专利名称：高压断路器在线监测装置的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种断路器在线监测装置，尤其是涉及一种电力系统高压断路器 在线监测装置。
背景技术：
断路器作为电力系统最常见也是最重要的设备之一，其可靠性直接影响着系统运 行和电网的安全。随着人们对供电质量要求的提高，以及电力系统停电带来损失的增大，对 断路器的日常维护和维修手段的提高和完善已经成为电力系统必要的职能。除故障检修 夕卜，供电企业长期以来都采用定期检修制度，无论设备实际运行状况是否正常，只要到了预 定检修期限，就进行检修。这种方式缺点很明显1、定期检修浪费巨大，对性能完好不必要 进行检修的设备进行检修和维护，造成大量不必要的人力物力的浪费；2、容易造成误操作 事故、人身事故，检修次数多则增加了安全事故的机率；3、频繁检修拆卸不但降低断路器的 可靠性，同时频繁停电也给广大用户造成诸多不便；4、并不能保证断路器运行过程中始终 保持良好的工作状态。因此，传统的定期检修在很多方面已经无法满足电力技术的发展要 求，取而代之的是通过在线的监测技术来达到断路器的状态检修。断路器在线状态监测，使今天的事前维护、延期维护和即时维护的实现成为可能。 通过监视断路器机械装置和绝缘体的状态，可以在故障初期发现断路器的异常状态，预测 故障周期，为合理制订断路器的维修计划提供科学根据。在断路器运行状态良好情况下不 检修或延长检修周期，保障设备安全稳定的运行。目前，断路器在线状态监测装置大多存在以下缺陷通用性低，只能专用于某种 特定的断路器开关监测，如只能在线监测油开关，或只能在线监测真空开关等，两者不能混 用；安装时，对断路器结构要作适应性改变，出现问题时，难以分清责任；不能适应不同的 电压等级形式要求；价格昂贵。
实用新型内容本实用新型的目的在于提供一种通用性强，安装方便快捷，制造成本低的高压断 路器在线监测装置。本实用新型的技术方案是其包括模数处理和采集模块、光电隔离数字量采集模 块、运行历史数据存储单元、显示模块、继电器隔离数字量输出模块、模拟量隔离输出模块、 通信模块，所述模数处理和采集模块和光电隔离数字量采集模块分别通过数据线与微处理 器CPU连接，微处理器CPU分别通过数据线与运行历史数据存储单元、显示模块、继电器隔 离数字量输出模块和模拟量隔离输出模块连接，ARM内核微处理器CPU还通过数据线与通 信模块双向连接。本装置通过模数转换模块采集线路上CT 二次侧的三相(ΦΑ，ΦΒ, Φ C)电流， 通过 光电隔离数字量输入模块记录断路器的分闸相应动作上升沿及下降沿时刻，通过确定断路 器开关的相应位置状态，计算每相Ι2Τ及其变化，从而确定出断路器关键指标及参数分闸时间、操作机构动作时间、燃弧时间、开断时间、每相每次故障电流记录及积分、操作次数或 重燃记录、每次分闸操作的时间和日期，并由此将获得的断路器特征参数与规定的允许参 数进行比较，以确定、判断设备所处的状态是否存在问题，完成断路器的在线监测任务。本实用新型可以适用于任何断路器的在线监测；安装方便快捷，不需要改动断路 器的结构，可以用于新建或已建项目；可以用于任何电压等级；同时，价格低廉。
图1是本实用新型实施例的结构框图。图2是图1所示实施例的典型分闸时序图。
具体实施方式
以下结合附图对本实用新型作进一步说明。参照图1，本实施例包括模数处理和采集模块1、光电隔离数字量采集模块2、运行 历史数据存储单元3、显示模块4、继电器隔离数字量输出模块5、模拟量隔离输出模块6、通 信模块7，所述模数处理和采集模块1和光电隔离数字量采集模块2分别通过数据线与ARM 内核微处理器CPU8连接，ARM内核微处理器CPU8分别通过数据线与运行历史数据存储单 元3、显示模块4、继电器隔离数字量输出模块5和模拟量隔离输出模块6连接，ARM内核微 处理器CPU 8还通过数据线与通信模块7双向连接。所述模数处理和采集模块1由三路电流互感器、三路加法电路和三路模数采集通 道组成其中电流互感器分别检测CT侧的A、B、C三路电流信号，接收的信号来自于环绕 在每一个开关主相CT的次级线圈上的分芯卡入式CT采集线圈，按比例产生0-5VAC信号， 通过加法电路把交流电压信号变成0至Vref的直流电压，这样就可以通过ARM内核微处理 器CPU 8的模数转换通道进行采集，采样的频率是32倍系统周期(对于50赫兹的系统频 率来说是1600Hz)，在出现直流偏差和正弦谐波的时候，I2T的计算可以保证精确。光电隔离数字量采集模块2包括二路高速光电隔离回路、CPU的外部中断0与外 部中断1。来自外部的AUX A、AUX B开关信号经过高速光电隔离回路隔离后进入ARM内核微 处理器CPU8的外部中断接口，直接通过中断可以得到当前的AUX A与AUX B开关信号的动 作时间差值，主要是得到断路器的动作的开始和结束时间。AUX A开关信号输入产生由低电平到高电平的瞬变用来启动收到分闸信号时间、 时间记录的开始，包括分闸时间、操作机构动作时间、开断时间、燃弧时间。AUX B开关信号输入用来启动收到断路器辅助开关常闭触点闭合时间，产生一个有电压到无电压的瞬变并记录断路器辅助开关常闭触点闭合时间。运行历史数据存储单元3包括存储器及CPU的MCBSP接口。其中存储器包括实时的时钟，ARM内核微处理器CPU 8通过MCBSP接口可以成块 的与存储器交换数据，存储器的时钟功能为历史运行数据做时间记录。存储器存储当前的 实时状态，历史数据，时间的同步、分闸时间、操作机构动作时间、燃弧时间、开断时间、每相 每次故障电流记录及积分、操作次数或重燃记录、每次分间操作的时间和日期，可以通过通信接口读出。显示模块4包括LED指示灯、CPU的通用IO 口。可以显示设备的运行状态、当前 报警、当前断路器工作的状态(开、合)，当前断路器运行的状态(报警、损坏)。继电器隔离数字量输出模块5包括二个直流继电器、二个光电隔离芯片、二路电 流放大电路及CPU的通用10。ARM内核微处理器CPU 8通过通用IO 口操作光电隔离芯片，在光电隔离芯片的输 出端由达林顿电路驱动继电器，分别输出断路器的运行状态(报警、或者损坏)。模拟量隔离输出模块6包括一个12位的模数转换芯片、CPU的SPI接口，一个双 路放大器组成的减法电路。ARM内核微处理器CPU 8用SPI接口输出当前的数字值到模数转换芯片，模数转换 芯片输出电压值，再经双路放大器组成的减法电路，转换成4-20mA电流输出，表示当前断 路器的触点烧损程度。通信模块7包括一个差分电压转换芯片、CPU的UARTO接口、2个光电隔离芯片。其中CPU的UARTO接口负责数据的输入输出，差分电压转换芯片负责数据的输 入输出控制，光电隔离芯片主要是通信隔离作用，可以通过这个通道读出断路器的分闸时 间、操作机构动作时间、燃弧时间、开断时间、每相每次故障电流记录及积分、操作次数或 Re-strikes-重燃记录、每次分闸操作的时间和日期。本装置的工作典型时序见图2，图中，t0 收到分闸信号时间，AUX A输入产生由低电平到高电平的瞬变用来启动时间记 录的开始，包括分闸时间、操作机构动作时间、开断时间、燃弧时间；t2 断路器辅助开关常开触点a断开时间，AUX A输入产生由有电压到无电压的瞬 变并记录断路器辅助开关常开触点a断开时间；t4 断路器辅助开关常闭触点b闭合时间，AUX B输入产生一个有电压到无电压的 瞬变并记录断路器辅助开关常闭触点b闭合时间；t3 燃弧时间的结束，以三相电流的消失来标志。是通过一个专用软件进行波形分 析并检查CT 二次电流是否降到了箝形CT额定值的7%以下且时间超过1/4个周波。由图中可见分闸时间tl = t2+ “AD，，燃弧时间=t3-(t2+“AD，，)= t3_tl操作机构动作时间=t4_t2本装置通过监视断路器每次操作每相的I2T值并计算记录其累加值，以确定灭弧 室里主触头的工作状态；通过监测I2T也同时检查了 I2T所影响的气或油的污染，灭弧栅的 磨损，这些都关系到断路器电寿命还有多少；通过分闸时所记录的每相的I2T,可以用来反 映断路器主触头的烧损情况；通过检查某相的值与其它两相做比较来判断故障的类型；每 次分闸时所记录的每相的I2T的累加值，可以用来反映断路器某极主触头的烧损情况，是否 达到了它的允许极限值。本装置通过监视燃弧时间可用于反映断路器的熄弧能力。影响断路器灭弧能力的 因素有污染的油；污染的气体；消弧栅磨损；喷嘴烧蚀。比较运动时间和燃弧时间，如果一 个断路器的运动行程时间没变，而燃弧时间变长，那么可以推断灭弧室介质强度降低，说明断路器的熄弧能力出现了问题。如果偏离正常值很快，则需紧急检查。如果在一个很长时 间内偏离正常值很小，则说明可能有次要项目需要维修，比如更换气体或油。监测燃弧时间 目的是确定灭弧室内电介质质量并在需要维修时提出建议。
本装置通过监视断路器开断时间(它是分闸时间和燃弧时间之和)，反映了断路 器在故障时切断故障电流的能力。它可以整体反映断路器的机械和电气方面的情况。
权利要求一种高压断路器在线监测装置，其特征在于，包括模数处理和采集模块、光电隔离数字量采集模块、运行历史数据存储单元、显示模块、继电器隔离数字量输出模块、模拟量隔离输出模块、通信模块，所述模数处理和采集模块和光电隔离数字量采集模块分别通过数据线与微处理器CPU连接，微处理器CPU分别通过数据线与运行历史数据存储单元、显示模块、继电器隔离数字量输出模块和模拟量隔离输出模块连接，ARM内核微处理器CPU还通过数据线与通信模块双向连接。
专利摘要高压断路器在线监测装置，其包括模数处理和采集模块、光电隔离数字量采集模块、运行历史数据存储单元、显示模块、继电器隔离数字量输出模块、模拟量隔离输出模块、通信模块，所述模数处理和采集模块和光电隔离数字量采集模块分别通过数据线与微处理器CPU连接，微处理器CPU分别通过数据线与运行历史数据存储单元、显示模块、继电器隔离数字量输出模块和模拟量隔离输出模块连接，ARM内核微处理器CPU还通过数据线与通信模块双向连接。本实用新型可以适用于任何断路器的在线监测；安装方便快捷，不需要改动断路器的结构，可以用于新建或已建项目；可以用于任何电压等级；同时，价格低廉。
文档编号G01R31/327GK201594130SQ200920313978
公开日2010年9月29日 申请日期2009年11月3日 优先权日2009年11月3日
发明者赵永清 申请人:湖南先步信息股份有限公司