專利名稱：高壓斷路器開斷和關(guān)合時間在線監(jiān)測裝置的制作方法
技術(shù)領域：
:本實用新型涉及變電站高壓斷路器的在線監(jiān)測裝置，特別是在國際電工委員會IEC61850通信規(guī)約下高壓斷路器的開斷、關(guān)合時間和故障診斷的在線監(jiān)測裝置。
技術(shù)背景:在變電站設備中，高壓斷路器數(shù)量最多、檢修工作量巨大，當前高壓斷路器實行狀態(tài)檢修模式，已基本上完全取代了傳統(tǒng)的計劃檢修模式。為提高檢修的針對性，需要實時掌握斷路器自身的性能優(yōu)劣，及時發(fā)現(xiàn)運行中高壓斷路器的缺陷，近年來，在IEC61850通信規(guī)約下，在線監(jiān)測技術(shù)對高壓斷路器機械特性和電氣特性的監(jiān)測要求越來越高。特別是高壓斷路器的開斷和關(guān)合時間模塊，它不僅可以獲取高壓斷路器分合閘電磁鐵動作性能、操動機構(gòu)以及傳動系統(tǒng)的狀態(tài)信息，而且能夠便于分析判高壓斷路器重要特性參數(shù)的變化趨勢，使之能夠準確評價設備的健康狀況，為狀態(tài)檢修策略提供編制依據(jù)。因此測量高壓斷路器關(guān)合與開斷時間，十分必要。根據(jù)中華人民共和國電力行業(yè)標準《交流高壓斷路器參數(shù)選用導則》DL/T615-1997定義:對斷路器來說，凡是不帶電情況下的操作叫作分閘與合閘，凡是帶電情況下的操作叫開斷與關(guān)合。它們之間的差異在于不帶電時沒有燃弧時間和預擊穿時間，并應注意在三相情況下滅弧瞬間和預擊穿瞬間在三相中是不同的，對于斷路器觸頭開斷與關(guān)合時間的監(jiān)測，目前已有的技術(shù)有:1、采用外部的電流互感器，取斷路器主回路最后一相電流有無的時刻作為斷路器觸頭分合完畢的時刻。這種方法存在的缺陷為:(I)必須要有負荷電流的存在，一旦操作過程沒有負荷，就不能監(jiān)測到電流的存在，導致無法定位；(2)判斷電流存在的門檻值的大小影響著斷路器分合完畢時刻的精度。2、加設振動傳感器,米用基于機械振動信號來判定斷路器分合完畢時刻。振動信號的采集一般使用加速度傳感器，加速度傳感器將觸頭振動信號轉(zhuǎn)換成電荷信號，通過電荷放大器轉(zhuǎn)換成電壓信號，再通過共振解調(diào)器獲得所需信號。但對斷路器觸頭振動信號的分析是機械特性監(jiān)測的難點，由于高壓斷路器操作震動和各種環(huán)境噪聲、信號的彌散、反射和折射，使傳感器獲取的振動信號存在干擾成分，小信號更難辨識。當干擾信號的瞬時幅值和頻率達到與振動信號可比擬時，采用傳統(tǒng)的方法很難有效區(qū)分噪聲和有用信號。缺點是需要多個加速傳感器放在不同的位置。采用頻域分析法、細化頻譜分析方法等分析斷路器操動機構(gòu)振動信號缺點是反映的時間信號不夠。3.有文獻提出監(jiān)測預擊穿時刻這個問題，是利用與高壓斷路器一起安裝在開關(guān)柜上的高壓帶電顯示裝置來測量斷路器觸頭分合閘時刻。當電力線路帶電時，電容傳感器通過電場耦合感應出電壓，并通過帶電顯示器顯示電壓信號的有無。缺點是測量出斷路器的預擊穿時間和燃弧時間誤差較大?？傊?，目前推薦包括已經(jīng)使用的斷路器在線監(jiān)測裝置，存在著各自的缺點，尤其是對斷路器開斷主電路的燃弧時間和關(guān)合主電路的預擊穿時間的監(jiān)測不夠，多數(shù)只能進行斷路器不帶電時的分合閘動作時間監(jiān)測。
發(fā)明內(nèi)容:本實用新型所要解決的技術(shù)問題是克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種快速、準確測量高壓斷路器開斷與關(guān)合時間的在線監(jiān)測裝置，有效進行斷路器開斷與關(guān)合時間的在線監(jiān)測。本實用新型解決技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案如下:一種高壓斷路器開斷與關(guān)合時間的在線監(jiān)測裝置，由監(jiān)測裝置、主控板、通信前置機和上位機構(gòu)成，其特征是:監(jiān)測裝置分兩部分，在監(jiān)測裝置I上設有主控板、高速數(shù)據(jù)處理單元、DSP2812、邏輯信號處理單元CPLD，主控板輸出接口分別與主機電腦、波形輸出、網(wǎng)絡通訊接口、看門狗相連接，監(jiān)測裝置的電流測量、行程測量端口分別與斷路器相連接，監(jiān)測裝置II的電流測量、行程測量端口分別與斷路器II相連接，監(jiān)測裝置1、II通過CAN總線與通信前置機和上位機相連接。本實用新型采用光電電流傳感器實時測量各種電流信號，在IEC61850規(guī)約下通過光纖通信傳輸給數(shù)字處理單元模塊；利用小波分析技術(shù)，提取回路電流波形中的各種信號波形，再利用快速傅利業(yè)變換FFT處理數(shù)據(jù)，進行斷路器開斷與關(guān)合操作過程中的各種電流波形的分析處理，高速數(shù)據(jù)處理單元DSP2812和邏輯信號處理單元CPLD為數(shù)字處理單元的硬件部分，采用國際通用面向?qū)ο笳Z言C++編寫，在線測量斷路器的開斷與關(guān)合時間，進行斷路器故障診斷。本實用新型的實施效果如下:1、利用電流信號的遙信采樣，得到斷路器開斷與導通時刻，包含并網(wǎng)高壓斷路器合閘過程中的預計穿時間和分閘過程中的燃弧時間，使斷路器動態(tài)特性監(jiān)測更加科學準確。2、采用小波分析技術(shù)，進行主回路電流信號計時值設定，并根據(jù)信號錄波進行人工監(jiān)測分析診斷較正，解決對電流信號采樣的計時起點問題，實現(xiàn)了并網(wǎng)運行斷路器開斷與關(guān)合時間點的時間測量確定。3、在線監(jiān)測高壓斷路器動作過程中的燃弧時間和預擊穿時間，對高壓斷路器故障診斷和判定提供了依據(jù)。

:附圖是本實用新型的結(jié)構(gòu)示意圖。在附圖中，I是監(jiān)測裝置I，2是主控板，3是通信前置機，4是上位機，5是監(jiān)測裝置II，6是DSP2812，7是CPLD、8是電流測量A、9是電流測量B、10是電流測量C、ll是是流測量D、12是斷路器I，13是電流測量E、14是電流測量F，15是斷路器II，16是CAN總線。
具體實施方式
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以下結(jié)合附圖對本實用新型作進一步說明。如圖所示，一種高壓斷路器開斷與關(guān)合時間的在線監(jiān)測裝置，由監(jiān)測裝置、主控板
2、通信前置機3和上位機4構(gòu)成，其特征是:監(jiān)測裝置分兩部分，在監(jiān)測裝置I上設有主控板2、高速數(shù)據(jù)處理單元、DSP2812、邏輯信號處理單元CPLD7，主控板2輸出接口分別與主機電腦、波形輸出、網(wǎng)絡通訊接口、看門狗相連接，監(jiān)測裝置的電流測量、行程測量端口分別與斷路器相連接，監(jiān)測裝置II的電流測量、行程測量端口分別與斷路器II相連接，監(jiān)測裝置
1、II通過CAN總線與通信前置機和上位機相連接。其操作步驟如下:(I)對斷路器的分、合閘線圈進行電壓信號的遙信采樣，當斷路器接到分、合閘操作指令時起，開始分別記錄遙信信號從無到有的變位時刻，即為分閘時電壓信號在分閘線圈中建立的時刻Tf、、合閘時電壓信號在合閘線圈中建立的時刻Th，并將Tf、Th作為斷路器分閘線圈、合閘線圈帶電的起始時刻:(2)利用光電傳感器采集主回路各相電流波形，利用小波分析法記錄主回路電流波形有無時刻。關(guān)合操作時，主回路電流波形三相從無到有時刻記為Talh、Tblh, TclhJfTalh, Tblh, Tclh作為關(guān)合操作過程中各相主回路預擊穿時間起始時刻；開斷操作時主回路電流波形從有到無時刻記為Talf、Tblf、Tclf，將Talf、Tblf、Tclf作為開斷操作過程中各相主回路燃弧時間結(jié)束時刻；將最后一相電流信號建立時刻作為電路導通時刻，將最后一相電流信號消失時刻作為電路斷開時刻；(3)位移傳感器測定拐臂動作時間，根據(jù)斷路器設備說明及裝置現(xiàn)場情況設定拐臂正常動作時位移兩端點，斷路器處于合閘時，拐臂位置A點，斷路器處于分閘時，拐臂位置B點。關(guān)合操作時，拐臂運動至A點時刻記為Tsah, Tsbh, TschJf Tsah, Tsbh, Tsch作為斷路器三相觸頭閉合時刻；開斷操作時，拐臂運動至B點時刻記為Tsaf、Tsbf, TscfJfTsaf、Tsbf、Tscf作為斷路器三相觸頭斷開時刻；(4)計算斷路器分閘回路帶電起始時刻Tf與拐臂運動至B點時刻Tsaf、Tsbf>Tscf的時間差，即為斷路器分閘時間T02 ;計算斷路器開斷起始時刻Tf與主回路電流信號消失時刻的時間差，即為斷路器開斷時間TO ;計算斷路器關(guān)合回路帶電起始時刻Th與主回路電流導通時刻Talh、Tblh、Tclh的時間差，即為斷路器關(guān)合時間Tl ;計算斷路器關(guān)合回路帶電起始時刻Th與拐臂運動至A點時刻Tsah、Tsbh, Tsch的時間差，即為斷路器合閘時間T12。(5)計算斷路器開斷時間與斷路器分閘時間的時間差即為斷路器燃弧時間TOl ；計算斷路器合閘時間與斷路器關(guān)合時間的時間差即為斷路器預擊穿時間Tll ;計算斷路器開斷過程中主回路三相電流信號消失時刻的時間差即為斷路器開斷不同期時間TtqO ;計算斷路器關(guān)合過程中主回路三相電流信號導通時刻的時間差即為斷路器關(guān)合不同期時間Ttql。DSP2812主控板軟件是系統(tǒng)控制的核心，CPLD板的軟件依賴于DSP2812主控板的數(shù)據(jù)。DSP2812主控板的程序可劃分為監(jiān)控程序、通訊程序、采樣程序和計算程序四個主要的功能模塊。監(jiān)控程序是主循環(huán)，采用仿嵌入式實時多任務操作系統(tǒng)的任務調(diào)度機制，并對裝置自檢。采樣程序完成對輸入量高速采樣、錄波，生成時鐘等任務。計算程序完成斷路器操作時的各類在線監(jiān)控指標的捕捉和計算。通訊程序按規(guī)約對通訊數(shù)據(jù)進行封裝，并發(fā)送或接收數(shù)據(jù)。
權(quán)利要求1.一種高壓斷路器開斷和關(guān)合時間在線監(jiān)測裝置，由監(jiān)測裝置、主控板、通信前置機和上位機構(gòu)成，其特征是:監(jiān)測裝置分兩部分，在監(jiān)測裝置I上設有主控板、高速數(shù)據(jù)處理單元、DSP2812、邏輯信號處理單元CPLD，主控板輸出接口分別與主機電腦、波形輸出、網(wǎng)絡通訊接口、看門狗相連接，監(jiān)測裝置的電流測量、行程測量端口分別與斷路器相連接，監(jiān)測裝置II的電流測量、行程測量端口分別與斷路器II相連接，監(jiān)測裝置1、II通過CAN總線與通信前置機和上位機相連接。
專利摘要一種高壓斷路器開斷和關(guān)合時間在線監(jiān)測裝置，由監(jiān)測裝置、主控板、通信前置機和上位機構(gòu)成，其特征是監(jiān)測裝置分兩部分，在監(jiān)測裝置I上設有主控板、高速數(shù)據(jù)處理單元、DSP2812、邏輯信號處理單元CPLD，主控板輸出接口分別與主機電腦、波形輸出、網(wǎng)絡通訊接口、看門狗相連接，監(jiān)測裝置的電流測量、行程測量端口分別與斷路器相連接，監(jiān)測裝置II的電流測量、行程測量端口分別與斷路器II相連接，監(jiān)測裝置I、II通過CAN總線與通信前置機和上位機相連接。本實用新型采用光電電流傳感器實時測量各種電流信號，在IEC61850規(guī)約下通過光纖通信傳輸給數(shù)字處理單元模塊，采用國際通用面向?qū)ο笳Z言C++編寫，在線測量斷路器的開斷與關(guān)合時間，進行斷路器故障診斷。
文檔編號G01R31/327GK202975272SQ20122064429
公開日2013年6月5日 申請日期2012年11月23日 優(yōu)先權(quán)日2012年11月23日
發(fā)明者張秉俊, 牛立群, 張勝, 張治新, 李大衛(wèi) 申請人:安徽省電力公司阜陽供電公司