电子式触指压力测试仪的研制

陈 磊，张志超，崔 猛 ，冯红卫

(国网河北省电力公司保定供电分公司，河北 保定 071000 )

电子式触指压力测试仪的研制

陈 磊，张志超，崔 猛 ，冯红卫

(国网河北省电力公司保定供电分公司，河北 保定 071000 )

针对触指压力下降引发高压隔离开关故障频发的问题，提出研制电子式触指压力测试仪的方案，介绍该仪器的测试原理和电路工作原理，分析其技术实现方式和应用效果，认为该仪器的应用填补了工作中无法测量触指压力的盲点。

电子式；触指压力测试仪；智能模块；状态检测

高压隔离开关被广泛应用于电力系统,是电网运行设备中数量最多、维护工作量最大的一次设备。而其中由于触指压力下降引发的高压隔离开关过热故障频繁发生。国家电网生[2006]57号《交流高压隔离开关和接地开关评价标准》将高压隔离开关触指压力测试列为了预防性试验项目[1]; 国家电网公司在《十八项电网重大反事故措施》11.12.2条、《河北省电力公司输变电设备状态检修导则》在9.3.1款以及《河北省电力公司输变电设备状态诊断导则》11.2.2款均要求对新安装或检修后的高压隔离开关开展触指压力测试[2]。但由于没有专用测量工具和实用有效的测试方法, 并没能检测触指压力,文件精神和要求也没有得到落实。目前只有通过测试隔离开关回路的接触电阻来判断接触部位的接触情况，只能做到事后检修，缺少预防性的监控手段。虽然有些地区研制了专门测试触指压力的仪器，但是大部分基于液压或机械式原理，操作复杂，对于现场测量实用性有待提高。 为了提供一种新型、方便、快捷、智能化检测工具，研制了电子式触指压力测试仪，该仪器由压力处理、显示装置和测试模具组成，实现了数字化、小型化、便携化。

1 电子式触指压力测试仪原理

1.1 测试原理

该触指压力测试仪分为触头模具，数据处理、显示两个模块，触头模具根据测试隔离开关类型要求制作了4种规格，分别适用于GW5、GW4、GW16型隔离开关和小车触头，见图1。数据处理和显示模块嵌在轻质铝薄箱子内，通过处理触头模具采集的数据来显示相应的压力值。现场测试如图2所示。

图1 触头模具

图2 现场测试

仪器实施方式原理示意见图3，1为高压隔离开关触指4中要测试的弹簧，3为仪器触头模具，模具内置了接触式压力传感器2。在测试中，触头模具3插入到相应型号的隔离开关触指4时，其1中压力值将由传感器2采集并通过RS232传输线5将采集信号传输到压力处理、显示装置6中，通过压力转换模块7将模拟压力值转换成数字值，在传输到控制器8完成压力折算，最后通过显示装置9将最终数据进行显示。

图3 仪器实施方式原理示意

该仪器通过与额定数据进行比较来确定采集数据是否合格。另外，由于该仪器简单轻便，可由单人在架构上进行操作。该仪器已经通过了保定计量研究所的精度检测，为1.0级设备，即测量误差在1%以下，完全可以作为成型产品应用到现场。

1.2 电路工作原理

该仪器的电路核心部分采用32位C8051单片机提供数据处理和运算功能，并且通过液晶显示将数据输出，具体实现方式见图4。

图4 应用电路实现方式

压力传感器2是由变阻R11、变阻R12、变阻R13和变阻R14构成的压阻式结构，采集放大电路7采用OP07型运算放大器U1，单片机8采用C805lF020型单片机U2，液晶显示器9选用HSl2864图形点阵液晶显示器U3。压阻式压力传感器2的信号输出端通过RS232数据线5和电阻R2和电阻R3连接运算放大器U1的输入端2脚和3脚，运算放大器U1的输出端6脚通过电阻R5连接单片机U2信号输入端P1.0脚，通过单片机U2内的A/D转换电路将模拟压力值转换成数字值，再经单片机U2内的处理器将该数字值转换成显示器能显示的数据，由单片机U2的信号输出端P0.0脚、P0.1脚、P0.2脚、P0.3脚、P0.4脚、P0.5脚、P0.6脚和P0.7脚通过数据总线输出给图形点阵液晶显示器U3的信号脚输入端DB0脚、DB1脚、DB2脚、DB3脚、DB4脚、DB5脚、DB6脚、DB7脚、RS脚和R/W脚，由图形点阵液晶显示器U3显示。运算放大器U1的8脚连接滑动变阻器R8的一端，6脚连接在滑动变阻器R8的另一端，1脚接+9V电源，4脚连接-9V电源，2脚通过电阻R4连接6脚；滑动变阻器R8的中心抽头连接+9V电源。单片机U2的16脚和17脚分别连接型号为74HC00的集成芯片U4的输入端，集成芯片U4的信号输出端连接在液晶显示器U3的E脚；单片机U2的18脚外接由电容C3、电容C4和晶体振荡器组成的晶振电路。液晶显示器U3的复位脚RST一路通过电容C2接地，另一路通过电阻R10接电源VCC。

2 电子式触指压力测试仪技术实现

2.1 硬件部分

a. 该仪器采用32位单片机，能够快速完成采集数据的A/D转换和数据处理，快速准确给出采集数据的压力折算值。

b. 该仪器采用的数据传输线为RS232总线式，确保数据及时准确传输到仪器数据处理部分。

c. 采用柔性薄膜式压力传感器，柔性薄膜式压力传感器属于压阻效应型压力传感器, 具有以下优点:压力与电阻变化具有高度线性关系;传感器本体非常薄(0.127 mm)且具有可挠性, 属于薄片式感测元件。压力传递采用刚性材料滑块, 使各元件间紧密结合, 压力正向传递且传递过程各器件均无变形和预压间隙, 解决了其他方式触指压力测量中结构器件发生变形引起的测量误差。

2.2 测量应用数据库

隔离开关厂家在本型号产品试验和出厂时均有相应压力参考值，而且此参考值均为试验和经验的真值，这些数据为仪器的测量提供了数据基础。

另一参考数据为电力行业相关标准和针对隔离开关的触指压力要求，主要为国家电网公司《国家电网公司输变电设备状态检修导则》、《河北省电力公司输变电设备状态检修导则》对于高压隔离开关触指压力值的要求。

由于不同厂家的数据有些不同，该仪器的母数据为同型号不同厂家数据对比产生的可靠数据和行业标准进行核对，最终确定本仪器检测的参考数据。

3 仪器应用效果

3.1 现场应用方面

该成果所配模具为多种规格的触头，可以根据触指类型进行更换。电子式触指压力测试仪简单轻便，单人即可在架构上进行操作。

电子式隔离开关触指压力测试仪的研发，为河北省南部电网高压隔离开关状态诊断和检修维护提供了方便。自2011年2月以来，国网河北省电力公司保定供电分公司开关专业应用电子式触指压力测试仪测试各类高压隔离开关触指压力615相次，发现触指压力不足42相，更换触头弹簧60根，有效降低隔离开关握手发热隐患。减少35次停电检修工作，有效提高了电网的稳定性。

3.2 制度完善方面

依据电子式触指压力测试仪测试结果，编制了《高压隔离开关触指压力测试标准》，在进行数据采集、记录、分析，得出触指压力正常值、注意值、异常值后，按照状态检修管理中的规定安排相应的检测、检修。本次测试标准是以收集、整理的数据库为参考数据，按照测试结果制定下一轮的触指压力测试周期，从而规范触指压力测试的周期，从而将每期的测试数据作为状态检修的重要参考数据。并将检测结果输入省公司状态检修评价系统，完善了设备基础状态信息，为科学制定状态检修策略奠定基础。

4 结束语

以上阐述了一种新型、智能、方便、快捷的高压隔离开关触指压力测试工具，该电子式高压隔离开关测试仪器已经申报国家发明专利和实用新型专利，并且实用新型专利已经授权。该成果的推广和应用，增加隔离开关状态检测的方法，填补工作中无法测量触指压力的盲点，解决了隔离开关没有预防数据和措施的问题，并且使上级部门的文件彻底落实，使检修水平进一步提升。

[1] 国家电网公司生产部．国家电网公司状态检修规章制度和技术标准汇编[M].北京:中国电力出版社，2008．

[2] 国家电网公司.十八项电网重大反事故措施[M].北京:国家电网公司发布，2012.

本文责任编辑：杨秀敏

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

陈 磊(1978-)，男，工程师，主要从事检修试验管理工作。

TM564.1

B

1001-9898(2013)04-0006-03