专利名称：电感式耦合传感器及真空度在线检测装置的制作方法
技术领域：
本实用新型设计涉及电力设备检测装置，具体涉及一种电感式耦合传感器及真空度在线检测装置。
背景技术：
在电力系统中真空断路器是一种重要的开关设备，其在电力系统中起到控制和保护双重作用，其性能优劣直接关系到电力的安全稳定供应。其所谓真空度就是真空断路器(VCB)灭弧室内真空的程度，而真空度与气压 成相反的关系，通常说真空度越高表明气压越低。真空断路器的性能在很大程度上受到灭弧室内真空度的影响，大部分故障往往是由于真空度降低所致，根据国家规定真空灭弧室内的气体压强应低于I. 33X10_2Pa。因此，真空度是真空断路器工作状况的重要参数和寿命指标之一，实时准确的掌握真空度状况是真空断路器安全平稳运行的保障。在以往的真空度检测方法中，多采用离线检测的方式，它是预防性定期检修的主要方法，适合于已知损耗规律的设备。经过数十年的发展，离线检测方法成为是较为成熟的检测手段，但是定期的停机检查对工业生产和人们生活带来诸多不便，为此无需系统过多停运的在线监测方法成为新兴研究的重点。在国内出现的在线监测真空度的方法中，主要以检测屏蔽罩电位作为真空度优劣的判断依据。然而，屏蔽罩是悬浮于真空灭弧室内部的金属罩，其构成电位成分混合了交流分量和直流分量，增大了信号提取及测量的难度。

实用新型内容本实用新型所要解决的技术问题是提供一种精度高、可靠性强的电感式耦合传感器及真空度在线检测装置。为解决上述问题，本实用新型是通过以下方案实现的—种电感式稱合传感器，其主要由绝缘支撑外壳、电磁屏蔽罩、电感式稱合传感兀件、绝缘板、BNC接口(同轴电缆接口)输出端子组成。其中绝缘支撑外壳为一个下底面开口的中空柱形的腔体；电磁屏蔽罩为一个上下贯通的中空柱形腔体；电磁屏蔽罩嵌设于绝缘支撑外壳的内部。绝缘板为中部设有开口的扁片状；相互嵌套的绝缘支撑外壳与电磁屏蔽罩共同固定在绝缘板的一侧，绝缘支撑外壳的下底面开口朝向绝缘板，且绝缘支撑外壳的下底面开口与绝缘板的开口相对；BNC接口输出端子固定在绝缘底板的另一侧。电感式耦合传感元件设置在绝缘支撑外壳与电磁屏蔽罩相嵌套所形成的空腔内；电感式耦合传感元件的2个引出端中的一个与BNC接口输出端子的芯线相连、作为电感式耦合传感器信号输出线端，另一个与BNC接口输出端子的外壳相连、作为电感式耦合传感器的参考接地端。上述方案中，所述电感式耦合传感元件主要是由铜质漆包线在固体骨架上绕制而成的电感线圈、以及包裹在上述电感线圈外部的浇筑环氧树脂区所构成。上述方案中，所述绝缘支撑外壳和电磁屏蔽罩最好均为圆柱形腔体。上述方案中，所述绝缘板上的开口面积最好小于或等于绝缘支撑外壳下底面开口面积。上述方案中,所述绝缘板的两侧最好均设有固定卡座。采用上述电感式耦合传感器所构成的真空度在线检测装置，其主要由电感式耦合传感器、信号调理单元、中央处理单元、通信接口单元和显示与报警单元构成，其中电感式耦合传感器的输出端经由信号调理单元与中央处理单元相连；中央处理单元的输出端分为两路，一路与显示与报警单元连接，另一路则经由通信接口单元与远程监控主机相连。上述方案中，所述通信接口单元最好通过光纤或无线方式与远程监控主机相连。与现有技术相比，本实用新型的优点在于I.电感式耦合传感器自主研发、独立设置，具有精度高，抗干扰能力强的特点，并 且与断路器本体没有任何电气联系，对断路器本体没有任何影响，安全隔离性能好；2.电感式耦合传感器平行安置于真空断路器灭弧室外部，每相灭弧室配备一个电感式信号耦合传感器，检测原理基于巴申定律，精确可靠，准确度高；3.通信接口单元通过光纤或无线方式发送灭弧室附近电磁场信息和真空度状况，结构简单，绝缘成本低，可靠性强。

图I为一种电感式稱合传感器结构不意图；图2为真空度在线检测装置的原理框图；图3为真空度在线检测装置具体应用系统示意图。图中标号1、绝缘支撑外壳；2、电磁屏蔽罩；3、电感式f禹合传感兀件；4、绝缘板；
5、BNC接口输出端子；6、固定卡座。
具体实施方式
参见图1，一种电感式耦合传感器，主要由绝缘支撑外壳I、电磁屏蔽罩2、电感式耦合传感元件3、绝缘板4、BNC接口输出端子5组成。其中绝缘支撑外壳I为一个下底面开口的中空柱形的腔体。电磁屏蔽罩2为一个上下贯通的中空柱形腔体，即电磁屏蔽罩2相当于是一个没有上下底面、而仅有侧面的柱形套筒。电磁屏蔽罩2嵌设于绝缘支撑外壳I的内部。绝缘板4为中部设有开口的扁片状。相互嵌套的绝缘支撑外壳I与电磁屏蔽罩2共同固定在绝缘板4的一侧，绝缘支撑外壳I的下底面开口朝向绝缘板4，且绝缘支撑外壳I的下底面开口与绝缘板4的开口相对。BNC接口输出端子5固定在绝缘底板的另一侧。电感式耦合传感元件3设置在绝缘支撑外壳I与电磁屏蔽罩2相嵌套所形成的空腔内。电感式耦合传感元件3的2个引出端中的一个与BNC接口输出端子5的芯线相连、作为电感式耦合传感器信号输出线端；另一个则与BNC接口输出端子5的外壳相连、作为电感式耦合传感器的参考接地端。上述绝缘支撑外壳I和电磁屏蔽罩2可以为圆柱形、方柱形、多边柱形等等，在本实用新型优选实施例中，所述绝缘支撑外壳I和电磁屏蔽罩2均为圆柱形腔体。绝缘支撑外壳I和绝缘罩的底部通过螺丝固定的在绝缘板4上。所述绝缘板4能够起到固定支撑之用，因此为了能够让绝缘支撑外壳I和BNC接口输出端子5均能够固定在其两侧，所述绝缘板4的开口应与绝缘支撑外壳I的下底面开口的形状和尺寸相配合，即所述绝缘板4上的开口面积小于或等于绝缘支撑外壳I下底面开口面积。在本实用新型优选实施例中，由于绝缘支撑外壳I的开口为圆形，因此绝缘板4的开口也为圆形，且绝缘板4的开口直经应该等于或小于绝缘支撑外壳I的开口直径即绝缘支撑外壳I的内腔直径。此外，为了能够更好地将绝缘支撑外壳I和BNC接口输出端子5固定在绝缘板4上，所述绝缘板4的两侧均设有固定卡座6。用于连接绝缘支撑外壳I与绝缘板4的固定卡座6为中部设有开口的扁环片状，且该固定卡座6的开口与绝缘板4上开设的开口大小相当、位置相对。用于连接BNC接口输出端子5的固定卡座6为扁片状，且该固定卡座6大小恰好将绝缘板4上开设的开口封闭。上述电感式耦合传感元件3主要由电感线圈和环氧树脂区组成。其中电感式耦合传感元件3实质上是一个感应高频电磁场状态的电感，由铜质漆包线在固体骨架上绕制而成，具体线径和匝数的选择根据具体检测断路器型号和安装空间，基于Ansoft和Matlab软件分析得出，通过最终实验安装调试确定。环氧树脂区浇筑在上述电感线圈的外部，以实现其绝缘。电感线圈的2个引出端经由电感线圈外部浇筑的环氧树脂区引出。电感式耦合传感元件3用于采集屏蔽罩附近电磁场信息。电磁屏蔽罩2的作用是 使探头对电磁场信号量的探测具有方向性和选择性，通过该传感器安装方向和位置的调整使得该电量感应器可以区分和检测断路器A、B、C三相中多于2相的真空度同时探测，以便精确、稳定给出每一相各自的真空度信息。绝缘支撑外壳I作为传感器的支撑外壳兼备一定的绝缘效果。电感式耦合传感元件3的另一个输出端与BNC接口输出端子5的芯线相连，通常作为信号输出线端；电感式耦合传感元件3的其中一个输入端，与BNC接口输出端子5的一端相连，通常作为信号的参考接地端。BNC插头输出端子为电量感应器输出接口形式，即同轴电缆接头具有减少信号间相互干扰的作用，将探头利用固定卡座6固定于绝缘支撑外壳I上，可实现真空度信息采集功能。采用上述电感式耦合传感器所制成的真空度在线检测装置，如图2所示，其主要由电感式耦合传感器、信号调理单元、中央处理单元、通信接口单元和显示与报警单元构成。其中电感式耦合传感器的输出端经由信号调理单元与中央处理单元相连；中央处理单元的输出端分为两路，一路与显示与报警单元连接，另一路则经由通信接口单元与远程监控主机相连。屏蔽罩感应电位信号由电感式耦合传感器探测并输送至信号调理单元进行加工处理，经过中央处理器单元进行信号的分析处理，提取灭弧室内真空度信息；显示与报警单元的功能是根据检测到的当前真空度状态进行数据显示以方便当地视察，当初就现真空度劣化时给出就地报警提示检修；通信接口单元将提取到的屏蔽罩信息以数字信号发送给真空度监控终端。上述真空度在线检测装置与远程监控主机进行通信时，可以采用传统有线或无线的方式，但为了提高信号传输的可靠性，在本实用新型优选实施例中，所述通信接口单元通过光纤CAN或无线Zigbee方式与远程监控主机相连。使用时，真空断路器的A、B、C相真空灭弧室均通过一个真空度在线检测装置来实现真空断路器每相真空度的检测。其中电感式耦合传感器置于所需检测真空断路器对应相的真空灭弧室附近，检测真空劣化过程中的灭弧室屏蔽罩到附近电磁场信息，其真空度判别原理是基于真空放电和巴申定律。信号调理单元接收电感式耦合传感器的输出，进行信号提取加工给出真空度状况。中央处理器单元负责整个信号采集、加工处理、就地显示与报警和远程通信功能。显示与报警单元根据当前真空度状况进行就地显示以备查询，故障情况下给出报警提示；通信接口单元同过特定的通信方式把真空度信息送往系统总的监控主 机。参见图3。
权利要求1.电感式耦合传感器，其特征在于主要由绝缘支撑外壳(I)、电磁屏蔽罩(2)、电感式耦合传感元件(3)、绝缘板(4)、同轴电缆接口输出端子(5)组成；其中 绝缘支撑外壳(I)为一个下底面开口的中空柱形的腔体；电磁屏蔽罩(2)为一个上下贯通的中空柱形腔体；电磁屏蔽罩(2)嵌设于绝缘支撑外壳(I)的内部； 绝缘板(4)呈中部设有开口的扁片状；相互嵌套的绝缘支撑外壳(I)与电磁屏蔽罩(2)共同固定在绝缘板(4)的一侧，绝缘支撑外壳(I)的下底面开口朝向绝缘板(4)，且绝缘支撑外壳(I)的下底面开口与绝缘板(4)的开口相对；同轴电缆接口输出端子(5)固定在绝缘底板的另一侧； 电感式耦合传感元件(3 )设置在绝缘支撑外壳(I)与电磁屏蔽罩(2 )相嵌套所形成的空腔内；电感式耦合传感元件(3)的2个引出端中的一个与同轴电缆接口输出端子(5)的芯线相连、作为电感式耦合传感器信号输出线端，另一个与同轴电缆接口输出端子(5)的外壳相连、作为电感式耦合传感器的参考接地端。
2.根据权利要求I所述的电感式耦合传感器，其特征在于所述电感式耦合传感元件(3)主要是由铜质漆包线在固体骨架上绕制而成的电感线圈、以及包裹在上述电感线圈外部的浇筑环氧树脂区所构成。
3.根据权利要求I所述的电感式耦合传感器，其特征在于所述绝缘支撑外壳(I)和电磁屏蔽罩(2)均为圆柱形腔体。
4.根据权利要求I所述的电感式耦合传感器，其特征在于所述绝缘板(4)上的开口面积小于或等于绝缘支撑外壳(I)下底面开口面积。
5.根据权利要求I所述的电感式耦合传感器，其特征在于所述绝缘板(4)的两侧均设有固定卡座(6)。
6.真空度在线检测装置，其特征在于主要由电感式耦合传感器、信号调理单元、中央处理单元、通信接口单元和显示与报警单元构成；其中电感式耦合传感器的输出端经由信号调理单元与中央处理单元相连；中央处理单元的输出端分为两路，一路与显示与报警单元连接，另一路则经由通信接口单元与远程监控主机相连； 上述电感式稱合传感器为权利要求I 5中任意一项所述的电感式稱合传感器。
7.根据权利要求6所述的真空度在线检测装置，其特征在于所述通信接口单元通过光纤或无线方式与远程监控主机相连。
专利摘要本实用新型公开一种电感式耦合传感器及真空度在线检测装置。电感式耦合传感器，其主要由绝缘支撑外壳、电磁屏蔽罩、电感式耦合传感元件、绝缘板、BNC接口输出端子组成。真空度在线检测装置主要由电感式耦合传感器、信号调理单元、中央处理单元、通信接口单元和显示与报警单元构成。本实用新型具有精确可靠，准确度高、可靠性强的特点。
文档编号G01L21/00GK202648869SQ20122023390
公开日2013年1月2日 申请日期2012年5月23日 优先权日2012年5月23日
发明者张鑫, 范兴明, 黄知超, 杨家志, 刘华东, 李震 申请人:桂林电子科技大学