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(jī)模塊、通信模塊、人機(jī)交互模塊、報(bào)警模塊，單片機(jī)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(zhuǎn)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(jī)械特性等狀態(tài)信息進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測，實(shí)時(shí)給出明確的狀態(tài)信息，并實(shí)現(xiàn)本地?cái)?shù)字化、遠(yuǎn)程網(wǎng)絡(luò)化、監(jiān)測與預(yù)警自動(dòng)化，從而提高了斷路器運(yùn)行的可靠性；該裝置能夠全面、科學(xué)、準(zhǔn)確的在線監(jiān)測高壓斷路器的實(shí)時(shí)運(yùn)行狀態(tài)，并有效避免了強(qiáng)大的電磁干擾，完整、安全地把數(shù)據(jù)傳動(dòng)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(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于電力行業(yè)中斷路器在線監(jiān)測【技術(shù)領(lǐng)域】，尤其涉及一種高壓斷路器在線監(jiān)測裝置。
【背景技術(shù)】
[0002]今年來，國內(nèi)一些單位和廠家也在開展斷路器機(jī)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(xiàng)“斷路器機(jī)械特性的監(jiān)測”；中國電科院開關(guān)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(xué)高壓教研室研制了 CBA-1高壓斷路器機(jī)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(shí)間特性曲線及振動(dòng)信號，此時(shí)的研究工作主要是圍繞著斷路器狀態(tài)檢修進(jìn)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(jī)械特性在線監(jiān)測裝置，不過都存在著只能對其中的一個(gè)或幾個(gè)機(jī)械特性參量進(jìn)行監(jiān)測的問題，監(jiān)測結(jié)果的適用性和部分項(xiàng)目的監(jiān)測方法仍然很不理想。總之，從國內(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(jī)械操作次數(shù)、開關(guān)累計(jì)運(yùn)行時(shí)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(shè)備或多種設(shè)備的同類參數(shù)進(jìn)行監(jiān)測，沒有很好的將故障診斷技術(shù)和在線監(jiān)測技術(shù)結(jié)合起來，而分析診斷僅限于超標(biāo)報(bào)警，具體詳細(xì)的分析診斷基本上由實(shí)驗(yàn)員完成，準(zhǔn)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(shù)與在線監(jiān)測技術(shù)結(jié)合起來。
[0005]為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明采用的技術(shù)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(jī)模塊、通信模塊、人機(jī)交互模塊、報(bào)警模塊，單片機(jī)模塊通過通信模塊與人機(jī)交互模塊、報(bào)警模塊連接，所述單片機(jī)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(zhuǎn)換模塊、微處理器模塊、故障診斷模塊、接口模塊。
[0006]進(jìn)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(dòng)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(jìn)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(jìn)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(jìn)一步的，所述人機(jī)交互模塊包括顯示屏、鍵盤。
[0010]進(jìn)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(diǎn)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(jī)械特性等狀態(tài)信息對高壓斷路器的運(yùn)行狀態(tài)進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測、綜合判斷，以診斷其機(jī)械特性及運(yùn)行狀態(tài)，實(shí)時(shí)給出明確的狀態(tài)信息，并實(shí)現(xiàn)本地?cái)?shù)字化、遠(yuǎn)程網(wǎng)絡(luò)化、監(jiān)測與預(yù)警自動(dòng)化，從而提高了斷路器運(yùn)行的可靠性；該裝置能夠全面、科學(xué)、準(zhǔn)確的在線監(jiān)測高壓斷路器的實(shí)時(shí)運(yùn)行狀態(tài)，并有效避免了強(qiáng)大的電磁干擾，完整、安全地把數(shù)據(jù)傳動(dòng)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(jī)模塊組圖
[0014]圖3是高壓斷路器在線監(jiān)測原理圖
【具體實(shí)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(jī)模塊、通信模塊、人機(jī)交互模塊、報(bào)警模塊，單片機(jī)模塊通過通信模塊與人機(jī)交互模塊、報(bào)警模塊連接；如圖2所示，單片機(jī)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(zhuǎn)換模塊、微處理器模塊、故障診斷模塊、接口模塊。
[0016]本實(shí)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(jī)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(shí)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(jìn)行放大、濾波，然后通過模數(shù)轉(zhuǎn)換模塊將現(xiàn)場信息數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)化成單片機(jī)模塊能夠識別的數(shù)據(jù)，此時(shí)微處理器模塊對數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，進(jìn)而判斷設(shè)備當(dāng)前繼續(xù)工作的風(fēng)險(xiǎn)程度，并將分析結(jié)果顯示在顯示屏上，如果出現(xiàn)異常事件，由報(bào)警裝置報(bào)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(gè)子站，程序運(yùn)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(xì)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(chǔ)；
[0020](2) 了解斷路器氣室傳感器的安裝方法及評判標(biāo)準(zhǔn)；
[0021](3) 了解斷路器驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)的機(jī)械構(gòu)成，并設(shè)計(jì)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(zhuǎn)換接口中，同時(shí)考慮到這些信號可能會(huì)受到嚴(yán)重的干擾，故該部分信號需要做隔離、過濾、過壓等保護(hù)。
[0024]保護(hù)電路原理:由于輸入的信號可能會(huì)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(jìn)入電路中，進(jìn)而保護(hù)電路。[0025]控制系統(tǒng)的抗干擾能力設(shè)計(jì)原理:讓軟件運(yùn)行在一個(gè)最平衡狀態(tài)，進(jìn)而確保系統(tǒng)不會(huì)由于意外的信號而進(jìn)入一個(gè)死循環(huán)。
[0026]電源的抗干擾能力設(shè)計(jì)原理:由于電源輸入可能會(huì)存在干擾信號，而導(dǎo)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(shè)計(jì)AD的采樣精度以及滿量程時(shí)設(shè)定的電壓，將輸入的信號在滿足最小分辨率的同時(shí)，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(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)分析，將有效數(shù)據(jù)保存起來，通過多通道多路緩沖技術(shù)對設(shè)備進(jìn)行監(jiān)測，得出基本判斷；
[0030]網(wǎng)絡(luò)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(biāo)準(zhǔn)獲取一次回路電流；
[0031]數(shù)據(jù)傳輸部分:數(shù)據(jù)的報(bào)文結(jié)構(gòu)按照IEC61850規(guī)范的要求作為服務(wù)器，隨時(shí)響應(yīng)站控層的要求，并支持基于MM S的文件服務(wù)；
[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(shí)現(xiàn)準(zhǔn)確、及時(shí)的報(bào)警；通過文件服務(wù)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(jìn)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(gè)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(jī)的依賴，完成對高壓斷路器的在線監(jiān)測功能；同時(shí)，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(jī)召喚時(shí)，可以實(shí)時(shí)傳遞上位機(jī)所需的數(shù)據(jù)，也可以只傳遞單片機(jī)模塊的診斷結(jié)果O
[0034]以上對本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例進(jìn)行了詳細(xì)說明，但所述內(nèi)容僅為本發(fā)明的較佳實(shí)施例，不能被認(rèn)為用于限定本發(fā)明的實(shí)施范圍。凡依本發(fā)明申請范圍所作的均等變化與改進(jìn)等，均應(yīng)仍歸屬于本發(fā)明的專利涵蓋范圍之內(nèi)。
【權(quán)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(jī)模塊、通信模塊、人機(jī)交互模塊、報(bào)警模塊，單片機(jī)模塊通過通信模塊與人機(jī)交互模塊、報(bào)警模塊連接，其特征在于:所述單片機(jī)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(zhuǎn)換模塊、微處理器模塊、故障診斷模塊、接口模塊。
2.根據(jù)權(quán)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(dòng)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(quán)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(quán)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(jī)交互模塊包括顯示屏、鍵盤。
5.根據(jù)權(quán)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(quán)日:2012年12月17日
【發(fā)明者】李逍遙 申請人:天津洲宇機(jī)電設(shè)備科技有限公司