專利名稱：電力開關(guān)柜斷路器分合閘周期在線檢測(cè)裝置及其檢測(cè)方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種電力開關(guān)柜斷路器的在線檢測(cè)裝置和方法，特別涉及一種電力開關(guān)柜斷路器分合閘周期的在線檢測(cè)裝置和方法。
背景技術(shù)：
長(zhǎng)期以來(lái)，電力開關(guān)柜斷路器因機(jī)械特性變壞、斷路器三相不同期而引發(fā)的事故時(shí)有發(fā)生，為此需要采用斷路器機(jī)械特性在線檢測(cè)裝置來(lái)進(jìn)行檢測(cè)，但現(xiàn)有的斷路器機(jī)械特性檢測(cè)儀均為離線檢測(cè)，必須在斷路器停運(yùn)后才可實(shí)施檢測(cè)。斷路器機(jī)械特性不可實(shí)現(xiàn)在線檢測(cè)的原因比較多，其主要原因是斷路器帶電狀態(tài)下分合閘周期不易被準(zhǔn)確檢測(cè)。目前，斷路器分合閘周期在線檢測(cè)方法主要有三種，一種方法是利用霍爾電流傳感器與電流互感器結(jié)合進(jìn)行檢測(cè)，利用斷路器分合閘時(shí)斷路器主回路的電流消失時(shí)刻或流過電流時(shí)刻來(lái)確定斷路器動(dòng)靜觸頭的剛分或剛合時(shí)刻，該方法雖能較準(zhǔn)確地對(duì)斷路器分合閘周期進(jìn)行在線檢測(cè)，但在斷路器不帶負(fù)荷的情況下該方法卻無(wú)法實(shí)施；第二種方法是利用霍爾電流傳感器和斷路器的輔助觸頭來(lái)進(jìn)行檢測(cè)，利用斷路器輔助觸頭來(lái)確定開關(guān)剛分、剛合時(shí)刻， 由于斷路器輔助觸頭是機(jī)械觸頭，其動(dòng)作與斷路器動(dòng)作并不是嚴(yán)格的同步，因此，存在很大的誤差和隨機(jī)性。第三種方法是采用霍爾電流傳感器和振動(dòng)傳感器來(lái)進(jìn)行檢測(cè)，通過對(duì)斷路器分合閘振動(dòng)信號(hào)進(jìn)行分析，確定了斷路器分合閘過程中振動(dòng)信號(hào)的最大值對(duì)應(yīng)于斷路器分合閘的剛分、剛合時(shí)刻，因此，提取出斷路器分合閘過程中最大值便可確定開關(guān)分合閘的剛分、剛合時(shí)刻，但斷路器振動(dòng)信號(hào)與斷路器安裝位置有關(guān)，安裝不同的位置時(shí)斷路器振動(dòng)信號(hào)也不相同，且振動(dòng)信號(hào)不易處理，所以，該方法不具備可操作性。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明提供了一種電力開關(guān)柜斷路器分合閘周期在線檢測(cè)裝置和檢測(cè)方法，解決了現(xiàn)有在線檢測(cè)裝置及方法存在的測(cè)量隨機(jī)性大，信號(hào)處理不合理和檢測(cè)結(jié)果不準(zhǔn)確等問題。本發(fā)明是通過以下方案解決以上問題的
一種電力開關(guān)柜斷路器分合閘周期在線檢測(cè)裝置，包括霍爾電流傳感器、分閘線圈霍爾電流傳感器輸出調(diào)理電路、合閘線圈霍爾電流傳感器輸出調(diào)理電路、高頻信號(hào)耦合電路、 高頻信號(hào)解耦電路、微處理器、聲光報(bào)警單元和通訊單元。其中霍爾電流傳感器U6 —次側(cè)串聯(lián)設(shè)置在斷路器的分合閘控制電路中的分閘線圈回路中，霍爾電流傳感器U6的兩輸出端并聯(lián)在電阻&兩端，電阻R5—端與施密特波形整形芯片U2的輸入端連接，電阻R5另一端接地， 施密特波形整形芯片U2輸出端與微處理器U1外部中斷I管腳XINTl連接，另一霍爾電流傳感器U7 —次側(cè)串聯(lián)設(shè)置在斷路器分合閘控制電路中的合閘線圈回路中，霍爾電流傳感器U7 的兩輸出端并聯(lián)在電阻R6兩端，電阻R6 —端與另一施密特波形整形芯片U3輸入端連接，電阻R6另一端接地，施密特波形整形芯片U3輸出端與微處理器U1外部中斷2管腳XINT2連接，微處理器U1的一個(gè)I/O管腳GPIOAO通過R2與高頻光電耦合器U4輸入端連接，高頻光
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電耦合器U4輸出的一端與+5V電源\c相連后連接至高頻信號(hào)隔離變壓器Tl初級(jí)線圈的一端，高頻信號(hào)隔離變壓器T1初級(jí)線圈的另一端通過電阻R1與高頻光電耦合器U4輸出的另一端相連后接地，高頻信號(hào)隔離變壓器T1次級(jí)線圈的一端通過電力耦合電容器仏與斷路器主回路中某一相真空管動(dòng)靜觸頭的一端A連接，高頻信號(hào)隔離變壓器T1次級(jí)線圈的另一端通過電感線圈L1接地，斷路器主回路中該相真空管動(dòng)靜觸頭的另一端a通過電力解耦電容器C2與高頻信號(hào)隔離變壓器T2初級(jí)線圈的一端連接，高頻信號(hào)隔離變壓器T2初級(jí)線圈的另一端通過電感線圈L2接地，高頻信號(hào)隔離變壓器T2次級(jí)線圈與高頻光電耦合器U5輸入端連接，高頻光電耦合器U5輸出的一端與+3. 3V電源\c相連后連接至微處理器U1捕獲單元CAPl管腳，高頻光電耦合器U5輸出的另一端通過電阻R4接地。在高頻信號(hào)隔離變壓器T1次級(jí)線圈的兩端并聯(lián)有防爆管D1，在另一高頻信號(hào)隔離變壓器T2初級(jí)線圈的兩端并聯(lián)有另一防爆管d2。一種電力開關(guān)柜斷路器分合閘周期在線檢測(cè)方法，包括以下步驟
第一步將霍爾電流傳感器U6—次側(cè)串聯(lián)在斷路器分合閘控制電路中的分閘線圈回路
中；
第二步將霍爾電流傳感器U6獲取的斷路器分閘線圈得電時(shí)刻，即斷路器分閘周期起始時(shí)刻傳送給微處理器U1，微處理器U1在斷路器分閘線圈得電同時(shí)發(fā)出高頻信號(hào)；
第三步上步得到的高頻信號(hào)經(jīng)高頻光電耦合器、高頻信號(hào)隔離變壓器T1和耦合電容 C1等元件組成的高頻信號(hào)耦合電路將該高頻信號(hào)疊加在斷路器主回路中A相動(dòng)靜觸頭的一端;
第四步在斷路器主回路中A相動(dòng)靜觸頭的另一端通過由高頻光電耦合器U5、高頻信號(hào)隔離變壓器T2和耦合電容C2等元件組成的高頻信號(hào)解耦器將高頻信號(hào)從高壓工頻信號(hào)中解耦出來(lái)并傳輸至微處理器U1捕獲單元CAPl管腳；
第五步按圖6所示重復(fù)第二步到第四步的安裝過程分別安裝斷路器B相和C相的高頻信號(hào)耦合電路與高頻信號(hào)解耦電路；
第六步微處理器仏通過對(duì)霍爾電流傳感器仏輸出信號(hào)及第四步解耦出的高頻信號(hào)進(jìn)行處理計(jì)算，得出斷路器的分閘周期及分閘不同期性；
第七步將另一霍爾電流傳感器U7 —次側(cè)串聯(lián)在斷路器分合閘控制電路中的合閘線圈回路中，重復(fù)第二步到第六步的步驟可分別得出斷路器A相、B相和C相的合閘周期及合閘不同性。本發(fā)明提供一種結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、安裝方便、測(cè)量準(zhǔn)確。節(jié)省了開關(guān)柜斷路器停運(yùn)時(shí)間， 提高了電力系統(tǒng)供電的可靠性。


圖I是本發(fā)明的結(jié)構(gòu)示意圖2是本發(fā)明分閘線圈霍爾電流傳感器輸出調(diào)理電路原理圖3是本發(fā)明合閘線圈霍爾電流傳感器輸出調(diào)理電路原理圖4是本發(fā)明高頻信號(hào)耦合電路原理圖5是本發(fā)明高頻信號(hào)解耦電路原理圖6是本發(fā)明在線檢測(cè)斷路器分合閘周期三相安裝結(jié)構(gòu)示意圖。
5具體實(shí)施例本發(fā)明裝置包括霍爾電流傳感器、分閘線圈霍爾電流傳感器輸出調(diào)理電路、合閘線圈霍爾電流傳感器輸出調(diào)理電路、高頻信號(hào)耦合電路、高頻信號(hào)解耦電路、微處理器、聲光報(bào)警單元和通訊單元。其中的霍爾電流傳感器響應(yīng)時(shí)間在微秒級(jí)，因此可以較快而準(zhǔn)確地獲取斷路器分合閘線圈得電時(shí)間即分合閘周期起始時(shí)刻，分閘線圈霍爾電流傳感器輸出調(diào)理電路與合閘線圈霍爾電流傳感器輸出調(diào)理電路將霍爾電流傳感器輸出的電流信號(hào)經(jīng)取樣電阻R1或R2，將電流信號(hào)轉(zhuǎn)化為電壓信號(hào)，電壓信號(hào)經(jīng)施密特芯片后整形后，既可達(dá)到消除干擾的作用，又可以為微處理器的外部中斷提供一個(gè)較好的沿觸發(fā)信號(hào)。高頻信號(hào)耦合電路其作用是將產(chǎn)生的低電壓高頻信號(hào)耦合在斷路器某一相動(dòng)靜觸頭一端的高壓工頻信號(hào)中，實(shí)現(xiàn)高低壓信號(hào)隔離。其中光電耦合芯片的輸入連接微處理器的I/o管腳，將微處理器產(chǎn)生的脈沖信號(hào)經(jīng)光電隔離后傳送至高頻隔離變壓器初級(jí)線圈，為防止高頻信號(hào)衰減而無(wú)法接收，在光電耦合芯片輸出端三極管的集電極側(cè)加入+5V 電源對(duì)高頻信號(hào)進(jìn)行放大；耦合電路中高頻信號(hào)隔離變壓器T1實(shí)現(xiàn)了強(qiáng)弱電隔離，它將放大后的高頻信號(hào)從初級(jí)線圈傳送至次級(jí)線圈的電力耦合電容器C1,電力耦合電容器仏可以將高頻信號(hào)耦合至高壓工頻交流電中并且阻止了高壓工頻信號(hào)倒送至高頻隔離變壓器上來(lái)；耦合電路中電感L1有效地防止了高頻信號(hào)流入地中，并可將通過耦合電容倒送來(lái)的工頻信號(hào)傳送到地中，從而避免了工頻高壓信號(hào)傳至低壓端對(duì)低壓電氣設(shè)備造成損害；其實(shí)施監(jiān)測(cè)安裝時(shí)，高頻信號(hào)耦合電路輸入端與微處理器相連，高頻信號(hào)耦合電路輸出端與斷路器動(dòng)主回路中一相真空管動(dòng)靜觸頭的一端相連，高頻信號(hào)耦合電路輸入的一個(gè)端子與微處理器的I/O相連，另一端子數(shù)字接地，高頻信號(hào)耦合電路輸出的一端子與斷路器主回路中一相真空管動(dòng)靜觸頭的一端子相連，另一端子模擬接地。對(duì)所述的高頻信號(hào)解耦電路其作用是將耦合在斷路器主回路中某一相動(dòng)靜觸頭一端的高頻信號(hào)從動(dòng)靜觸頭另一端的高壓工頻信號(hào)中解耦出來(lái)。其中電力解耦電容器(:2端子安裝在對(duì)應(yīng)的高頻信號(hào)耦合電路連接相的另一端，其作用是將高頻信號(hào)從高壓工頻信號(hào)解耦出來(lái)傳遞到高頻隔離變壓器T2初級(jí)線圈的一端，從而實(shí)現(xiàn)了高低壓電壓隔離；高頻隔離變壓器T2初級(jí)線圈的另一端通過電感器L2接地，電感器L2阻止了高頻信號(hào)傳入大地，并且將傳入的高壓工頻信號(hào)接入大地；高頻隔離變壓器T2將解耦的高頻信號(hào)從高電壓端初級(jí)線圈傳送到低電壓端次級(jí)線圈，實(shí)現(xiàn)了高低電壓的隔離；高頻隔離變壓器T2次級(jí)線圈將高頻信號(hào)經(jīng)高頻光電耦合器進(jìn)行電氣隔離和電平轉(zhuǎn)換后傳送至微處理器的捕獲單元。本發(fā)明中可設(shè)置有聲光報(bào)警單元，其作用是在兩種情況下發(fā)出聲光報(bào)警一是斷路器分合閘周期超出允許值，二是斷路器三相不同期性超出允許值時(shí)進(jìn)行報(bào)警。本發(fā)明中可設(shè)置有通訊單元，其作用是方便地建立起多臺(tái)開關(guān)柜斷路器分合閘周期在線檢測(cè)設(shè)備網(wǎng)絡(luò)，便于數(shù)據(jù)共享。對(duì)所述的微處理器中固化了一個(gè)電力開關(guān)柜斷路器分合閘周期在線檢測(cè)程序，包括初始化程序、外部中斷處理程序、頻率信號(hào)采集處理程序、定時(shí)器處理程序、聲光報(bào)警程序和通訊程序。外部中斷I處理程序完成了分閘周期起點(diǎn)計(jì)時(shí)，同時(shí)使微處理器發(fā)出高頻信號(hào)，并且使能捕獲單元開始進(jìn)行脈沖計(jì)數(shù)；外部中斷2處理程序完成了合閘周期起點(diǎn)計(jì)時(shí)，同時(shí)使微處理器發(fā)出高頻信號(hào)，并且使能定時(shí)器開始計(jì)時(shí)同時(shí)使能捕獲中斷，在捕獲單
6CN 102590739 A
元捕獲到第一個(gè)脈沖時(shí)停止定時(shí)器計(jì)時(shí)；頻率信號(hào)采集程序完成了信號(hào)的頻率采集計(jì)算及頻率信號(hào)與分合閘周期對(duì)應(yīng)關(guān)系處理；定時(shí)器處理程序完成了合閘周期與定時(shí)器計(jì)數(shù)對(duì)應(yīng)關(guān)系計(jì)算；分閘周期監(jiān)測(cè)時(shí)，在分閘線圈得電時(shí)即分閘周期的起始時(shí)刻，通過微處理器外部中斷I啟動(dòng)捕獲單元計(jì)數(shù)器開始進(jìn)行脈沖計(jì)數(shù)直至斷路器剛分時(shí)，高頻信號(hào)無(wú)法傳輸時(shí)計(jì)數(shù)停止；合閘周期監(jiān)測(cè)時(shí)，在合閘線圈得電時(shí)即合閘周期的起始時(shí)刻，通過微處理器外部中斷2啟動(dòng)內(nèi)部定時(shí)器開始計(jì)時(shí)直至斷路器剛合時(shí)，微處理器捕獲到第一個(gè)脈沖信號(hào)時(shí)定時(shí)器計(jì)時(shí)停止；聲光報(bào)警程序能夠?qū)崿F(xiàn)分合閘周期及斷路器三相不同期不符合現(xiàn)場(chǎng)規(guī)范時(shí)的報(bào)警功能，485通訊程序完成了本監(jiān)測(cè)裝置與其它監(jiān)測(cè)裝置的并網(wǎng)連接和數(shù)據(jù)共享。本發(fā)明檢測(cè)裝置消除了其它檢測(cè)裝置結(jié)構(gòu)復(fù)雜、信號(hào)處理不合理和隨機(jī)大的缺點(diǎn)。其主要特點(diǎn)是通過在斷路器主回路三相動(dòng)靜觸頭的一端分別耦合高頻信號(hào)，在對(duì)應(yīng)相的另一端分別進(jìn)行高頻信號(hào)解耦，實(shí)現(xiàn)分合閘周期在線檢測(cè)，并且可以實(shí)現(xiàn)斷路器三相不同期性在線檢測(cè)，該裝置對(duì)高壓柜斷路器實(shí)施檢測(cè)時(shí)，原裝置結(jié)構(gòu)無(wú)需變動(dòng)，不影響高壓開關(guān)柜的各種性能，特別是其絕緣性不被影響。該裝置采用常規(guī)元件和材料，成本低，工業(yè)實(shí)現(xiàn)方便，是一種工業(yè)上較為實(shí)用的功能比較完備的開關(guān)柜斷路器分合閘周期在線檢測(cè)裝置，從而減少開關(guān)柜斷路器停運(yùn)時(shí)間，提高了電力系統(tǒng)供電可靠性。
權(quán)利要求
1.一種電力開關(guān)柜斷路器分合閘周期在線檢測(cè)裝置，包括霍爾電流傳感器、分閘線圈霍爾電流傳感器輸出調(diào)理電路、合閘線圈霍爾電流傳感器輸出調(diào)理電路、高頻信號(hào)耦合電路、高頻信號(hào)解耦電路、微處理器、聲光報(bào)警單元和通訊單元，其特征在于，霍爾電流傳感器 U6 —次側(cè)串聯(lián)設(shè)置在斷路器的分合閘控制電路中的分閘線圈回路中，霍爾電流傳感器U6的兩輸出端并聯(lián)在電阻R5兩端，電阻R5 —端與施密特波形整形芯片U2的輸入端連接，電阻R5 另一端接地，施密特波形整形芯片U2輸出端與微處理器U1外部中斷I管腳XINTl連接，另一霍爾電流傳感器U7 一次側(cè)串聯(lián)設(shè)置在斷路器分合閘控制電路中的合閘線圈回路中，霍爾電流傳感器U7的兩輸出端并聯(lián)在電阻R6兩端，電阻R6 —端與另一施密特波形整形芯片U3 輸入端連接，電阻R6另一端接地，施密特波形整形芯片U3輸出端與微處理器U1外部中斷2 管腳XINT2連接，微處理器U1的一個(gè)I/O管腳GPIOAO通過R2與高頻光電耦合器U4輸入端連接，高頻光電耦合器U4輸出的一端與+5V電源\c相連后連接至高頻信號(hào)隔離變壓器Tl 初級(jí)線圈的一端，高頻信號(hào)隔離變壓器T1初級(jí)線圈的另一端通過電阻R1與高頻光電耦合器 U4輸出的另一端相連后接地，高頻信號(hào)隔離變壓器T1次級(jí)線圈的一端通過電力耦合電容器 C1與斷路器主回路中某一相真空管動(dòng)靜觸頭的一端A連接，高頻信號(hào)隔離變壓器T1次級(jí)線圈的另一端通過電感線圈L1接地，斷路器主回路中該相真空管動(dòng)靜觸頭的另一端a通過電力解耦電容器C2與高頻信號(hào)隔離變壓器T2初級(jí)線圈的一端連接，高頻信號(hào)隔離變壓器1~2初級(jí)線圈的另一端通過電感線圈L2接地，高頻信號(hào)隔離變壓器T2次級(jí)線圈與高頻光電耦合器 U5輸入端連接，高頻光電耦合器U5輸出的一端與+3. 3V電源\c相連后連接至微處理器U1 捕獲單元CAPl管腳，高頻光電耦合器U5輸出的另一端通過電阻R4接地。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的一種電力開關(guān)柜斷路器分合閘周期在線檢測(cè)裝置，其特征在于，在高頻信號(hào)隔離變壓器T1的次級(jí)線圈的兩端并聯(lián)有防爆管D1，在另一高頻信號(hào)隔離變壓器T2的初級(jí)線圈的兩端并聯(lián)有另一防爆管D2。
3.一種電力開關(guān)柜斷路器分合閘周期在線檢測(cè)方法，包括以下步驟第一步將霍爾電流傳感器U6—次側(cè)串聯(lián)在斷路器分合閘控制電路中的分閘線圈回路中；第二步將霍爾電流傳感器U6獲取的斷路器分閘線圈得電時(shí)刻，即斷路器分閘周期起始時(shí)刻傳送給微處理器U1，微處理器U1在斷路器分閘線圈得電同時(shí)發(fā)出高頻信號(hào)；第三步上步得到的高頻信號(hào)經(jīng)高頻光電耦合器、高頻信號(hào)隔離變壓器T1和耦合電容 C1等元件組成的高頻信號(hào)耦合電路將該高頻信號(hào)疊加在斷路器主回路中A相動(dòng)靜觸頭的一端;第四步在斷路器主回路中A相動(dòng)靜觸頭的另一端通過由高頻光電耦合器U5、高頻信號(hào)隔離變壓器T2和耦合電容C2等元件組成的高頻信號(hào)解耦器將高頻信號(hào)從高壓工頻信號(hào)中解耦出來(lái)并傳輸至微處理器U1捕獲單元CAPl管腳；第五步按圖6所示重復(fù)第二步到第四步的安裝過程分別安裝斷路器B相和C相的高頻信號(hào)耦合電路與高頻信號(hào)解耦電路；第六步微處理器仏通過對(duì)霍爾電流傳感器仏輸出信號(hào)及第四步解耦出的高頻信號(hào)進(jìn)行處理計(jì)算，得出斷路器的分閘周期及分閘不同期性；第七步將另一霍爾電流傳感器U7 —次側(cè)串聯(lián)在斷路器分合閘控制電路中的合閘線圈回路中，重復(fù)第二步到第六步的步驟可分別得出斷路器A相、B相和C相的合閘周期及合閘不同性。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種電力開關(guān)柜斷路器分合閘周期在線檢測(cè)裝置及其檢測(cè)方法，解決了現(xiàn)有在線檢測(cè)裝置及方法存在的測(cè)量隨機(jī)性大，信號(hào)處理不合理和檢測(cè)結(jié)果不準(zhǔn)確等問題。該裝置包括霍爾電流傳感器、分閘、合閘線圈霍爾電流傳感器輸出調(diào)理電路、高頻信號(hào)耦合電路、高頻信號(hào)解耦電路、微處理器、聲光報(bào)警單元和通訊單元，通過在斷路器主回路三相動(dòng)靜觸頭的一端分別耦合高頻信號(hào)，在對(duì)應(yīng)相的另一端分別進(jìn)行高頻信號(hào)解耦，經(jīng)微處理器中固化的一個(gè)電力開關(guān)柜斷路器分合閘周期在線檢測(cè)程序處理后實(shí)現(xiàn)分合閘周期在線檢測(cè)，并且可以實(shí)現(xiàn)斷路器三相不同期性在線檢測(cè)，本發(fā)明對(duì)高壓柜斷路器實(shí)施檢測(cè)時(shí)，原裝置結(jié)構(gòu)無(wú)需變動(dòng)，不影響高壓開關(guān)柜的性能。
文檔編號(hào)G01R31/327GK102590739SQ20121003653
公開日2012年7月18日 申請(qǐng)日期2012年2月18日 優(yōu)先權(quán)日2012年2月18日
發(fā)明者張國(guó)棟, 李舒印 申請(qǐng)人:山西省電力公司晉城供電分公司