專利名稱：斷路器狀態(tài)監(jiān)測系統(tǒng)的制作方法
技術領域：
本實用新型涉及電力設備的監(jiān)測裝置，特別涉及一種斷路器狀態(tài) 監(jiān)測系統(tǒng)。
背景技術：
在電力系統(tǒng)的電氣設備中，高壓斷路器是唯一的控制設備，它的 動作可靠性直接關系到整個系統(tǒng)的安全與穩(wěn)定，諸多發(fā)生的重特大事 故或系統(tǒng)解列停電都和高壓斷路器的失常有關。高壓斷路器的主要故 障有機械故障(包括操動機構及控制電路故障)、絕緣故障、滅弧故障 和導體部分發(fā)熱故障等，其中尤以機械故障最為頻繁發(fā)生。目前，為保障系統(tǒng)安全、穩(wěn)定的運行通常對斷路器進行定期檢查， 通過打開斷路器來了解斷路器內(nèi)部觸頭燒損等情況。采用這種監(jiān)測方 法的缺點是不能實時了解斷路器的狀態(tài)，在無法確定斷路器實際切斷 電流大小及電磨損的情況下，對斷路器盲目解體，不僅會造成巨大的 人力、財力浪費，而且不必要的停電會給帶來很多麻煩。實用新型內(nèi)容有鑒于此，本實用新型的主要目的在于提供一種斷路器狀態(tài)監(jiān)測 系統(tǒng)，能夠?qū)崟r檢測斷路器的狀態(tài)，從而避免不必要的停電檢查。本實用新型提供的斷路器狀態(tài)監(jiān)測系統(tǒng)，包括 信號獲取單元100，用于獲取反映斷路器狀態(tài)的參數(shù)信號； 信號轉(zhuǎn)換單元101,用于將信號獲取單元100獲取的參數(shù)信號轉(zhuǎn) 換成中央處理單元103可識別的數(shù)字信號；觸頭狀態(tài)獲取單元102,用于獲取斷路器觸頭的狀態(tài)信息； 中央處理單元103,包括數(shù)據(jù)分析子單元1031、判斷子單元1032數(shù)據(jù)分析子單元1031用于根據(jù)信號轉(zhuǎn)換單元101轉(zhuǎn)換的各項數(shù) 字信號和觸頭狀態(tài)獲取單元102獲取的狀態(tài)信息計算得到監(jiān)測數(shù)值；判斷子單元1032用于判斷數(shù)據(jù)分析子單元1031計算出的監(jiān)測數(shù) 值是否超出預存的設定值的范圍；控制信號生成子單元1033用于在判斷子單元1032判斷監(jiān)測數(shù)值 超過設定值范圍時生成相應的控制信號；警示單元104，用于根據(jù)控制信號生成子單元1033生成的控制信 號產(chǎn)生相應的報警信號。由上可知，由上述單元組成的本實用新型能夠?qū)崟r檢測斷路器的 狀態(tài)，根據(jù)監(jiān)測數(shù)據(jù)發(fā)出報警信號，從而避免不必要的停電檢查。其中，中央處理單元103還包括數(shù)據(jù)打包處理子單元1034，用于 將各項參數(shù)信號和監(jiān)測數(shù)值按照 一 定的協(xié)議進行打包處理；傳輸單元106,用于將打包處理子單元1034打包的數(shù)據(jù)傳輸出去。由上可知，采用上述數(shù)據(jù)打包處理子單元和傳輸單元，能夠?qū)⒏?項參數(shù)信號和監(jiān)測數(shù)值傳輸給外接的計算機，以便用戶對數(shù)據(jù)進行存 儲和進一步的分析。較佳的，還包括輸出單元105,用于根據(jù)控制信號生成子單元1033 生成的控制信號進行通電或斷電的開關量信號輸出動作。由上可知，采用上述輸出單元105，用戶就能夠根據(jù)需要通過輸 出單元連接報警設備，如聲光報警器、蜂鳴器等，提示用戶進行相關 的維修工作。其中，所述信號獲取單元100包括至少以下之一 電流信號獲取子單元1004，用于獲取斷路器保護電流互感器的三 相電流信號；振動信號獲取子單元1005，用于獲取斷路器開關分、合時的振動 信號；觸點信號獲取子單元1006,用于獲取斷路器狀態(tài)觸點的溫度和電 流信號。由上可知，采用上述各單元能夠獲取反映斷路器狀態(tài)所需的參數(shù) 信號，能夠為計算得到監(jiān)測數(shù)值提供參數(shù)。其中，所述斷路器為氣體絕緣斷路器，所述信號獲取單元100還 包4舌至少以下之一濕度信號獲取子單元1001,用于獲取氣體絕緣斷路器氣體的濕度信號；溫度信號獲取子單元1003,用于獲取氣體絕緣斷路器氣體的溫度信號；壓力信號獲取子單元1002,用于獲取氣體絕緣斷路器氣體的壓力信由上可知，采用上述各單元能夠獲取反映氣體絕緣斷路器所需的 參數(shù)信號，能夠為計算得到監(jiān)測數(shù)值提供過多的參數(shù)。


圖1為斷路器狀態(tài)監(jiān)測系統(tǒng)的原理圖；圖2為信號轉(zhuǎn)換單元的電流信號調(diào)理電路圖；圖3為中央處理單元及其供電電路的電路圖；圖4為時4中電^各的電路圖；圖5為RS232接口子單元的電路圖；圖6為RS485接口子單元的電路圖；圖7為RS232接口子單元的過電壓防護電路；圖8為RS485接口子單元的過電壓防護電路；圖9為看門狗電路圖；圖10為LED控制電if各圖。
具體實施方式
下面以針對SF6氣體絕緣斷路器(以SF6氣體作為來弧和絕緣介 質(zhì)的斷路器)的監(jiān)測為例，對本實用新型進行介紹，圖l為本實用新 型的原理圖，如圖所示，本實用新型提供的斷路器狀態(tài)監(jiān)測系統(tǒng)包括信號獲取單元100、信號轉(zhuǎn)換單元101、觸頭狀態(tài)獲取單元102、中央 處理單元103、警示單元104、輸出單元105、傳輸單元106。其中， 信號轉(zhuǎn)換單元101、觸頭狀態(tài)獲取單元102、警示單元104、輸出單元 105和傳輸單元106分別與中央處理單元103連接，信號獲取單元100 與信號轉(zhuǎn)換單元101連接。信號獲取單元100用于獲取反映SF6氣體絕緣斷路器狀態(tài)的各項 參數(shù)信號。其中，信號獲取單元100包括電流信號獲取子單元1004、 振動信號獲取子單元1005、觸點信號獲取子單元1006、濕度信號獲 取子單元1001、溫度信號獲取子單元1003和壓力信號獲取子單元 1002。其中，電流信號獲取子單元1004用于獲取斷路器的保護電流互感器 (CT)的三相電流信號。振動信號獲取子單元1005用于獲取斷路器開關開、合時的振動 信號。觸點信號獲取子單元1006用于獲取斷路器開關觸點的溫度和電 流信號。濕度信號獲取子單元1001用于獲取SF6氣體中的濕度信號。 溫度信號獲取子單元1003用于獲取SF6氣體中的溫度信號。 壓力信號獲取子單元1002用于獲取SF6氣體中的壓力信號。 信號轉(zhuǎn)換單元101用于將接收的各項參數(shù)信號轉(zhuǎn)換成中央處理單 元103可識別的數(shù)字信號，并進行濾波處理。例如，圖2中例示了三 組電路，采用如圖2所示的電路將電流信號獲取子單元1004獲取的 三相電流模擬信號轉(zhuǎn)換為相應的電壓數(shù)字信號。實踐中根據(jù)信號獲取 單元100內(nèi)子單元的數(shù)量可選擇數(shù)量相對應的電路。如圖2所示，電 流信號調(diào)理電路采用儀表放大器AD620、電壓基準芯片REF02以及 低噪聲高精度運算放大器OP07構成電路。觸頭狀態(tài)獲取單元102用于獲取斷路器開關觸頭的狀態(tài)信息。觸 頭狀態(tài)獲取單元102內(nèi)部包括數(shù)模轉(zhuǎn)換電路，即觸頭狀態(tài)獲取單元 102可以輸出數(shù)字信號。狀態(tài)信息主要包括觸頭的行程、觸頭斷開或閉合的時間以及觸頭的開、合狀態(tài)。中央處理單元103包括數(shù)據(jù)分析子單元1031、判斷子單元1032、 控制信號生成子單元1033和數(shù)據(jù)打包處理子單元1034。數(shù)據(jù)分析子單元1031用于根據(jù)接收到的各項數(shù)字信號和觸頭的 狀態(tài)信息計算得到監(jiān)測數(shù)值。例如，根據(jù)電流的大小和燃弧時間的長 短計算得到電弧能量(I2T)，統(tǒng)計斷路器開關動作的次數(shù)，根據(jù)觸頭 斷開或閉合的時間和觸頭的行程計算觸頭開、合的速度，根據(jù)觸點的 溫度和電流計算溫度與電流的比值。判斷子單元1032用于判斷計算得到的監(jiān)測數(shù)值是否超出預存的 設定值的范圍。例如，判斷子單元1032判斷斷路器開關動作的次數(shù) 是否超過規(guī)定的壽命?？刂菩盘柹勺訂卧?033用于在判斷子單元1032判斷監(jiān)測數(shù)值 超過設定值范圍時生成相應的控制信號。例如，當判斷子單元1032 判斷斷路器開關動作的次數(shù)超過規(guī)定的壽命時，控制信號生成子單元1033生成相應的控制信號。數(shù)據(jù)打包處理子單元1034用于將各項參數(shù)信號和監(jiān)測數(shù)值按照 一定的協(xié)議(如101協(xié)議)進行打包處理。圖3為中央處理單元103電路圖及其供電電路圖，如圖所示，中 央處理單元103采用MC9S12DG128芯片，MC9S12DG128芯片的時 鐘電路如圖4所示，時鐘電路采用DS1302芯片。中央處理單元103 還連接有用于復位中央處理單元103的看門狗電路，如圖9所示，該 看門狗電路釆用MAX1232芯片。警示單元104用于根據(jù)接收到的控制信號產(chǎn)生相應的報警信號。 不同的LED燈對應表示不同的監(jiān)測數(shù)值。例如，當警示單元104接 收到表示斷路器開關動作的次數(shù)超過規(guī)定壽命的控制信號時，對應表 示斷路器開關動作的次數(shù)的LED14發(fā)光。警示單元104采用LED燈， LED控制電路如圖IO所示。輸出單元105用于根據(jù)從中央處理單元103接收的控制信號進行 通電或斷電的開關量輸出動作。輸出單元105采用固態(tài)繼電器，該固態(tài)繼電器的輸入端根據(jù)接收到的控制信號控制輸出端的閉合或斷開， 作為開關量輸出信號。該固態(tài)繼電器的輸出端平時處于斷開狀態(tài)，當固態(tài)繼電器的輸入端接收到控制信號(高電平或低電平)后控制輸出 端的閉合。用戶可以根據(jù)需要在固態(tài)繼電器的輸出端連接報警設備， 如聲光報警器、蜂鳴器等，上述報警設備在接通電源后就能發(fā)出報警， 提示用戶進行相關的維修工作。傳輸單元106用于將打包的數(shù)據(jù)傳輸給外接的計算機。外接的計 算機可以將上述數(shù)據(jù)進行存儲和進一步分析。傳輸單元106主要包括 RS232接口子單元和RS485接口子單元，分別用于低速數(shù)據(jù)傳輸和高 速數(shù)據(jù)傳輸。圖5為RS232接口子單元的電路圖，如圖所示，該接口 釆用MAX232芯片，圖6為RS485接口子單元的電路圖，如圖所示， 該接口采用MAX487芯片。上述兩個接口電路不僅包括了暫態(tài)過電壓 保護電路而且包括了光隔離電路，如圖7和圖8所示。下面對本實用新型的提供的斷路器狀態(tài)監(jiān)測系統(tǒng)的工作原理進 行介紹。信號獲取單元100實時獲取反映SF6氣體絕緣斷路器狀態(tài)的各項 參數(shù)信號，包括三相電流信號、振動信號、觸點的溫度和電流信號、 氣體濕度信號、氣體溫度信號以及氣體壓力信號；信號轉(zhuǎn)換單元101 將接收的各項參數(shù)信號轉(zhuǎn)換成中央處理單元103可識別的數(shù)字信號， 并進行濾波處理；觸頭狀態(tài)獲取單元102獲取觸頭的狀態(tài)信息，主要 包括觸頭的行程、觸頭斷開或閉合的時間以及觸頭的開、合狀態(tài)。數(shù)據(jù)分析子單元1031根據(jù)接收到的各項數(shù)字信號和觸頭的狀態(tài) 信息計算得到監(jiān)測數(shù)值，檢測數(shù)值主要包括電弧能量(I2T)、斷路器 開關動作的次數(shù)、觸頭開、合的速度和溫度與電流的比值；判斷子單 元1032判斷計算得到的監(jiān)測數(shù)值是否超出預存的設定值的范圍，例 如，判斷斷路器開關動作的次數(shù)是否超過規(guī)定的壽命；控制信號生成相應的控制信號，例如，當判斷子單元1032判斷斷路器開關 作的 次數(shù)超過規(guī)定的壽命時，控制信號生成子單元1033生成相應的控制信號；警示單元104根據(jù)接收到的控制信號產(chǎn)生相應的報警信號，例 如，當警示單元104接收到表示斷路器開關動作的次數(shù)超過規(guī)定壽命 的控制信號時，對應表示斷路器開關動作的次數(shù)的LED報警燈接收 到控制信號后發(fā)光；輸出單元103根據(jù)控制信號進行通電或斷電的動 作。例如，輸出單元103采用常開固態(tài)繼電器，該固態(tài)繼電器的輸出 端平時處于斷開狀態(tài)，當固態(tài)繼電器的輸入端接收到閉合的控制信號 (高電平或低電平)后控制輸出端閉合。這時與固態(tài)繼電器的輸出端 連接的報警設備(如聲光報警器、蜂鳴器等)得電、發(fā)出聲光報警。數(shù)據(jù)打包處理子單元1034將各項參數(shù)信號和監(jiān)測數(shù)值按照一定 的協(xié)議(如101協(xié)議)進行打包處理；傳輸單元104將打包的數(shù)據(jù)傳 輸出去。數(shù)據(jù)可以經(jīng)RS232接口子單元1042進行本地低速傳輸或經(jīng) RS485接口子單元1041進行本地高速傳輸。上述數(shù)據(jù)可以傳輸?shù)酵?接的計算機，以便用戶對數(shù)據(jù)進行存儲和進一步的分析。多臺(本實施例中最多128臺)斷路器狀態(tài)監(jiān)測系統(tǒng)可以通過 RS485接口與一臺計算機連接組成局域網(wǎng)，這樣就方4更用戶對多臺斷 路器狀態(tài)監(jiān)測系統(tǒng)獲得的監(jiān)測數(shù)據(jù)進行管理。本實用新型的斷路器狀態(tài)監(jiān)測系統(tǒng)得到的監(jiān)測結果能夠及時、準 確的反映斷路器的狀態(tài)。用戶可以根據(jù)監(jiān)測結果對斷路器進行適時的 維護、保養(yǎng)，提高斷路器的運行可靠性。
權利要求1.一種斷路器狀態(tài)監(jiān)測系統(tǒng)，其特征在于，包括信號獲取單元(100)，用于獲取反映斷路器狀態(tài)的參數(shù)信號；信號轉(zhuǎn)換單元(101)，用于將信號獲取單元(100)獲取的參數(shù)信號轉(zhuǎn)換成中央處理單元(103)可識別的數(shù)字信號；觸頭狀態(tài)獲取單元(102)，用于獲取斷路器觸頭的狀態(tài)信息；中央處理單元(103)，包括數(shù)據(jù)分析子單元(1031)、判斷子單元(1032)和控制信號生成子單元(1033)，其中，數(shù)據(jù)分析子單元(1031)用于根據(jù)信號轉(zhuǎn)換單元(101)轉(zhuǎn)換的數(shù)字信號和觸頭狀態(tài)獲取單元(102)獲取的狀態(tài)信息計算得到監(jiān)測數(shù)值；判斷子單元(1032)用于判斷數(shù)據(jù)分析子單元(1031)計算出的監(jiān)測數(shù)值是否超出預存的設定值的范圍；控制信號生成子單元(1033)用于在判斷子單元(1032)判斷監(jiān)測數(shù)值超過設定值范圍時生成相應的控制信號；警示單元(104)，用于根據(jù)控制信號生成子單元(1033)生成的控制信號產(chǎn)生相應的報警信號。
2. 根據(jù)權利要求1所述的系統(tǒng)，其特征在于，中央處理單元(103) 還包括數(shù)據(jù)打包處理子單元(1034)，用于將參數(shù)信號和監(jiān)測數(shù)值按 照 一 定的協(xié)議進行打包處理；傳輸單元(106),用于將打包處理子單元(1034 )打包的數(shù)據(jù) 傳輸出去。
3. 根據(jù)權利要求2所述的系統(tǒng)，其特征在于，還包括輸出單元 (105)，用于根據(jù)控制信號生成子單元(1033 )生成的控制信號進行通電或斷電的開關量信號輸出動作。
4.根據(jù)權利要求1所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述信號獲取單元 (100)包括至少以下之一電流信號獲取子單元(1004),用于獲取斷路器保護電流互感器的三相電流信號；振動信號獲取子單元(1005 ),用于獲取斷路器開關分、合時的 振動信號；觸點信號獲取子單元(1006)，用于獲取斷路器狀態(tài)觸點的溫度 和電流信號。
5.根據(jù)權利要求4所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述斷路器為氣 體絕緣斷路器，所述信號獲取單元(100)還包括至少以下之一濕度信號獲取子單元(1001),用于獲取氣體絕緣斷路器氣體的 濕度信號；溫度信號獲取子單元(1003 ),用于獲取氣體絕緣斷路器氣體的 溫度信號；壓力信號獲取子單元(1002),用于獲取氣體絕緣斷路器氣體的 壓力信號。
專利摘要本實用新型提供了一種斷路器狀態(tài)監(jiān)測系統(tǒng)，包括信號獲取單元，用于獲取反映斷路器狀態(tài)的參數(shù)信號；信號轉(zhuǎn)換單元，用于將參數(shù)信號轉(zhuǎn)換成中央處理單元可識別的數(shù)字信號；觸頭狀態(tài)獲取單元，用于獲取斷路器觸頭的狀態(tài)信息；中央處理單元，包括數(shù)據(jù)分析子單元，用于根據(jù)數(shù)字信號和狀態(tài)信息計算得到監(jiān)測數(shù)值；判斷子單元，用于判斷數(shù)據(jù)分析子單元計算出的監(jiān)測數(shù)值是否超出預存的設定值的范圍；控制信號生成子單元，用于在判斷子單元判斷監(jiān)測數(shù)值超過設定值范圍時生成相應的控制信號；警示單元，用于根據(jù)控制信號生成子單元生成的控制信號產(chǎn)生相應的報警信號。本實用新型能夠?qū)崟r檢測斷路器的狀態(tài)，從而避免不必要的停電檢查。
文檔編號G01R31/327GK201417300SQ20092010830
公開日2010年3月3日 申請日期2009年5月31日 優(yōu)先權日2009年5月31日
發(fā)明者余忠源, 周繼威, 孟凱峰, 徐長安, 棟 王, 燭 申, 范子超, 蔣修遠 申請人:中能電力科技開發(fā)有限公司