斷路器機械特性在線監(jiān)測系統(tǒng)的制作方法
【專利摘要】本實用新型涉及斷路器機械特性在線監(jiān)測系統(tǒng)，包括CPU模塊，用于采集觸頭行程的位移傳感器，用于采集觸頭壓力的壓力傳感器和用于采集線圈電流的電流傳感器，所述CPU模塊采樣連接所述位移傳感器、壓力傳感器和電流傳感器；還包括用于安裝在觸頭上至少一個設(shè)定位置的至少一個無線測溫模塊，無線測溫模塊與一個溫度接收模塊無線通訊連接，所述CPU模塊連接所述溫度接收模塊。由于增加了對觸頭溫度的測量，使檢測所依據(jù)的參數(shù)更加多元化，與其他參數(shù)的比對中更容易去偽存真，交互印證，進一步完善對斷路器機械性能的檢測。
【專利說明】
斷路器機械特性在線監(jiān)測系統(tǒng)
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本實用新型涉及一種斷路器機械特性在線監(jiān)測系統(tǒng)，便于更好維護戶內(nèi)高壓交流真空斷路器運行。
【背景技術(shù)】
[0002]真空斷路器以其體積小、壽命長、滅弧性能好、適于頻繁操作、維護工作量小、安全性高等優(yōu)點，在中壓配電網(wǎng)中得到了廣泛的應(yīng)用。隨著使用量的迅速增加，相關(guān)檢修量和費用也逐年增長，而絕大部分檢修費用消耗在斷路器定期檢修上。頻繁操作與過度檢修拆卸會降低斷路器動作可靠性，因此，盡量減少斷路器檢修次數(shù)是勢在必行的。對斷路器狀態(tài)進行實時在線監(jiān)測，可以及時了解斷路器工作狀態(tài)、缺陷部位等，減少過早或不必要的檢修，從而降低維護和檢修費用。依據(jù)在線監(jiān)測數(shù)據(jù)的變化做出科學(xué)合理的檢修計劃，最終提高供電系統(tǒng)的可靠性與經(jīng)濟性。
[0003]目前，對于斷路器機械特性的測量，絕大部分是在廠家出廠試驗時利用機械特性測試儀進行。雖然保證了出廠時斷路器機械特性參數(shù)在合理范圍內(nèi)，然而在斷路器實際投入運行以后，隨著不斷的機械操作，其特性數(shù)據(jù)會發(fā)生變化，但用戶卻很難實時掌握其特性數(shù)據(jù)變化情況。只能通過定期或不定期檢修來進行測量，一方面浪費大量的人力、物力以及財力，另一方面，頻繁檢修會降低電網(wǎng)運行效率。因此，對斷路器在線監(jiān)測技術(shù)進行研究與應(yīng)用，顯得十分必要。
[0004]為了監(jiān)測斷路器機械特性，早期的技術(shù)中通常是通過檢測線圈電流來間接判斷斷路器機械性能。這種方案可靠性較差。
[0005]公告號為CN203518937U的中國專利申請披露了一種高壓斷路器的機械特性測試儀。包括直線位移傳感器、角位移傳感器、霍爾電流傳感器、DSP處理器等。直線位移傳感器、角位移傳感器、霍爾電流傳感器檢測數(shù)據(jù)經(jīng)過濾波電路和AD轉(zhuǎn)換電路送入DSP處理器，DSP處理器還通過光電耦合器連接三相端口開關(guān)量檢測單元和線圈觸發(fā)信號，DSP處理器還連接有IXD顯示器、鍵盤和U盤、打印機等設(shè)備。
[0006]上述方案通過檢測觸頭行程、線圈電流、開關(guān)量信號等多種參數(shù)對斷路器機械特性進行綜合判斷，由于還引入了觸頭行程參數(shù)，能夠通過比對不同的數(shù)據(jù)從不同角度對觸頭動作進行研究，相比早期的僅測量電流的方案，測試可靠性更高，能夠比較準(zhǔn)確地獲得斷路器的機械特性。
[0007]由于高壓斷路器是一種造價相當(dāng)昂貴的設(shè)備，而且對電力系統(tǒng)安全的意義重大，僅依靠上述參數(shù)仍然不能夠全面的考察斷路器機械特性。例如應(yīng)用了壓力傳感器來測量觸頭壓力，以期獲得更加全面的監(jiān)測結(jié)果。
[0008]為了進一步完善機械特性的監(jiān)測，本領(lǐng)域還需要更加完善的方案。
【實用新型內(nèi)容】
[0009]本實用新型的目的是提供一種斷路器機械特性監(jiān)測系統(tǒng)，用以解決現(xiàn)有技術(shù)的監(jiān)測系統(tǒng)不夠完善的問題。
[0010]為實現(xiàn)上述目的，本實用新型的方案包括:
[0011 ] 一種斷路器機械特性在線監(jiān)測系統(tǒng)，包括CPU模塊，用于采集觸頭行程的位移傳感器，用于采集觸頭壓力的壓力傳感器和用于采集線圈電流的電流傳感器，所述CPU模塊采樣連接所述位移傳感器、壓力傳感器和電流傳感器;還包括用于安裝在觸頭上至少一個設(shè)定位置的至少一個無線測溫模塊，無線測溫模塊與一個溫度接收模塊無線通訊連接，所述CPU模塊連接所述溫度接收模塊。
[0012]進一步的，所述CPU模塊還連接有無線通信模塊和/或串行通訊模塊，用于與上位機進行通訊。
[0013]進一步的，所述串行通訊模塊為485通信模塊。
[0014]進一步的，所述CPU模塊通過RS232串行總線與所述溫度接收模塊連接。
[0015]進一步的，所述電流傳感器為分別串入分閘回路、合閘回路以及儲能回路的霍爾電流傳感器。
[0016]進一步的，所述CPU模塊還采樣連接用于連接斷路器輔助觸點的開關(guān)量單元。
[0017]進一步的，所述位移傳感器、壓力傳感器、電流傳感器和開關(guān)量單元通過信號調(diào)理模塊連接所述(PU模塊。
[0018]進一步的，所述CPU模塊還連接有輸出存儲模塊。
[0019]位移傳感器，用于采集斷路器分合閘過程中動觸頭行程變化數(shù)據(jù)，其滑塊通過萬向節(jié)與動觸頭相連，可精確反映分合閘過程中動觸頭位移變化;壓力傳感器，用于采集分合閘過程中絕緣拉桿壓力變化情況，作為判斷剛分、剛合點的依據(jù);無線測溫模塊，用于實時監(jiān)測斷路器上下觸頭的溫度變化情況，并以無線方式將溫度數(shù)據(jù)發(fā)往溫度接收模塊;溫度接收模塊，用于實時接收無線測溫模塊發(fā)送的各個溫度數(shù)據(jù);CPU模塊，對經(jīng)過信號調(diào)理模塊處理的各個傳感器模擬量進行采集和處理。由于增加了對觸頭溫度的測量，使檢測所依據(jù)的參數(shù)更加多元化，與其他參數(shù)的比對中更容易去偽存真，交互印證，進一步完善對斷路器機械性能的檢測。
[0020]485通信模塊，與上位機進行485通信;無線通信模塊，以無線方式與上位機進行通
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[0021]開關(guān)量單元，用于采集斷路器分、合位以及儲能狀態(tài);霍爾電流傳感器，用于采集分、合閘線圈以及儲能電機線圈電流數(shù)據(jù);信號調(diào)理模塊，用于對各個傳感器采集的模擬量進行調(diào)理、濾波等處理，使其符合CPU模塊的A/D轉(zhuǎn)換范圍。
[0022]CPU模塊對每次動作的傳感器數(shù)據(jù)進行保存，并在顯示屏上顯示每次動作的相關(guān)行程曲線、壓力曲線、電流曲線以及經(jīng)過計算得到的行程、超程、分合閘速度等特性參數(shù)。
[0023]CPU模塊以232通信的方式從溫度接收模塊讀取溫度數(shù)據(jù)，并在液晶屏顯示各個溫度。在收到上位機發(fā)送的數(shù)據(jù)召喚命令時，以485通信或無線通信方式將存儲模塊中存儲的動作數(shù)據(jù)發(fā)送給上位機;人機接口單元，為裝置提供顯示屏、按鍵、指示燈等操作接口 ；數(shù)據(jù)存儲模塊，用于保存每次動作的傳感器數(shù)據(jù);電源模塊，為整個系統(tǒng)提供所需電源。
【附圖說明】

[0024]圖1為實施例的斷路器機械特性在線監(jiān)測系統(tǒng)組成示意圖；1、位移傳感器(A、B、C三相)2、壓力傳感器(A、B、C三相)3、開關(guān)量單元4、霍爾電流傳感器(分閘線圈、合閘線圈、儲能電機線圈)5、無線測溫模塊6、信號調(diào)理模塊7、溫度接收模塊8、CPU模塊9、人機接口單元I O、數(shù)據(jù)存儲模塊11、485通信模塊12、無線通信模塊13、電源模塊。
【具體實施方式】
[0025]下面結(jié)合附圖對本實用新型做進一步詳細(xì)的說明。
[0026]如圖1的一種斷路器機械特性在線監(jiān)測系統(tǒng)，包括位移傳感器1、壓力傳感器2、開關(guān)量單元3、霍爾電流傳感器4、無線測溫模塊5、信號調(diào)理模塊6、溫度接收模塊7、CPU模塊8、人機接口單元9、數(shù)據(jù)存儲模塊1、485通信模塊11、無線通信模塊12以及電源模塊13。
[0027]本系統(tǒng)進行工作的具體原理如下:將位移傳感器I分別安裝在斷路器框架底部，通過萬向節(jié)與斷路器動觸頭下部相連。將壓力傳感器2上端分別與絕緣拉桿連接固定，下端通過銷子與斷路器每相拐臂連接固定，壓力傳感器既作為斷路器機構(gòu)的一部分，又可完整地反映斷路器分合閘動作過程中力的變化。開關(guān)量單元3外接斷路器輔助觸點，可準(zhǔn)確反映斷路器當(dāng)前狀態(tài)?；魻栯娏鱾鞲衅?分別串入分閘回路、合閘回路以及儲能回路，對分合閘操作時的瞬時電流進行快速響應(yīng)，輸出相應(yīng)電壓信號。無線測溫模塊5分別安裝在斷路器上下觸頭相應(yīng)位置，以測量相應(yīng)溫度。
[0028]位移傳感器，用于采集斷路器分合閘過程中動觸頭行程變化數(shù)據(jù)，其滑塊通過萬向節(jié)與動觸頭相連，可精確反映分合閘過程中動觸頭位移變化;壓力傳感器，用于采集分合閘過程中絕緣拉桿壓力變化情況，作為判斷剛分、剛合點的依據(jù);無線測溫模塊，用于實時監(jiān)測斷路器上下觸頭的溫度變化情況，并以無線方式將溫度數(shù)據(jù)發(fā)往溫度接收模塊;溫度接收模塊，用于實時接收無線測溫模塊發(fā)送的各個溫度數(shù)據(jù);CPU模塊，對經(jīng)過信號調(diào)理模塊處理的各個傳感器模擬量進行采集和處理。無線測溫模塊的數(shù)量可以是一個或多個，所部署的位置也可以在斷路器室中進行調(diào)整。
[0029]由于斷路器長期在大電流、高電壓及高負(fù)荷的狀態(tài)下運行，在動作過程中觸頭會產(chǎn)生熱量。因此，通過監(jiān)測觸頭溫度也能夠獲取關(guān)于觸頭動作的信息，這些信息能夠與通過位移傳感器、壓力傳感器等獲得的信息進行比較驗證，進一步完善對斷路器機械性能的檢測。另外，由于散熱性能影響，致使觸頭溫度容易過熱，影響使用壽命，甚至產(chǎn)生短路，引起爆炸、火災(zāi)等事故。增加了對觸頭溫度的監(jiān)測，可實時掌握電力系統(tǒng)的運營狀況，及時發(fā)現(xiàn)異常并提前維護，避免事故發(fā)生。
[0030]作為其他實施方式，在選定檢測斷路器機械特性所需要的參數(shù)時，也可以有所取舍，比如，不加入開關(guān)量單元。在選取對外輸出時，無線通信模塊、485通信模塊也可以選取其中一種。
[0031]信號調(diào)理模塊6對位移傳感器1、壓力傳感器2、霍爾電流傳感器4輸出信號進行處理，之后送入CPU模塊。作為其他實施方式，信號調(diào)理模塊6也可以與CPU模塊集成設(shè)計。
[0032]溫度接收模塊7接收無線測溫模塊5的實時溫度數(shù)據(jù)，并以232通信方式將數(shù)據(jù)發(fā)送給CPU模塊8。當(dāng)斷路器進行分/合閘操作時，CPU模塊8通過對相應(yīng)霍爾電流傳感器4輸出信號的判斷，識別當(dāng)前動作類型，并觸發(fā)各個傳感器信號采集通道采集相應(yīng)位移、壓力傳感器數(shù)據(jù)并將其保存至數(shù)據(jù)存儲模塊10，同時對三相位移數(shù)據(jù)分別采用算法計算相應(yīng)的行程，通過壓力數(shù)據(jù)尋找剛分、剛合點，以準(zhǔn)確計算超程、速度等參數(shù)。通過232通信讀取溫度接收模塊7收到的溫度數(shù)據(jù)，相應(yīng)的傳感器數(shù)據(jù)曲線以及機械特性參數(shù)、實時溫度等可在人機接口單元9的顯示屏進行直觀查看。存儲模塊10采用大容量存儲芯片，可存儲多達10000次動作數(shù)據(jù)，并自動進行更新覆蓋。485通信模塊11以及無線通信模塊12用于與上位機進行數(shù)據(jù)通信，以將數(shù)據(jù)存儲模塊10中存儲的傳感器數(shù)據(jù)實時發(fā)往上位機，供上位機調(diào)取和處理。整套系統(tǒng)需要外圍220V AC/DC電源給電源模塊13供電，然后通過電源模塊13給整套系統(tǒng)提供電源，以保證系統(tǒng)的可靠運行。
[0033]本實施例的的具有實時監(jiān)測、本地顯示、大容量存儲、報警閾值設(shè)置、本地報警、485遠程通信、近距離無線通信等功能，能夠很好的監(jiān)測斷路器運行狀態(tài)，提高斷路器故障檢修的針對性，大大減少不必要的停電檢修以及定期檢修等，從而節(jié)省相關(guān)檢修費用。與現(xiàn)有監(jiān)測裝置相比，本實用新型體積小巧、集成度高，可方便地安裝于斷路器框架之內(nèi)，且采用位移與壓力數(shù)據(jù)相互結(jié)合的算法計算特性數(shù)據(jù)，提高了計算精度。兼具溫度監(jiān)測功能，同時可將相關(guān)數(shù)據(jù)以485通信或無線通信方式發(fā)往后臺管理系統(tǒng)，便于集中監(jiān)測與管理?？蓪崟r在線監(jiān)測斷路器機械特性以及觸頭溫度等信息，具備大容量存儲、參數(shù)越限告警、485通信以及無線通信等功能。極大地方便了運維人員對斷路器的檢修，提高檢修針對性，降低斷路器維護費用。
[0034]以上給出了本實用新型涉及的【具體實施方式】，但本實用新型不局限于所描述的實施方式。在本實用新型給出的思路下，采用對本領(lǐng)域技術(shù)人員而言容易想到的方式對上述實施例中的技術(shù)手段進行變換、替換、修改，并且起到的作用與本實用新型中的相應(yīng)技術(shù)手段基本相同、實現(xiàn)的實用新型目的也基本相同，這樣形成的技術(shù)方案是對上述實施例進行微調(diào)形成的，這種技術(shù)方案仍落入本實用新型的保護范圍內(nèi)。
【主權(quán)項】
1.斷路器機械特性在線監(jiān)測系統(tǒng)，包括CHJ模塊，用于采集觸頭行程的位移傳感器，用于采集觸頭壓力的壓力傳感器和用于采集線圈電流的電流傳感器，所述CPU模塊采樣連接所述位移傳感器、壓力傳感器和電流傳感器;其特征在于，還包括用于安裝在觸頭上至少一個設(shè)定位置的至少一個無線測溫模塊，無線測溫模塊與一個溫度接收模塊無線通訊連接，所述(PU模塊連接所述溫度接收模塊。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的斷路器機械特性在線監(jiān)測系統(tǒng)，其特征在于，所述CPU模塊還連接有無線通信模塊和/或串行通訊模塊，用于與上位機進行通訊。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的斷路器機械特性在線監(jiān)測系統(tǒng)，其特征在于，所述CPU模塊還采樣連接用于連接斷路器輔助觸點的開關(guān)量單元。4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的斷路器機械特性在線監(jiān)測系統(tǒng)，其特征在于，所述串行通訊模塊為485通信模塊。5.根據(jù)權(quán)利要求3所述的斷路器機械特性在線監(jiān)測系統(tǒng)，其特征在于，所述位移傳感器、壓力傳感器、電流傳感器和開關(guān)量單元通過信號調(diào)理模塊連接所述CHJ模塊。6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的斷路器機械特性在線監(jiān)測系統(tǒng)，其特征在于，所述CPU模塊通過RS232串行總線與所述溫度接收模塊連接。7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的斷路器機械特性在線監(jiān)測系統(tǒng)，其特征在于，所述電流傳感器為分別串入分閘回路、合閘回路以及儲能回路的霍爾電流傳感器。8.根據(jù)權(quán)利要求1-5中任一項所述的斷路器機械特性在線監(jiān)測系統(tǒng)，其特征在于，所述CPU模塊還連接有輸出存儲模塊。9.根據(jù)權(quán)利要求1-5中任一項所述的斷路器機械特性在線監(jiān)測系統(tǒng)，其特征在于，所述CPU模塊還連接有人機接口單元。
【文檔編號】G01R31/327GK205691734SQ201620565541
【公開日】2016年11月16日
【申請日】2016年6月12日 公開號201620565541.3, CN 201620565541, CN 205691734 U, CN 205691734U, CN-U-205691734, CN201620565541, CN201620565541.3, CN205691734 U, CN205691734U
【發(fā)明人】潘亞培, 王卓, 劉洋, 楊昭, 范冠鵬, 李金輝, 張英杰
【申請人】河南森源電氣股份有限公司