電子式觸指壓力測試儀的研制

陳 磊，張志超，崔 猛 ，馮紅衛

(國網河北省電力公司保定供電分公司，河北 保定 071000 )

電子式觸指壓力測試儀的研制

陳 磊，張志超，崔 猛 ，馮紅衛

(國網河北省電力公司保定供電分公司，河北 保定 071000 )

針對觸指壓力下降引發高壓隔離開關故障頻發的問題，提出研制電子式觸指壓力測試儀的方案，介紹該儀器的測試原理和電路工作原理，分析其技術實現方式和應用效果，認為該儀器的應用填補了工作中無法測量觸指壓力的盲點。

電子式；觸指壓力測試儀；智能模塊；狀態檢測

高壓隔離開關被廣泛應用于電力系統,是電網運行設備中數量最多、維護工作量最大的一次設備。而其中由于觸指壓力下降引發的高壓隔離開關過熱故障頻繁發生。國家電網生[2006]57號《交流高壓隔離開關和接地開關評價標準》將高壓隔離開關觸指壓力測試列為了預防性試驗項目[1]; 國家電網公司在《十八項電網重大反事故措施》11.12.2條、《河北省電力公司輸變電設備狀態檢修導則》在9.3.1款以及《河北省電力公司輸變電設備狀態診斷導則》11.2.2款均要求對新安裝或檢修后的高壓隔離開關開展觸指壓力測試[2]。但由于沒有專用測量工具和實用有效的測試方法, 并沒能檢測觸指壓力,文件精神和要求也沒有得到落實。目前只有通過測試隔離開關回路的接觸電阻來判斷接觸部位的接觸情況，只能做到事后檢修，缺少預防性的監控手段。雖然有些地區研制了專門測試觸指壓力的儀器，但是大部分基于液壓或機械式原理，操作復雜，對于現場測量實用性有待提高。 為了提供一種新型、方便、快捷、智能化檢測工具，研制了電子式觸指壓力測試儀，該儀器由壓力處理、顯示裝置和測試模具組成，實現了數字化、小型化、便攜化。

1 電子式觸指壓力測試儀原理

1.1 測試原理

該觸指壓力測試儀分為觸頭模具，數據處理、顯示兩個模塊，觸頭模具根據測試隔離開關類型要求制作了4種規格，分別適用于GW5、GW4、GW16型隔離開關和小車觸頭，見圖1。數據處理和顯示模塊嵌在輕質鋁薄箱子內，通過處理觸頭模具采集的數據來顯示相應的壓力值。現場測試如圖2所示。

圖1 觸頭模具

圖2 現場測試

儀器實施方式原理示意見圖3，1為高壓隔離開關觸指4中要測試的彈簧，3為儀器觸頭模具，模具內置了接觸式壓力傳感器2。在測試中，觸頭模具3插入到相應型號的隔離開關觸指4時，其1中壓力值將由傳感器2采集并通過RS232傳輸線5將采集信號傳輸到壓力處理、顯示裝置6中，通過壓力轉換模塊7將模擬壓力值轉換成數字值，在傳輸到控制器8完成壓力折算，最后通過顯示裝置9將最終數據進行顯示。

圖3 儀器實施方式原理示意

該儀器通過與額定數據進行比較來確定采集數據是否合格。另外，由于該儀器簡單輕便，可由單人在架構上進行操作。該儀器已經通過了保定計量研究所的精度檢測，為1.0級設備，即測量誤差在1%以下，完全可以作為成型產品應用到現場。

1.2 電路工作原理

該儀器的電路核心部分采用32位C8051單片機提供數據處理和運算功能，并且通過液晶顯示將數據輸出，具體實現方式見圖4。

圖4 應用電路實現方式

壓力傳感器2是由變阻R11、變阻R12、變阻R13和變阻R14構成的壓阻式結構，采集放大電路7采用OP07型運算放大器U1，單片機8采用C805lF020型單片機U2，液晶顯示器9選用HSl2864圖形點陣液晶顯示器U3。壓阻式壓力傳感器2的信號輸出端通過RS232數據線5和電阻R2和電阻R3連接運算放大器U1的輸入端2腳和3腳，運算放大器U1的輸出端6腳通過電阻R5連接單片機U2信號輸入端P1.0腳，通過單片機U2內的A/D轉換電路將模擬壓力值轉換成數字值，再經單片機U2內的處理器將該數字值轉換成顯示器能顯示的數據，由單片機U2的信號輸出端P0.0腳、P0.1腳、P0.2腳、P0.3腳、P0.4腳、P0.5腳、P0.6腳和P0.7腳通過數據總線輸出給圖形點陣液晶顯示器U3的信號腳輸入端DB0腳、DB1腳、DB2腳、DB3腳、DB4腳、DB5腳、DB6腳、DB7腳、RS腳和R/W腳，由圖形點陣液晶顯示器U3顯示。運算放大器U1的8腳連接滑動變阻器R8的一端，6腳連接在滑動變阻器R8的另一端，1腳接+9V電源，4腳連接-9V電源，2腳通過電阻R4連接6腳；滑動變阻器R8的中心抽頭連接+9V電源。單片機U2的16腳和17腳分別連接型號為74HC00的集成芯片U4的輸入端，集成芯片U4的信號輸出端連接在液晶顯示器U3的E腳；單片機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的復位腳RST一路通過電容C2接地，另一路通過電阻R10接電源VCC。

2 電子式觸指壓力測試儀技術實現

2.1 硬件部分

a. 該儀器采用32位單片機，能夠快速完成采集數據的A/D轉換和數據處理，快速準確給出采集數據的壓力折算值。

b. 該儀器采用的數據傳輸線為RS232總線式，確保數據及時準確傳輸到儀器數據處理部分。

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型壓力傳感器, 具有以下優點:壓力與電阻變化具有高度線性關系;傳感器本體非常薄(0.127 mm)且具有可撓性, 屬于薄片式感測元件。壓力傳遞采用剛性材料滑塊, 使各元件間緊密結合, 壓力正向傳遞且傳遞過程各器件均無變形和預壓間隙, 解決了其他方式觸指壓力測量中結構器件發生變形引起的測量誤差。

2.2 測量應用數據庫

隔離開關廠家在本型號產品試驗和出廠時均有相應壓力參考值，而且此參考值均為試驗和經驗的真值，這些數據為儀器的測量提供了數據基礎。

另一參考數據為電力行業相關標準和針對隔離開關的觸指壓力要求，主要為國家電網公司《國家電網公司輸變電設備狀態檢修導則》、《河北省電力公司輸變電設備狀態檢修導則》對于高壓隔離開關觸指壓力值的要求。

由于不同廠家的數據有些不同，該儀器的母數據為同型號不同廠家數據對比產生的可靠數據和行業標準進行核對，最終確定本儀器檢測的參考數據。

3 儀器應用效果

3.1 現場應用方面

該成果所配模具為多種規格的觸頭，可以根據觸指類型進行更換。電子式觸指壓力測試儀簡單輕便，單人即可在架構上進行操作。

電子式隔離開關觸指壓力測試儀的研發，為河北省南部電網高壓隔離開關狀態診斷和檢修維護提供了方便。自2011年2月以來，國網河北省電力公司保定供電分公司開關專業應用電子式觸指壓力測試儀測試各類高壓隔離開關觸指壓力615相次，發現觸指壓力不足42相，更換觸頭彈簧60根，有效降低隔離開關握手發熱隱患。減少35次停電檢修工作，有效提高了電網的穩定性。

3.2 制度完善方面

依據電子式觸指壓力測試儀測試結果，編制了《高壓隔離開關觸指壓力測試標準》，在進行數據采集、記錄、分析，得出觸指壓力正常值、注意值、異常值后，按照狀態檢修管理中的規定安排相應的檢測、檢修。本次測試標準是以收集、整理的數據庫為參考數據，按照測試結果制定下一輪的觸指壓力測試周期，從而規范觸指壓力測試的周期，從而將每期的測試數據作為狀態檢修的重要參考數據。并將檢測結果輸入省公司狀態檢修評價系統，完善了設備基礎狀態信息，為科學制定狀態檢修策略奠定基礎。

4 結束語

以上闡述了一種新型、智能、方便、快捷的高壓隔離開關觸指壓力測試工具，該電子式高壓隔離開關測試儀器已經申報國家發明專利和實用新型專利，并且實用新型專利已經授權。該成果的推廣和應用，增加隔離開關狀態檢測的方法，填補工作中無法測量觸指壓力的盲點，解決了隔離開關沒有預防數據和措施的問題，并且使上級部門的文件徹底落實，使檢修水平進一步提升。

[1] 國家電網公司生產部．國家電網公司狀態檢修規章制度和技術標準匯編[M].北京:中國電力出版社，2008．

[2] 國家電網公司.十八項電網重大反事故措施[M].北京:國家電網公司發布，2012.

本文責任編輯：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，主要從事檢修試驗管理工作。

TM564.1

B

1001-9898(2013)04-0006-03