一種針對高壓斷路器的在線監測系統的製作方法
2024-01-24 11:18:15 1
一種針對高壓斷路器的在線監測系統的製作方法
【專利摘要】本發明公開了一種針對高壓斷路器的智能化在線監測系統。它包括由在線監測模塊組、電源模塊和上位機接口模塊組成的在線監測裝置，以及與在線監測裝置連接的上位機裝置。在線監測模塊組包括斷路器分閘迴路斷線監測模塊、斷路器滅弧室真空度監測模塊、斷路器觸頭溫升監測模塊、斷路器超程監測模塊和斷路器分/合閘速度監測模塊。上述五個子監測模塊通過連接上位機接口模塊來實現與上位機裝置的數據交互。上位機裝置通過上位機接口模塊對上述五個子監測模塊進行監測數據搜集和參數配置。該系統將各個狀態信息的測量和電源供電模塊相互分離，並且重新對斷路器內部機構進行分析，從而準確、高效地得出高壓斷路器當前的運行狀態參數和狀態。
【專利說明】一種針對高壓斷路器的在線監測系統
【技術領域】:
[0001]本發明涉及電力設備在線實時檢修與維護，特別涉及一種針對高壓斷路器的智能化在線監測系統。
【背景技術】:
[0002]眾所周知，電力設備檢修方式是故障發生後進行改正性檢修，稱為事故檢修，之後發展為固定時間間隔的預防性定期檢修。隨著我國電力體制改革的推進，電力市場的發展需要更為科學的檢修模式——狀態檢修，通過各種手段對正在運行的設備進行評估、診斷，給出有針對性的維修建議。狀態檢修機制的優點是能夠防止惡性事故發生，避免維修過剩造成機構等的非必要損傷或者維修不足導致的疏漏，延長設備的使用壽命，優化設備的運行。
[0003]高壓斷路器作為變電站中僅次於變壓器的高壓開關設備，在電力系統中起到保護和控制的作用，它的可靠性直接影響整個電網的安全運行。隨著變電站綜合自動化水平(無人值守)的提高，對高壓斷路器的可靠性提出了更高的要求。在供配電系統中，高壓斷路器的使用數量多，檢修量大，費用高，而且高壓斷路器造成的非計劃停電事故是很多的，它所造成的間接損失遠大於設備本身的費用，故必須加強對高壓斷路器的狀態監測。
[0004]另一方面，高壓斷路器實施實時在線監測，可以及時了解其運行狀況，掌握其運行特性及變化趨勢，以便儘早發現潛在故障，及時採取預防措施或進行維修，保障電力系統可靠運行。
[0005]然而，針對電力系統中高壓斷路器在線監測的裝置設備，目前在國內還沒有通用的用來在線監測的標準產品，而且大部分的擁有在線監測功能的高壓斷路器，所能支持的功能都較為單一，不能充分反映高壓斷路器完整的工作狀態。
【發明內容】
:
[0006]為了克服上述現有技術的缺點，本發明提供了一種簡單易行，準確度高，實時性強的針對高壓斷路器的智能化在線監測系統。該系統針對當前高壓斷路器在線監測技術的不足，通過模塊化的方法，將各個狀態信息的測量和電源供電模塊相互分離，這樣方便了故障分析和功能擴展，並且重新對斷路器內部機構進行分析，通過選擇更為合適的傳感器，採用適當的數據分析方法，從而準確、高效地得出高壓斷路器當前的運行狀態參數和狀態。
[0007]另外，該系統還設置了簡訊報警設備，當測量值超出報警值範圍時，上位機將通過GSM模塊向用戶發送報警信息，使用戶能第一時間得知斷路器的大致故障情況。
[0008]本發明解決其技術問題所採用的技術方案如下:
[0009]一種針對高壓斷路器的智能化在線監測系統，包括由在線監測模塊組、電源模塊和上位機接口模塊組成的在線監測裝置，以及與在線監測裝置連接的上位機裝置，其特徵在於，所述在線監測模塊組包括斷路器分閘迴路斷線監測模塊、斷路器滅弧室真空度監測模塊、斷路器觸頭溫升監測模塊、斷路器超程監測模塊和斷路器分/合閘速度監測模塊這五個子監測模塊，上述五個子監測模塊通過連接上位機接口模塊來實現與上位機裝置的數據交互；所述上位機裝置通過上位機接口模塊對上述五個子監測模塊進行監測數據搜集和參數配置；所述電源模塊通過變壓、整流、濾波、穩壓將220V的交流電轉變為5V、9V、12V和24V的穩定的直流電，並向所分別連接的斷路器分閘迴路斷線監測模塊、斷路器滅弧室真空度監測模塊、斷路器觸頭溫升監測模塊、斷路器超程監測模塊和斷路器分/合閘速度監測模塊這五個子監測模塊統一供電。
[0010]上述方案中，所述斷路器分閘迴路斷線監測模塊的電路結構為分閘線圈一端連接信號地，另一端分別連接降壓電阻和保護電阻；所述保護電阻還連接光耦左側；所述光耦左側連接信號地，右側分別連接單片機和數字地。
[0011]上述方案中，所述斷路器滅弧室真空度監測模塊中設有包含絕緣隔板、帶電觸頭以及中間屏蔽罩的真空滅弧室，還設有安裝於接地機殼上的用於監測中間屏蔽罩上電位情況的傳感器；該傳感器還接有用於屏蔽幹擾信號和傳輸測量數據的屏蔽電纜；所述斷路器滅弧室真空度監測模塊藉助實驗得出的中間屏蔽罩電位與滅弧室真空度的關係來具體判斷滅弧室的真空度情況。
[0012]上述方案中，所述斷路器觸頭溫升監測模塊由高壓端模塊和低壓端模塊組成；所述高壓端模塊包括依次連接的溫度傳感器、溫度採樣單元、信號轉換及發射單元組成；所述低壓端模塊包括信號接收單元、解碼電路以及環境溫度傳感器組成；所述解碼電路通過解碼從信號接收單元發送來的來自高壓端模塊發送的採樣信號，還原成數據信號發送給上位機裝置；所述環境溫度傳感器將採樣的實時的溫度數據直接發送給上位機裝置。
[0013]上述方案中，所述斷路器超程監測模塊採用將壓力傳感器安裝於斷路器三相的絕緣子中，在斷路器分/合閘時，壓力傳感器能將絕緣子受的力轉換為電壓信號；該電壓信號經過A/D轉換變成數位訊號，並藉由所設置的單片機通過超程控制算法，得到當前的超程值。
[0014]上述方案中，所述斷路器分/合閘速度監測模塊將加速傳感器安裝在主軸連接杆上，通過加速傳感器在預設時間內測量到的多組數據並將其發送給模塊中單片機，從而繪製出機構動作時的加速度曲線，再在速度曲線上選取兩個零點通過單片機中編寫的算法進行積分，就可以得到所需要的斷路器的分/合閘速度值。
[0015]上述方案中，所述上位機裝置包括CPU處理器、存儲器、觸控螢幕以及GSM簡訊模塊；所述CPU處理器用來接收從在線監測模塊組所獲得的監測數據，並通過分辨數據類型繼而顯示在觸控螢幕上，這些監測數據同時也記錄在所連接的存儲器中；所述CPU處理器在處理監測數據過程中將對比後所得出的異常參數以簡訊的形式通過GSM簡訊模塊發送到遠端無線通信終端上作為報警。
[0016]上述方案中，所述上位機接口模塊為RS485接口。
[0017]本發明所述針對高壓斷路器的在線監測系統能夠對斷路器的機械特性進行實時監控，並能發送到用戶手機上，通知用戶。有非常有好的人機界面，對產品的調試、生產有很大的幫助。本裝置添加擴展模塊，可直接插拔，方便以後擴展添加其他的功能，上位機能夠自動識別，這些模塊，調用該模塊的數據。並且對各個測試模塊的當前應用技術做了改進，彌補了部分技術缺陷，使得斷路器智能化在線監測結果的實時性，準確性，可靠性大為提高。同時響應了當前計劃檢修向狀態檢修發展的趨勢。[0018]另外，該系統通過實施高壓斷路器在線監測減少了過早或不必要的檢修，降低維修費用，提高設備的投運率，提高檢修的針對性；其次，提高了開關設備本身的使用壽命，顯著提高電力系統的可靠性。再者，高壓斷路器在線監測技術為設備的狀態檢修機制提供了依據，為實現從計劃檢修到狀態檢修的轉變創造了有利條件，具有重大意義。
【專利附圖】
【附圖說明】:
[0019]以下結合附圖和【具體實施方式】來進一步說明本發明。
[0020]圖1為本發明所述系統的總體結構框圖。
[0021]圖2為本發明所述系統中斷路器分閘迴路斷線監測模塊的電路結構圖。
[0022]圖3為本發明所述系統中斷路器滅弧室真空度監測模塊的測試原理圖。
[0023]圖4為本發明所述系統中斷路器滅弧室真空度監測模塊的等效電路圖。
[0024]圖5為本發明所述系統中斷路器觸頭溫升監測模塊的高壓端模塊的結構圖。
[0025]圖6為本發明所述系統中斷路器觸頭溫升監測模塊的低壓端模塊的原理框圖。
[0026]圖7為本發明所述系統中斷路器分/合閘速度監測模塊的電路框圖。
【具體實施方式】:
[0027]為了使本發明實現的技術手段、創作特徵、達成目的與功效易於明白了解，下面結合具體圖示，進一步闡述本發明。
[0028]如圖1所示，本發明所述針對高壓斷路器的在線監測系統，該系統100包括由在線監測模塊組111、電源模塊112和上位機接口模塊113組成的在線監測裝置110，以及與在線監測裝置110連接的上位機裝置120。
[0029]其中，在線監測模塊組111包括斷路器分閘迴路斷線監測模塊1111、斷路器滅弧室真空度監測模塊1112、斷路器觸頭溫升監測模塊1113、斷路器超程監測模塊1114和斷路器分/合閘速度監測模塊1115這五個子監測模塊，上述五個子監測模塊通過連接上位機接口模塊113來實現與上位機裝置的數據交互；上位機裝置通過上位機接口模塊對上述五個子監測模塊進行監測數據搜集和參數配置；電源模塊112通過變壓、整流、濾波、穩壓將220V的交流電轉變為5V、9V、12V和24V的穩定的直流電，向所分別連接的斷路器分閘迴路斷線監測模塊1111、斷路器滅弧室真空度監測模塊1112、斷路器觸頭溫升監測模塊1113、斷路器超程監測模塊1114和斷路器分/合閘速度監測模塊1115這五個子監測模塊統一供電。
[0030]當然，上位機裝置包括CPU處理器121、存儲器122、觸控螢幕123以及GSM簡訊模塊124。CPU處理器121用來接收從在線監測模塊組111所獲得的監測數據，並通過分辨數據類型繼而顯示在觸控螢幕123上，這些監測數據同時也記錄在所連接的存儲器122中。CPU處理器121在處理監測數據過程中將對比後所得出的異常參數以簡訊的形式通過GSM簡訊模塊124發送到遠端無線通信終端上作為報警。
[0031]上述系統中的在線監測裝置負責對斷路器當前的工作狀態的相關參數進行採集、分析和處理，並將處理好後的數據發送至上位機裝置。而上位機裝置除了將斷路器的工作狀態進行存儲，並生動地呈現在觸控螢幕上以外。當測量值大於設定的報警值時，它還能發出報警提示，並向用戶發送報警簡訊，使用戶能在斷路器故障時第一時間掌握斷路器故障的大致情況。
[0032]需要指出的是系統中針對斷路器的各個狀態監測模塊之間相互獨立，互不影響，有機地組成一個整體，負責數據的採集、分析、處理以及與上位機通信。
[0033]下面就上述在線監測模塊組中的各個子模塊進行詳細說明:
[0034](I)斷路器分閘迴路斷線監測模塊:
[0035]在斷路器分閘迴路斷線監測模塊中，方案是將一根電線跟分閘線圈連接。
[0036]如圖2所示，按照該圖示建立監測電路。該電路中分閘線圈201 —端連接信號地202，另一端分別連接降壓電阻203和保護電阻204。該保護電阻204還連接光耦205左側，該光耦205左側還連接信號地206，右側分別連接單片機207和數字地208。
[0037]當斷路器處於一般工作狀態(合閘狀態)時，若分閘迴路正常，則由於分閘線圈與保護電阻和光耦並聯，而分閘線圈本身電阻很小，故此時光耦壓降很低，無法滿足導通條件，同時由於此時流經分閘線圈的電流很小約10mA，線圈將無法驅動開關動作，不會造成分閘線圈的誤操作。此時光耦的右側電路沒有導通，所以與光耦連接的單片機引腳，將受上拉電阻的作用被拉高，呈現高電平(置I)。
[0038]當分閘迴路出現斷線，此時降壓電阻、保護電阻將和光耦串聯，光耦的壓降變大，光耦導通。與光耦連接的單片機引腳將接地，引腳電平置O。因此當該單片機引腳被置I時，我們認為斷路器的分閘線圈正常無斷線，當該單片機引腳被置O時，我們判斷該斷路器的分閘線圈出現斷線。
[0039](2)斷路器滅弧室真空度監測模塊:
[0040]真空滅弧室是真空斷路器的核心部分。為了實現電流的分段和滅弧，真空滅弧室內的壓強一般不高於0.0lPa0因此，真空度是決定真空滅弧室的開斷性能的主要因素之一，真空度的降低將直接影響真空斷路器的開斷能力，嚴重時將導致其開斷完全失效。因此，在實際應用領域迫切需要測量和記錄運行中真空滅弧室的真空度。
[0041]實際應用中，真空滅弧室真空度的測試方法主要有:工頻耐壓法、高頻放電法、觀察法、火花計法，吸氣劑顏色變化的判定法、高頻電流法、耦合電容法、磁控放電法、電光變換法及射線法等。其中電光變換法和耦合電容法可實現真空度的在線監測。電光變換法可以實現真空度的在線監測，但是其只對氣體壓強0.1Pa及以下範圍的測試敏感。同時，其所用的Pockels (泡克爾斯)電場探頭溫度特性較差，容易受溫度波動的影響，長期運行的可靠性有待進一步研究。此外，光電變換法應用到現場時還應考慮電磁兼容問題。而耦合電容法則有較強的環境適應性，故本發明方案中採用耦合電容法來實現對斷路器真空滅弧室真空度的在線監測。
[0042]耦合電容法是根據動態電荷分布和電容分壓原理，當滅弧室內真空度正常時，僅需較低的電壓(幾百伏)就可以維持帶電觸頭與中間屏蔽罩之間由場致發射引起的電子電流。在屏蔽罩上積累的負電荷使其負電位U幾乎可以達到電極電壓的峰值。當真空度劣化時，滅弧室內的氣體密度變大，場致發射的電子被氣體分子吸附後成為負離子。由於負離子質量大，漂移速度慢，使得上述電子電流減小，屏蔽罩電位絕對值降低。
[0043]參見圖3，其為本發明系統中的斷路器滅弧室真空度監測模塊的結構原理圖。其中，該模塊中設有包含絕緣隔板301、帶電觸頭302以及中間屏蔽罩303的真空滅弧室310，還設有安裝於接地機殼320上的用於監測中間屏蔽罩303上電位情況的傳感器321 ;該傳感器321還接有用於屏蔽幹擾信號和傳輸測量數據的屏蔽電纜322。整個斷路器滅弧室真空度監測模塊藉助實驗得出的中間屏蔽罩電位與滅弧室真空度的關係來具體判斷滅弧室的真空度情況。
[0044]參見圖4，其為該模塊的等效電路圖。其中Cl為帶電觸頭和屏蔽罩之間的電容，C2為探測電極與屏蔽罩之間的電容，C3為傳感器內的耦合電容。當真空度劣化時，屏蔽罩電位絕對值降低。此過程將引起電容C2和C3上的電荷重新分布，通過檢測信號輸出端UO的變化即可跟蹤屏蔽罩電位U的變化過程，從而實現真空度的在線監測。
[0045]另外，為了不降低斷路器總體的絕緣水平，各電極均應有足夠的絕緣防護層，布置於絕緣殼體或支架與接地機殼之間。
[0046](3)斷路器觸頭溫升監測模塊:
[0047]中壓開關設備因高壓斷路器手車動、靜觸頭接觸不良發熱引起中壓開關設備燒損故障的問題一直沒有得到有效的監控，已成為開關櫃安全運行的一大障礙，影響電力系統正常供電，造成巨大經濟損失。因此電力行業急需研製一種經濟、實用的觸頭溫升在線監測裝置，在不降低原設備絕緣性能的前提下對運行中開關設備斷路器手車動、靜觸頭等關鍵部位進行溫升在線測量、分析並預警，提高空氣絕緣高壓開關櫃的運行安全性、可靠性。
[0048]本發明系統中的斷路器觸頭溫升監測模塊由高壓端模塊和低壓端模塊組成。如圖5所示，高壓端模塊包括依次連接的溫度傳感器501、溫度採樣單元502、信號轉換及發射單元503 (包括小CT線圈504)組成。
[0049]在實際應用過程中，高壓端模塊中溫度傳感器為性能穩定的熱敏電阻，被埋入斷路器觸臂靠近梅花觸頭的部分，其阻值隨溫度變化，通過高溫導線與信號轉發發射模塊相連接，輸入到比較電路中。當高壓側通過大於50A電流時，小CT線圈的輸出端提供信號處理、信號發射及命令接受部件的工作電源，將溫度變化的電阻值轉換成電壓信號。上位機會隔固定時間不斷發出採樣信號，此時發射器的輸入變為高電平，觸發無線電編碼模塊發射信號，此時微處理器晶片將溫度模擬量信號轉換成脈衝數位訊號(不同溫度值對應不同脈衝編碼)，且連本傳感器地址編碼信號一起調製在315MHZ載頻上，將對應安裝熱敏電阻處的溫度的編碼信號發射出去。
[0050]如圖6所示，低壓端模塊包括信號接收單元601、解碼電路602以及環境溫度傳感器603組成；解碼電路通過解碼從信號接收單元發送來的來自高壓端模塊發送的採樣信號，還原成數據信號發送給上位機裝置604 ;環境溫度傳感器將採樣的實時的溫度數據直接發送給上位機裝置。另外，低壓端環境溫度傳感器主要用於環境溫度的採集，此處為一般的溫度採樣裝置，不多做介紹。我們用測得的各相觸頭溫度減去環境溫度，既可得到各相的觸頭溫升。
[0051]當然，作為另一種實現方式，實際應用過程中低壓端模塊也可以由高頻接受放大器、整流濾波器、解碼電路和環境溫度採集電路組成。高頻放大器將攜帶溫度變化信息及地址信息編碼的無線電信號放大後，輸入到整流濾波器電路，濾去高頻載波後，將低頻信息輸入到解碼電路，經過解碼後將得到該觸頭溫度的數位訊號。將採樣得到的觸頭溫度和環境溫度的數位訊號發送給單片機處理，將直接得出它們具體的溫度數值。在上位機中將該觸頭溫度減去環境溫度得到的結果既為該相觸頭的溫升，再將溫升與設定的報警值對比，若溫升小於報警值，則說明斷路器該相觸頭溫度在正常工作範圍內；若溫升大於報警值，則說明斷路器該相觸頭溫度超出正常工作範圍，同時上位機將發出報警信號。
[0052](4)斷路器超程監測模塊:
[0053]超程是真空開關觸頭完全閉合後，動火靜觸頭所能移動的距離。超程的目的是保證觸頭壓力，從而減小觸頭電阻。在標準範圍內作調整，可以獲得更合的合分閘速度。一般而言，超程越大，分合閘速度越大。而且超程能保證合閘的可靠性以及觸頭磨損情況下能夠繼續可靠合閘。如果超程太小，就不能保證觸頭在燒損後應有的觸頭壓力，同時，初始分閘速度變小，會影響真空開關的開斷關合和動熱穩定性能，甚至產生重合閘彈振。若超程太大，會增加操作機構的合閘功，使合閘變得極不可靠。
[0054]在斷路器超程監測模塊中，本發明將壓力傳感器安裝於斷路器三相的絕緣子中。當斷路器分/合閘時，彈簧施加的力將加到絕緣子上。此時絕緣子受的力既為動觸頭上受的力，壓力傳感器能將此時動觸頭上的力轉換為電壓信號。該電壓信號經過A/D轉換變成數位訊號，超程監測模塊中的單片機將通過超程控制算法，得到當前的超程值。經過實際測量，在可能的超行程範圍內，彈簧的超行程值與壓力傳感器轉換的電壓信號呈線性關係，故我們能通過測量電壓信號，得到精確的超行程量。
[0055]以下為具體的超行程控制算法方案:
[0056]絕緣拉杆在分閘是檢測到一個電壓值A(此時絕緣拉杆受預壓力Fl)，保存該數值；
[0057]絕緣拉杆在合閘時檢測到一個電壓值B (此時絕緣拉杆受壓力F2)，保存該數值；
[0058]預留一輸入接口，在F2時，通過手測，檢測到實際超行程值C，保存該數值；
[0059]預留一輸入接口，預設一報警值D，保存該數值；
[0060]通過以上得到的數據做一個計算；K = C/(B-A)得到一個數值，此值就是電壓每變化IV超行程所變化的數值；
[0061]在實際運行過程中，我們可以檢測到一電壓X，可通過比較得出現在實際的超程值Y ；Y = K(X-A);此時可顯示實際超程值；
[0062]用實際得到的超行程值Y與預設的報警值D做一對比，當Y < D時，報警信號輸出，報警。
[0063](5)斷路器分/合閘速度監測模塊:
[0064]高壓真空斷路器的分閘、合閘速度是一項極為重要的技術參數，要嚴格按有關規定進行測量。操動機構的合閘鐵心頂杆碰到連板時，不能滿足繼續上升8?IOmm的要求，行程和衝程調整不當；或是合閘鐵心頂杆伸出太短，頂杆止釘鬆動變位，衝程間隙達不到
1.5?2.5mm的要求等，均可能導致輔助開關不能正確切換，從而造成電磁操動機構合閘線圈燒毀的故障。
[0065]實際上，高壓斷路器主觸頭在分/合閘過程中，動觸頭的運動行程規律與株洲連動杆運動行程規律之間的關係曲線近似為直線，對工作在高電壓下的主觸頭換位信號的採集，可以通過電流互感器監測高壓開關主觸頭迴路高壓電流的有無獲得，也可以通過高壓開關主軸連接杆的位移間接求得。
[0066]對分/合閘速度的在線監測，目前大部分國內斷路器都不擁有此功能，而當前的生產監測設備其所用的位移傳感器為接觸式傳感器，將其固定於絕緣子下的絕緣拉杆上，當斷路器進行分/合閘動作時，將會伴隨著一起運動，並輸出位移曲線到電腦中。通過斷路器檢測軟體分析曲線，選取位移曲線上變化平滑的一段，計算得出斷路器的分/合閘速度。此方法雖然能較為準確地確定斷路器分/合閘速度，但該位移傳感器測量過程中包括了機構動作，會出現機構磨損或者固定螺絲鬆動的情況。因此這種傳感器需要經常的保養維護，在斷路器的生產檢測過程中會時常用到，不用擔心傳感器的保養維護，但在高壓斷路器的實際應用場合，我們沒法經常性地對傳感器經行保養或是更換；而且斷路器正常工作環境下分/合閘次數並不多，傳感器的機構會因為潤滑不夠或沾上雜物而出現動作故障，增加了測量誤差。
[0067]因此在本發明中，我們採用了加速度傳感器，將其安裝在主軸連接杆上。由於加速度傳感器在斷路器動作時，沒有伴隨的機構動作，不用擔心鬆動和傳動的問題；而且其安裝在主軸連結杆上，能較為準確的反映斷路器分/合閘速度。由於分/合閘分析手段相似，此處以合閘為例。對斷路器合閘線圈進行電壓信號的遙信採樣，記錄遙信從無到有的變位時亥IJ，該時刻即為合閘線圈的帶電時刻，從此時刻定時採樣。由於採用的是高精度加速度傳感器故可以在定時時間內測量多組數據，將其發送給單片機。
[0068]如圖7所示，該圖為斷路器分/合閘在線監測模塊的信號處理電路框圖。圖中包括加速度傳感器701、放大電路702、校準電路703、穩壓模塊704以及單片機705。
[0069]此處以A相為例，將加速度傳感器採集的數位訊號經放大器放大。由於該加速度傳感器信號端的正常工作電平為+2.5V，經由放大器放大後的信號曲線零點將以2.5V為基準，這會對之後的數據處理造成影響，故通過校準電路將信號曲線零點校準至0V。經過校準後的數位訊號傳輸至單片機，將繪製出機構動作時的加速度曲線。易知對加速度積分，即可得到該過程的速度。我們只需在曲線上選取機構動作後加速度曲線的第一個零點Tl，和第二個零點T2，對該段時間的加速度通過單片機中編寫的算法進行積分，就可以得到斷路器的分/合閘速度值。另外，由於校準電路需要+2.5V和-2.5V提供電位差，而電源模塊只能提供5V、9V、12V和24V的電壓，故斷路器分/合閘在線監測模塊需額外增加一個穩壓模塊，將電源模塊提供的9V電壓穩壓成+2.5V和-2.5V電壓。
[0070]另外，由於系統中在線監測裝置實現了斷路器的分閘迴路狀態、斷路器滅弧室真空度、斷路器觸頭溫升、斷路器各相超行程、斷路器各相分合閘速度的實時監測，其獲得的數據將通過RS485接口傳輸給上位機裝置。根據協議的規定，上位機裝置將智能地分辨傳輸的數據類型，並將最近測得的數據進行處理保存，方便翻閱查看，測得的數據能夠及時的顯示在7寸的觸控螢幕中。在觸控螢幕上建立了友好的人機界面，並對出廠設置等重要的參數進行加密保護，只有維護人員持密碼才能進入進行參數配置。用戶可以通過觸控螢幕對報警值進行設置，當斷路器發生故障，上位機裝置將會把獲得數據與報警值比對，作出相應的報警，並可以將測得的重要的數據通過GSM模塊發到用戶的手機上。其中溫升、超程、分合閘速度、真空度，可以根據用戶的選擇，進行添加。總之，所有數據通過RS485從在線監測裝置發送到上位機裝置，上位機也通過RS485對各個子模塊進行配置。
[0071]以上顯示和描述了本發明的基本原理和主要特徵和本發明的優點。本行業的技術人員應該了解，本發明不受上述實施例的限制，上述實施例和說明書中描述的只是說明本發明的原理，在不脫離本發明精神和範圍的前提下，本發明還會有各種變化和改進，這些變化和改進都落入要求保護的本發明範圍內。本發明要求保護範圍由所附的權利要求書及其等效物界定。
【權利要求】
1.一種針對高壓斷路器的智能化在線監測系統，包括由在線監測模塊組、電源模塊和上位機接口模塊組成的在線監測裝置，以及與在線監測裝置連接的上位機裝置，其特徵在於，所述在線監測模塊組包括斷路器分閘迴路斷線監測模塊、斷路器滅弧室真空度監測模塊、斷路器觸頭溫升監測模塊、斷路器超程監測模塊和斷路器分/合閘速度監測模塊這五個子監測模塊，上述五個子監測模塊通過連接上位機接口模塊來實現與上位機裝置的數據交互；所述上位機裝置通過上位機接口模塊對上述五個子監測模塊進行監測數據搜集和參數配置；所述電源模塊通過變壓、整流、濾波、穩壓將220V的交流電轉變為5V、9V、12V和24V的穩定的直流電，並向所分別連接的斷路器分閘迴路斷線監測模塊、斷路器滅弧室真空度監測模塊、斷路器觸頭溫升監測模塊、斷路器超程監測模塊和斷路器分/合閘速度監測模塊這五個子監測模塊統一供電。
2.根據權利要求1的針對高壓斷路器的智能化在線監測系統，其特徵在於，所述斷路器分閘迴路斷線監測模塊的電路結構為分閘線圈一端連接信號地，另一端分別連接降壓電阻和保護電阻；所述保護電阻還連接光耦左側；所述光耦左側連接信號地，右側分別連接單片機和數字地。
3.根據權利要求1的針對高壓斷路器的智能化在線監測系統，其特徵在於，所述斷路器滅弧室真空度監測模塊中設有包含絕緣隔板、帶電觸頭以及中間屏蔽罩的真空滅弧室，還設有安裝於接地機殼上的用於監測中間屏蔽罩上電位情況的傳感器；該傳感器還接有用於屏蔽幹擾信號和傳輸測量數據的屏蔽電纜；所述斷路器滅弧室真空度監測模塊藉助實驗得出的中間屏蔽罩電位與滅弧室真空度的關係來具體判斷滅弧室的真空度情況。
4.根據權利要求 1的針對高壓斷路器的智能化在線監測系統，其特徵在於，所述斷路器觸頭溫升監測模塊由高壓端模塊和低壓端模塊組成；所述高壓端模塊包括依次連接的溫度傳感器、溫度採樣單元、信號轉換及發射單元組成；所述低壓端模塊包括信號接收單元、解碼電路以及環境溫度傳感器組成；所述解碼電路通過解碼從信號接收單元發送來的來自高壓端模塊發送的採樣信號，還原成數據信號發送給上位機裝置；所述環境溫度傳感器將採樣的實時的溫度數據直接發送給上位機裝置。
5.根據權利要求1的針對高壓斷路器的智能化在線監測系統，其特徵在於，所述斷路器超程監測模塊採用將壓力傳感器安裝於斷路器三相的絕緣子中，在斷路器分/合閘時，壓力傳感器能將絕緣子受的力轉換為電壓信號；該電壓信一號經過A/D轉換變成數位訊號，並藉由所設置的單片機通過超程控制算法，得到當前的超程值。
6.根據權利要求1的針對高壓斷路器的智能化在線監測系統，其特徵在於，所述斷路器分/合閘速度監測模塊將加速傳感器安裝在主軸連接杆上，通過加速傳感器在預設時間內測量到的多組數據並將其發送給模塊中單片機，從而繪製出機構動作時的加速度曲線，再在速度曲線上選取兩個零點通過單片機中編寫的算法進行積分，就可以得到所需要的斷路器的分/合閘速度值。
7.根據權利要求1的針對高壓斷路器的智能化在線監測系統，其特徵在於，所述上位機裝置包括CPU處理器、存儲器、觸控螢幕以及GSM簡訊模塊；所述CPU處理器用來接收從在線監測模塊組所獲得的監測數據，並通過分辨數據類型繼而顯示在觸控螢幕上，這些監測數據同時也記錄在所連接的存儲器中；所述CPU處理器在處理監測數據過程中將對比後所得出的異常參數以簡訊的形式通過GSM簡訊模塊發送到遠端無線通信終端上作為報警。
8.根據 權利要求1的針對高壓斷路器的智能化在線監測系統，其特徵在於，所述上位機接口模塊為RS485接口。
【文檔編號】G08C17/02GK103744018SQ201410028392
【公開日】2014年4月23日 申請日期:2014年1月16日 優先權日:2014年1月16日
【發明者】唐明, 周宇, 蔡坤 申請人:常州市明及電氣技術開發有限公司