专利名称：便携式高压真空开关真空度测试仪的制作方法
技术领域：
本发明设计的是一种真空度测试仪，特别是一种基于便携式锂离子电源的真空开
关真空度测试仪，属于真空开关真空度的测试装置。
背景技术：
真空断路器的使用目前是在低压及中压领域占有极大比例，它是以真空为绝缘和 熄弧介质的开关电器，今后还将在高压领域逐渐取代SF6断路器。真空断路器与其他类型 断路器相比，具有安全可靠、寿命长、维修工作量小、环境不受污染等优点。真空灭弧室是 真空断路器的核心部分。为了实现电流的分断和灭弧，真空灭弧室内的压强一般不高于 6.6X10—2Pa。因此，真空度是决定真空灭弧室的开断性能的主要因素之一，真空度的降低 将直接影响真空断路器的开断能力，严重时将导致其开断完全失效。经对现有技术的进一 步检索，发现专利号为99202784. 5，名称为开关管真空度测试仪。该专利自述为本实用 新型的目的，解决了用工频耐压法测量开关管真空度时容易造成开关管绝缘性能的坏损问 题。该仪器体积小、重量轻、携带方便，测试方法简便，读数直观，结果准确无误。它广泛用 于测试真空开关管的真空状态，特别适用于安装板面复杂，拆卸不便的场合。又发现申请号 为02137505. 4，名称为不拆卸灭弧室真空开关真空度测量仪。该专利自述为本发明具有 实质性特点和显著进步，所使用的两半圆组合式磁场线圈产生的轴向磁场与螺线管相当， 提高了不拆卸真空灭弧室的真空度测量灵敏度；采用数字光隔光电隔离及电磁屏蔽技术， 增强了真空度测试仪器的抗干扰能力；采用安全保护技术，保证了仪器操作者的人身安全； 采用液晶屏的汉字提示，使仪器的操作与使用更加方便。但上述专利技术测量误差率大，精 度低，户外无市电无法测量。

发明内容
本发明的目的在于弥补现有技术的不足，提供一种基于便携式锂离子电源的真空
开关真空度测试仪，测量误差率低，精度高，并具有户外无市电条件操作的特点。 为实现上述目的，本发明提供一种便携式高压真空开关真空度测试仪，其特征在
于包括 励磁线圈，励磁线圈是一种排线式的空心圆柱线圈，各根导线之间串联连接，线圈 两端通过并口相接，励磁线圈缠绕在真空灭弧室中部，通过电容对励磁线圈放电；
测控系统，用于控制脉冲磁场和脉冲电场的产生，以及离子电流的测量、转换和显 示； 锂离子电源系统，用于提供220V/50Hz的正弦波交流电和24V的直流电。
测控系统包括整流电路、晶闸管、DC/DC电路、限流电阻、A/D转换电路、数字光隔、 ATmegal6单片机、光电隔离与驱动器、光电隔离器、电容Cl、 C2、取样电阻Re。由ATmegal6 单片机控制，给电容Cl充电，电容Cl上的电压达到预定值，ATmegal6单片机控制高压升压， 升压器次级的高电压输出到灭弧室的触头上，同时触发晶闸管VT1导通，从而使电容Cl对励磁线圈放电，当励磁线圈产生的磁场达到某一临界值时，真空灭弧室的极间会产生离子
电流，离子电流经取样电阻Re、AD采样、数字光隔后输入到ATmegal6单片机，经过储存在数
据存储器中的离子电流_真空度拟合公式计算，将结果显示在液晶屏上。 锂离子电源系统包括24V锂离子电池、高频升压电路、变压器、全桥整流电路和
全桥逆变电路，锂离子电源输出的正弦波输出是经过逆变、高频升压，再经过全桥整流和全
桥逆变之后得到的，高频升压电路采用推挽结构，控制芯片选用SG3525，输入电压一端接在
变压器原边的中间抽头，另一端接在开关管Sl及S2的中点，SG3525输出两路互补对称的
P丽波控制Sl及S2轮流导通，在变压器原边形成高频的交流电压，经过高频变压器升压、整
流和滤波在电容C3上得到约350V直流电压，最后经过全桥逆变电路输出交流电压。采用
ATmegal6单片机，利用软件的方法得到所需的SP丽信号，ATMegal6单片机的定时器/计时
器T/C0、T/C2都具有P丽的功能，当T/C工作在快速P丽模式WGM01 :0 = 3下，可用来产生
高频的P丽波形，充电器内置，可以使用市电或者太阳能电池板进行充电。 本发明还包括上位机控制软件，用于处理测试仪所测数据和控制测试仪，发出控
制指令，单片机接收到标志位后进入按键中断，执行相应的操作程序；发出接收数据的指
令，将单片机上传的真空度数据进行处理，同时将记录时间保存至数据库中。 上位机控制软件包含导入数据信息和测试仪控制两个模块，其中导入数据信息模
块包括通信接口程序和ODBC数据库处理程序，该软件采用VC6. 0的MSComm控件和"开放式
数据库连接"编写，选用的数据库为Microsoft Access,本软件的抗干扰设计采用数字滤波
和软件看门狗的方式。 本发明使用的排线式的空心圆柱线圈产生的正交磁场优于侧靠在灭弧室侧壁的 C型励磁线圈，具备体积小、重量轻、磁场利用率高，磁场均匀度好的优点，提高了不拆卸真 空灭弧室的真空度测量的灵敏度；采用开关电源技术，提高了产生高压电场和磁场的效率； 对应具有螺线槽式的真空灭弧室触头结构，根据加一定高压时产生的击穿现象判断出真空 灭弧室是否损坏；针对各种型号的真空灭弧室，测试仪具备管型选择和触头开距选择功能， 进一步提高了测试仪的测量精度；对数据存储器中的离子电流-真空度曲线采用分段线性 化处理，从而保证在不同离子电流数量级下，对应的真空度值更加精确。


图l本发明的电路框图； 图2本发明锂离子电源系统电路框图； 图3本发明上位机软件操作界面示意图。
具体实施例方式
参照图l，本发明包括锂离子电源系统l，整流电路2、DC/DC电路3和4、限流电阻 5、A/D转换器6、数字光隔7、ATmega16单片机8、液晶屏9，光电隔离与驱动器10、光电隔离 器11、励磁线圈12、电容C1、 C2、取样电阻Re和晶闸管VT1，其连接方式为锂离子电源系 统出来的220VAC1经过整流电路2后分为两路连接到两个DC/DC电路3和4输入端，电容 Cl的正极连接DC/DC电路3和励磁线圈12的某一接线柱，晶闸管VT1的输出端连接电容 Cl的负极，VT1的输入端连接励磁线圈12的另一接线柱，VT1的控制级连接光电隔离与驱动器10，DC/DC电路4的输出端连接限流电阻5和电容C2，电容C2的另一端接DC/DC电路 4的高压接地端，限流电阻5的另一端连接到仪器的高压输出，该高压输出连接到被测量灭 弧室的导电杆上，被测量灭弧室另一导电杆连接到仪器的信号输入端，该信号输入端连接 取样电阻Re和A/D，取样电阻Re的另一端接DC/DC电路4的高压接地端，ATmegal6单片机 8与光电隔离与驱动器10和光电隔离器11相连接。 参照图2，锂离子电源系统包括高频升压电路13、开关管SI和S2、24V锂离子电 池、变压器14、全桥整流电路15、全桥逆变电路16。其连接方式为24V锂离子电池一端接 在变压器14的原边的中间抽头，另一端接在开关管Sl和S2的中点，高频升压电路13连接 开关管S1、S2和24V锂离子电池，输出两路互补对称的P丽波控制Sl及S2轮流导通，在变 压器14的原边形成高频的交流电压，经过变压器14升压、全桥整流电路15，在电容C3上得 到约350V直流电压，然后通过全桥逆变电路16得到220V交流电。 参照图3，上位机软件包括测试仪控制模块17、导入数据信息模块18、设置/退 出按钮19、向上按钮20、向下按钮21、保存/确认按钮22、测量日期标题23、测量日期数据 24、管型标题25、管型数据26、真空度标题27、真空度数据28、串口选择标题29、串口 30、导 入数据按钮31。操作方式为当按下设置/退出按钮19、向上按钮20、向下按钮21、保存/ 确认按钮22中任一个按钮，上位机向测试仪发送信号标志位，测试仪接收标志位进入相应 中断，判断键值后进行操作。当测试仪中存储有测量结果时，选择启用的串口 30，然后按下 导入数据按钮31，上位机向测试仪发送信号标志位，测度仪收到标志位后向上位机发送测 量日期数据24、管型数据26、真空度数据28。
权利要求
一种便携式高压真空开关真空度测试仪，其特征在于包括励磁线圈，励磁线圈是一种排线式的空心圆柱线圈，各根导线之间串联连接，线圈两端通过并口相接，励磁线圈缠绕在真空灭弧室中部，通过电容对励磁线圈放电；测控系统，用于控制脉冲磁场和脉冲电场的产生，以及离子电流的测量、转换和显示；锂离子电源系统，用于提供220V/50Hz的正弦波交流电和24V的直流电。
2. 根据权利要求1所述的便携式高压真空开关真空度测试仪，其特征在于测控系统 包括整流电路、晶闸管、DC/DC电路、限流电阻、A/D转换电路、数字光隔、ATmegal6单片机、 光电隔离与驱动器、光电隔离器、电容C1、 C2、取样电阻Re。由ATmegal6单片机控制，给电 容C1充电，电容C1上的电压达到预定值，ATmega16单片机控制高压升压，升压器次级的高 电压输出到灭弧室的触头上，同时触发晶闸管VT1导通，从而使电容C1对励磁线圈放电，当 励磁线圈产生的磁场达到某一临界值时，真空灭弧室的极间会产生离子电流，离子电流经 取样电阻Re、 AD采样、数字光隔后输入到ATmegal6单片机，经过储存在数据存储器中的离 子电流_真空度拟合公式计算，将结果显示在液晶屏上。
3. 根据权利要求1所述的便携式高压真空开关真空度测试仪，其特征在于锂离子电 源系统包括24V锂离子电池、高频升压电路、变压器、全桥整流电路和全桥逆变电路，锂离 子电源输出的正弦波输出是经过逆变、高频升压，再经过全桥整流和全桥逆变之后得到的， 高频升压电路采用推挽结构，控制芯片选用SG3525，输入电压一端接在变压器原边的中间 抽头，另一端接在开关管Sl及S2的中点，SG3525输出两路互补对称的P丽波控制Sl及S2 轮流导通，在变压器原边形成高频的交流电压，经过高频变压器升压、整流和滤波在电容C3 上得到约350V直流电压，最后经过全桥逆变电路输出交流电压。采用ATmegal6单片机，利 用软件的方法得到所需的SP丽信号，ATMegal6单片机的定时器/计时器T/C0、 T/C2都具 有P丽的功能，当T/C工作在快速P丽模式WGM01:0 = 3下，可用来产生高频的P丽波形， 充电器内置，可以使用市电或者太阳能电池板进行充电。
4. 根据权利要求1、2或3所述的便携式高压真空开关真空度测试仪，其特征在于还 包括上位机控制软件，用于处理测试仪所测数据和控制测试仪，发出控制指令，单片机接收 到标志位后进入按键中断，执行相应的操作程序；发出接收数据的指令，将单片机上传的真 空度数据进行处理，同时将记录时间保存至数据库中。
5. 根据权利要求4所述的便携式高压真空开关真空度测试仪，其特征在于上位机控 制软件包含导入数据信息和测试仪控制两个模块，其中导入数据信息模块包括通信接口程 序和ODBC数据库处理程序，该软件采用VC6. 0的MSComm控件和"开放式数据库连接"编写， 选用的数据库为Microsoft Access,本软件的抗干扰设计采用数字滤波和软件看门狗的方 式。
全文摘要
一种便携式高压真空开关真空度测试仪，其特征在于包括励磁线圈，励磁线圈是一种排线式的空心圆柱线圈，各根导线之间串联连接，线圈两端通过并口相接，励磁线圈缠绕在真空灭弧室中部，通过电容对励磁线圈放电；测控系统，用于控制脉冲磁场和脉冲电场的产生，以及离子电流的测量、转换和显示；锂离子电源系统，用于提供220V/50Hz的正弦波交流电和24V的直流电。本发明提高了不拆卸真空灭弧室的真空度测量的灵敏度和产生高压电场和磁场的效率；提高了测试仪的测量精度；对数据存储器中的离子电流-真空度曲线采用分段线性化处理，从而保证在不同离子电流数量级下，对应的真空度值更加精确。
文档编号G01L21/30GK101776505SQ201010109628
公开日2010年7月14日 申请日期2010年2月6日 优先权日2010年2月6日
发明者严萍, 梁义明, 王东珏, 石一, 邵涛, 黄涛 申请人:吉林省电力有限公司电力科学研究院;中国科学院电工研究所;吉林省电力科学研究院有限公司