一種永磁真空斷路器在線監測與診斷裝置的製作方法
2023-05-31 08:19:46 2
專利名稱：一種永磁真空斷路器在線監測與診斷裝置的製作方法
技術領域：
本發明屬於電力設備領域，尤其涉及一種永磁真空斷路器的在線監測與診斷裝置。
背景技術：
永磁真空斷路器用於控制永磁真空斷路器的分合閘操作以及斷路器狀態的在線監測並對斷路器潛在缺陷做出判斷，提高供電安全和可靠性。斷路器是電網中用來投入和切斷電力負荷的一次設備。傳統的彈簧操動機構斷路器由於機械零部件多，容易發生故障， 如拒分、拒合或不能開斷，故障率高，並容易引起電網事故，造成巨大的經濟損失。電力裝置對斷路器的運行可靠性提出了非常高的要求，早期對斷路器的檢修是通過一次設備的定期檢修來完成，花費的人力物力較多，而且往往不能及時發現問題。雖然斷路器操動機構從電磁機構、彈簧機構發展到現在的永磁機構，已經在可靠性上取得了很大的提高，但是還存在著諸多問題，如永磁的磁性退化，儲能電容的耐壓壽命等等，這些問題將直接影響永磁操動機構在斷路器中的應用。本發明專利公布了一種永磁真空斷路器的在線監測與診斷技術，通過對永磁真空斷路器狀態在線監測與診斷來提高斷路器的運行可靠性，適應智能電網對供電裝備的可靠性和安全水平的要求，進而提升整個電網的智能化水平。
發明內容
發明目的針對上述現有存在的問題和不足，本發明提供了一種永磁真空斷路器的在線監測與診斷裝置，通過對永磁真空斷路器狀態在線監測與診斷來提高斷路器的運行可靠性，適應智能電網對供電裝備的可靠性和安全水平的要求，進而提升整個電網的智能化水平。技術方案為實現上述發明目的，本發明採用以下技術方案一種永磁真空斷路器在線監測與診斷裝置，包括控制模塊、分合間單元、模擬量採集模塊、三相電量採集模塊和按鍵顯示模塊，其中，
模擬量採集模塊，對觸頭壓力、觸頭位移、分合間單元電壓和電流進行採樣，並傳輸到所述控制模塊；
三相電量採集模塊，用於對三相輸電線路的電壓、電流進行採樣，並傳輸到所述控制模
塊；
控制模塊，根據模擬量採集模塊和三相電量採集模塊的採樣數據，對分合間單元發出驅動信號；將採樣數據存儲並處理與按鍵顯示模塊進行數據交換； 按鍵顯示模塊，與所述控制模塊實現數據讀寫功能； 分合間單元，根據控制模塊發出的驅動信號進行分間或合間操作。作為優選，所述控制模塊包括第一單片機、第二單片機和雙口 RAM，所述第一單片機通過雙口 RAM與第二單片機實現數據交換，所述第一單片機用於接收所述模擬量採集模塊和三相電量採集模塊傳輸的採樣，並對所述分合間單元發出驅動信號；所述第二單片機通過雙口 RAM與第一單片機進行數據交換，並同時與所述按鍵顯示模塊實現讀寫功能。作為優選，所述分合閘單元包括分合閘線圈和MOSFET，將第一 MOSFET和第二 MOSFET的漏極相連作為驅動電源的一個輸出端，同時構成上橋臂；再將第三MOSFET和第四 MOSFET的源極相連作為驅動電源另一輸出端，同時構成下橋臂；所述第一 MOSFET源極、第三MOSFET漏極和分合閘線圈一端相連；所述第二 MOSFET源極、第四MOSFET漏極和分合閘線圈另一端相連；同時所有MOSFET由發光二極體控制，該發光二極體兩端分別接高電平和所述控制模塊的驅動信號。作為優選，所述第一單片機和第二單片機均採用STC12C5A32S2，所述雙口 RAM型號為IDT7132，所述三相電量採集模塊的晶片採用ATT7022B
有益效果與現有技術相比，本發明具有以下優點對永磁真空斷路器速度、真空度、 觸頭壓力和供電電源進行在線監測與診斷，可以有效避免因斷路器故障運行時所造成的損失，提高供電的整體運行水平和安全性，進而提升整個電網的智能化水平。
圖1為本發明裝置框架圖2為本發明所述分合閘單元電路原理圖； 圖3為本發明所述分合閘單元中MOSFET驅動電路；
其中，控制模塊1、分合間單元2、模擬量採集模塊3、三相電量採集模塊4、按鍵顯示模 Ife 5、第一單片機 6、第二單片機 7、雙口 RAM8、第一 M0SFET9、第二 M0SFET10、第三 M0SFET11、 第四M0SFET12、分合閘線圈13。
具體實施例方式下面結合附圖和具體實施例，進一步闡明本發明，應理解這些實施例僅用於說明本發明而不用於限制本發明的範圍，在閱讀了本發明之後，本領域技術人員對本發明的各種等價形式的修改均落於本申請所附權利要求所限定的範圍。如圖1 3所示，一種永磁真空斷路器在線監測與診斷裝置，包括控制模塊1、分合閘單元2、模擬量採集模塊3、三相電量採集模塊4和按鍵顯示模塊5，本發明所述分合閘單元2的永磁機構驅動模塊採用MOSFET橋式電路組成，如圖2 3所示。通過導通MOSFET 來實現分合閘線圈13電流的控制，以驅動操動機構實現斷路器的分合閘，分別導通上橋臂和下橋臂中相應的MOSFET實現驅動線圈的電流控制。橋臂中的每一個MOSFET的導通和關閉均由一組對應的驅動電路控制，即圖3所示的驅動電路。驅動電路中，來自第一單片機6 的驅動信號通過腳14輸入，第一管腳15接MOSFET的驅動電源(即DC5V轉DC12V的電源模塊)，第二管腳16接MOSFET的門極，第三管腳17接MOSFET的源極，這樣的接法保證在單片機上電時各管腳為高電平時不產生誤動。具體的說，所述分合閘單元包括分合閘線圈13和 MOSFET,將第一 M0SFET9和第二 M0SFET10的漏極相連作為驅動電源的一個輸出端，同時構成上橋臂；再將第三M0SFET11和第四M0SFET12的源極相連作為驅動電源另一輸出端，同時構成下橋臂；所述第一 M0SFET9源極、第三M0SFET11漏極和分合閘線圈13 —端相連；所述第二 M0SFET10源極、第四M0SFET12漏極和分合閘線圈13另一端相連；同時所有MOSFET由發光二極體控制，該發光二極體兩端分別接高電平和所述控制模塊的驅動信號採用霍爾電壓電流元器件實現永磁機構分合閘線圈13電流電壓的調理變換。
本發明的永磁真空斷路器在線監測與診斷裝置的控制模塊1由兩片單片機 STC12C5A32S2構成，如圖1所示。其中第一單片機6通過鎖存器74HC573鎖存低8位地址，並通過第一單片機6U1P0 口、P2 口與雙口 RAM8進行數據交換，第二單片機7也以同樣的方式對雙口 RAM8進行讀寫。第一單片機6、第二單片機7的數據交換通過中斷的方式實現，寫入數據的同時提醒對方單片機進行數據的接收。三相電量採集模塊4的晶片採用ATT7022B， 並通過晶片的SPI 口與第一單片機6的SPI 口通信，第一單片機6的SPI 口設置為P4.3為同步時鐘信號，再通過P4. 0實現三相電量採集模塊4晶片的片選。觸頭的壓力採樣、位移採樣、驅動線圈的電壓電流採樣是通過第一單片機6的Pl 口採集完成，並構成所述的模擬量採集模塊3。其中，Pl. 0為電源電壓採集口，Pl. 1為合閘線圈電壓採集口，Pl. 2為合閘線圈電流採集口，Pl. 3為分閘線圈電壓採集口，Pl. 4為分閘線圈電流採集口，Pl. 5為觸頭壓力採集口，Pl. 6為動鐵心位移採集口。分合閘單元2通過P4. 4與P5. 3控制，驅動信號通過光耦加載到MOSFET的門極，驅動操動機構實現分合閘。裝置按鍵顯示模塊5包括採用 12864液晶顯示信息，液晶通過並口與第二單片機7進行通信，並通過第二單片機7的Pl 口實現數據的讀寫。裝置的按鍵信息通過SM162!3B處理並實現按鍵功能，並通過其SPI 口實現與第二單片機7的數據交換。第一單片機6採集到的信號通過雙口 RAM8將數據傳輸到第二單片機7中，並被第二單片機7保存於其上的EEPROM裡，以供查詢。使用第二單片機 7上的UART串口實現裝置的RS485通信，電平轉換晶片採用SN75176。
權利要求
1.一種永磁真空斷路器在線監測與診斷裝置，其特徵在於包括控制模塊、分合閘單元、模擬量採集模塊、三相電量採集模塊和按鍵顯示模塊，其中，模擬量採集模塊，對觸頭壓力、觸頭位移、分合間單元電壓和電流進行採樣，並傳輸到所述控制模塊；三相電量採集模塊，用於對三相輸電線路的電壓、電流進行採樣，並傳輸到所述控制模塊；控制模塊，根據模擬量採集模塊和三相電量採集模塊的採樣數據，對分合間單元發出驅動信號；將採樣數據存儲並處理與按鍵顯示模塊進行數據交換；按鍵顯示模塊，與所述控制模塊實現數據讀寫功能；分合間單元，根據控制模塊發出的驅動信號進行分間或合間操作。
2.根據權利要求1所述永磁真空斷路器在線監測與診斷裝置，其特徵在於所述控制模塊包括第一單片機、第二單片機和雙口 RAM，所述第一單片機通過雙口 RAM與第二單片機實現數據交換，所述第一單片機用於接收所述模擬量採集模塊和三相電量採集模塊傳輸的採樣，並對所述分合間單元發出驅動信號；所述第二單片機通過雙口 RAM與第一單片機進行數據交換，並同時與所述按鍵顯示模塊實現讀寫功能。
3.根據權利要求1所述永磁真空斷路器在線監測與診斷裝置，其特徵在於所述分合閘單元包括分合閘線圈和M0SFET，將第一 MOSFET和第二 MOSFET的漏極相連作為驅動電源的一個輸出端，同時構成上橋臂；再將第三MOSFET和第四MOSFET的源極相連作為驅動電源另一輸出端，同時構成下橋臂；所述第一 MOSFET源極、第三MOSFET漏極和分合閘線圈一端相連；所述第二 MOSFET源極、第四MOSFET漏極和分合閘線圈另一端相連；同時所有MOSFET 由發光二極體控制，該發光二極體兩端分別接高電平和所述控制模塊的驅動信號。
4.根據權利要求2所述永磁真空斷路器在線監測與診斷裝置，其特徵在於所述第一單片機和第二單片機均採用STC12C5A32S2，所述雙口 RAM型號為IDT7132，所述三相電量採集模塊的晶片採用ATT7022B。
全文摘要
本發明公開了一種永磁真空斷路器的在線監測與診斷裝置，包括控制模塊、分合閘單元、模擬量採集模塊、三相電量採集模塊和按鍵顯示模塊，所述控制模塊根據模擬量採集模塊和三相電量採集模塊的採樣數據，對分合閘單元發出驅動信號；將採樣數據存儲並處理後，與按鍵顯示模塊進行數據交換，從而通過永磁真空斷路器狀態在線監測與診斷來提高斷路器的運行可靠性，可以有效避免因斷路器故障運行時所造成的損失，提高供電的整體運行水平和安全性，適應智能電網對供電裝備的可靠性和安全水平的要求，進而提升整個電網的智能化水平。
文檔編號G01M13/00GK102520346SQ20111041502
公開日2012年6月27日 申請日期2011年12月13日 優先權日2011年12月13日
發明者夏苗, 張俊, 房淑華, 林鶴雲, 柳慶東, 金平, 陳祥 申請人:東南大學