專利名稱：高壓斷路器在線監(jiān)測裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型涉及一種斷路器在線監(jiān)測裝置，尤其是涉及一種電力系統(tǒng)高壓斷路器 在線監(jiān)測裝置。
背景技術(shù)：
斷路器作為電力系統(tǒng)最常見也是最重要的設(shè)備之一，其可靠性直接影響著系統(tǒng)運 行和電網(wǎng)的安全。隨著人們對供電質(zhì)量要求的提高，以及電力系統(tǒng)停電帶來損失的增大，對 斷路器的日常維護和維修手段的提高和完善已經(jīng)成為電力系統(tǒng)必要的職能。除故障檢修 夕卜，供電企業(yè)長期以來都采用定期檢修制度，無論設(shè)備實際運行狀況是否正常，只要到了預(yù) 定檢修期限，就進行檢修。這種方式缺點很明顯1、定期檢修浪費巨大，對性能完好不必要 進行檢修的設(shè)備進行檢修和維護，造成大量不必要的人力物力的浪費；2、容易造成誤操作 事故、人身事故，檢修次數(shù)多則增加了安全事故的機率；3、頻繁檢修拆卸不但降低斷路器的 可靠性，同時頻繁停電也給廣大用戶造成諸多不便；4、并不能保證斷路器運行過程中始終 保持良好的工作狀態(tài)。因此，傳統(tǒng)的定期檢修在很多方面已經(jīng)無法滿足電力技術(shù)的發(fā)展要 求，取而代之的是通過在線的監(jiān)測技術(shù)來達到斷路器的狀態(tài)檢修。斷路器在線狀態(tài)監(jiān)測，使今天的事前維護、延期維護和即時維護的實現(xiàn)成為可能。 通過監(jiān)視斷路器機械裝置和絕緣體的狀態(tài)，可以在故障初期發(fā)現(xiàn)斷路器的異常狀態(tài)，預(yù)測 故障周期，為合理制訂斷路器的維修計劃提供科學(xué)根據(jù)。在斷路器運行狀態(tài)良好情況下不 檢修或延長檢修周期，保障設(shè)備安全穩(wěn)定的運行。目前，斷路器在線狀態(tài)監(jiān)測裝置大多存在以下缺陷通用性低，只能專用于某種 特定的斷路器開關(guān)監(jiān)測，如只能在線監(jiān)測油開關(guān)，或只能在線監(jiān)測真空開關(guān)等，兩者不能混 用；安裝時，對斷路器結(jié)構(gòu)要作適應(yīng)性改變，出現(xiàn)問題時，難以分清責(zé)任；不能適應(yīng)不同的 電壓等級形式要求；價格昂貴。

實用新型內(nèi)容本實用新型的目的在于提供一種通用性強，安裝方便快捷，制造成本低的高壓斷 路器在線監(jiān)測裝置。本實用新型的技術(shù)方案是其包括模數(shù)處理和采集模塊、光電隔離數(shù)字量采集模 塊、運行歷史數(shù)據(jù)存儲單元、顯示模塊、繼電器隔離數(shù)字量輸出模塊、模擬量隔離輸出模塊、 通信模塊，所述模數(shù)處理和采集模塊和光電隔離數(shù)字量采集模塊分別通過數(shù)據(jù)線與微處理 器CPU連接，微處理器CPU分別通過數(shù)據(jù)線與運行歷史數(shù)據(jù)存儲單元、顯示模塊、繼電器隔 離數(shù)字量輸出模塊和模擬量隔離輸出模塊連接，ARM內(nèi)核微處理器CPU還通過數(shù)據(jù)線與通 信模塊雙向連接。本裝置通過模數(shù)轉(zhuǎn)換模塊采集線路上CT 二次側(cè)的三相(ΦΑ，ΦΒ, Φ C)電流， 通過 光電隔離數(shù)字量輸入模塊記錄斷路器的分閘相應(yīng)動作上升沿及下降沿時刻，通過確定斷路 器開關(guān)的相應(yīng)位置狀態(tài)，計算每相Ι2Τ及其變化，從而確定出斷路器關(guān)鍵指標及參數(shù)分閘時間、操作機構(gòu)動作時間、燃弧時間、開斷時間、每相每次故障電流記錄及積分、操作次數(shù)或 重燃記錄、每次分閘操作的時間和日期，并由此將獲得的斷路器特征參數(shù)與規(guī)定的允許參 數(shù)進行比較，以確定、判斷設(shè)備所處的狀態(tài)是否存在問題，完成斷路器的在線監(jiān)測任務(wù)。本實用新型可以適用于任何斷路器的在線監(jiān)測；安裝方便快捷，不需要改動斷路 器的結(jié)構(gòu)，可以用于新建或已建項目；可以用于任何電壓等級；同時，價格低廉。

圖1是本實用新型實施例的結(jié)構(gòu)框圖。圖2是圖1所示實施例的典型分閘時序圖。
具體實施方式
以下結(jié)合附圖對本實用新型作進一步說明。參照圖1，本實施例包括模數(shù)處理和采集模塊1、光電隔離數(shù)字量采集模塊2、運行 歷史數(shù)據(jù)存儲單元3、顯示模塊4、繼電器隔離數(shù)字量輸出模塊5、模擬量隔離輸出模塊6、通 信模塊7，所述模數(shù)處理和采集模塊1和光電隔離數(shù)字量采集模塊2分別通過數(shù)據(jù)線與ARM 內(nèi)核微處理器CPU8連接，ARM內(nèi)核微處理器CPU8分別通過數(shù)據(jù)線與運行歷史數(shù)據(jù)存儲單 元3、顯示模塊4、繼電器隔離數(shù)字量輸出模塊5和模擬量隔離輸出模塊6連接，ARM內(nèi)核微 處理器CPU 8還通過數(shù)據(jù)線與通信模塊7雙向連接。所述模數(shù)處理和采集模塊1由三路電流互感器、三路加法電路和三路模數(shù)采集通 道組成其中電流互感器分別檢測CT側(cè)的A、B、C三路電流信號，接收的信號來自于環(huán)繞 在每一個開關(guān)主相CT的次級線圈上的分芯卡入式CT采集線圈，按比例產(chǎn)生0-5VAC信號， 通過加法電路把交流電壓信號變成0至Vref的直流電壓，這樣就可以通過ARM內(nèi)核微處理 器CPU 8的模數(shù)轉(zhuǎn)換通道進行采集，采樣的頻率是32倍系統(tǒng)周期(對于50赫茲的系統(tǒng)頻 率來說是1600Hz)，在出現(xiàn)直流偏差和正弦諧波的時候，I2T的計算可以保證精確。光電隔離數(shù)字量采集模塊2包括二路高速光電隔離回路、CPU的外部中斷0與外 部中斷1。來自外部的AUX A、AUX B開關(guān)信號經(jīng)過高速光電隔離回路隔離后進入ARM內(nèi)核微 處理器CPU8的外部中斷接口，直接通過中斷可以得到當前的AUX A與AUX B開關(guān)信號的動 作時間差值，主要是得到斷路器的動作的開始和結(jié)束時間。AUX A開關(guān)信號輸入產(chǎn)生由低電平到高電平的瞬變用來啟動收到分閘信號時間、 時間記錄的開始，包括分閘時間、操作機構(gòu)動作時間、開斷時間、燃弧時間。AUX B開關(guān)信號輸入用來啟動收到斷路器輔助開關(guān)常閉觸點閉合時間，產(chǎn)生一個有電壓到無電壓的瞬變并記錄斷路器輔助開關(guān)常閉觸點閉合時間。運行歷史數(shù)據(jù)存儲單元3包括存儲器及CPU的MCBSP接口。其中存儲器包括實時的時鐘，ARM內(nèi)核微處理器CPU 8通過MCBSP接口可以成塊 的與存儲器交換數(shù)據(jù)，存儲器的時鐘功能為歷史運行數(shù)據(jù)做時間記錄。存儲器存儲當前的 實時狀態(tài)，歷史數(shù)據(jù)，時間的同步、分閘時間、操作機構(gòu)動作時間、燃弧時間、開斷時間、每相 每次故障電流記錄及積分、操作次數(shù)或重燃記錄、每次分間操作的時間和日期，可以通過通信接口讀出。顯示模塊4包括LED指示燈、CPU的通用IO 口?？梢燥@示設(shè)備的運行狀態(tài)、當前 報警、當前斷路器工作的狀態(tài)(開、合)，當前斷路器運行的狀態(tài)(報警、損壞)。繼電器隔離數(shù)字量輸出模塊5包括二個直流繼電器、二個光電隔離芯片、二路電 流放大電路及CPU的通用10。ARM內(nèi)核微處理器CPU 8通過通用IO 口操作光電隔離芯片，在光電隔離芯片的輸 出端由達林頓電路驅(qū)動繼電器，分別輸出斷路器的運行狀態(tài)(報警、或者損壞)。模擬量隔離輸出模塊6包括一個12位的模數(shù)轉(zhuǎn)換芯片、CPU的SPI接口，一個雙 路放大器組成的減法電路。ARM內(nèi)核微處理器CPU 8用SPI接口輸出當前的數(shù)字值到模數(shù)轉(zhuǎn)換芯片，模數(shù)轉(zhuǎn)換 芯片輸出電壓值，再經(jīng)雙路放大器組成的減法電路，轉(zhuǎn)換成4-20mA電流輸出，表示當前斷 路器的觸點燒損程度。通信模塊7包括一個差分電壓轉(zhuǎn)換芯片、CPU的UARTO接口、2個光電隔離芯片。其中CPU的UARTO接口負責(zé)數(shù)據(jù)的輸入輸出，差分電壓轉(zhuǎn)換芯片負責(zé)數(shù)據(jù)的輸 入輸出控制，光電隔離芯片主要是通信隔離作用，可以通過這個通道讀出斷路器的分閘時 間、操作機構(gòu)動作時間、燃弧時間、開斷時間、每相每次故障電流記錄及積分、操作次數(shù)或 Re-strikes-重燃記錄、每次分閘操作的時間和日期。本裝置的工作典型時序見圖2，圖中，t0 收到分閘信號時間，AUX A輸入產(chǎn)生由低電平到高電平的瞬變用來啟動時間記 錄的開始，包括分閘時間、操作機構(gòu)動作時間、開斷時間、燃弧時間；t2 斷路器輔助開關(guān)常開觸點a斷開時間，AUX A輸入產(chǎn)生由有電壓到無電壓的瞬 變并記錄斷路器輔助開關(guān)常開觸點a斷開時間；t4 斷路器輔助開關(guān)常閉觸點b閉合時間，AUX B輸入產(chǎn)生一個有電壓到無電壓的 瞬變并記錄斷路器輔助開關(guān)常閉觸點b閉合時間；t3 燃弧時間的結(jié)束，以三相電流的消失來標志。是通過一個專用軟件進行波形分 析并檢查CT 二次電流是否降到了箝形CT額定值的7%以下且時間超過1/4個周波。由圖中可見分閘時間tl = t2+ “AD，，燃弧時間=t3-(t2+“AD，，)= t3_tl操作機構(gòu)動作時間=t4_t2本裝置通過監(jiān)視斷路器每次操作每相的I2T值并計算記錄其累加值，以確定滅弧 室里主觸頭的工作狀態(tài)；通過監(jiān)測I2T也同時檢查了 I2T所影響的氣或油的污染，滅弧柵的 磨損，這些都關(guān)系到斷路器電壽命還有多少；通過分閘時所記錄的每相的I2T,可以用來反 映斷路器主觸頭的燒損情況；通過檢查某相的值與其它兩相做比較來判斷故障的類型；每 次分閘時所記錄的每相的I2T的累加值，可以用來反映斷路器某極主觸頭的燒損情況，是否 達到了它的允許極限值。本裝置通過監(jiān)視燃弧時間可用于反映斷路器的熄弧能力。影響斷路器滅弧能力的 因素有污染的油；污染的氣體；消弧柵磨損；噴嘴燒蝕。比較運動時間和燃弧時間，如果一 個斷路器的運動行程時間沒變，而燃弧時間變長，那么可以推斷滅弧室介質(zhì)強度降低，說明斷路器的熄弧能力出現(xiàn)了問題。如果偏離正常值很快，則需緊急檢查。如果在一個很長時 間內(nèi)偏離正常值很小，則說明可能有次要項目需要維修，比如更換氣體或油。監(jiān)測燃弧時間 目的是確定滅弧室內(nèi)電介質(zhì)質(zhì)量并在需要維修時提出建議。
本裝置通過監(jiān)視斷路器開斷時間(它是分閘時間和燃弧時間之和)，反映了斷路 器在故障時切斷故障電流的能力。它可以整體反映斷路器的機械和電氣方面的情況。
權(quán)利要求一種高壓斷路器在線監(jiān)測裝置，其特征在于，包括模數(shù)處理和采集模塊、光電隔離數(shù)字量采集模塊、運行歷史數(shù)據(jù)存儲單元、顯示模塊、繼電器隔離數(shù)字量輸出模塊、模擬量隔離輸出模塊、通信模塊，所述模數(shù)處理和采集模塊和光電隔離數(shù)字量采集模塊分別通過數(shù)據(jù)線與微處理器CPU連接，微處理器CPU分別通過數(shù)據(jù)線與運行歷史數(shù)據(jù)存儲單元、顯示模塊、繼電器隔離數(shù)字量輸出模塊和模擬量隔離輸出模塊連接，ARM內(nèi)核微處理器CPU還通過數(shù)據(jù)線與通信模塊雙向連接。
專利摘要高壓斷路器在線監(jiān)測裝置，其包括模數(shù)處理和采集模塊、光電隔離數(shù)字量采集模塊、運行歷史數(shù)據(jù)存儲單元、顯示模塊、繼電器隔離數(shù)字量輸出模塊、模擬量隔離輸出模塊、通信模塊，所述模數(shù)處理和采集模塊和光電隔離數(shù)字量采集模塊分別通過數(shù)據(jù)線與微處理器CPU連接，微處理器CPU分別通過數(shù)據(jù)線與運行歷史數(shù)據(jù)存儲單元、顯示模塊、繼電器隔離數(shù)字量輸出模塊和模擬量隔離輸出模塊連接，ARM內(nèi)核微處理器CPU還通過數(shù)據(jù)線與通信模塊雙向連接。本實用新型可以適用于任何斷路器的在線監(jiān)測；安裝方便快捷，不需要改動斷路器的結(jié)構(gòu)，可以用于新建或已建項目；可以用于任何電壓等級；同時，價格低廉。
文檔編號G01R31/327GK201594130SQ200920313978
公開日2010年9月29日 申請日期2009年11月3日 優(yōu)先權(quán)日2009年11月3日
發(fā)明者趙永清 申請人:湖南先步信息股份有限公司