六氟化硫氣體微水密度綜合監(jiān)測裝置制造方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種六氟化硫氣體微水密度綜合監(jiān)測裝置，包括中央控制電路、LED顯示接口電路、傳感器輸入信號電路、電源電路、通訊電路和主動微波感應電路；所述LED顯示接口電路、傳感器輸入信號電路、電源電路、通訊電路和主動微波感應電路均與所述中央控制電路相連接；LED顯示接口電路顯示中央控制電路所發(fā)送的六氟化硫氣體微水密度參數；傳感器輸入信號電路連接測量傳感器；電源電路連接外部電源；通訊電路使得中央控制電路能與外部的智能電子裝置之間相互通信；主動微波感應電路檢測是否有工作人員巡檢。本發(fā)明的六氟化硫氣體微水密度綜合監(jiān)測裝置，具有可實時監(jiān)測SF6氣體的微水含量、壓力等參數、避免設備燒毀或停電事故等優(yōu)點。
【專利說明】六氟化硫氣體微水密度綜合監(jiān)測裝置
【技術領域】
[0001]本發(fā)明涉及一種六氟化硫氣體微水密度綜合監(jiān)測裝置。
【背景技術】
[0002]六氟化硫(SF6)氣體作為一種氟化物，不僅是破壞地球臭氧層和產生溫室效應的有害氣體之一，而且六氟化硫斷路器在經分合閘拉弧后，會分解出多種有毒物質，直接影響現場檢測人員的身體健康。同時，當六氟化硫氣體的含水量過高時，會危及電氣設備的安全運行，主要表現在六氟化硫氣體在電弧下的分解物遇水會發(fā)生化學反應生成具有強腐蝕性的HF和H2SO3等，會腐蝕損壞絕緣件；在溫度降低時可能形成凝露水，使絕緣件表面絕緣強度顯著降低甚至閃絡。
[0003]現有的檢測SF6氣體微水含量的方法如重量法、電解法、露點法等均屬于離線預防性檢測，為減壓后在大氣壓力下進行的測量。這些方法由于忽視了組合電器、高壓開關內外壓力變化及被測六氟化硫氣體介質的變化，采樣點測得的微水值與組合電器、高壓開關內的真實值很容易產生偏差，測量結果無法準確代表組合電器、高壓開關內的真實濕度情況。在線監(jiān)測六氟化硫氣體的微水含量可以隨時掌握氣體含水量的變化并適時報警，便于運行狀況下電器設備的控制。
【發(fā)明內容】
[0004]本發(fā)明是為避免上述已有技術中存在的不足之處，提供一種六氟化硫氣體微水密度綜合監(jiān)測裝置，以實時監(jiān)測SF6氣體的微水含量、壓力、密度、溫度等參數、避免因微水含量升高、SF6氣體泄漏等引起的設備燒毀或停電事故。
[0005]本發(fā)明為解決技術問題采用以下技術方案。
[0006]六氟化硫氣體微水密度綜合監(jiān)測裝置，其結構特點是，包括中央控制電路、LED顯示接口電路、傳感器輸入信號電路、電源電路、通訊電路和主動微波感應電路；所述LED顯示接口電路、傳感器輸入信號電路、電源電路、通訊電路和主動微波感應電路均與所述中央控制電路相連接；
[0007]所述LED顯示接口電路，包括有一個顯示屏，用于顯示中央控制電路所發(fā)送的六氟化硫氣體微水密度參數；
[0008]所述傳感器輸入信號電路，用于連接測量傳感器，并對測量傳感器的測量信號進行處理后發(fā)送給中央控制電路；
[0009]所述電源電路，用于連接外部電源，并對外部電源進行降壓處理后為中央控制電路、LED顯示接口電路、傳感器輸入信號電路、通訊電路和主動微波感應電路提供工作電源；
[0010]所述通訊電路，用于使得中央控制電路能與外部的智能電子裝置之間相互通信；
[0011]所述主動微波感應電路，用于檢測是否有工作人員巡檢，在有工作人員巡檢時通知中央控制電路實時采集六氟化硫氣體微水密度參數，并在LED顯示接口電路的顯示屏上顯示實時數據。
[0012]本發(fā)明的六氟化硫氣體微水密度綜合監(jiān)測裝置的結構特點也在于:
[0013]所述中央控制電路包括單片機Ul ;所述單片機Ul連接有復位電路、3V電源電路、系統時鐘電路、外部時鐘電路和指示燈電路；所述復位電路包括復位芯片U8、電阻R21、電阻R24、電容C21 ;所述復位芯片U8與所述單片機Ul相連接；所述電阻R21的兩端分別連接在所述復位芯片U8的GND端子和RSET端子上，所述電阻R24的兩端分別連接在所述復位芯片U8的VCC端子和MR端子上，所述電容C21的兩端也分別連接在所述復位芯片U8的VCC端子和MR端子上，復位芯片U8的VCC端子連接單片機Ul的3.3V電源VDD端子；
[0014]所述3V電源電路包括3V電池BATT、二極管D21和二極管D22 ;所述3V電池BATT的負極接地，所述3V電池BATT的正極連接所述二極管D22的正極，所述二極管D22的負極連接單片機Ul的VBAT端子，所述二極管D21的負極也與單片機Ul的VBAT端子相連接，所述二極管D21的正極連接單片機Ul的3.3V電源VDD端子；
[0015]所述系統時鐘電路包括電容C31、電容C32和晶振Y2 ;所述電容C31的一端和所述電容C32的一端相連接后接地，所述電容C31的另一端單片機Ul的RTCX_1端子，所述電容C32的另一端單片機Ul的RTCX_0端子，所述晶振Y2的兩端分別連接在單片機Ul的RTCX_1端子和單片機Ul的RTCX_0端子上；
[0016]所述外部時鐘電路包括電容C33、電容C34和晶振Yl ;所述電容C33的一端和所述電容C34的一端相連接后接地，所述電容C33的另一端單片機Ul的XTAL_1端子，所述電容C34的另一端單片機Ul的XTAL_0端子，所述晶振Yl的兩端分別連接在單片機Ul的XTAL_1端子和單片機Ul的XTAL_0端子上；
[0017]所述指示燈電路包括電阻R25和發(fā)光二極管D23 ;所述發(fā)光二極管D23的負極接地，所述發(fā)光二極管D23的正極通過所述電阻R25與所述單片機Ul相連接。
[0018]所述LED顯示接口電路包括芯片U9、電容C303?電容C306和4針接口 JlO ;所述芯片U9與所述單片機Ul相連接，所述電容C303?電容C306的兩端均連接在芯片U9上，所述芯片U9的為MAX3232ESA ;所述4針接口 JlO與所述芯片U9相連接，液晶顯示屏通過4針接口 JlO與芯片U9相連接。
[0019]所述傳感器輸入信號電路包括第一分壓電路、第二分壓電路和第三分壓電路；所述第一分壓電路包括滑動電阻R304和3針接口 J6 ;所述滑動電阻R304的一端接地，所述滑動電阻R304的另一端和滑動端均與所述3針接口 J6相連接；所述3針接口 J6與所述單片機Ul相連接；
[0020]所述第一分壓電路包括滑動電阻R305和3針接口 J7 ;所述滑動電阻R305的一端接地，所述滑動電阻R305的另一端和滑動端均與所述3針接口 J7相連接；所述3針接口 J7與所述單片機Ul相連接；
[0021]所述第三分壓電路電阻R306和3針接口 J8 ;所述電阻R306的一端接地，所述電阻R306的另一端與所述3針接口 J8相連接，并連接電源VCC ;所述3針接口 J8與所述單片機Ul相連接；
[0022]所述電源電路包括用于提供+5V電壓的第一電源電路和用于提供+3.3V電壓的第二電源電路；
[0023]所述第一電源電路包括電源芯片U3、電阻R26、電容ClO?電容C14、二極管D3、發(fā)光二極管D24和電感L2 ;所述電源芯片U3的VIN端子連接+24V直流電源，所述電源芯片U3的GND端子接地，所述電容ClO?電容C12的一端連接電源芯片U3的VIN端子，所述電容ClO?電容C12的另一端接地；所述二極管D3的負極連接電源芯片U3的VOUT端子，二極管D3的正極接地；所述電感L2的一端連接電源芯片U3的VOUT端子，電感L2的另一端連接電源芯片U3的FEEDBACK端子，所述電源芯片U3的FEEDBACK端子為VDD5V輸出端；所述電容C13?電容C14的一端連接電源芯片U3的FEEDBACK端子，另一端接地；所述電阻R26的一端連接電源芯片U3的FEEDBACK端子，另一端通過所述發(fā)光二極管D24接地；
[0024]所述第二電源電路包括電源芯片U4、電阻Rll?R13、電阻R27、電容C15?電容C19、二極管D4、發(fā)光二極管D25 ;所述電源芯片U4的IN端子連接第一電源電路輸出的VDD5V直流電源，所述電源芯片U4的GND端子接地；所述二極管D4的正極和負極分別連接在所述電源芯片U4的OUT端子和IN端子上；所述電阻Rll的一端接地，所述電阻Rll的另一端依次通過電阻R12、電阻R13與二極管D4的正極相連接，所述電阻Rll與電阻R12之間的連接點與電源芯片U4的ADJ端子相連接；所述電容C15并聯連接在所述電阻R13的兩端；所述電容C16?電容C19之間相互并聯連接后的一端接地，另一端與二極管D4的正極相連接；所述電阻R27的一端與二極管D4的正極相連接，另一端通過發(fā)光二極管D25接地。
[0025]所述通訊電路包括通信芯片U2、雙向穩(wěn)壓管ESD2、電阻R601?R605、三極管Q1、熔斷器F7和熔斷器F8 ;所述電阻R601的兩端分別連接在所述三極管Ql的基極和發(fā)射極上，所述三極管Ql的發(fā)射極接地，所述三極管Q的集電極與通信芯片U2相連接；所述電阻R602的一端與三極管Ql的基極相連接，另一端與所述單片機Ul相連接；所述電阻R603的一端與三極管Ql的集電極相連接，另一端與所述5V電源VDD相連接；所述電阻R604的一端和電阻R605 —端連接與通信芯片U2相連接，另一端與所述單片機Ul相連接；
[0026]所述雙向穩(wěn)壓管ESD2與通信芯片U2相連接，所述熔斷器F7和熔斷器F8均與所述通信芯片U2相連接。
[0027]所述主動微波感應電路包括三極管Q5、3針接口 J9、電阻R701和電阻R702 ；
[0028]所述電阻R701的一端連接+12V電源且與3針接口 J9相連接，所述R701的另一端連接三極管Q5的集電極并與所述單片機Ul相連接；所述電阻R702的一端與3針接口 J9相連接，所述R702的另一端連接三極管Q5的基極；所述三極管Q5的發(fā)射極接地并與3針接口 J9相連接。
[0029]與已有技術相比，本發(fā)明有益效果體現在:
[0030]本發(fā)明的六氟化硫氣體微水密度綜合監(jiān)測裝置，連接電源和充氣接口(對接閥、補氣閥)。綜合監(jiān)測裝置包括驅動各模塊運作的中央控制電路、同中央控制電路相連接以提供監(jiān)測裝置電能的電源電路、同中央控制電路相連接的用以檢測的傳感器輸入信號電路以及通過通訊電路同中央控制電路相連接的智能電子裝置(IED)，以便進一步處理檢測數據，所述傳感器輸入信號電路連接設置在一測量氣室內的露點傳感器、壓力傳感器和溫度傳感器，所述氣室同充氣接口相連接以獲取待測量氣體。該綜合監(jiān)測裝置可以實時監(jiān)測SF6氣體的微水含量、壓力、密度、溫度，了解SF6氣體中微水、壓力等變化狀況，減少了因微水含量升高、SF6氣體泄漏等引起的高壓燒毀、電網停電等事故的發(fā)生可能。六氟化硫氣體微水密度綜合監(jiān)測裝置設有一設有一蜂鳴器同中央控制電路連接。
[0031]該監(jiān)測裝置改變了傳統的六氟化硫的檢測方法，大大減少了六氟化硫氣體的排放量，這對保障工作人員的身體健康和減輕環(huán)境污染，保障電氣設備的安全運行都有著非常重要的意義。變電站內高壓設備的絕緣介質SF6氣體微水含量、壓力、密度、溫度的實時監(jiān)測技術，特別是涉及一種高壓開關、GIS (GAS INSULATED SWITCHGEAR，氣體絕緣金屬封閉開關設備)、HGIS (Hybrid Gas Insulated Switchgear,氣體絕緣金屬封閉開關設備)等高壓設備的SF6氣體微水密度綜合監(jiān)測裝置，用于變電站的高壓開關、GIS、HGIS等一次設備密閉罐體內SF6氣體的微水含量、壓力、密度、溫度的實時監(jiān)測、就地液晶顯示、超限及自檢故障聲音報警。
[0032]本發(fā)明的六氟化硫氣體微水密度綜合監(jiān)測裝置，具有可實時監(jiān)測SF6氣體的微水含量、壓力、密度、溫度等參數、避免因微水含量升高、SF6氣體泄漏等引起的設備燒毀或停電事故等優(yōu)點。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0033]圖1為本發(fā)明的六氟化硫氣體微水密度綜合監(jiān)測裝置的結構框圖。
[0034]圖2為本發(fā)明的六氟化硫氣體微水密度綜合監(jiān)測裝置的中央控制電路的電路圖。
[0035]圖3為本發(fā)明的六氟化硫氣體微水密度綜合監(jiān)測裝置的LED顯示接口電路的電路圖。
[0036]圖4為本發(fā)明的六氟化硫氣體微水密度綜合監(jiān)測裝置的傳感器輸入信號電路的電路圖。
[0037]圖5-1為本發(fā)明的六氟化硫氣體微水密度綜合監(jiān)測裝置的第一電源電路的電路圖。
[0038]圖5-2為本發(fā)明的六氟化硫氣體微水密度綜合監(jiān)測裝置的第二電源電路的電路圖。
[0039]圖6為本發(fā)明的六氟化硫氣體微水密度綜合監(jiān)測裝置的通訊電路的電路圖。
[0040]圖7為本發(fā)明的六氟化硫氣體微水密度綜合監(jiān)測裝置的主動微波感應電路的電路圖。
[0041 ] 以下通過【具體實施方式】，并結合附圖對本發(fā)明作進一步說明。
【具體實施方式】
[0042]參見附圖1?圖7，本發(fā)明的六氟化硫氣體微水密度綜合監(jiān)測裝置，包括中央控制電路、LED顯示接口電路、傳感器輸入信號電路、電源電路、通訊電路和主動微波感應電路；所述LED顯示接口電路、傳感器輸入信號電路、電源電路、通訊電路和主動微波感應電路均與所述中央控制電路相連接；
[0043]所述LED顯示接口電路，包括有一個顯示屏，用于顯示中央控制電路所發(fā)送的六氟化硫氣體微水密度參數；
[0044]所述傳感器輸入信號電路，用于連接測量傳感器，并對測量傳感器的測量信號進行處理后發(fā)送給中央控制電路；
[0045]所述電源電路，用于連接外部電源，并對外部電源進行降壓處理后為中央控制電路、LED顯示接口電路、傳感器輸入信號電路、通訊電路和主動微波感應電路提供工作電源；
[0046]所述通訊電路，用于使得中央控制電路能與外部的智能電子裝置之間相互通信；
[0047]所述主動微波感應電路，用于檢測是否有工作人員巡檢，在有工作人員巡檢時通知中央控制電路實時采集六氟化硫氣體微水密度參數，并在LED顯示接口電路的顯示屏上顯示實時數據。
[0048]如圖2所示，所述中央控制電路包括單片機Ul ;所述單片機Ul連接有復位電路、3V電源電路、系統時鐘電路、外部時鐘電路和指示燈電路；所述復位電路包括復位芯片U8、電阻R21、電阻R24、電容C21 ;所述復位芯片U8與所述單片機Ul相連接；所述電阻R21的兩端分別連接在所述復位芯片U8的GND端子和RSET端子上，所述電阻R24的兩端分別連接在所述復位芯片U8的VCC端子和MR端子上，所述電容C21的兩端也分別連接在所述復位芯片U8的VCC端子和MR端子上，復位芯片U8的VCC端子連接單片機Ul的3.3V電源VDD端子；
[0049]所述3V電源電路包括3V電池BATT、二極管D21和二極管D22 ;所述3V電池BATT的負極接地，所述3V電池BATT的正極連接所述二極管D22的正極，所述二極管D22的負極連接單片機Ul的VBAT端子，所述二極管D21的負極也與單片機Ul的VBAT端子相連接，所述二極管D21的正極連接單片機Ul的3.3V電源VDD端子；
[0050]所述系統時鐘電路包括電容C31、電容C32和晶振Y2 ;所述電容C31的一端和所述電容C32的一端相連接后接地，所述電容C31的另一端單片機Ul的RTCX_1端子，所述電容C32的另一端單片機Ul的RTCX_0端子，所述晶振Y2的兩端分別連接在單片機Ul的RTCX_1端子和單片機Ul的RTCX_0端子上；
[0051]所述外部時鐘電路包括電容C33、電容C34和晶振Yl ;所述電容C33的一端和所述電容C34的一端相連接后接地，所述電容C33的另一端單片機Ul的XTAL_1端子，所述電容C34的另一端單片機Ul的XTAL_0端子，所述晶振Yl的兩端分別連接在單片機Ul的XTAL_1端子和單片機Ul的XTAL_0端子上；
[0052]所述指示燈電路包括電阻R25和發(fā)光二極管D23 ;所述發(fā)光二極管D23的負極接地，所述發(fā)光二極管D23的正極通過所述電阻R25與所述單片機Ul相連接。
[0053]所述復位芯片U8為SGM811。所述單片機Ul為本發(fā)明的監(jiān)測裝置提供穩(wěn)定可靠的運行環(huán)境；u1、U8和各元器件之間的連接見圖2所示。外部時鐘電路使用外部振蕩器產生的脈沖信號，用于多片單片機同時工作，以便于多片單片機之間的同步。系統時鐘電路是單片機內部由一個用于構成振蕩器的高增益反相放大器，石英晶體振蕩器Y2和兩個微調電容，構成了一個穩(wěn)定的自激振蕩器。3V電池BATT為單片機Ul提供3V電源。單片機Ul接通電源時，為發(fā)光二極管D23正極提供一個電壓，點亮發(fā)光二極管D23。
[0054]如圖3所示，所述LED顯示接口電路包括芯片U9、電容C303?電容C306和4針接口 J1 ;所述芯片U9與所述單片機Ul相連接，所述電容C303?電容C306的兩端均連接在芯片U9上，所述芯片U9的為MAX3232ESA ;所述4針接口 JlO與所述芯片U9相連接，液晶顯示屏通過4針接口 JlO與芯片U9相連接。
[0055]max3232采用專有低壓差發(fā)送器輸出級，利用雙電荷泵在3.0V至5.5V電源供電時能夠實現真正的RS-232性能，器件僅需四個0.1uF的外部小尺寸電荷泵電容。max3232確保在120kbps數據速率，同時保持RS-232輸出電平。
[0056]max3232具有二路接收器和二路驅動器，提供IuA關斷模式，有效降低功效并延遲便攜式產品的電池使用壽命。關斷模式下，接收器保持有效狀態(tài)，對外部設備進行監(jiān)測，僅消耗IuA電源電流，max3232的引腳、封裝和功能分別與工業(yè)標準MAX242和MAX232兼容。即使工作在高數據速率下，max3232仍然能保持RS-232標準要求的正負5.0V最小發(fā)送器輸出電壓。通過RS232串口連接LED顯示屏，以實時顯示單片機給出的數據。
[0057]如圖4所示，所述傳感器輸入信號電路包括第一分壓電路、第二分壓電路和第三分壓電路；所述第一分壓電路包括滑動電阻R304和3針接口 J6 ;所述滑動電阻R304的一端接地，所述滑動電阻R304的另一端和滑動端均與所述3針接口 J6相連接；所述3針接口J6與所述單片機Ul相連接；
[0058]所述第一分壓電路包括滑動電阻R305和3針接口 J7 ;所述滑動電阻R305的一端接地，所述滑動電阻R305的另一端和滑動端均與所述3針接口 J7相連接；所述3針接口 J7與所述單片機Ul相連接；
[0059]所述第三分壓電路電阻R306和3針接口 J8 ;所述電阻R306的一端接地，所述電阻R306的另一端與所述3針接口 J8相連接，并連接電源VCC ;所述3針接口 J8與所述單片機Ul相連接；
[0060]通過三個分壓電路連接測量傳感器，將測量傳感器測得的模擬信號進行分壓處理后發(fā)給單片機，實現參數的實時采集。所述3針接口與傳感器的信號端相連接，以獲取傳感器的測量信號?；瑒与娮鑼崿F分壓目的，并將處理后的信號發(fā)給單片機U1。
[0061]如圖5-1和5-2所不,所述電源電路包括用于提供+5V電壓的第一電源電路和用于提供+3.3V電壓的第二電源電路；
[0062]如圖5-1所示，所述第一電源電路包括電源芯片U3、電阻R26、電容ClO?電容C14、二極管D3、發(fā)光二極管D24和電感L2 ;所述電源芯片U3的VIN端子連接+24V直流電源，所述電源芯片U3的GND端子接地，所述電容ClO?電容C12的一端連接電源芯片U3的VIN端子，所述電容ClO?電容C12的另一端接地；所述二極管D3的負極連接電源芯片U3的VOUT端子，二極管D3的正極接地；所述電感L2的一端連接電源芯片U3的VOUT端子，電感L2的另一端連接電源芯片U3的FEEDBACK端子，所述電源芯片U3的FEEDBACK端子為VDD5V輸出端；所述電容C13?電容C14的一端連接電源芯片U3的FEEDBACK端子，另一端接地；所述電阻R26的一端連接電源芯片U3的FEEDBACK端子，另一端通過所述發(fā)光二極管D24接地；
[0063]如圖5-2所示，所述第二電源電路包括電源芯片U4、電阻Rll?R13、電阻R27、電容C15?電容C19、二極管D4、發(fā)光二極管D25 ;所述電源芯片U4的IN端子連接第一電源電路輸出的VDD5V直流電源，所述電源芯片U4的GND端子接地；所述二極管D4的正極和負極分別連接在所述電源芯片U4的OUT端子和IN端子上；所述電阻Rll的一端接地，所述電阻Rll的另一端依次通過電阻R12、電阻R13與二極管D4的正極相連接，所述電阻Rll與電阻R12之間的連接點與電源芯片U4的ADJ端子相連接；所述電容C15并聯連接在所述電阻R13的兩端；所述電容C16?電容C19之間相互并聯連接后的一端接地，另一端與二極管D4的正極相連接；所述電阻R27的一端與二極管D4的正極相連接，另一端通過發(fā)光二極管D25接地。
[0064]第一電源電路為系統提供+5V電源，第二電源電路為系統提供+3.3V電源。兩個電源電路通過兩個發(fā)光二極管為電源指示燈。通過兩個電源電路為LED顯示屏、傳感器和單片機提供穩(wěn)定的工作電源。
[0065]如圖6所示，所述通訊電路包括通信芯片U2、雙向穩(wěn)壓管ESD2、電阻R601?R605、三極管Q1、熔斷器F7和熔斷器F8 ;所述電阻R601的兩端分別連接在所述三極管Ql的基極和發(fā)射極上，所述三極管Ql的發(fā)射極接地，所述三極管Q的集電極與通信芯片U2相連接；所述電阻R602的一端與三極管Ql的基極相連接，另一端與所述單片機Ul相連接；所述電阻R603的一端與三極管Ql的集電極相連接，另一端與所述5V電源VDD相連接；所述電阻R604的一端和電阻R605 —端連接與通信芯片U2相連接，另一端與所述單片機Ul相連接；
[0066]所述雙向穩(wěn)壓管ESD2與通信芯片U2相連接，所述熔斷器F7和熔斷器F8均與所述通信芯片U2相連接。
[0067]所述通訊電路的各部件之間的連接關系見圖6所示，該電路用于實時地向上位機發(fā)送可靠的數據。
[0068]如圖7所示，所述主動微波感應電路包括三極管Q5、3針接口 J9、電阻R701和電阻R702 ；
[0069]所述電阻R701的一端連接+12V電源且與3針接口 J9相連接，所述R701的另一端連接三極管Q5的集電極并與所述單片機Ul相連接；所述電阻R702的一端與3針接口 J9相連接，所述R702的另一端連接三極管Q5的基極；所述三極管Q5的發(fā)射極接地并與3針接口 J9相連接。
[0070]本發(fā)明的六氟化硫氣體微水密度綜合監(jiān)測裝置，中央控制電路所述的外部直流電源適配器供電電源用于給所述的SF6氣體微水密度綜合監(jiān)測儀提供電源，所述的SF6氣體微水密度綜合監(jiān)測儀與智能電子裝置相連通過通訊接口實現RS485通訊的光電隔離。
[0071]本發(fā)明的SF6氣體微水密度綜合監(jiān)測裝置的結構示意圖如圖1所示。中央控制電路連接的24V直流外部電源適配器用于給所述的SF6氣體微水密度綜合監(jiān)測儀提供電源，所述的SF6氣體微水密度綜合監(jiān)測儀與高壓開關、GIS、HGIS設備相連通過對接閥門實現SF6氣體的載入，所述的高壓開關、GIS、HGIS設備通過SF6氣體微水密度綜合監(jiān)測儀的補氣閥進行SF6氣體補充和離線測量。設置防雨罩為SF6氣體微水壓力密度綜合監(jiān)測儀戶外防水外罩。
[0072]所述的中央控制電路選用采用了 Tail-Chaining中斷技術的低功耗32位微處理器。所述的RS485通訊接口選用光電隔離一體化通訊模塊，具有體積小、抗干擾性強的特點。
[0073]當工作人員巡視高壓開關、GIS、HGIS設備時，經過或停留在SF6氣體微水密度綜合監(jiān)測儀前方，主動微波感應電路發(fā)射出的微波信號通過人體移動感應，主動微波感應電路接收反射的移動信號，經過中央控制電路分析處理后，控制LED液晶顯示模塊顯示SF6氣體微水密度綜合監(jiān)測儀實時的監(jiān)測參數值及狀態(tài)分析結果，比如微水含量30ppm、壓力
0.62MPa、溫度28攝氏度、狀態(tài)正常。達到工作人員通過液晶顯示模塊就地提示狀態(tài)信息直接了解高壓開關、GIS、HGIS設備的絕緣狀況，提高工作效率。
[0074]監(jiān)測狀態(tài)信息是否正常的蜂鳴器，通過蜂鳴器聲音不同頻率的提醒，利于工作人員通過耳朵直接判斷是高壓開關、GIS、HGIS設備的絕緣狀況出現異常還是SF6氣體微水密度綜合監(jiān)測儀自身工作狀態(tài)出現異常，對裝置本身進行自檢，利于工作人員及時的對SF6氣體微水密度綜合監(jiān)測儀進行維護。工作人員在了解蜂鳴器報警原因后可通過復位開關解除報警。
[0075]所述的補氣閥用于高壓開關、GIS、HGIS等高壓設備密閉氣罐補氣使用，所述的對接閥用于SF6氣體微水密度綜合監(jiān)測儀與高壓開關、GIS、HGIS等高壓設備之間氣路連接和進行氣體交換，所述的防雨罩用于給SF6氣體微水密度綜合監(jiān)測儀的戶外防水保護。
[0076]本發(fā)明的六氟化硫氣體微水密度綜合監(jiān)測裝置，可以實時監(jiān)測SF6氣體的微水含量、壓力、密度、溫度，了解SF6氣體中微水、壓力等變化狀況，減少了因微水含量升高、SF6氣體泄漏等引起的高壓燒毀、電網停電等事故的發(fā)生可能。
[0077]為了對高壓開關、GIS、HGIS等高壓設備密閉氣罐內SF6氣體的監(jiān)測，本發(fā)明提供了一種SF6氣體微水密度綜合監(jiān)測裝置，可以實時監(jiān)測SF6氣體的微水含量、壓力、密度、溫度，了解SF6氣體中微水、壓力等變化狀況，減少了因微水含量升高、SF6氣體泄漏等引起的SF6高壓開關、GIS、HGIS設備燒毀、停電等事故的發(fā)生可能，在杜絕事故引發(fā)停電導致的社會不良影響和社會企業(yè)的生產損失。
[0078]本發(fā)明的六氟化硫氣體微水密度綜合監(jiān)測裝置，連接電源和充氣接口(對接閥、補氣閥)。綜合監(jiān)測裝置包括驅動各模塊運作的中央控制電路、同中央控制電路相連接以提供監(jiān)測裝置電能的電源電路、同中央控制電路相連接的用以檢測的傳感器輸入信號電路以及通過通訊電路同中央控制電路相連接的智能電子裝置(IED)，以便進一步處理檢測數據，所述傳感器輸入信號電路連接設置在一測量氣室內的露點傳感器、壓力傳感器和溫度傳感器，所述氣室同充氣接口相連接以獲取待測量氣體。該綜合監(jiān)測裝置可以實時監(jiān)測SF6氣體的微水含量、壓力、密度、溫度，了解SF6氣體中微水、壓力等變化狀況，減少了因微水含量升高、SF6氣體泄漏等引起的高壓燒毀、電網停電等事故的發(fā)生可能。六氟化硫氣體微水密度綜合監(jiān)測裝置設有一設有一蜂鳴器同中央控制電路連接。
[0079]上面所述的實施例僅僅是對本發(fā)明的優(yōu)選實施方式進行描述，并非對本發(fā)明的構思和范圍進行限定。在不脫離本發(fā)明設計構思的前提下，本領域普通人員對本發(fā)明的技術方案做出的各種變型和改進，均應落入到本發(fā)明的保護范圍，本發(fā)明請求保護的技術內容，已經全部記載在權利要求書中。
【權利要求】
1.六氟化硫氣體微水密度綜合監(jiān)測裝置，其特征是，包括中央控制電路、LED顯示接口電路、傳感器輸入信號電路、電源電路、通訊電路和主動微波感應電路；所述LED顯示接口電路、傳感器輸入信號電路、電源電路、通訊電路和主動微波感應電路均與所述中央控制電路相連接； 所述LED顯示接口電路，包括有一個顯示屏，用于顯示中央控制電路所發(fā)送的六氟化硫氣體微水密度參數； 所述傳感器輸入信號電路，用于連接測量傳感器，并對測量傳感器的測量信號進行處理后發(fā)送給中央控制電路； 所述電源電路，用于連接外部電源，并對外部電源進行降壓處理后為中央控制電路、LED顯示接口電路、傳感器輸入信號電路、通訊電路和主動微波感應電路提供工作電源；所述通訊電路，用于使得中央控制電路能與外部的智能電子裝置之間相互通信； 所述主動微波感應電路，用于檢測是否有工作人員巡檢，在有工作人員巡檢時通知中央控制電路實時采集六氟化硫氣體微水密度參數，并在LED顯示接口電路的顯示屏上顯示實時數據。
2.根據權利要求1所述的六氟化硫氣體微水密度綜合監(jiān)測裝置，其特征是，(如圖2所示，)所述中央控制電路包括單片機Ul ;所述單片機Ul連接有復位電路、3V電源電路、系統時鐘電路、外部時鐘電路和指示燈電路；所述復位電路包括復位芯片U8、電阻R21、電阻R24、電容C21 ;所述復位芯片U8與所述單片機Ul相連接；所述電阻R21的兩端分別連接在所述復位芯片U8的GND端子和RSET端子上，所述電阻R24的兩端分別連接在所述復位芯片U8的VCC端子和MR端子上，所述電容C21的兩端也分別連接在所述復位芯片U8的VCC端子和MR端子上，復位芯片U8的VCC端子連接單片機Ul的3.3V電源VDD端子； 所述3V電源電路包括3V電池BATT、二極管D21和二極管D22 ;所述3V電池BATT的負極接地，所述3V電池BATT的正極連接所述二極管D22的正極，所述二極管D22的負極連接單片機Ul的VBAT端子，所述二極管D21的負極也與單片機Ul的VBAT端子相連接，所述二極管D21的正極連接單片機Ul的3.3V電源VDD端子； 所述系統時鐘電路包括電容C31、電容C32和晶振Y2 ;所述電容C31的一端和所述電容C32的一端相連接后接地，所述電容C31的另一端單片機Ul的RTCX_1端子，所述電容C32的另一端單片機Ul的RTCX_0端子，所述晶振Y2的兩端分別連接在單片機Ul的RTCX_1端子和單片機Ul的RTCX_0端子上； 所述外部時鐘電路包括電容C33、電容C34和晶振Yl ;所述電容C33的一端和所述電容C34的一端相連接后接地，所述電容C33的另一端單片機Ul的XTAL_1端子，所述電容C34的另一端單片機Ul的XTAL_0端子，所述晶振Yl的兩端分別連接在單片機Ul的XTAL_1端子和單片機Ul的XTAL_0端子上； 所述指示燈電路包括電阻R25和發(fā)光二極管D23 ;所述發(fā)光二極管D23的負極接地，所述發(fā)光二極管D23的正極通過所述電阻R25與所述單片機Ul相連接。
3.根據權利要求1所述的六氟化硫氣體微水密度綜合監(jiān)測裝置，其特征是，(如圖3所示，)所述LED顯示接口電路包括芯片U9、電容C303?電容C306和4針接口 JlO ;所述芯片U9與所述單片機Ul相連接，所述電容C303?電容C306的兩端均連接在芯片U9上，所述芯片U9的為MAX3232ESA ;所述4針接口 JlO與所述芯片U9相連接，液晶顯示屏通過4針接口 JlO與芯片U9相連接。
4.根據權利要求1所述的六氟化硫氣體微水密度綜合監(jiān)測裝置，其特征是，(如圖4所示，)所述傳感器輸入信號電路包括第一分壓電路、第二分壓電路和第三分壓電路；所述第一分壓電路包括滑動電阻R304和3針接口 J6 ;所述滑動電阻R304的一端接地，所述滑動電阻R304的另一端和滑動端均與所述3針接口 J6相連接；所述3針接口 J6與所述單片機Ul相連接； 所述第一分壓電路包括滑動電阻R305和3針接口 J7 ;所述滑動電阻R305的一端接地，所述滑動電阻R305的另一端和滑動端均與所述3針接口 J7相連接；所述3針接口 J7與所述單片機Ul相連接； 所述第三分壓電路電阻R306和3針接口 J8 ;所述電阻R306的一端接地，所述電阻R306的另一端與所述3針接口 J8相連接，并連接電源VCC ;所述3針接口 J8與所述單片機Ul相連接。
5.根據權利要求1所述的六氟化硫氣體微水密度綜合監(jiān)測裝置，其特征是，(如圖5-1和5-2所示，)所述電源電路包括用于提供+5V電壓的第一電源電路和用于提供+3.3V電壓的第二電源電路； (如圖5-1所示，)所述第一電源電路包括電源芯片U3、電阻R26、電容ClO?電容C14、二極管D3、發(fā)光二極管D24和電感L2 ;所述電源芯片U3的VIN端子連接+24V直流電源，所述電源芯片U3的GND端子接地，所述電容ClO?電容C12的一端連接電源芯片U3的VIN端子，所述電容ClO?電容C12的另一端接地；所述二極管D3的負極連接電源芯片U3的VOUT端子，二極管D3的正極接地；所述電感L2的一端連接電源芯片U3的VOUT端子，電感L2的另一端連接電源芯片U3的FEEDBACK端子，所述電源芯片U3的FEEDBACK端子為VDD5V輸出端；所述電容C13?電容C14的一端連接電源芯片U3的FEEDBACK端子，另一端接地；所述電阻R26的一端連接電源芯片U3的FEEDBACK端子，另一端通過所述發(fā)光二極管D24接地； (如圖5-2所示，)所述第二電源電路包括電源芯片U4、電阻Rll?R13、電阻R27、電容C15?電容C19、二極管D4、發(fā)光二極管D25 ;所述電源芯片U4的IN端子連接第一電源電路輸出的VDD5V直流電源，所述電源芯片U4的GND端子接地；所述二極管D4的正極和負極分別連接在所述電源芯片U4的OUT端子和IN端子上；所述電阻Rll的一端接地，所述電阻Rll的另一端依次通過電阻R12、電阻R13與二極管D4的正極相連接，所述電阻Rll與電阻R12之間的連接點與電源芯片U4的ADJ端子相連接；所述電容C15并聯連接在所述電阻R13的兩端；所述電容C16?電容C19之間相互并聯連接后的一端接地，另一端與二極管D4的正極相連接；所述電阻R27的一端與二極管D4的正極相連接，另一端通過發(fā)光二極管D25接地。
6.根據權利要求1所述的六氟化硫氣體微水密度綜合監(jiān)測裝置，其特征是，(如圖6所示，)所述通訊電路包括通信芯片U2、雙向穩(wěn)壓管ESD2、電阻R601?R605、三極管Q1、熔斷器F7和熔斷器F8 ;所述電阻R601的兩端分別連接在所述三極管Ql的基極和發(fā)射極上，所述三極管Ql的發(fā)射極接地，所述三極管Q的集電極與通信芯片U2相連接；所述電阻R602的一端與三極管Ql的基極相連接，另一端與所述單片機Ul相連接；所述電阻R603的一端與三極管Ql的集電極相連接，另一端與所述5V電源VDD相連接；所述電阻R604的一端和電阻R605 —端連接與通信芯片U2相連接，另一端與所述單片機Ul相連接； 所述雙向穩(wěn)壓管ESD2與通信芯片U2相連接，所述熔斷器F7和熔斷器F8均與所述通信芯片U2相連接。
7.根據權利要求1所述的六氟化硫氣體微水密度綜合監(jiān)測裝置，其特征是，(如圖7所示，)所述主動微波感應電路包括三極管Q5、3針接口 J9、電阻R701和電阻R702 ； 所述電阻R701的一端連接+12V電源且與3針接口 J9相連接，所述R701的另一端連接三極管Q5的集電極并與所述單片機Ul相連接；所述電阻R702的一端與3針接口 J9相連接，所述R702的另一端連接三極管Q5的基極；所述三極管Q5的發(fā)射極接地并與3針接口 J9相連接。
【文檔編號】G01D21/02GK104165657SQ201410438380
【公開日】2014年11月26日 申請日期:2014年8月29日 優(yōu)先權日:2014年8月29日
【發(fā)明者】鄭亮, 張曉健, 辛永生, 溫輝斌, 李 瑞 申請人:國網安徽省電力公司淮南供電公司