面向大功率接點的安全監控方法及其裝置的製作方法

2023-10-22 16:41:02

專利名稱：：面向大功率接點的安全監控方法及其裝置的製作方法
技術領域：
：本發明涉及一種針對通過大電流的電氣接點、實現安全監控的方法，同時也涉及用於實施該安全監控方法的裝置，屬於故障預測與健康監控
技術領域：
。技術背景目前，隨著國民經濟的快速發展，各類大功率用電設備的使用日益廣泛，這為安全用電工作提出了新的要求。以企業數據中心或計算中心使用的機房為例，在機房配電布線時，為了滿足用電設備擴展的需要，常常會使用接線方式。特別是當大功率的電源線接入時，為了滿足大電流通過的需要，需要採用接線卡、接線端等接觸式連接方式。這種接觸式連接方式中，由於鬆動、鏽蝕等引起的接觸電阻變化，使電氣接點部容易出現安全隱患，嚴重時甚至引起火災。對於這個問題，以往並沒有有效的處理辦法，通常是採取定期檢測的辦法，或者在故障發生之後才知道這裡存在隱患。針對上述的問題，人們先後提出了多種技術解決方案，主要的有如下兩種第一種技術解決方案如公開號為CN2373783的中國實用新型專利所述，該專利公開了一種利用溫敏物質隨溫升改變的顏色變化為測試特徵的遠距離檢測裝置。它由靶標、彩色攝像機、預置雲臺和圖像處理、識別裝置組成，通過攝像機將靶標上的溫升信息記錄下來轉由該裝置進行判斷識別，處理測定，必要時輸出報警，解決了這類溫度遙測設備中存在的自動，全方位，實時測定困難的問題。它特別適合於對自動化程度要求比較高的檢測場合，例如高空輸變電、大型的電力控制設備、核電電力設備場合。例如，可用變色漆監視溫升。變色漆是隨溫度改變顏色的一種塗料。把它塗在接頭處，常溫是黃色，3(TC以上開始變色，45'C為橙色，65X:為橙赤色。溫度越高，顏色越深。溫度下降，顏色變回。第二種技術解決方案如公開號為CN2033506的中國實用新型專利所述。該專利公開了一種電氣接點過熱在線連續監視信號裝置，由本體、示溫片、紅色信號旗及蓋板組成。輸變配電系統中的所有電氣連接點，跳線搭接頭都能用本裝置進行連續監視溫度。接點或搭接頭裝上本裝置後，如果接點或搭接頭的溫度超過允許值時，示溫片就熔化，本裝置蓋板脫離示溫片，即亮出紅色信號旗，使巡檢人員一目了然。但是，每次接點或搭接頭的溫度超過允許值時，如6(TC、70°C、80°C等，示溫片都要熔化才能警示信號，需要及時安裝新的示溫片，這提高了成本和維護工作量。但是，上述的技術解決方案都是只適用於固定溫度門限值，不能實現實時並準確地檢測。例如，由於流經接點或搭接頭的工作電流發生變化，即使R值不變，在接點或搭接頭上產生的熱量也不同，溫度也不同，則可能出現錯誤報警或不報警。具體而言，當流經接點或搭接頭的工作電流變高時，接點或搭接頭的熱量增高，即使接點或搭接頭本身正常工作，其溫度也升高，就可能超過前述固定溫度門限值，出現報警。反之，如果接點或搭接頭的工作溫度下降，即使接點或搭接頭本身出現如鬆動、鏽蝕等，接點或搭接頭的溫度也不一定升高到門限值，那麼前述兩種解決方案都不能實現及時報警。
發明內容本發明的目的在於提供一種面向大功率接點的安全監控方法及其裝置，該方法及其裝置可以長時間地實時並準確地監視通過大電流的電氣接點狀態。為了實現前述目的，本發明採用下述的技術方案一種面向大功率接點的安全監控方法，用於監控接點的工作狀況，其特徵在於包括下述步驟Sl:用變壓器把所述接點上的電壓Vc偶合到次級，得到Vc';S2:將所述Vc'經A/D轉換後，獲得所述接點的採樣電壓信號Va，同時獲得通過所述接點迴路的電流信號IC;S3:根據通過所述接點的電流Ic和採樣電壓信號Va計算出所述接點的接點功率PC;S4:讀取所述接點功率PC的門限值，所述接點功率PC的門限值與接點導線的截面積SC和接點導線的材質MC有關；以及S5:判斷步驟S3中計算得到的所述接點功率Pc是否大於步驟S4中讀取的門限值，如果大於，則控制報警裝置發出報警信號；否則，返回步驟Sl，重新讀取採樣電壓信號Va和電流信號Ic。其中，所述採樣電壓信號Va是所述接點上的電壓，經過變壓器和放大器及A/D變換後得到的電壓信號。所述接點功率Pc的門限值分為預警門限值和報警門限值，步驟S4中，如果接點功率Pc大於預警門限值並不大於報警門限值，則由處理器控制報警裝置發出預警信號；如果接點功率Pc小於預警門限值，則返回步驟S1，重新讀取採樣電壓信號Va和電流信號Ic;如果接點功率Pc大於報警門限值，則由處理器控制報警裝置發出報警信號。一種面向大功率接點的安全監控裝置，用於監控接點的工作狀況，其特徵在於包括連接端，用於將所述面向大功率接點的安全監控裝置並聯到被測的所述接點上；變壓器，其具有初級線圈和次級線圈，所述連接端位於所述初級線圈一側；限幅保護電路，其連接在所述變壓器的次級線圈側；電壓檢測部，其與所述限幅保護電路並聯，以獲得電壓信號；以及，處理器，其根據所述電壓信號和流經所述被測接點的電流計算得到被測接點的接點功率Pc，並將所述接點功率Pc與規定的接點功率Pc的門限值進行比較，以控制報警器報警。其中，所述變壓器經過保險絲與被測的所述接點並聯。所述接點功率Pc的門限值在所述接點的不同電流情況下具有不同的值。利用本發明所提供的面向大功率接點的安全監控方法及其裝置，可以結合流經接點的實際電流、接點導線的截面積以及接點導線的材料來設置合理的門限值，準確判斷接點故障發生的可能性，有效提高電氣接點的安全性。下面結合附圖和具體實施方式對本發明作進一步的說明。圖1是表示大功率接觸式連接的示意圖。圖2是圖1所示大功率接觸式連接的等效電路圖。圖3是實現面向大功率接點的安全監控方法的概要電路原理圖。圖4是實現面向大功率接點的安全監控方法的詳細實施電路示意圖。圖5是本發明所提供的面向大功率接點的安全監控方法的檢測流程圖。具體實施方式如圖1和圖2所示，大功率接觸式連接中，線1為進線，線2為出線，中間部分為連接器。可以將連接器的電性能等效成Rc—接觸電阻。由於鬆動、鏽蝕等原因，Rc可能會變大，甚至開路。如圖3所示，用一隻變壓器接在Rc兩端，當有交流電流進入時，由於Rc的作用，會在Rc兩端產生電壓Vc。把Vc經變壓器耦合到次級就可以得到一個Vc'，對Vc'進行檢測就能夠監測到接點的當時的狀態。如果接點接觸不好，就等效於Rc接觸電阻變大，對於Rc的任何微弱變化，經過變壓器都可以耦合輸出一個變化的電壓信號Vc'，檢測電路可以通過實時監視接點電壓Vc'狀態的變化來實現對Rc的監控。具體而言，將變壓器的初級線圈一側通過保險絲並聯到Rc的兩端。在變壓器次級線圈一側，並聯限幅保護電路，通過電壓檢測裝置得到Vc'。此限幅保護電路是一個單純的保護電路，正常工作時，它不起作用。然後，由處理器對這些檢測到的信號Vc'進行分析判斷，以決定是否對外發出故障預警信息，從而達到提前發現故障隱患、避免造成重大事故發生的目的。圖4是實現本發明所提供的面向大功率接點的安全監控方法的實施電路示意圖。圖中，流入被測接點的等效電阻Rc的電流是Ic，在被測接點的等效電阻Rc的兩端通過保險絲並聯變壓器，其線圈匝數比為1:10。變壓器中不與等效電阻Rc連接的一側，即次級線圈側並聯限幅保護電路中的齊納二級管Dl。電流Ic流經等效電阻Rc之後，會產生相應的電壓Vc。該電壓Vc經過變壓器放大之後，再經過由運算放大器Ul(LM324)和電阻Rl(100K)、R3(1M)組成的比例放大電路進一步放大之後，採樣電壓Va進入由比較器U2(LM339)組成的判斷電路中進行圖5所示的分析處理。下面結合圖5說明本發明所述的面向大功率接點的安全監控方法的具體實施步驟。如圖3和圖4所示，經由A/D轉換器得到數位訊號被輸入到處理器中。在處理器中執行下述步驟-Sl:接收經A/D轉換後的監測接點的採樣電壓信號Va，並且接收通過接點迴路的電流信號Ic。S2:根據流入被測接點的等效電阻Rc的電流Ic和採樣電壓信號Va等信息計算出接點功率Pc。S3:讀取接點功率Pc的預警門限值和報警門限值。預警門限值及報警門限值(接點功耗)在不同的被測接點的電流情況下具有不同的值，例如當流經接點的電流為10A時，接點的預警門限為4.95W，報警門限為5.85W;當流經接點的電流為50A時，接點的預警門限為18.2W，報警門限為16.8W，當流經接點的電流為125A時，接點的預警門限為28.6W，報警門限為26.4W。上述的接點功率Pc的預警門限值和報警門限值預先保存於存儲設備中。上述接點功率Pc的報警門限值(或預警門限值)與通過接點的電流大小有關，它們之間的關係可以以實驗方式獲得，但由於之間不存在線性關係，實踐中一般是製作成一個專門的表格，使用時通過査表方式獲得相關的數據。表1是存放報警門限值的數據表的一個示例。報警門限值tableseeoriginaldocumentpage8通過接點的電流大小與接點電阻有關，而接點電阻與導線的截面積Sc和接點導線的材質Mc有關。導線截面積Sc、接點導線的材質Mc與電阻阻值的關係可以通過查表和計算獲得，這是電氣領域一般技術人員都能具有的公知常識，在此就不詳細贅述了。S4:判斷步驟S2中計算得到的Pc是否大於步驟S3中讀取的預警門限值，如果大於，則進入步驟S5;否則返回步驟S1，重新讀取採樣電壓信號Va和電流信號Ic。S5:判斷步驟S2中計算得到的Pc是否大於步驟S3中讀取的報警門限值，如果大於，則控制報警裝置發出報警信號，並返回步驟S1，重新讀取採樣電壓信號Va和電流信號Ic;否則，處理器控制監視/報警裝置發出預警信號，並返回步驟Sl，重新讀取採樣電壓信號Va和電流信號Ic。換言之，如果接點功率Pc大於預警門限值且不大於報警門限值，則由處理器控制報警裝置發出預警信號。此處的預警信號是由軟體處理後給出的，是對監測點可能發生報警之前的預報。如果接點功率Pc小於預警門限值，則返回步驟Sl，重新讀取採樣電壓信號Va和電流信號Ic;如果接點功率PC大於報警門限值，則由處理器控制報警裝置發出報警信號。需要說明的是，圖4中U2比較器所在的這一路中，有關的處理不同於上述的報警處理，這一路是在輸入信號超出上述處理器處理的範圍之外時，發出緊急報警信號。以上對本發明所提供的面向大功率接點的安全監控方法及其裝置進行了詳細的說明。對本領域的一般技術人員而言，在不背離本發明實質精神的前提下對它所做的任何顯而易見的改動，都將構成對本發明專利權的侵犯，將承擔相應的法律責任。權利要求1.一種面向大功率接點的安全監控方法，用於監控接點的工作狀況，其特徵在於包括下述步驟Sl:用變壓器把所述接點上的電壓Vc偶合到次級，得到Vc';S2:將所述Vc'經A/D轉換後，獲得所述接點的採樣電壓信號Va，同時獲得通過所述接點迴路的電流信號Ic;S3:根據通過所述接點的電流Ic和採樣電壓信號Va計算出所述接點的接點功率Pc;S4:讀取所述接點功率Pc的門限值，所述接點功率Pc的門限值與接點導線的截面積Sc和接點導線的材質Mc有關；以及S5:判斷步驟S3中計算得到的所述接點功率Pc是否大於步驟S4中讀取的門限值，如果大於，則控制報警裝置發出報警信號；否則，返回步驟S1，重新讀取採樣電壓信號Va和電流信號Ic。2.如權利要求1所述的面向大功率接點的安全監控方法，其特徵在於所述接點功率Pc的門限值在所述接點的不同電流情況下具有不同的值。3.如權利要求1所述的面向大功率接點的安全監控方法，其特徵在於所述採樣電壓信號Va是所述接點上的電壓，經過變壓器和限幅保護處理後，得到的電壓信號。4.如權利要求1所述的面向大功率接點的安全監控方法，其特徵在於所述接點功率Pc的門限值分為預警門限值和報警門限值，步驟S4中，如果接點功率Pc大於預警門限值並不大於報警門限值，則由處理器控制報警裝置發出預警信號；如果接點功率Pc小於預警門限值，則返回步驟S1，重新讀取採樣電壓信號Va和電流信號Ic;如果接點功率Pc大於報警門限值，則由處理器控制報警裝置發出報警信號。5.—種面向大功率接點的安全監控裝置，用於監控接點的工作狀況，其特徵在於包括連接端，用於將所述面向大功率接點的安全監控裝置並聯到被測的所述接點上；變壓器，其具有初級線圈和次級線圈，所述連接端位於所述初級線圈一側；限幅保護電路，其連接在所述變壓器的次級線圈側；電壓檢測部，其與所述限幅保護電路並聯，以獲得電壓信號；以及，處理器，其根據所述電壓信號和流經所述接點的電流計算得到所述接點的接點功率Pc，並將所述接點功率Pc與規定的接點功率Pc的門限值進行比較，以控制報警器報警。6.如權利要求5所述的面向大功率接點的安全監控裝置，其特徵在於所述變壓器經過保險絲與所述接點並聯。7.如權利要求5所述的面向大功率接點的安全監控裝置，其特徵在於所述接點功率Pc的門限值在所述接點的不同電流情況下具有不同的值。全文摘要本發明公開了一種面向大功率接點的安全監控方法及其裝置。該方法中，通過變壓器接收經A/D轉換後的監測接點的電壓信號，同時接收通過接點迴路的電流信號，根據電壓信號、電流信號等信息計算出接點功率，如果分析結果為接點功率在預定的條件下大於預警門限則發出報警信息，否則繼續進行監控。本發明可以長時間地實時監視接點狀態，並根據實際電流一起判斷接點故障發生的可能性，從而達到提前發現故障隱患、避免造成重大事故發生的目的。文檔編號G01R19/165GK101144839SQ20071012020公開日2008年3月19日申請日期2007年8月13日優先權日2007年8月13日發明者浩傅,李信群,李裕寬,鄭向光申請人:北京承永信息技術有限公司