專利名稱：電感式耦合傳感器及真空度在線檢測裝置的制作方法
技術領域：
本實用新型設計涉及電力設備檢測裝置，具體涉及一種電感式耦合傳感器及真空度在線檢測裝置。
背景技術：
在電力系統(tǒng)中真空斷路器是一種重要的開關設備，其在電力系統(tǒng)中起到控制和保護雙重作用，其性能優(yōu)劣直接關系到電力的安全穩(wěn)定供應。其所謂真空度就是真空斷路器(VCB)滅弧室內真空的程度，而真空度與氣壓 成相反的關系，通常說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，根據國家規(guī)定真空滅弧室內的氣體壓強應低于I. 33X10_2Pa。因此，真空度是真空斷路器工作狀況的重要參數和壽命指標之一，實時準確的掌握真空度狀況是真空斷路器安全平穩(wěn)運行的保障。在以往的真空度檢測方法中，多采用離線檢測的方式，它是預防性定期檢修的主要方法，適合于已知損耗規(guī)律的設備。經過數十年的發(fā)展，離線檢測方法成為是較為成熟的檢測手段，但是定期的停機檢查對工業(yè)生產和人們生活帶來諸多不便，為此無需系統(tǒng)過多停運的在線監(jiān)測方法成為新興研究的重點。在國內出現(xiàn)的在線監(jiān)測真空度的方法中，主要以檢測屏蔽罩電位作為真空度優(yōu)劣的判斷依據。然而，屏蔽罩是懸浮于真空滅弧室內部的金屬罩，其構成電位成分混合了交流分量和直流分量，增大了信號提取及測量的難度。

實用新型內容本實用新型所要解決的技術問題是提供一種精度高、可靠性強的電感式耦合傳感器及真空度在線檢測裝置。為解決上述問題，本實用新型是通過以下方案實現(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下底面開口的中空柱形的腔體；電磁屏蔽罩為一個上下貫通的中空柱形腔體；電磁屏蔽罩嵌設于絕緣支撐外殼的內部。絕緣板為中部設有開口的扁片狀；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，絕緣支撐外殼的下底面開口朝向絕緣板，且絕緣支撐外殼的下底面開口與絕緣板的開口相對；BNC接口輸出端子固定在絕緣底板的另一側。電感式耦合傳感元件設置在絕緣支撐外殼與電磁屏蔽罩相嵌套所形成的空腔內；電感式耦合傳感元件的2個引出端中的一個與BNC接口輸出端子的芯線相連、作為電感式耦合傳感器信號輸出線端，另一個與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)氧樹脂區(qū)所構成。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，所述絕緣板上的開口面積最好小于或等于絕緣支撐外殼下底面開口面積。上述方案中,所述絕緣板的兩側最好均設有固定卡座。采用上述電感式耦合傳感器所構成的真空度在線檢測裝置，其主要由電感式耦合傳感器、信號調理單元、中央處理單元、通信接口單元和顯示與報警單元構成，其中電感式耦合傳感器的輸出端經由信號調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，一路與顯示與報警單元連接，另一路則經由通信接口單元與遠程監(jiān)控主機相連。上述方案中，所述通信接口單元最好通過光纖或無線方式與遠程監(jiān)控主機相連。與現(xiàn)有技術相比，本實用新型的優(yōu)點在于I.電感式耦合傳感器自主研發(fā)、獨立設置，具有精度高，抗干擾能力強的特點，并 且與斷路器本體沒有任何電氣聯(lián)系，對斷路器本體沒有任何影響，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電感式信號耦合傳感器，檢測原理基于巴申定律，精確可靠，準確度高；3.通信接口單元通過光纖或無線方式發(fā)送滅弧室附近電磁場信息和真空度狀況，結構簡單，絕緣成本低，可靠性強。

圖I為一種電感式稱合傳感器結構不意圖；圖2為真空度在線檢測裝置的原理框圖；圖3為真空度在線檢測裝置具體應用系統(tǒng)示意圖。圖中標號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。
具體實施方式
參見圖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為一個下底面開口的中空柱形的腔體。電磁屏蔽罩2為一個上下貫通的中空柱形腔體，即電磁屏蔽罩2相當于是一個沒有上下底面、而僅有側面的柱形套筒。電磁屏蔽罩2嵌設于絕緣支撐外殼I的內部。絕緣板4為中部設有開口的扁片狀。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，絕緣支撐外殼I的下底面開口朝向絕緣板4，且絕緣支撐外殼I的下底面開口與絕緣板4的開口相對。BNC接口輸出端子5固定在絕緣底板的另一側。電感式耦合傳感元件3設置在絕緣支撐外殼I與電磁屏蔽罩2相嵌套所形成的空腔內。電感式耦合傳感元件3的2個引出端中的一個與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輸出線端；另一個則與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，在本實用新型優(yōu)選實施例中，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，所述絕緣板4的開口應與絕緣支撐外殼I的下底面開口的形狀和尺寸相配合，即所述絕緣板4上的開口面積小于或等于絕緣支撐外殼I下底面開口面積。在本實用新型優(yōu)選實施例中，由于絕緣支撐外殼I的開口為圓形，因此絕緣板4的開口也為圓形，且絕緣板4的開口直經應該等于或小于絕緣支撐外殼I的開口直徑即絕緣支撐外殼I的內腔直徑。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的兩側均設有固定卡座6。用于連接絕緣支撐外殼I與絕緣板4的固定卡座6為中部設有開口的扁環(huán)片狀，且該固定卡座6的開口與絕緣板4上開設的開口大小相當、位置相對。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上開設的開口封閉。上述電感式耦合傳感元件3主要由電感線圈和環(huán)氧樹脂區(qū)組成。其中電感式耦合傳感元件3實質上是一個感應高頻電磁場狀態(tài)的電感，由銅質漆包線在固體骨架上繞制而成，具體線徑和匝數的選擇根據具體檢測斷路器型號和安裝空間，基于Ansoft和Matlab軟件分析得出，通過最終實驗安裝調試確定。環(huán)氧樹脂區(qū)澆筑在上述電感線圈的外部，以實現(xiàn)其絕緣。電感線圈的2個引出端經由電感線圈外部澆筑的環(huán)氧樹脂區(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信息。電磁屏蔽罩2的作用是 使探頭對電磁場信號量的探測具有方向性和選擇性，通過該傳感器安裝方向和位置的調整使得該電量感應器可以區(qū)分和檢測斷路器A、B、C三相中多于2相的真空度同時探測，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的另一個輸出端與BNC接口輸出端子5的芯線相連，通常作為信號輸出線端；電感式耦合傳感元件3的其中一個輸入端，與BNC接口輸出端子5的一端相連，通常作為信號的參考接地端。BNC插頭輸出端子為電量感應器輸出接口形式，即同軸電纜接頭具有減少信號間相互干擾的作用，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裝置，如圖2所示，其主要由電感式耦合傳感器、信號調理單元、中央處理單元、通信接口單元和顯示與報警單元構成。其中電感式耦合傳感器的輸出端經由信號調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，一路與顯示與報警單元連接，另一路則經由通信接口單元與遠程監(jiān)控主機相連。屏蔽罩感應電位信號由電感式耦合傳感器探測并輸送至信號調理單元進行加工處理，經過中央處理器單元進行信號的分析處理，提取滅弧室內真空度信息；顯示與報警單元的功能是根據檢測到的當前真空度狀態(tài)進行數據顯示以方便當地視察，當初就現(xiàn)真空度劣化時給出就地報警提示檢修；通信接口單元將提取到的屏蔽罩信息以數字信號發(fā)送給真空度監(jiān)控終端。上述真空度在線檢測裝置與遠程監(jiān)控主機進行通信時，可以采用傳統(tǒng)有線或無線的方式，但為了提高信號傳輸的可靠性，在本實用新型優(yōu)選實施例中，所述通信接口單元通過光纖CAN或無線Zigbee方式與遠程監(jiān)控主機相連。使用時，真空斷路器的A、B、C相真空滅弧室均通過一個真空度在線檢測裝置來實現(xiàn)真空斷路器每相真空度的檢測。其中電感式耦合傳感器置于所需檢測真空斷路器對應相的真空滅弧室附近，檢測真空劣化過程中的滅弧室屏蔽罩到附近電磁場信息，其真空度判別原理是基于真空放電和巴申定律。信號調理單元接收電感式耦合傳感器的輸出，進行信號提取加工給出真空度狀況。中央處理器單元負責整個信號采集、加工處理、就地顯示與報警和遠程通信功能。顯示與報警單元根據當前真空度狀況進行就地顯示以備查詢，故障情況下給出報警提示；通信接口單元同過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。參見圖3。
權利要求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)為一個下底面開口的中空柱形的腔體；電磁屏蔽罩(2)為一個上下貫通的中空柱形腔體；電磁屏蔽罩(2)嵌設于絕緣支撐外殼(I)的內部； 絕緣板(4)呈中部設有開口的扁片狀；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，絕緣支撐外殼(I)的下底面開口朝向絕緣板(4)，且絕緣支撐外殼(I)的下底面開口與絕緣板(4)的開口相對；同軸電纜接口輸出端子(5)固定在絕緣底板的另一側； 電感式耦合傳感元件(3 )設置在絕緣支撐外殼(I)與電磁屏蔽罩(2 )相嵌套所形成的空腔內；電感式耦合傳感元件(3)的2個引出端中的一個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輸出線端，另一個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.根據權利要求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)氧樹脂區(qū)所構成。
3.根據權利要求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.根據權利要求I所述的電感式耦合傳感器，其特征在于所述絕緣板(4)上的開口面積小于或等于絕緣支撐外殼(I)下底面開口面積。
5.根據權利要求I所述的電感式耦合傳感器，其特征在于所述絕緣板(4)的兩側均設有固定卡座(6)。
6.真空度在線檢測裝置，其特征在于主要由電感式耦合傳感器、信號調理單元、中央處理單元、通信接口單元和顯示與報警單元構成；其中電感式耦合傳感器的輸出端經由信號調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，一路與顯示與報警單元連接，另一路則經由通信接口單元與遠程監(jiān)控主機相連； 上述電感式稱合傳感器為權利要求I 5中任意一項所述的電感式稱合傳感器。
7.根據權利要求6所述的真空度在線檢測裝置，其特征在于所述通信接口單元通過光纖或無線方式與遠程監(jiān)控主機相連。
專利摘要本實用新型公開一種電感式耦合傳感器及真空度在線檢測裝置。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。真空度在線檢測裝置主要由電感式耦合傳感器、信號調理單元、中央處理單元、通信接口單元和顯示與報警單元構成。本實用新型具有精確可靠，準確度高、可靠性強的特點。
文檔編號G01L21/00GK202648869SQ20122023390
公開日2013年1月2日 申請日期2012年5月23日 優(yōu)先權日2012年5月23日
發(fā)明者張鑫, 范興明, 黃知超, 楊家志, 劉華東, 李震 申請人:桂林電子科技大學