電子式觸指壓力測(cè)試儀的研制

陳 磊，張志超，崔 猛 ，馮紅衛(wèi)

(國(guó)網(wǎng)河北省電力公司保定供電分公司，河北 保定 071000 )

電子式觸指壓力測(cè)試儀的研制

陳 磊，張志超，崔 猛 ，馮紅衛(wèi)

(國(guó)網(wǎng)河北省電力公司保定供電分公司，河北 保定 071000 )

針對(duì)觸指壓力下降引發(fā)高壓隔離開(kāi)關(guān)故障頻發(fā)的問(wèn)題，提出研制電子式觸指壓力測(cè)試儀的方案，介紹該儀器的測(cè)試原理和電路工作原理，分析其技術(shù)實(shí)現(xiàn)方式和應(yīng)用效果，認(rèn)為該儀器的應(yīng)用填補(bǔ)了工作中無(wú)法測(cè)量觸指壓力的盲點(diǎn)。

電子式；觸指壓力測(cè)試儀；智能模塊；狀態(tài)檢測(cè)

高壓隔離開(kāi)關(guān)被廣泛應(yīng)用于電力系統(tǒng),是電網(wǎng)運(yùn)行設(shè)備中數(shù)量最多、維護(hù)工作量最大的一次設(shè)備。而其中由于觸指壓力下降引發(fā)的高壓隔離開(kāi)關(guān)過(guò)熱故障頻繁發(fā)生。國(guó)家電網(wǎng)生[2006]57號(hào)《交流高壓隔離開(kāi)關(guān)和接地開(kāi)關(guān)評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)》將高壓隔離開(kāi)關(guān)觸指壓力測(cè)試列為了預(yù)防性試驗(yàn)項(xiàng)目[1]; 國(guó)家電網(wǎng)公司在《十八項(xiàng)電網(wǎng)重大反事故措施》11.12.2條、《河北省電力公司輸變電設(shè)備狀態(tài)檢修導(dǎo)則》在9.3.1款以及《河北省電力公司輸變電設(shè)備狀態(tài)診斷導(dǎo)則》11.2.2款均要求對(duì)新安裝或檢修后的高壓隔離開(kāi)關(guān)開(kāi)展觸指壓力測(cè)試[2]。但由于沒(méi)有專用測(cè)量工具和實(shí)用有效的測(cè)試方法, 并沒(méi)能檢測(cè)觸指壓力,文件精神和要求也沒(méi)有得到落實(shí)。目前只有通過(guò)測(cè)試隔離開(kāi)關(guān)回路的接觸電阻來(lái)判斷接觸部位的接觸情況，只能做到事后檢修，缺少預(yù)防性的監(jiān)控手段。雖然有些地區(qū)研制了專門測(cè)試觸指壓力的儀器，但是大部分基于液壓或機(jī)械式原理，操作復(fù)雜，對(duì)于現(xiàn)場(chǎng)測(cè)量實(shí)用性有待提高。 為了提供一種新型、方便、快捷、智能化檢測(cè)工具，研制了電子式觸指壓力測(cè)試儀，該儀器由壓力處理、顯示裝置和測(cè)試模具組成，實(shí)現(xiàn)了數(shù)字化、小型化、便攜化。

1 電子式觸指壓力測(cè)試儀原理

1.1 測(cè)試原理

該觸指壓力測(cè)試儀分為觸頭模具，數(shù)據(jù)處理、顯示兩個(gè)模塊，觸頭模具根據(jù)測(cè)試隔離開(kāi)關(guān)類型要求制作了4種規(guī)格，分別適用于GW5、GW4、GW16型隔離開(kāi)關(guān)和小車觸頭，見(jiàn)圖1。數(shù)據(jù)處理和顯示模塊嵌在輕質(zhì)鋁薄箱子內(nèi)，通過(guò)處理觸頭模具采集的數(shù)據(jù)來(lái)顯示相應(yīng)的壓力值?，F(xiàn)場(chǎng)測(cè)試如圖2所示。

圖1 觸頭模具

圖2 現(xiàn)場(chǎng)測(cè)試

儀器實(shí)施方式原理示意見(jiàn)圖3，1為高壓隔離開(kāi)關(guān)觸指4中要測(cè)試的彈簧，3為儀器觸頭模具，模具內(nèi)置了接觸式壓力傳感器2。在測(cè)試中，觸頭模具3插入到相應(yīng)型號(hào)的隔離開(kāi)關(guān)觸指4時(shí)，其1中壓力值將由傳感器2采集并通過(guò)RS232傳輸線5將采集信號(hào)傳輸?shù)綁毫μ幚?、顯示裝置6中，通過(guò)壓力轉(zhuǎn)換模塊7將模擬壓力值轉(zhuǎn)換成數(shù)字值，在傳輸?shù)娇刂破?完成壓力折算，最后通過(guò)顯示裝置9將最終數(shù)據(jù)進(jìn)行顯示。

圖3 儀器實(shí)施方式原理示意

該儀器通過(guò)與額定數(shù)據(jù)進(jìn)行比較來(lái)確定采集數(shù)據(jù)是否合格。另外，由于該儀器簡(jiǎn)單輕便，可由單人在架構(gòu)上進(jìn)行操作。該儀器已經(jīng)通過(guò)了保定計(jì)量研究所的精度檢測(cè)，為1.0級(jí)設(shè)備，即測(cè)量誤差在1%以下，完全可以作為成型產(chǎn)品應(yīng)用到現(xiàn)場(chǎng)。

1.2 電路工作原理

該儀器的電路核心部分采用32位C8051單片機(jī)提供數(shù)據(jù)處理和運(yùn)算功能，并且通過(guò)液晶顯示將數(shù)據(jù)輸出，具體實(shí)現(xiàn)方式見(jiàn)圖4。

圖4 應(yīng)用電路實(shí)現(xiàn)方式

壓力傳感器2是由變阻R11、變阻R12、變阻R13和變阻R14構(gòu)成的壓阻式結(jié)構(gòu)，采集放大電路7采用OP07型運(yùn)算放大器U1，單片機(jī)8采用C805lF020型單片機(jī)U2，液晶顯示器9選用HSl2864圖形點(diǎn)陣液晶顯示器U3。壓阻式壓力傳感器2的信號(hào)輸出端通過(guò)RS232數(shù)據(jù)線5和電阻R2和電阻R3連接運(yùn)算放大器U1的輸入端2腳和3腳，運(yùn)算放大器U1的輸出端6腳通過(guò)電阻R5連接單片機(jī)U2信號(hào)輸入端P1.0腳，通過(guò)單片機(jī)U2內(nèi)的A/D轉(zhuǎn)換電路將模擬壓力值轉(zhuǎn)換成數(shù)字值，再經(jīng)單片機(jī)U2內(nèi)的處理器將該數(shù)字值轉(zhuǎn)換成顯示器能顯示的數(shù)據(jù)，由單片機(jī)U2的信號(hào)輸出端P0.0腳、P0.1腳、P0.2腳、P0.3腳、P0.4腳、P0.5腳、P0.6腳和P0.7腳通過(guò)數(shù)據(jù)總線輸出給圖形點(diǎn)陣液晶顯示器U3的信號(hào)腳輸入端DB0腳、DB1腳、DB2腳、DB3腳、DB4腳、DB5腳、DB6腳、DB7腳、RS腳和R/W腳，由圖形點(diǎn)陣液晶顯示器U3顯示。運(yùn)算放大器U1的8腳連接滑動(dòng)變阻器R8的一端，6腳連接在滑動(dòng)變阻器R8的另一端，1腳接+9V電源，4腳連接-9V電源，2腳通過(guò)電阻R4連接6腳；滑動(dòng)變阻器R8的中心抽頭連接+9V電源。單片機(jī)U2的16腳和17腳分別連接型號(hào)為74HC00的集成芯片U4的輸入端，集成芯片U4的信號(hào)輸出端連接在液晶顯示器U3的E腳；單片機(jī)U2的18腳外接由電容C3、電容C4和晶體振蕩器組成的晶振電路。液晶顯示器U3的復(fù)位腳RST一路通過(guò)電容C2接地，另一路通過(guò)電阻R10接電源VCC。

2 電子式觸指壓力測(cè)試儀技術(shù)實(shí)現(xiàn)

2.1 硬件部分

a. 該儀器采用32位單片機(jī)，能夠快速完成采集數(shù)據(jù)的A/D轉(zhuǎn)換和數(shù)據(jù)處理，快速準(zhǔn)確給出采集數(shù)據(jù)的壓力折算值。

b. 該儀器采用的數(shù)據(jù)傳輸線為RS232總線式，確保數(shù)據(jù)及時(shí)準(zhǔn)確傳輸?shù)絻x器數(shù)據(jù)處理部分。

c. 采用柔性薄膜式壓力傳感器，柔性薄膜式壓力傳感器屬于壓阻效應(yīng)型壓力傳感器, 具有以下優(yōu)點(diǎn):壓力與電阻變化具有高度線性關(guān)系;傳感器本體非常薄(0.127 mm)且具有可撓性, 屬于薄片式感測(cè)元件。壓力傳遞采用剛性材料滑塊, 使各元件間緊密結(jié)合, 壓力正向傳遞且傳遞過(guò)程各器件均無(wú)變形和預(yù)壓間隙, 解決了其他方式觸指壓力測(cè)量中結(jié)構(gòu)器件發(fā)生變形引起的測(cè)量誤差。

2.2 測(cè)量應(yīng)用數(shù)據(jù)庫(kù)

隔離開(kāi)關(guān)廠家在本型號(hào)產(chǎn)品試驗(yàn)和出廠時(shí)均有相應(yīng)壓力參考值，而且此參考值均為試驗(yàn)和經(jīng)驗(yàn)的真值，這些數(shù)據(jù)為儀器的測(cè)量提供了數(shù)據(jù)基礎(chǔ)。

另一參考數(shù)據(jù)為電力行業(yè)相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)和針對(duì)隔離開(kāi)關(guān)的觸指壓力要求，主要為國(guó)家電網(wǎng)公司《國(guó)家電網(wǎng)公司輸變電設(shè)備狀態(tài)檢修導(dǎo)則》、《河北省電力公司輸變電設(shè)備狀態(tài)檢修導(dǎo)則》對(duì)于高壓隔離開(kāi)關(guān)觸指壓力值的要求。

由于不同廠家的數(shù)據(jù)有些不同，該儀器的母數(shù)據(jù)為同型號(hào)不同廠家數(shù)據(jù)對(duì)比產(chǎn)生的可靠數(shù)據(jù)和行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行核對(duì)，最終確定本儀器檢測(cè)的參考數(shù)據(jù)。

3 儀器應(yīng)用效果

3.1 現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用方面

該成果所配模具為多種規(guī)格的觸頭，可以根據(jù)觸指類型進(jìn)行更換。電子式觸指壓力測(cè)試儀簡(jiǎn)單輕便，單人即可在架構(gòu)上進(jìn)行操作。

電子式隔離開(kāi)關(guān)觸指壓力測(cè)試儀的研發(fā)，為河北省南部電網(wǎng)高壓隔離開(kāi)關(guān)狀態(tài)診斷和檢修維護(hù)提供了方便。自2011年2月以來(lái)，國(guó)網(wǎng)河北省電力公司保定供電分公司開(kāi)關(guān)專業(yè)應(yīng)用電子式觸指壓力測(cè)試儀測(cè)試各類高壓隔離開(kāi)關(guān)觸指壓力615相次，發(fā)現(xiàn)觸指壓力不足42相，更換觸頭彈簧60根，有效降低隔離開(kāi)關(guān)握手發(fā)熱隱患。減少35次停電檢修工作，有效提高了電網(wǎng)的穩(wěn)定性。

3.2 制度完善方面

依據(jù)電子式觸指壓力測(cè)試儀測(cè)試結(jié)果，編制了《高壓隔離開(kāi)關(guān)觸指壓力測(cè)試標(biāo)準(zhǔn)》，在進(jìn)行數(shù)據(jù)采集、記錄、分析，得出觸指壓力正常值、注意值、異常值后，按照狀態(tài)檢修管理中的規(guī)定安排相應(yīng)的檢測(cè)、檢修。本次測(cè)試標(biāo)準(zhǔn)是以收集、整理的數(shù)據(jù)庫(kù)為參考數(shù)據(jù)，按照測(cè)試結(jié)果制定下一輪的觸指壓力測(cè)試周期，從而規(guī)范觸指壓力測(cè)試的周期，從而將每期的測(cè)試數(shù)據(jù)作為狀態(tài)檢修的重要參考數(shù)據(jù)。并將檢測(cè)結(jié)果輸入省公司狀態(tài)檢修評(píng)價(jià)系統(tǒng)，完善了設(shè)備基礎(chǔ)狀態(tài)信息，為科學(xué)制定狀態(tài)檢修策略奠定基礎(chǔ)。

4 結(jié)束語(yǔ)

以上闡述了一種新型、智能、方便、快捷的高壓隔離開(kāi)關(guān)觸指壓力測(cè)試工具，該電子式高壓隔離開(kāi)關(guān)測(cè)試儀器已經(jīng)申報(bào)國(guó)家發(fā)明專利和實(shí)用新型專利，并且實(shí)用新型專利已經(jīng)授權(quán)。該成果的推廣和應(yīng)用，增加隔離開(kāi)關(guān)狀態(tài)檢測(cè)的方法，填補(bǔ)工作中無(wú)法測(cè)量觸指壓力的盲點(diǎn)，解決了隔離開(kāi)關(guān)沒(méi)有預(yù)防數(shù)據(jù)和措施的問(wèn)題，并且使上級(jí)部門的文件徹底落實(shí)，使檢修水平進(jìn)一步提升。

[1] 國(guó)家電網(wǎng)公司生產(chǎn)部．國(guó)家電網(wǎng)公司狀態(tài)檢修規(guī)章制度和技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)匯編[M].北京:中國(guó)電力出版社，2008．

[2] 國(guó)家電網(wǎng)公司.十八項(xiàng)電網(wǎng)重大反事故措施[M].北京:國(guó)家電網(wǎng)公司發(fā)布，2012.

本文責(zé)任編輯：楊秀敏

Electronic Finger Touch Pressure Tester Research

Aiming at frequent faults of high voltage isolating switch because of finger contact pressure falling,this paper advances research of electronic finger touch pressure tester,introduces the tester principle and application circuit work principle of the apparatus,and analyzes the tester technology implement mode and application effects,considers the tester application can fill the blank space of measuring finger touch pressure.

electronic type;finger contact pressure tester;intelligent module;state detection

2013-02-04

陳 磊(1978-)，男，工程師，主要從事檢修試驗(yàn)管理工作。

TM564.1

B

1001-9898(2013)04-0006-03