專利名稱：電感式耦合傳感器及真空度在線檢測(cè)裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型設(shè)計(jì)涉及電力設(shè)備檢測(cè)裝置，具體涉及一種電感式耦合傳感器及真空度在線檢測(cè)裝置。
背景技術(shù)：
在電力系統(tǒng)中真空斷路器是一種重要的開(kāi)關(guān)設(shè)備，其在電力系統(tǒng)中起到控制和保護(hù)雙重作用，其性能優(yōu)劣直接關(guān)系到電力的安全穩(wěn)定供應(yīng)。其所謂真空度就是真空斷路器(VCB)滅弧室內(nèi)真空的程度，而真空度與氣壓 成相反的關(guān)系，通常說(shuō)真空度越高表明氣壓越低。真空斷路器的性能在很大程度上受到滅弧室內(nèi)真空度的影響，大部分故障往往是由于真空度降低所致，根據(jù)國(guó)家規(guī)定真空滅弧室內(nèi)的氣體壓強(qiáng)應(yīng)低于I. 33X10_2Pa。因此，真空度是真空斷路器工作狀況的重要參數(shù)和壽命指標(biāo)之一，實(shí)時(shí)準(zhǔn)確的掌握真空度狀況是真空斷路器安全平穩(wěn)運(yùn)行的保障。在以往的真空度檢測(cè)方法中，多采用離線檢測(cè)的方式，它是預(yù)防性定期檢修的主要方法，適合于已知損耗規(guī)律的設(shè)備。經(jīng)過(guò)數(shù)十年的發(fā)展，離線檢測(cè)方法成為是較為成熟的檢測(cè)手段，但是定期的停機(jī)檢查對(duì)工業(yè)生產(chǎn)和人們生活帶來(lái)諸多不便，為此無(wú)需系統(tǒng)過(guò)多停運(yùn)的在線監(jiān)測(cè)方法成為新興研究的重點(diǎn)。在國(guó)內(nèi)出現(xiàn)的在線監(jiān)測(cè)真空度的方法中，主要以檢測(cè)屏蔽罩電位作為真空度優(yōu)劣的判斷依據(jù)。然而，屏蔽罩是懸浮于真空滅弧室內(nèi)部的金屬罩，其構(gòu)成電位成分混合了交流分量和直流分量，增大了信號(hào)提取及測(cè)量的難度。

實(shí)用新型內(nèi)容本實(shí)用新型所要解決的技術(shù)問(wèn)題是提供一種精度高、可靠性強(qiáng)的電感式耦合傳感器及真空度在線檢測(cè)裝置。為解決上述問(wèn)題，本實(shí)用新型是通過(guò)以下方案實(shí)現(xiàn)的—種電感式稱合傳感器，其主要由絕緣支撐外殼、電磁屏蔽罩、電感式稱合傳感兀件、絕緣板、BNC接口(同軸電纜接口)輸出端子組成。其中絕緣支撐外殼為一個(gè)下底面開(kāi)口的中空柱形的腔體；電磁屏蔽罩為一個(gè)上下貫通的中空柱形腔體；電磁屏蔽罩嵌設(shè)于絕緣支撐外殼的內(nèi)部。絕緣板為中部設(shè)有開(kāi)口的扁片狀；相互嵌套的絕緣支撐外殼與電磁屏蔽罩共同固定在絕緣板的一側(cè)，絕緣支撐外殼的下底面開(kāi)口朝向絕緣板，且絕緣支撐外殼的下底面開(kāi)口與絕緣板的開(kāi)口相對(duì)；BNC接口輸出端子固定在絕緣底板的另一側(cè)。電感式耦合傳感元件設(shè)置在絕緣支撐外殼與電磁屏蔽罩相嵌套所形成的空腔內(nèi)；電感式耦合傳感元件的2個(gè)引出端中的一個(gè)與BNC接口輸出端子的芯線相連、作為電感式耦合傳感器信號(hào)輸出線端，另一個(gè)與BNC接口輸出端子的外殼相連、作為電感式耦合傳感器的參考接地端。上述方案中，所述電感式耦合傳感元件主要是由銅質(zhì)漆包線在固體骨架上繞制而成的電感線圈、以及包裹在上述電感線圈外部的澆筑環(huán)氧樹(shù)脂區(qū)所構(gòu)成。上述方案中，所述絕緣支撐外殼和電磁屏蔽罩最好均為圓柱形腔體。上述方案中，所述絕緣板上的開(kāi)口面積最好小于或等于絕緣支撐外殼下底面開(kāi)口面積。上述方案中,所述絕緣板的兩側(cè)最好均設(shè)有固定卡座。采用上述電感式耦合傳感器所構(gòu)成的真空度在線檢測(cè)裝置，其主要由電感式耦合傳感器、信號(hào)調(diào)理單元、中央處理單元、通信接口單元和顯示與報(bào)警單元構(gòu)成，其中電感式耦合傳感器的輸出端經(jīng)由信號(hào)調(diào)理單元與中央處理單元相連；中央處理單元的輸出端分為兩路，一路與顯示與報(bào)警單元連接，另一路則經(jīng)由通信接口單元與遠(yuǎn)程監(jiān)控主機(jī)相連。上述方案中，所述通信接口單元最好通過(guò)光纖或無(wú)線方式與遠(yuǎn)程監(jiān)控主機(jī)相連。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本實(shí)用新型的優(yōu)點(diǎn)在于I.電感式耦合傳感器自主研發(fā)、獨(dú)立設(shè)置，具有精度高，抗干擾能力強(qiáng)的特點(diǎn)，并 且與斷路器本體沒(méi)有任何電氣聯(lián)系，對(duì)斷路器本體沒(méi)有任何影響，安全隔離性能好；2.電感式耦合傳感器平行安置于真空斷路器滅弧室外部，每相滅弧室配備一個(gè)電感式信號(hào)耦合傳感器，檢測(cè)原理基于巴申定律，精確可靠，準(zhǔn)確度高；3.通信接口單元通過(guò)光纖或無(wú)線方式發(fā)送滅弧室附近電磁場(chǎng)信息和真空度狀況，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，絕緣成本低，可靠性強(qiáng)。

圖I為一種電感式稱合傳感器結(jié)構(gòu)不意圖；圖2為真空度在線檢測(cè)裝置的原理框圖；圖3為真空度在線檢測(cè)裝置具體應(yīng)用系統(tǒng)示意圖。圖中標(biāo)號(hào)1、絕緣支撐外殼；2、電磁屏蔽罩；3、電感式f禹合傳感兀件；4、絕緣板；
5、BNC接口輸出端子；6、固定卡座。
具體實(shí)施方式
參見(jiàn)圖1，一種電感式耦合傳感器，主要由絕緣支撐外殼I、電磁屏蔽罩2、電感式耦合傳感元件3、絕緣板4、BNC接口輸出端子5組成。其中絕緣支撐外殼I為一個(gè)下底面開(kāi)口的中空柱形的腔體。電磁屏蔽罩2為一個(gè)上下貫通的中空柱形腔體，即電磁屏蔽罩2相當(dāng)于是一個(gè)沒(méi)有上下底面、而僅有側(cè)面的柱形套筒。電磁屏蔽罩2嵌設(shè)于絕緣支撐外殼I的內(nèi)部。絕緣板4為中部設(shè)有開(kāi)口的扁片狀。相互嵌套的絕緣支撐外殼I與電磁屏蔽罩2共同固定在絕緣板4的一側(cè)，絕緣支撐外殼I的下底面開(kāi)口朝向絕緣板4，且絕緣支撐外殼I的下底面開(kāi)口與絕緣板4的開(kāi)口相對(duì)。BNC接口輸出端子5固定在絕緣底板的另一側(cè)。電感式耦合傳感元件3設(shè)置在絕緣支撐外殼I與電磁屏蔽罩2相嵌套所形成的空腔內(nèi)。電感式耦合傳感元件3的2個(gè)引出端中的一個(gè)與BNC接口輸出端子5的芯線相連、作為電感式耦合傳感器信號(hào)輸出線端；另一個(gè)則與BNC接口輸出端子5的外殼相連、作為電感式耦合傳感器的參考接地端。上述絕緣支撐外殼I和電磁屏蔽罩2可以為圓柱形、方柱形、多邊柱形等等，在本實(shí)用新型優(yōu)選實(shí)施例中，所述絕緣支撐外殼I和電磁屏蔽罩2均為圓柱形腔體。絕緣支撐外殼I和絕緣罩的底部通過(guò)螺絲固定的在絕緣板4上。所述絕緣板4能夠起到固定支撐之用，因此為了能夠讓絕緣支撐外殼I和BNC接口輸出端子5均能夠固定在其兩側(cè)，所述絕緣板4的開(kāi)口應(yīng)與絕緣支撐外殼I的下底面開(kāi)口的形狀和尺寸相配合，即所述絕緣板4上的開(kāi)口面積小于或等于絕緣支撐外殼I下底面開(kāi)口面積。在本實(shí)用新型優(yōu)選實(shí)施例中，由于絕緣支撐外殼I的開(kāi)口為圓形，因此絕緣板4的開(kāi)口也為圓形，且絕緣板4的開(kāi)口直經(jīng)應(yīng)該等于或小于絕緣支撐外殼I的開(kāi)口直徑即絕緣支撐外殼I的內(nèi)腔直徑。此外，為了能夠更好地將絕緣支撐外殼I和BNC接口輸出端子5固定在絕緣板4上，所述絕緣板4的兩側(cè)均設(shè)有固定卡座6。用于連接絕緣支撐外殼I與絕緣板4的固定卡座6為中部設(shè)有開(kāi)口的扁環(huán)片狀，且該固定卡座6的開(kāi)口與絕緣板4上開(kāi)設(shè)的開(kāi)口大小相當(dāng)、位置相對(duì)。用于連接BNC接口輸出端子5的固定卡座6為扁片狀，且該固定卡座6大小恰好將絕緣板4上開(kāi)設(shè)的開(kāi)口封閉。上述電感式耦合傳感元件3主要由電感線圈和環(huán)氧樹(shù)脂區(qū)組成。其中電感式耦合傳感元件3實(shí)質(zhì)上是一個(gè)感應(yīng)高頻電磁場(chǎng)狀態(tài)的電感，由銅質(zhì)漆包線在固體骨架上繞制而成，具體線徑和匝數(shù)的選擇根據(jù)具體檢測(cè)斷路器型號(hào)和安裝空間，基于Ansoft和Matlab軟件分析得出，通過(guò)最終實(shí)驗(yàn)安裝調(diào)試確定。環(huán)氧樹(shù)脂區(qū)澆筑在上述電感線圈的外部，以實(shí)現(xiàn)其絕緣。電感線圈的2個(gè)引出端經(jīng)由電感線圈外部澆筑的環(huán)氧樹(shù)脂區(qū)引出。電感式耦合傳感元件3用于采集屏蔽罩附近電磁場(chǎng)信息。電磁屏蔽罩2的作用是 使探頭對(duì)電磁場(chǎng)信號(hào)量的探測(cè)具有方向性和選擇性，通過(guò)該傳感器安裝方向和位置的調(diào)整使得該電量感應(yīng)器可以區(qū)分和檢測(cè)斷路器A、B、C三相中多于2相的真空度同時(shí)探測(cè)，以便精確、穩(wěn)定給出每一相各自的真空度信息。絕緣支撐外殼I作為傳感器的支撐外殼兼?zhèn)湟欢ǖ慕^緣效果。電感式耦合傳感元件3的另一個(gè)輸出端與BNC接口輸出端子5的芯線相連，通常作為信號(hào)輸出線端；電感式耦合傳感元件3的其中一個(gè)輸入端，與BNC接口輸出端子5的一端相連，通常作為信號(hào)的參考接地端。BNC插頭輸出端子為電量感應(yīng)器輸出接口形式，即同軸電纜接頭具有減少信號(hào)間相互干擾的作用，將探頭利用固定卡座6固定于絕緣支撐外殼I上，可實(shí)現(xiàn)真空度信息采集功能。采用上述電感式耦合傳感器所制成的真空度在線檢測(cè)裝置，如圖2所示，其主要由電感式耦合傳感器、信號(hào)調(diào)理單元、中央處理單元、通信接口單元和顯示與報(bào)警單元構(gòu)成。其中電感式耦合傳感器的輸出端經(jīng)由信號(hào)調(diào)理單元與中央處理單元相連；中央處理單元的輸出端分為兩路，一路與顯示與報(bào)警單元連接，另一路則經(jīng)由通信接口單元與遠(yuǎn)程監(jiān)控主機(jī)相連。屏蔽罩感應(yīng)電位信號(hào)由電感式耦合傳感器探測(cè)并輸送至信號(hào)調(diào)理單元進(jìn)行加工處理，經(jīng)過(guò)中央處理器單元進(jìn)行信號(hào)的分析處理，提取滅弧室內(nèi)真空度信息；顯示與報(bào)警單元的功能是根據(jù)檢測(cè)到的當(dāng)前真空度狀態(tài)進(jìn)行數(shù)據(jù)顯示以方便當(dāng)?shù)匾暡?，?dāng)初就現(xiàn)真空度劣化時(shí)給出就地報(bào)警提示檢修；通信接口單元將提取到的屏蔽罩信息以數(shù)字信號(hào)發(fā)送給真空度監(jiān)控終端。上述真空度在線檢測(cè)裝置與遠(yuǎn)程監(jiān)控主機(jī)進(jìn)行通信時(shí)，可以采用傳統(tǒng)有線或無(wú)線的方式，但為了提高信號(hào)傳輸?shù)目煽啃裕诒緦?shí)用新型優(yōu)選實(shí)施例中，所述通信接口單元通過(guò)光纖CAN或無(wú)線Zigbee方式與遠(yuǎn)程監(jiān)控主機(jī)相連。使用時(shí)，真空斷路器的A、B、C相真空滅弧室均通過(guò)一個(gè)真空度在線檢測(cè)裝置來(lái)實(shí)現(xiàn)真空斷路器每相真空度的檢測(cè)。其中電感式耦合傳感器置于所需檢測(cè)真空斷路器對(duì)應(yīng)相的真空滅弧室附近，檢測(cè)真空劣化過(guò)程中的滅弧室屏蔽罩到附近電磁場(chǎng)信息，其真空度判別原理是基于真空放電和巴申定律。信號(hào)調(diào)理單元接收電感式耦合傳感器的輸出，進(jìn)行信號(hào)提取加工給出真空度狀況。中央處理器單元負(fù)責(zé)整個(gè)信號(hào)采集、加工處理、就地顯示與報(bào)警和遠(yuǎn)程通信功能。顯示與報(bào)警單元根據(jù)當(dāng)前真空度狀況進(jìn)行就地顯示以備查詢，故障情況下給出報(bào)警提示；通信接口單元同過(guò)特定的通信方式把真空度信息送往系統(tǒng)總的監(jiān)控主 機(jī)。參見(jiàn)圖3。
權(quán)利要求1.電感式耦合傳感器，其特征在于主要由絕緣支撐外殼(I)、電磁屏蔽罩(2)、電感式耦合傳感元件(3)、絕緣板(4)、同軸電纜接口輸出端子(5)組成；其中 絕緣支撐外殼(I)為一個(gè)下底面開(kāi)口的中空柱形的腔體；電磁屏蔽罩(2)為一個(gè)上下貫通的中空柱形腔體；電磁屏蔽罩(2)嵌設(shè)于絕緣支撐外殼(I)的內(nèi)部； 絕緣板(4)呈中部設(shè)有開(kāi)口的扁片狀；相互嵌套的絕緣支撐外殼(I)與電磁屏蔽罩(2)共同固定在絕緣板(4)的一側(cè)，絕緣支撐外殼(I)的下底面開(kāi)口朝向絕緣板(4)，且絕緣支撐外殼(I)的下底面開(kāi)口與絕緣板(4)的開(kāi)口相對(duì)；同軸電纜接口輸出端子(5)固定在絕緣底板的另一側(cè)； 電感式耦合傳感元件(3 )設(shè)置在絕緣支撐外殼(I)與電磁屏蔽罩(2 )相嵌套所形成的空腔內(nèi)；電感式耦合傳感元件(3)的2個(gè)引出端中的一個(gè)與同軸電纜接口輸出端子(5)的芯線相連、作為電感式耦合傳感器信號(hào)輸出線端，另一個(gè)與同軸電纜接口輸出端子(5)的外殼相連、作為電感式耦合傳感器的參考接地端。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的電感式耦合傳感器，其特征在于所述電感式耦合傳感元件(3)主要是由銅質(zhì)漆包線在固體骨架上繞制而成的電感線圈、以及包裹在上述電感線圈外部的澆筑環(huán)氧樹(shù)脂區(qū)所構(gòu)成。
3.根據(jù)權(quán)利要求I所述的電感式耦合傳感器，其特征在于所述絕緣支撐外殼(I)和電磁屏蔽罩(2)均為圓柱形腔體。
4.根據(jù)權(quán)利要求I所述的電感式耦合傳感器，其特征在于所述絕緣板(4)上的開(kāi)口面積小于或等于絕緣支撐外殼(I)下底面開(kāi)口面積。
5.根據(jù)權(quán)利要求I所述的電感式耦合傳感器，其特征在于所述絕緣板(4)的兩側(cè)均設(shè)有固定卡座(6)。
6.真空度在線檢測(cè)裝置，其特征在于主要由電感式耦合傳感器、信號(hào)調(diào)理單元、中央處理單元、通信接口單元和顯示與報(bào)警單元構(gòu)成；其中電感式耦合傳感器的輸出端經(jīng)由信號(hào)調(diào)理單元與中央處理單元相連；中央處理單元的輸出端分為兩路，一路與顯示與報(bào)警單元連接，另一路則經(jīng)由通信接口單元與遠(yuǎn)程監(jiān)控主機(jī)相連； 上述電感式稱合傳感器為權(quán)利要求I 5中任意一項(xiàng)所述的電感式稱合傳感器。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的真空度在線檢測(cè)裝置，其特征在于所述通信接口單元通過(guò)光纖或無(wú)線方式與遠(yuǎn)程監(jiān)控主機(jī)相連。
專利摘要本實(shí)用新型公開(kāi)一種電感式耦合傳感器及真空度在線檢測(cè)裝置。電感式耦合傳感器，其主要由絕緣支撐外殼、電磁屏蔽罩、電感式耦合傳感元件、絕緣板、BNC接口輸出端子組成。真空度在線檢測(cè)裝置主要由電感式耦合傳感器、信號(hào)調(diào)理單元、中央處理單元、通信接口單元和顯示與報(bào)警單元構(gòu)成。本實(shí)用新型具有精確可靠，準(zhǔn)確度高、可靠性強(qiáng)的特點(diǎn)。
文檔編號(hào)G01L21/00GK202648869SQ20122023390
公開(kāi)日2013年1月2日 申請(qǐng)日期2012年5月23日 優(yōu)先權(quán)日2012年5月23日
發(fā)明者張?chǎng)? 范興明, 黃知超, 楊家志, 劉華東, 李震 申請(qǐng)人:桂林電子科技大學(xué)