斷路器機械特性在線監測系統的制作方法
【專利摘要】本實用新型涉及斷路器機械特性在線監測系統，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，使檢測所依據的參數更加多元化，與其他參數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測系統
技術領域
[0001]本實用新型涉及一種斷路器機械特性在線監測系統，便于更好維護戶內高壓交流真空斷路器運行。
【背景技術】
[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、安全性高等優點，在中壓配電網中得到了廣泛的應用。隨著使用量的迅速增加，相關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是勢在必行的。對斷路器狀態進行實時在線監測，可以及時了解斷路器工作狀態、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。依據在線監測數據的變化做出科學合理的檢修計劃，最終提高供電系統的可靠性與經濟性。
[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在合理范圍內，然而在斷路器實際投入運行以后，隨著不斷的機械操作，其特性數據會發生變化，但用戶卻很難實時掌握其特性數據變化情況。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運行效率。因此，對斷路器在線監測技術進行研究與應用，顯得十分必要。
[0004]為了監測斷路器機械特性，早期的技術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據經過濾波電路和AD轉換電路送入DSP處理器，DSP處理器還通過光電耦合器連接三相端口開關量檢測單元和線圈觸發信號，DSP處理器還連接有IXD顯示器、鍵盤和U盤、打印機等設備。
[0006]上述方案通過檢測觸頭行程、線圈電流、開關量信號等多種參數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，能夠通過比對不同的數據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昂貴的設備，而且對電力系統安全的意義重大，僅依靠上述參數仍然不能夠全面的考察斷路器機械特性。例如應用了壓力傳感器來測量觸頭壓力，以期獲得更加全面的監測結果。
[0008]為了進一步完善機械特性的監測，本領域還需要更加完善的方案。
【實用新型內容】
[0009]本實用新型的目的是提供一種斷路器機械特性監測系統，用以解決現有技術的監測系統不夠完善的問題。
[0010]為實現上述目的，本實用新型的方案包括:
[0011 ] 一種斷路器機械特性在線監測系統，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、電流傳感器和開關量單元通過信號調理模塊連接所述(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據，其滑塊通過萬向節與動觸頭相連，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;無線測溫模塊，用于實時監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據發往溫度接收模塊;溫度接收模塊，用于實時接收無線測溫模塊發送的各個溫度數據;CPU模塊，對經過信號調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，使檢測所依據的參數更加多元化，與其他參數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]開關量單元，用于采集斷路器分、合位以及儲能狀態;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據;信號調理模塊，用于對各個傳感器采集的模擬量進行調理、濾波等處理，使其符合CPU模塊的A/D轉換范圍。
[0022]CPU模塊對每次動作的傳感器數據進行保存，并在顯示屏上顯示每次動作的相關行程曲線、壓力曲線、電流曲線以及經過計算得到的行程、超程、分合閘速度等特性參數。
[0023]CPU模塊以232通信的方式從溫度接收模塊讀取溫度數據，并在液晶屏顯示各個溫度。在收到上位機發送的數據召喚命令時，以485通信或無線通信方式將存儲模塊中存儲的動作數據發送給上位機;人機接口單元，為裝置提供顯示屏、按鍵、指示燈等操作接口 ；數據存儲模塊，用于保存每次動作的傳感器數據;電源模塊，為整個系統提供所需電源。
【附圖說明】

[0024]圖1為實施例的斷路器機械特性在線監測系統組成示意圖；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、信號調理模塊7、溫度接收模塊8、CPU模塊9、人機接口單元I O、數據存儲模塊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]下面結合附圖對本實用新型做進一步詳細的說明。
[0026]如圖1的一種斷路器機械特性在線監測系統，包括位移傳感器1、壓力傳感器2、開關量單元3、霍爾電流傳感器4、無線測溫模塊5、信號調理模塊6、溫度接收模塊7、CPU模塊8、人機接口單元9、數據存儲模塊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。開關量單元3外接斷路器輔助觸點，可準確反映斷路器當前狀態。霍爾電流傳感器4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，輸出相應電壓信號。無線測溫模塊5分別安裝在斷路器上下觸頭相應位置，以測量相應溫度。
[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據，其滑塊通過萬向節與動觸頭相連，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;無線測溫模塊，用于實時監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據發往溫度接收模塊;溫度接收模塊，用于實時接收無線測溫模塊發送的各個溫度數據;CPU模塊，對經過信號調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整。
[0029]由于斷路器長期在大電流、高電壓及高負荷的狀態下運行，在動作過程中觸頭會產生熱量。因此，通過監測觸頭溫度也能夠獲取關于觸頭動作的信息，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，甚至產生短路，引起爆炸、火災等事故。增加了對觸頭溫度的監測，可實時掌握電力系統的運營狀況，及時發現異常并提前維護，避免事故發生。
[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時，也可以有所取舍，比如，不加入開關量單元。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，信號調理模塊6也可以與CPU模塊集成設計。
[0032]溫度接收模塊7接收無線測溫模塊5的實時溫度數據，并以232通信方式將數據發送給CPU模塊8。當斷路器進行分/合閘操作時，CPU模塊8通過對相應霍爾電流傳感器4輸出信號的判斷，識別當前動作類型，并觸發各個傳感器信號采集通道采集相應位移、壓力傳感器數據并將其保存至數據存儲模塊10，同時對三相位移數據分別采用算法計算相應的行程，通過壓力數據尋找剛分、剛合點，以準確計算超程、速度等參數。通過232通信讀取溫度接收模塊7收到的溫度數據，相應的傳感器數據曲線以及機械特性參數、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次動作數據，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據通信，以將數據存儲模塊10中存儲的傳感器數據實時發往上位機，供上位機調取和處理。整套系統需要外圍220V AC/DC電源給電源模塊13供電，然后通過電源模塊13給整套系統提供電源，以保證系統的可靠運行。
[0033]本實施例的的具有實時監測、本地顯示、大容量存儲、報警閾值設置、本地報警、485遠程通信、近距離無線通信等功能，能夠很好的監測斷路器運行狀態，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，從而節省相關檢修費用。與現有監測裝置相比，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，且采用位移與壓力數據相互結合的算法計算特性數據，提高了計算精度。兼具溫度監測功能，同時可將相關數據以485通信或無線通信方式發往后臺管理系統，便于集中監測與管理。可實時在線監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，采用對本領域技術人員而言容易想到的方式對上述實施例中的技術手段進行變換、替換、修改，并且起到的作用與本實用新型中的相應技術手段基本相同、實現的實用新型目的也基本相同，這樣形成的技術方案是對上述實施例進行微調形成的，這種技術方案仍落入本實用新型的保護范圍內。
【主權項】
1.斷路器機械特性在線監測系統，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.根據權利要求1所述的斷路器機械特性在線監測系統，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.根據權利要求1所述的斷路器機械特性在線監測系統，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量單元。4.根據權利要求2所述的斷路器機械特性在線監測系統，其特征在于，所述串行通訊模塊為485通信模塊。5.根據權利要求3所述的斷路器機械特性在線監測系統，其特征在于，所述位移傳感器、壓力傳感器、電流傳感器和開關量單元通過信號調理模塊連接所述CHJ模塊。6.根據權利要求1所述的斷路器機械特性在線監測系統，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.根據權利要求1所述的斷路器機械特性在線監測系統，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.根據權利要求1-5中任一項所述的斷路器機械特性在線監測系統，其特征在于，所述CPU模塊還連接有輸出存儲模塊。9.根據權利要求1-5中任一項所述的斷路器機械特性在線監測系統，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