一種斷路器機(jī)械特性在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種斷路器機(jī)械特性在線監(jiān)測(cè)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(gè)設(shè)定位置的至少一個(gè)無(wú)線測(cè)溫模塊，無(wú)線測(cè)溫模塊與一個(gè)溫度接收模塊無(wú)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(duì)觸頭溫度的測(cè)量，使檢測(cè)所依據(jù)的參數(shù)更加多元化，與其他參數(shù)的比對(duì)中更容易去偽存真，交互印證，進(jìn)一步完善對(duì)斷路器機(jī)械性能的檢測(cè)。
【專利說(shuō)明】
一種斷路器機(jī)械特性在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本發(fā)明涉及一種斷路器機(jī)械特性在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，便于更好維護(hù)戶內(nèi)高壓交流真空斷路器運(yùn)行。
【背景技術(shù)】
[0002]真空斷路器以其體積小、壽命長(zhǎng)、滅弧性能好、適于頻繁操作、維護(hù)工作量小、安全性高等優(yōu)點(diǎn)，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(fèi)用也逐年增長(zhǎng)，而絕大部分檢修費(fèi)用消耗在斷路器定期檢修上。頻繁操作與過(guò)度檢修拆卸會(huì)降低斷路器動(dòng)作可靠性，因此，盡量減少斷路器檢修次數(shù)是勢(shì)在必行的。對(duì)斷路器狀態(tài)進(jìn)行實(shí)時(shí)在線監(jiān)測(cè)，可以及時(shí)了解斷路器工作狀態(tài)、缺陷部位等，減少過(guò)早或不必要的檢修，從而降低維護(hù)和檢修費(fèi)用。依據(jù)在線監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)的變化做出科學(xué)合理的檢修計(jì)劃，最終提高供電系統(tǒng)的可靠性與經(jīng)濟(jì)性。
[0003]目前，對(duì)于斷路器機(jī)械特性的測(cè)量，絕大部分是在廠家出廠試驗(yàn)時(shí)利用機(jī)械特性測(cè)試儀進(jìn)行。雖然保證了出廠時(shí)斷路器機(jī)械特性參數(shù)在合理范圍內(nèi)，然而在斷路器實(shí)際投入運(yùn)行以后，隨著不斷的機(jī)械操作，其特性數(shù)據(jù)會(huì)發(fā)生變化，但用戶卻很難實(shí)時(shí)掌握其特性數(shù)據(jù)變化情況。只能通過(guò)定期或不定期檢修來(lái)進(jìn)行測(cè)量，一方面浪費(fèi)大量的人力、物力以及財(cái)力，另一方面，頻繁檢修會(huì)降低電網(wǎng)運(yùn)行效率。因此，對(duì)斷路器在線監(jiān)測(cè)技術(shù)進(jìn)行研究與應(yīng)用，顯得十分必要。
[0004]為了監(jiān)測(cè)斷路器機(jī)械特性，早期的技術(shù)中通常是通過(guò)檢測(cè)線圈電流來(lái)間接判斷斷路器機(jī)械性能。這種方案可靠性較差。
[0005]公告號(hào)為CN203518937U的中國(guó)專利申請(qǐng)披露了一種高壓斷路器的機(jī)械特性測(cè)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(cè)數(shù)據(jù)經(jīng)過(guò)濾波電路和AD轉(zhuǎn)換電路送入DSP處理器，DSP處理器還通過(guò)光電耦合器連接三相端口開(kāi)關(guān)量檢測(cè)單元和線圈觸發(fā)信號(hào)，DSP處理器還連接有IXD顯示器、鍵盤和U盤、打印機(jī)等設(shè)備。
[0006]上述方案通過(guò)檢測(cè)觸頭行程、線圈電流、開(kāi)關(guān)量信號(hào)等多種參數(shù)對(duì)斷路器機(jī)械特性進(jìn)行綜合判斷，由于還引入了觸頭行程參數(shù)，能夠通過(guò)比對(duì)不同的數(shù)據(jù)從不同角度對(duì)觸頭動(dòng)作進(jìn)行研究，相比早期的僅測(cè)量電流的方案，測(cè)試可靠性更高，能夠比較準(zhǔn)確地獲得斷路器的機(jī)械特性。
[0007]由于高壓斷路器是一種造價(jià)相當(dāng)昂貴的設(shè)備，而且對(duì)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(jī)械特性。例如，申請(qǐng)?zhí)枮?01320825165.3的中國(guó)專利申請(qǐng)披露的方案，還應(yīng)用了壓力傳感器來(lái)測(cè)量觸頭壓力，以期獲得更加全面的監(jiān)測(cè)結(jié)果。
[0008]為了進(jìn)一步完善機(jī)械特性的監(jiān)測(cè)，本領(lǐng)域還需要更加完善的方案。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0009]本發(fā)明的目的是提供一種斷路器機(jī)械特性監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，用以解決現(xiàn)有技術(shù)的監(jiān)測(cè)系統(tǒng)不夠完善的問(wèn)題。
[0010]為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明的方案包括:
一種斷路器機(jī)械特性在線監(jiān)測(cè)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(gè)設(shè)定位置的至少一個(gè)無(wú)線測(cè)溫模塊，無(wú)線測(cè)溫模塊與一個(gè)溫度接收模塊無(wú)線通訊連接，所述CPU模塊連接所述溫度接收模塊。
[0011]進(jìn)一步的，所述CPU模塊還連接有無(wú)線通信模塊和/或串行通訊模塊，用于與上位機(jī)進(jìn)行通訊。
[0012]進(jìn)一步的，所述串行通訊模塊為485通信模塊。
[0013]進(jìn)一步的，所述CPU模塊通過(guò)RS232串行總線與所述溫度接收模塊連接。
[0014]進(jìn)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(chǔ)能回路的霍爾電流傳感器。
[0015]進(jìn)一步的，所述CPU模塊還采樣連接用于連接斷路器輔助觸點(diǎn)的開(kāi)關(guān)量單元。
[0016]進(jìn)一步的，所述位移傳感器、壓力傳感器、電流傳感器和開(kāi)關(guān)量單元通過(guò)信號(hào)調(diào)理模塊連接所述(PU模塊。
[0017]進(jìn)一步的，所述CPU模塊還連接有輸出存儲(chǔ)模塊。
[0018]位移傳感器，用于采集斷路器分合閘過(guò)程中動(dòng)觸頭行程變化數(shù)據(jù)，其滑塊通過(guò)萬(wàn)向節(jié)與動(dòng)觸頭相連，可精確反映分合閘過(guò)程中動(dòng)觸頭位移變化;壓力傳感器，用于采集分合閘過(guò)程中絕緣拉桿壓力變化情況，作為判斷剛分、剛合點(diǎn)的依據(jù);無(wú)線測(cè)溫模塊，用于實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)斷路器上下觸頭的溫度變化情況，并以無(wú)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(shí)時(shí)接收無(wú)線測(cè)溫模塊發(fā)送的各個(gè)溫度數(shù)據(jù);CPU模塊，對(duì)經(jīng)過(guò)信號(hào)調(diào)理模塊處理的各個(gè)傳感器模擬量進(jìn)行采集和處理。由于增加了對(duì)觸頭溫度的測(cè)量，使檢測(cè)所依據(jù)的參數(shù)更加多元化，與其他參數(shù)的比對(duì)中更容易去偽存真，交互印證，進(jìn)一步完善對(duì)斷路器機(jī)械性能的檢測(cè)。
[0019]485通信模塊，與上位機(jī)進(jìn)行485通信;無(wú)線通信模塊，以無(wú)線方式與上位機(jī)進(jìn)行通
?目O
[0020]開(kāi)關(guān)量單元，用于采集斷路器分、合位以及儲(chǔ)能狀態(tài);霍爾電流傳感器，用于采集分、合閘線圈以及儲(chǔ)能電機(jī)線圈電流數(shù)據(jù);信號(hào)調(diào)理模塊，用于對(duì)各個(gè)傳感器采集的模擬量進(jìn)行調(diào)理、濾波等處理，使其符合CPU模塊的A/D轉(zhuǎn)換范圍。
[0021]CPU模塊對(duì)每次動(dòng)作的傳感器數(shù)據(jù)進(jìn)行保存，并在顯示屏上顯示每次動(dòng)作的相關(guān)行程曲線、壓力曲線、電流曲線以及經(jīng)過(guò)計(jì)算得到的行程、超程、分合閘速度等特性參數(shù)。
[0022]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(gè)溫度。在收到上位機(jī)發(fā)送的數(shù)據(jù)召喚命令時(shí)，以485通信或無(wú)線通信方式將存儲(chǔ)模塊中存儲(chǔ)的動(dòng)作數(shù)據(jù)發(fā)送給上位機(jī);人機(jī)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(chǔ)模塊，用于保存每次動(dòng)作的傳感器數(shù)據(jù);電源模塊，為整個(gè)系統(tǒng)提供所需電源。
【附圖說(shuō)明】
[0023]圖1為實(shí)施例的斷路器機(jī)械特性在線監(jiān)測(cè)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(kāi)關(guān)量單元4、霍爾電流傳感器(分閘線圈、合閘線圈、儲(chǔ)能電機(jī)線圈)5、無(wú)線測(cè)溫模塊6、信號(hào)調(diào)理模塊7、溫度接收模塊8、CPU模塊9、人機(jī)接口單元I O、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)模塊11、485通信模塊12、無(wú)線通信模塊13、電源模塊。
【具體實(shí)施方式】
[0024]下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明做進(jìn)一步詳細(xì)的說(shuō)明。
[0025]如圖1的一種斷路器機(jī)械特性在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，包括位移傳感器1、壓力傳感器2、開(kāi)關(guān)量單元3、霍爾電流傳感器4、無(wú)線測(cè)溫模塊5、信號(hào)調(diào)理模塊6、溫度接收模塊7、CPU模塊8、人機(jī)接口單元9、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)模塊1、485通信模塊11、無(wú)線通信模塊12以及電源模塊13。
[0026]本系統(tǒng)進(jìn)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(guò)萬(wàn)向節(jié)與斷路器動(dòng)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(guò)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(jī)構(gòu)的一部分，又可完整地反映斷路器分合閘動(dòng)作過(guò)程中力的變化。開(kāi)關(guān)量單元3外接斷路器輔助觸點(diǎn)，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(chǔ)能回路，對(duì)分合閘操作時(shí)的瞬時(shí)電流進(jìn)行快速響應(yīng)，輸出相應(yīng)電壓信號(hào)。無(wú)線測(cè)溫模塊5分別安裝在斷路器上下觸頭相應(yīng)位置，以測(cè)量相應(yīng)溫度。
[0027]位移傳感器，用于采集斷路器分合閘過(guò)程中動(dòng)觸頭行程變化數(shù)據(jù)，其滑塊通過(guò)萬(wàn)向節(jié)與動(dòng)觸頭相連，可精確反映分合閘過(guò)程中動(dòng)觸頭位移變化;壓力傳感器，用于采集分合閘過(guò)程中絕緣拉桿壓力變化情況，作為判斷剛分、剛合點(diǎn)的依據(jù);無(wú)線測(cè)溫模塊，用于實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)斷路器上下觸頭的溫度變化情況，并以無(wú)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(shí)時(shí)接收無(wú)線測(cè)溫模塊發(fā)送的各個(gè)溫度數(shù)據(jù);CPU模塊，對(duì)經(jīng)過(guò)信號(hào)調(diào)理模塊處理的各個(gè)傳感器模擬量進(jìn)行采集和處理。無(wú)線測(cè)溫模塊的數(shù)量可以是一個(gè)或多個(gè)，所部署的位置也可以在斷路器室中進(jìn)行調(diào)整。
[0028]由于斷路器長(zhǎng)期在大電流、高電壓及高負(fù)荷的狀態(tài)下運(yùn)行，在動(dòng)作過(guò)程中觸頭會(huì)產(chǎn)生熱量。因此，通過(guò)監(jiān)測(cè)觸頭溫度也能夠獲取關(guān)于觸頭動(dòng)作的信息，這些信息能夠與通過(guò)位移傳感器、壓力傳感器等獲得的信息進(jìn)行比較驗(yàn)證，進(jìn)一步完善對(duì)斷路器機(jī)械性能的檢測(cè)。另外，由于散熱性能影響，致使觸頭溫度容易過(guò)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(duì)觸頭溫度的監(jiān)測(cè)，可實(shí)時(shí)掌握電力系統(tǒng)的運(yùn)營(yíng)狀況，及時(shí)發(fā)現(xiàn)異常并提前維護(hù)，避免事故發(fā)生。
[0029]作為其他實(shí)施方式，在選定檢測(cè)斷路器機(jī)械特性所需要的參數(shù)時(shí)，也可以有所取舍，比如，不加入開(kāi)關(guān)量單元。在選取對(duì)外輸出時(shí)，無(wú)線通信模塊、485通信模塊也可以選取其中一種。
[0030]信號(hào)調(diào)理模塊6對(duì)位移傳感器1、壓力傳感器2、霍爾電流傳感器4輸出信號(hào)進(jìn)行處理，之后送入CPU模塊。作為其他實(shí)施方式，信號(hào)調(diào)理模塊6也可以與CPU模塊集成設(shè)計(jì)。
[0031]溫度接收模塊7接收無(wú)線測(cè)溫模塊5的實(shí)時(shí)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(jìn)行分/合閘操作時(shí)，CPU模塊8通過(guò)對(duì)相應(yīng)霍爾電流傳感器4輸出信號(hào)的判斷，識(shí)別當(dāng)前動(dòng)作類型，并觸發(fā)各個(gè)傳感器信號(hào)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(chǔ)模塊10，同時(shí)對(duì)三相位移數(shù)據(jù)分別采用算法計(jì)算相應(yīng)的行程，通過(guò)壓力數(shù)據(jù)尋找剛分、剛合點(diǎn)，以準(zhǔn)確計(jì)算超程、速度等參數(shù)。通過(guò)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(jī)械特性參數(shù)、實(shí)時(shí)溫度等可在人機(jī)接口單元9的顯示屏進(jìn)行直觀查看。存儲(chǔ)模塊10采用大容量存儲(chǔ)芯片，可存儲(chǔ)多達(dá)10000次動(dòng)作數(shù)據(jù)，并自動(dòng)進(jìn)行更新覆蓋。485通信模塊11以及無(wú)線通信模塊12用于與上位機(jī)進(jìn)行數(shù)據(jù)通信，以將數(shù)據(jù)存儲(chǔ)模塊10中存儲(chǔ)的傳感器數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)發(fā)往上位機(jī)，供上位機(jī)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(guò)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(yùn)行。
[0032]本實(shí)施例的的具有實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)、本地顯示、大容量存儲(chǔ)、報(bào)警閾值設(shè)置、本地報(bào)警、485遠(yuǎn)程通信、近距離無(wú)線通信等功能，能夠很好的監(jiān)測(cè)斷路器運(yùn)行狀態(tài)，提高斷路器故障檢修的針對(duì)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(fèi)用。與現(xiàn)有監(jiān)測(cè)裝置相比，本發(fā)明體積小巧、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(jì)算特性數(shù)據(jù)，提高了計(jì)算精度。兼具溫度監(jiān)測(cè)功能，同時(shí)可將相關(guān)數(shù)據(jù)以485通信或無(wú)線通信方式發(fā)往后臺(tái)管理系統(tǒng)，便于集中監(jiān)測(cè)與管理。可實(shí)時(shí)在線監(jiān)測(cè)斷路器機(jī)械特性以及觸頭溫度等信息，具備大容量存儲(chǔ)、參數(shù)越限告警、485通信以及無(wú)線通信等功能。極大地方便了運(yùn)維人員對(duì)斷路器的檢修，提高檢修針對(duì)性，降低斷路器維護(hù)費(fèi)用。
[0033]以上給出了本發(fā)明涉及的【具體實(shí)施方式】，但本發(fā)明不局限于所描述的實(shí)施方式。在本發(fā)明給出的思路下，采用對(duì)本領(lǐng)域技術(shù)人員而言容易想到的方式對(duì)上述實(shí)施例中的技術(shù)手段進(jìn)行變換、替換、修改，并且起到的作用與本發(fā)明中的相應(yīng)技術(shù)手段基本相同、實(shí)現(xiàn)的發(fā)明目的也基本相同，這樣形成的技術(shù)方案是對(duì)上述實(shí)施例進(jìn)行微調(diào)形成的，這種技術(shù)方案仍落入本發(fā)明的保護(hù)范圍內(nèi)。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種斷路器機(jī)械特性在線監(jiān)測(cè)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(gè)設(shè)定位置的至少一個(gè)無(wú)線測(cè)溫模塊，無(wú)線測(cè)溫模塊與一個(gè)溫度接收模塊無(wú)線通訊連接，所述CR]模塊連接所述溫度接收模塊。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種斷路器機(jī)械特性在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，其特征在于，所述CHJ模塊還連接有無(wú)線通信模塊和/或串行通訊模塊，用于與上位機(jī)進(jìn)行通訊。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種斷路器機(jī)械特性在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，其特征在于，所述CHJ模塊還采樣連接用于連接斷路器輔助觸點(diǎn)的開(kāi)關(guān)量單元。4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種斷路器機(jī)械特性在線監(jiān)測(cè)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所述的一種斷路器機(jī)械特性在線監(jiān)測(cè)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(kāi)關(guān)量單元通過(guò)信號(hào)調(diào)理模塊連接所述CPU模塊。6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種斷路器機(jī)械特性在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，其特征在于，所述CHJ模塊通過(guò)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所述的一種斷路器機(jī)械特性在線監(jiān)測(cè)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(chǔ)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(xiàng)所述的一種斷路器機(jī)械特性在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，其特征在于，所述(PU模塊還連接有輸出存儲(chǔ)模塊。9.根據(jù)權(quán)利要求1-5中任一項(xiàng)所述的一種斷路器機(jī)械特性在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，其特征在于，所述CPU模塊還連接有人機(jī)接口單元。
【文檔編號(hào)】G01R31/327GK105974305SQ201610412586
【公開(kāi)日】2016年9月28日
【申請(qǐng)日】2016年6月12日
【發(fā)明人】潘亞培, 王卓, 劉洋, 楊昭, 范冠鵬, 李金輝, 張英杰
【申請(qǐng)人】河南森源電氣股份有限公司