)組成，兩個(gè)光電耦合器U5、U12的6腳和8腳連接單片機(jī)U7的P1口(P1.0、P1.1)，接點(diǎn)信號(hào)由光電耦合器U5、U12的1、2腳輸入，經(jīng)電阻R1、R2作信號(hào)處理，由光電耦合器U5、U12轉(zhuǎn)換后提供給單片機(jī)U7。
鍵盤12由清零開關(guān)S1、復(fù)位開關(guān)S2及電阻R5(1K)、R6(1K)組成，開關(guān)信號(hào)分別通過(guò)R5、R6作信號(hào)處理，傳輸給單片機(jī)U7的P1口(P1.5)和復(fù)位芯片U6的3腳。
合分操作線圈3是需要采集的外部設(shè)備，通過(guò)穿心孔和電路間接相連，運(yùn)用磁電原理將合分操作線圈3上的高電流信號(hào)轉(zhuǎn)化為低電流的電路可采集信號(hào)。
電流傳感器4由電流傳感器T即TP30組成，一方面通過(guò)穿心孔采集合、分閘線圈L1、L2的電流變化，另一方面通過(guò)內(nèi)部電子電路，在+V2和-V3工作電壓下將采集信號(hào)轉(zhuǎn)換為低電流信號(hào)，送模數(shù)轉(zhuǎn)換器5。
模數(shù)傳換器5由A/D轉(zhuǎn)換器U8(ADC0804)、可調(diào)電阻R3(100)、電容C5(103)、電阻R4(500)和指示燈D1(LED)組成，電阻R3接在電壓V1和地線之間，通過(guò)調(diào)節(jié)可調(diào)電阻R3，使A/D轉(zhuǎn)換器U8的參考電壓設(shè)定為2.500V，保證模數(shù)變換的正確。C5和R4接在A/D轉(zhuǎn)換器U8的6腳和7腳之間，用于將采集的電流信號(hào)轉(zhuǎn)換為電壓信號(hào)，供轉(zhuǎn)換使用。指示燈D1指示正常工作狀態(tài)。
監(jiān)測(cè)儀交流電源220V電壓輸入后，經(jīng)電源變換S變換為工作電壓，帶電后的復(fù)位芯片U6產(chǎn)生復(fù)位信號(hào)，單片機(jī)U7的晶體振蕩器起振，促使單片機(jī)U7內(nèi)部各個(gè)環(huán)節(jié)開始工作，并按照單片機(jī)U7內(nèi)部程序逐步運(yùn)行。
從時(shí)鐘9通過(guò)數(shù)據(jù)傳輸總線讀取時(shí)鐘，從存儲(chǔ)單元7通過(guò)地址總線找出相應(yīng)單元，通過(guò)數(shù)據(jù)傳輸總線讀取當(dāng)前開關(guān)動(dòng)作次數(shù)，在時(shí)鐘的作用下將動(dòng)作次數(shù)的高兩位和低兩位依次在數(shù)碼顯示區(qū)10顯示。
CPU單片機(jī)2通過(guò)單片機(jī)U7的P1口和復(fù)位芯片U6的3腳，讀取鍵盤12的信號(hào)，根據(jù)所操作的按鍵進(jìn)行復(fù)位或清動(dòng)作次數(shù)。
開關(guān)操作線圈輔助接點(diǎn)6的動(dòng)作變化經(jīng)光電耦合器U5、U12進(jìn)行處理，由CPU單片機(jī)2通過(guò)其U7的P1口讀取，識(shí)別。同時(shí)，合分操作線圈3的信號(hào)變化經(jīng)電流傳感器T轉(zhuǎn)換，由A/D轉(zhuǎn)換器U8的6、7腳讀取，經(jīng)A/D轉(zhuǎn)換器U8轉(zhuǎn)化為數(shù)字信號(hào)，通過(guò)數(shù)傳輸總線由單片機(jī)U7接收，識(shí)別。兩種信號(hào)經(jīng)識(shí)別后，如需保存，通過(guò)地址總線和數(shù)傳輸總線將信號(hào)存入緩存區(qū)8的存儲(chǔ)器U3內(nèi)。然后再次由單片機(jī)U7在空閑時(shí)識(shí)別，確認(rèn)后存入存儲(chǔ)單元7的存儲(chǔ)器U2，并自動(dòng)進(jìn)行電子加密。
CPU單片機(jī)2通過(guò)其U7的10、11腳將數(shù)據(jù)傳輸給串行通訊口11的電平轉(zhuǎn)換器U1，由電平轉(zhuǎn)換器U1作電平變換后識(shí)別設(shè)備并與外設(shè)通訊。
本實(shí)用新型的單片機(jī)U7還可采用AT89C51、97C52等51單片機(jī)替代。
電平轉(zhuǎn)換器U1還可用MAX202等串口芯片替代。
A/D轉(zhuǎn)換器U8還可用ADC0801、ADC0802等模數(shù)轉(zhuǎn)換器替代。
時(shí)鐘芯片U10還可用其他時(shí)鐘芯片如X1203替代，僅是管腳排列不同，而使用方法相同。
存儲(chǔ)器U3還可用6117等存儲(chǔ)器替代。
權(quán)利要求1.一種開關(guān)動(dòng)作狀態(tài)監(jiān)測(cè)儀，包括電源變換(1)和CPU單片機(jī)(2)，所述CPU單片機(jī)(2)的I/O口接有數(shù)碼顯示區(qū)(10)、鍵盤(12)和串行通訊口(11)，其特征在于采集合分操作線圈(3)電流信號(hào)的電流傳感器(4)的輸出端經(jīng)模數(shù)轉(zhuǎn)換器(5)亦接入CPU單片機(jī)(2)的I/O口，所述CPU單片機(jī)(2)的I/O口還接有開關(guān)操作線圈輔助接點(diǎn)(6)、時(shí)鐘(9)存儲(chǔ)單元(7)及緩存區(qū)(8)；所述CPU單片機(jī)(2)包括單片機(jī)U7和接于其復(fù)位端的復(fù)位芯片U6；所述電流傳感器(4)包括電流傳感器T，其輸入端分別接合分操作線圈(3)的分閘線圈L1和合閘線圈L2，其輸出端接模數(shù)轉(zhuǎn)換器(5)中A/D轉(zhuǎn)換器U8的輸出端；所述的構(gòu)成存儲(chǔ)單元(7)的存儲(chǔ)器U2、構(gòu)成緩存區(qū)(8)的存儲(chǔ)器U3和鎖存器U9分別接單片機(jī)U7的數(shù)據(jù)總線和地址總線，A/D轉(zhuǎn)換器U8和構(gòu)成時(shí)鐘(9)的時(shí)鐘芯片U10接單片機(jī)U7的數(shù)據(jù)總線。
2.如權(quán)利要求1所述的開關(guān)動(dòng)作狀態(tài)監(jiān)測(cè)儀，其特征在于所述的鍵盤(12)包括與復(fù)位芯片U6相連的復(fù)位開關(guān)S2和接于單片機(jī)U7的I/O口的清零開關(guān)S1。
3.如權(quán)利要求1或2所述的開關(guān)動(dòng)作狀態(tài)監(jiān)測(cè)儀，其特征在于所述開關(guān)操作線圈輔助接點(diǎn)(6)包括光電耦合器U5、U12，其輸出端接單片機(jī)U7的I/O口。
4.如權(quán)利要求3所述的開關(guān)動(dòng)作狀態(tài)監(jiān)測(cè)儀，其特征在于所述串行通訊口(11)由電平轉(zhuǎn)換器U1構(gòu)成，其接于單片機(jī)U7的串行接口。
5.如權(quán)利要求4所述的開關(guān)動(dòng)作狀態(tài)監(jiān)測(cè)儀，其特征在于所述的數(shù)碼顯示區(qū)(10)包括接于單片機(jī)U7數(shù)據(jù)總線的顯示驅(qū)動(dòng)器U4，其輸出端接顯示數(shù)碼管U11。
專利摘要一種開關(guān)動(dòng)作狀態(tài)監(jiān)測(cè)儀,包括電源變換和單片機(jī),所述單片機(jī)的I/O口接有數(shù)碼顯示區(qū)、鍵盤和串行通訊口,采集合分操作線圈電流信號(hào)的電流傳感器的輸出端經(jīng)模數(shù)轉(zhuǎn)換器亦接入單片機(jī)的I/O口,所述單片機(jī)的I/O口還接有開關(guān)操作線圈輔助接點(diǎn)、時(shí)鐘存儲(chǔ)單元及緩存區(qū)。本實(shí)用新型體積小、成本低、適用范圍廣。
文檔編號(hào)G01R31/327GK2515684SQ0127376
公開日2002年10月9日 申請(qǐng)日期2001年12月27日 優(yōu)先權(quán)日2001年12月27日
發(fā)明者張安社, 王農(nóng) 申請(qǐng)人:王農(nóng)