一種高壓斷路器在線監(jiān)測裝置制造方法
【專利摘要】本發(fā)明提供一種高壓斷路器在線監(jiān)測裝置，包括傳感器模塊和高壓斷路器在線監(jiān)測單元，高壓斷路器在線監(jiān)測單元包括單片機模塊、通信模塊、人機交互模塊、報警模塊，單片機模塊為一功能模塊，集成有數(shù)據(jù)放大模塊、濾波模塊、A/D轉換模塊、微處理器模塊、故障診斷模塊、接口模塊；本發(fā)明通過對斷路器的分合閘電流及主觸頭行程機械特性等狀態(tài)信息進行實時監(jiān)測，實時給出明確的狀態(tài)信息，并實現(xiàn)本地數(shù)字化、遠程網(wǎng)絡化、監(jiān)測與預警自動化，從而提高了斷路器運行的可靠性；該裝置能夠全面、科學、準確的在線監(jiān)測高壓斷路器的實時運行狀態(tài)，并有效避免了強大的電磁干擾，完整、安全地把數(shù)據(jù)傳動至監(jiān)視終端。
【專利說明】 一種高壓斷路器在線監(jiān)測裝置
【技術領域】
[0001]本發(fā)明屬于電力行業(yè)中斷路器在線監(jiān)測【技術領域】，尤其涉及一種高壓斷路器在線監(jiān)測裝置。
【背景技術】
[0002]今年來，國內(nèi)一些單位和廠家也在開展斷路器機械特性監(jiān)測和故障診斷方面的工作。1992年吉林電業(yè)局曾立項“斷路器機械特性的監(jiān)測”；中國電科院開關研究所1994年已研制成功KZC-1型高壓斷路器在線監(jiān)測儀；1995年清華大學高壓教研室研制了 CBA-1高壓斷路器機械參數(shù)測量分析系統(tǒng)，該系統(tǒng)可以監(jiān)測合/分閘線圈電流、行程-時間特性曲線及振動信號，此時的研究工作主要是圍繞著斷路器狀態(tài)檢修進行的。隨著研究的深入，都先后生產(chǎn)了自己需要的高壓斷路器機械特性在線監(jiān)測裝置，不過都存在著只能對其中的一個或幾個機械特性參量進行監(jiān)測的問題，監(jiān)測結果的適用性和部分項目的監(jiān)測方法仍然很不理想?？傊瑥膰鴥?nèi)現(xiàn)狀來看，斷路器還沒有形成比較完善的在線監(jiān)測系統(tǒng)。
[0003]傳統(tǒng)的高壓斷路器在線監(jiān)測裝置主要是對斷路器機械操作次數(shù)、開關累計運行時間等參數(shù)的監(jiān)測，多數(shù)監(jiān)測裝置的功能比較單一，僅對一種設備或多種設備的同類參數(shù)進行監(jiān)測，沒有很好的將故障診斷技術和在線監(jiān)測技術結合起來，而分析診斷僅限于超標報警，具體詳細的分析診斷基本上由實驗員完成，準確性不高，效率低。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明要解決的問題是提供一種高可靠性的高壓斷路器在線監(jiān)測裝置，并將故障診斷技術與在線監(jiān)測技術結合起來。
[0005]為解決上述技術問題，本發(fā)明采用的技術方案是:一種高壓斷路器在線監(jiān)測裝置，包括傳感器模塊和高壓斷路器在線監(jiān)測單元，傳感器模塊與高壓斷路器在線監(jiān)測單元連接，高壓斷路器在線監(jiān)測單元包括單片機模塊、通信模塊、人機交互模塊、報警模塊，單片機模塊通過通信模塊與人機交互模塊、報警模塊連接，所述單片機模塊為一功能模塊，集成有數(shù)據(jù)放大模塊、濾波模塊、A/D轉換模塊、微處理器模塊、故障診斷模塊、接口模塊。
[0006]進一步的，所述傳感器模塊包括溫度傳感器、壓力傳感器、濕度傳感器、電流傳感器、振動傳感器、光電行程傳感器、SF6微水傳感器、密度傳感器中的一種或幾種的組合。
[0007]進一步的，所述通信模塊包括現(xiàn)場總線，所述現(xiàn)場總線可選為CAN總線、ZigBee或RS-422/485 總線。
[0008]進一步的，所述故障診斷模塊包括高壓斷路器智能故障診斷專家系統(tǒng)。
[0009]進一步的，所述人機交互模塊包括顯示屏、鍵盤。
[0010]進一步的，所述接口模塊可為SPI接口模塊、UART接口模塊中的一種模塊或兩種模塊的組合。
[0011]本發(fā)明具有的優(yōu)點和積極效果是:本發(fā)明通過對斷路器SF6、分合閘電流及主觸頭行程機械特性等狀態(tài)信息對高壓斷路器的運行狀態(tài)進行實時監(jiān)測、綜合判斷，以診斷其機械特性及運行狀態(tài)，實時給出明確的狀態(tài)信息，并實現(xiàn)本地數(shù)字化、遠程網(wǎng)絡化、監(jiān)測與預警自動化，從而提高了斷路器運行的可靠性；該裝置能夠全面、科學、準確的在線監(jiān)測高壓斷路器的實時運行狀態(tài)，并有效避免了強大的電磁干擾，完整、安全地把數(shù)據(jù)傳動至監(jiān)視終端。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0012]圖1是高壓斷路器在線監(jiān)測單元組圖
[0013]圖2是單片機模塊組圖
[0014]圖3是高壓斷路器在線監(jiān)測原理圖
【具體實施方式】
[0015]本發(fā)明提供一種高壓斷路器在線監(jiān)測裝置，包括傳感器模塊和高壓斷路器在線監(jiān)測單元，傳感器模塊與高壓斷路器在線監(jiān)測單元連接；如圖1所示，高壓斷路器在線監(jiān)測單元包括單片機模塊、通信模塊、人機交互模塊、報警模塊，單片機模塊通過通信模塊與人機交互模塊、報警模塊連接；如圖2所示，單片機模塊為一功能模塊，集成有數(shù)據(jù)放大模塊、濾波模塊、A/D轉換模塊、微處理器模塊、故障診斷模塊、接口模塊。
[0016]本實施例中，傳感器模塊包括溫度傳感器、壓力傳感器、濕度傳感器、電流傳感器、光電行程傳感器、SF6微水傳感器、密度傳感器；現(xiàn)場總線選擇RS-485總線；故障診斷模塊安裝有高壓斷路器智能故障診斷專家系統(tǒng)；人機交互模塊包括顯示屏、鍵盤，接口模塊為SPI接口模塊何UART接口模塊的組合。
[0017]如圖3所示，本實施例中，高壓斷路器在線監(jiān)測裝置的原理為:傳感器模塊采集現(xiàn)場信息數(shù)據(jù)，如溫度、壓力、濕度等，并將這些現(xiàn)場信息進行放大、濾波，然后通過模數(shù)轉換模塊將現(xiàn)場信息數(shù)據(jù)轉化成單片機模塊能夠識別的數(shù)據(jù)，此時微處理器模塊對數(shù)據(jù)進行分析，進而判斷設備當前繼續(xù)工作的風險程度，并將分析結果顯示在顯示屏上，如果出現(xiàn)異常事件，由報警裝置報警，并得出具體的故障原因與位置。該在線監(jiān)測裝置作為Modbus的一個子站，程序運行之初已經(jīng)開啟了串行數(shù)據(jù)接收中斷，以便接收Modbus主站上的取數(shù)指令。
[0018]一、本發(fā)明的傳感器安裝原理
[0019](I) 了解斷路器工作的詳細過程以及其在正常和非正常情況下的表現(xiàn)形式，為數(shù)據(jù)的判斷做好基礎；
[0020](2) 了解斷路器氣室傳感器的安裝方法及評判標準；
[0021](3) 了解斷路器驅(qū)動機構的機械構成，并設計出幾套靈活的軟支架，在軟支架上，通過調(diào)節(jié)三維位置來布置安裝所需傳感器。
[0022]二、傳感器的信號調(diào)理
[0023](I)完成電流、電壓、信號的幅度調(diào)整，確保信號能以最大分辨率的狀態(tài)下被傳送到模數(shù)轉換接口中，同時考慮到這些信號可能會受到嚴重的干擾，故該部分信號需要做隔離、過濾、過壓等保護。
[0024]保護電路原理:由于輸入的信號可能會串入高電壓信號，這樣容易擊穿芯片，所以通過限制輸入電壓或光隔離方法來限制串入高壓信號進入電路中，進而保護電路。[0025]控制系統(tǒng)的抗干擾能力設計原理:讓軟件運行在一個最平衡狀態(tài)，進而確保系統(tǒng)不會由于意外的信號而進入一個死循環(huán)。
[0026]電源的抗干擾能力設計原理:由于電源輸入可能會存在干擾信號，而導致電源控制的回路有問題，所以對采集的輸入信號加以限制，把不符合要求的信號過濾掉。
[0027](2)數(shù)據(jù)的采集及分析
[0028]根據(jù)電路設計AD的采樣精度以及滿量程時設定的電壓，將輸入的信號在滿足最小分辨率的同時，通過對信號的放大和縮小來提高信號的采樣精度；
[0029]內(nèi)置部分:保證斷路器的三相同步采樣，并由硬件實現(xiàn)實時分析，將有效數(shù)據(jù)保存起來，通過多通道多路緩沖技術對設備進行監(jiān)測，得出基本判斷；
[0030]網(wǎng)絡接口數(shù)據(jù)部分:通過RS-485總線完成對SF6微水、密度等數(shù)據(jù)的采集，通過光纖以太網(wǎng)從MU上所安裝的IEC618509-2標準獲取一次回路電流；
[0031]數(shù)據(jù)傳輸部分:數(shù)據(jù)的報文結構按照IEC61850規(guī)范的要求作為服務器，隨時響應站控層的要求，并支持基于MM S的文件服務；
[0032]智能化的管理軟件部分:通過以太網(wǎng)按照IEC61850規(guī)范的要求作為客戶端來獲取現(xiàn)場數(shù)據(jù)，通過高智能化的數(shù)據(jù)處理以及靈活的數(shù)據(jù)分析實現(xiàn)準確、及時的報警；通過文件服務功能完成各對現(xiàn)場波形數(shù)據(jù)的召喚，并對所召喚的數(shù)據(jù)進行更多層次的精確分析。
[0033]綜上所述，本發(fā)明與傳統(tǒng)的在線監(jiān)測裝置相比，本在線監(jiān)測裝置是一個完整的監(jiān)測系統(tǒng)，在通訊完全中斷的情況下，此裝置依然可以自成體系，脫離對上位機的依賴，完成對高壓斷路器的在線監(jiān)測功能；同時，本在線監(jiān)測裝置還保留了傳統(tǒng)在線監(jiān)測裝置的優(yōu)勢，即在上位機召喚時，可以實時傳遞上位機所需的數(shù)據(jù)，也可以只傳遞單片機模塊的診斷結果O
[0034]以上對本發(fā)明的一個實施例進行了詳細說明，但所述內(nèi)容僅為本發(fā)明的較佳實施例，不能被認為用于限定本發(fā)明的實施范圍。凡依本發(fā)明申請范圍所作的均等變化與改進等，均應仍歸屬于本發(fā)明的專利涵蓋范圍之內(nèi)。
【權利要求】
1.一種高壓斷路器在線監(jiān)測裝置，包括傳感器模塊和高壓斷路器在線監(jiān)測單元，傳感器模塊與高壓斷路器在線監(jiān)測單元連接，所述高壓斷路器在線監(jiān)測單元包括單片機模塊、通信模塊、人機交互模塊、報警模塊，單片機模塊通過通信模塊與人機交互模塊、報警模塊連接，其特征在于:所述單片機模塊為一功能模塊，集成有數(shù)據(jù)放大模塊、濾波模塊、A/D轉換模塊、微處理器模塊、故障診斷模塊、接口模塊。
2.根據(jù)權利要求1所述的高壓斷路器在線監(jiān)測裝置，其特征在于:所述傳感器模塊包括溫度傳感器、壓力傳感器、濕度傳感器、電流傳感器、振動傳感器、光電行程傳感器、SF6微水傳感器、密度傳感器中的一種或幾種的組合。
3.根據(jù)權利要求1所述的高壓斷路器在線監(jiān)測裝置，其特征在于:所述通信模塊包括現(xiàn)場總線，所述現(xiàn)場總線可選為CAN總線、ZigBee或RS-422/485總線。
4.根據(jù)權利要求1所述的高壓斷路器在線監(jiān)測裝置，其特征在于:所述人機交互模塊包括顯示屏、鍵盤。
5.根據(jù)權利要求1所述的高壓斷路器在線監(jiān)測裝置，其特征在于:所述接口模塊可為SPI接口模塊、UART接口模塊中的一種模塊或兩種模塊的組合。
【文檔編號】G01R31/327GK103869239SQ201210552460
【公開日】2014年6月18日 申請日期:2012年12月17日 優(yōu)先權日:2012年12月17日
【發(fā)明者】李逍遙 申請人:天津洲宇機電設備科技有限公司