一种断路器在线监测系统的制作方法
【专利摘要】一种断路器在线监测系统，属于电力设备的监测领域，涉及一种对断路器进行远端实时在线监测的监测系统，所述断路器在线监测系统包括用于采集断路器的监测信号并提取监测数据的断路器监测装置（1），用于存储监测数据的服务器（4），用于读取服务器（4）中的监测数据，提取监测参数，以及根据该监测参数对断路器的运行状态进行评估和监控的终端设备（5）。本实用新型的断路器在线监测系统可实现对断路器运行状态的远端实时在线监测。用户可通过终端设备（5）读取服务器（4）的监测数据，并处理监测数据，以此来了解断路器的运行状态，根据断路器的运行状态合理安排检修计划。
【专利说明】一种断路器在线监测系统
【技术领域】
[0001]本实用新型涉及电力设备的监测领域，更具体地说，涉及一种断路器在线监测系统。
【背景技术】
[0002]高压断路器是电力系统中最重要的控制和保护设备，发电厂和变电所配电装置中大量使用高压断路器。高压断路器在电站设备中数量多、投资大，其性能的可靠性直接关系到电力系统的安全运行。据统计，在变、配电系统中，由高压断路器故障所引起的非计划停电事故占停电事故总次数百分之六十以上。因此，为了能够及早预测断路器故障，对断路器进行在线监测，意义重大。目前断路器的检修方式有计划检修和故障检修这两种检修方式，计划检修方式的特点在于不管断路器是否出现故障，维修人员也会定时打开断路器进行检修。计划检修方式盲目性大，不仅造成人力和物力的浪费，而且在计划检修期间需要对线路进行停电，影响了居民的生活。故障检修方式的特点在于只有当断路器已经发生故障时才进行检修。然而，断路器停止工作可能导致电力系统无法正常运转，电力系统的安全也会受到影响，在检修并排除故障之前可能已经造成了巨大损失。因此，研制一种无需断电就能实时监测断路器运行状态的信号，且工作不受断路器本身故障影响的断路器在线监测系统显得很有必要。
实用新型内容
[0003]本实用新型要解决的技术问题在于针对现有技术的上述缺陷，提供一种断路器在线监测系统，本系统可实现对断路器运行状态的实时在线监测和评估，用户可通过终端设备进行远程操作来了解断路器的运行状态，根据断路器的运行状态合理地安排检修计划。
[0004]本实用新型上述技术问题这样解决，构造一种断路器在线监测系统，包括多个与被监测的断路器相连接，用于监测所述断路器的工作状态，采集与所述断路器的工作状态对应的监测信号，并提取所述监测信号中的监测数据的断路器监测装置、与所述多个的断路器监测装置连接，用于接收并存储所述断路器监测装置的监测数据的服务器、以及与所述服务器连接，用于读取所述服务器中的监测数据，并对该监测数据进行处理而获取断路器的运行状态的终端设备。
[0005]在本实用新型上述断路器在线监测系统中，所述断路器监测装置包括用于采集所述断路器的监测信号的信号采集单元、与所述信号采集单元连接，用于对所述信号采集单元采集的监测信号进行处理，以获取所述断路器的监测数据的信号处理单元、以及与所述信号处理单元连接，用于在所述断路器监测装置与所述服务器之间进行数据传输的传输单
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[0006]在本实用新型上述断路器在线监测系统中，所述信号采集单元包括用于采集所述断路器的触头的位移信号的位移传感器、用于采集所述断路器的分/合闸线圈电流信号以及断路器的储能电机的电流信号的霍尔电流传感器、用于将所述断路器开关分/合时的振动信号转换成电信号的加速度传感器、用于测量所述断路器机构箱内部温度信号的温度传感器、以及用于测量所述断路器的一次电流信号的电流互感器。
[0007]在本实用新型上述断路器在线监测系统中，所述信号处理单元包括与所述信号采集单元连接，用于对所述数据采集单元采集的监测信号进行放大和滤波处理的信号处理电路、与所述信号处理电路连接，用于将处理后的监测信号转换为数字信号的A/D转换电路、与所述A/D转换电路连接，用于提取该数字信号中的监测数据的数据处理电路、以及与所述数据处理电路连接，用于存储该监测数据的第三存储模块。
[0008]在本实用新型上述断路器在线监测系统中，所述断路器在线监测系统还包括与所述断路器监测装置连接，用于将所述断路器监测装置的输出信号进行转换和传输的信号转换装置。
[0009]在本实用新型上述断路器在线监测系统中，所述信号转换装置包括与所述传输单元连接，用于接收所述传输单元的数字信号，并将该数字信号转换成光信号的第一光电转换器、以及与所述第一光电转换器连接，用于接收所述第一光电转换器的光信号，并将该光信号转换成数字信号的第二光电转换器。
[0010]在本实用新型上述断路器在线监测系统中，所述服务器包括与所述第二光电转换器连接，用于接收所述断路器监测装置的监测数据的第一通信模块、与所述第一通信模块连接，用于处理所述断路器监测装置和所述终端设备对所述服务器的访问请求的CPU、以及与所述CPU连接，用于存储所述监测数据的第一存储模块。
[0011]在本实用新型上述断路器在线监测系统中，所述终端设备包括与所述服务器的所述第一通信模块连接，用于接收所述服务器的监测数据的第二通信模块、与所述第二通信模块连接，用于提取该监测数据中表征所述断路器的运行状况的监测参数，并将该监测参数与预设的低级警告阈值或高级警告阈值进行比较，以此来评估所述断路器的运行状态的诊断模块、与所述诊断模块连接，用于当该监测参数的值超过该低级警告阈值时给出警告提示，或当该监测参数的值超过该高级警告阈值时给出报警提示的提醒模块、与所述诊断模块连接，用于存储所述诊断模块的诊断结果的第二存储模块、以及与所述诊断模块连接，用于显示所述诊断模块的诊断结果的显示模块。
[0012]实施本实用新型的有益效果是:1)本实用新型的断路器在线监测系统在无需停电的情况下即可实现对断路器的运行状态的远程监控，并为用户提供断路器的运行状态的趋势分析曲线图，方便用户制定断路器的检修计划；2)本实用新型断路器在线监测系统还能为用户提供断路器运行状态的报警功能，将有危险的断路器在显示装置上进行标示并产生警报信号来提示用户，降低了断路器的故障发生率；3)本实用新型在断路器监测装置和服务器之间采用光纤进行数据的传输，提高了两者之间数据的传输速率；4)用户无需亲临监测现场来读取断路器的监测数据，仅通过便携式电脑或手机等终端设备进行相关操作，即可实现对断路器的运行状态的了解和掌控。
【专利附图】
【附图说明】
[0013]图1为本实用新型的第一个较佳实施例提供的断路器在线监测系统的第一种结构框图；
[0014]图2为本实用新型的第二个较佳实施例提供的断路器在线监测系统的第二种结构框图；
[0015]图3为本实用新型的上述第一或第二较佳实施例提供的断路器在线监测系统中的断路器监测装置的结构框图；
[0016]图4为本实用新型的上述第一或第二较佳实施例提供的断路器在线监测系统中的服务器的结构框图；
[0017]图5为本实用新型的上述第一或第二较佳实施例提供的断路器在线监测系统中的终端设备的结构框图。
【具体实施方式】
[0018]下面将结合附图及实施例，对本实用新型作进一步说明:
[0019]如图1和图2所示，在本实用新型的断路器在线监测系统中，包括多个与被监测的断路器相连接，用于监测该断路器的工作状态，采集与该断路器的工作状态对应的监测信号，并提取该监测信号中的监测数据的断路器监测装置1、与该断路器监测装置I连接，用于对该断路器监测装置I的输出信号进行信号转换和传输的信号转换装置25、与该信号转换装置25连接，用于接收并存储监测数据的服务器4、以及与该服务器4连接，用于读取该服务器4的监测数据的终端设备5。该终端设备5通过无线互联网访问服务器4并读取存储于该服务器4的监测数据，提取该监测数据中表征断路器的运行状况的监测参数，以及根据提取的监测参数对断路器的运行状态进行监控和评估，给出断路器运行状态的诊断结果及对应的解决方案。该信号转换装置25包括与断路器监测装置I的传输单元17连接，用于将该传输单元17输出的数字信号转换成光信号的第一光电转换器2、以及与该第一光电转换器2连接，用于将光信号转换成数字信号的第二光电转换器3。
[0020]其中，该多个断路器监测装置I之间可通过屏蔽的铜双绞线(如图1的第一实施例所示)或光纤(如图2的第二实施例所示)进行连接，且该多个断路器监测装置I与服务器4之间通过光纤进行连接。该服务器4可安置于断路器监测现场，与断路器监测装置I集成在一个箱体内。在本实用新型中，该终端设备5可以是现有的智能终端设备，包括台式电脑或笔记本电脑或智能手机，且该终端设备5的数量不受限制。
[0021]如图3所示，该断路器监测装置I包括用于采集与被监测的断路器的工作状态对应的监测信号的信号采集单元6、与该信号采集单元6连接，用于对该信号采集单元6采集的监测信号进行处理，以获取监测数据的信号处理单元12、与该信号处理单元12连接，用于将该信号处理单元12存储的监测数据传输至服务器4的传输单元17。
[0022]该信号采集单元6包括用于采集被监测的断路器的触头的位移信号的位移传感器11、用于采集该断路器的分/合闸线圈电流信号，以及该断路器的储能电机的电流信号的霍尔电流传感器8、用于将该断路器开关分/合时的振动信号转换成电信号的加速度传感器9、用于测量该断路器机构箱的内部温度信号的温度传感器7、以及用于测量该断路器的一次电流信号的电流互感器10。
[0023]该信号处理单元12包括用于对该数据采集单元6所采集的监测信号进行放大和滤波处理的信号处理电路13、与该信号处理电路13连接，用于将处理后的监测信号转换为数字信号的A/D转换电路14、与该A/D转换电路14连接，用于提取上述的数字信号中的监测数据的数据处理电路15、以及与该数据处理电路15连接，用于存储该监测数据的第三存储模块16。该信号处理单元12通过数据处理电路15与传输单元17进行连接。该数据处理电路15可以是现有的DSP或基于ARM架构的移动处理器。
[0024]如图4所示，该服务器4包括与信号转换模块25连接，用于接收断路器监测装置I的监测数据的第一通信模块18、与该第一通信模块连接，用于处理断路器监测装置I和终端设备5对服务器4的访问请求的CPU26、与该CPU26连接，用于存储该第一通信模块18接收的监测数据的第一存储模块19。该CPU26可以是现有的服务器CPU，该第一存储模块19可以是现有的服务器硬盘，该第一通信模块18可以是现有的服务器网卡。
[0025]如图5所示，该终端设备5包括与该服务器4的第一通信模块18连接，用于接收该服务器4存储的监测数据的第二通信模块20、与该第二通信模块20连接，用于提取该第二通信模块20所接收的监测数据中表征断路器工作状况的监测参数，并将该监测参数与预设警告值或报警值进行比较，以及根据比较结果对断路器的运行状态进行评估，给出断路器的工作状况的诊断结果的诊断模块21、与该诊断模块21连接，用于当该诊断模块21所提取的监测参数的值超过该警告值时给出警告提示，或当该诊断模块21所提取的特征参数的值超过该报警值时给出报警提示的提醒模块22、与该诊断模块21连接，用于存储该诊断模块21的诊断结果的第二存储模块24、与该诊断模块21连接，用于显示该诊断模块21的诊断结果的显示模块23。该诊断模块21可以是现有的计算机处理器或基于ARM架构的移动处理器，该显示模块23可以是现有的液晶显示器，该第三存储模块16可以是现有的硬盘或闪存。
[0026]在本实用新型断路器在线监测系统中，该断路器监测模块I用于对断路器的运行状况进行实时在线监测，收集并处理与被监测的断路器的工作状态对应的监测信号，提取该监测信号中的监测数据。该监测信号包括断路器的一次电流信号、分/合闸线圈的电流信号、储能电机的电流信号，以及断路器机构箱内部的温度信号。该服务器4用于将断路器监测模块I所获取的监测数据存储于第一存储模块19。该终端设备5先通过第一通信模块18向该服务器4发出访问请求。待获取服务器4的访问权限后，该终端设备5读取该服务器5所存储的监测数据，提取该监测数据中用于表征断路器的运行状态的监测参数。该终端设备5进一步将该提取的监测参数与预设警告值或报警值进行比较，以及根据比较结果来判断被监测的断路器的工作状况，对断路器的触头的烧损状态、储能电机和分/合闸机构的机械磨损情况进行评估。用户通过本实用新型断路器在线监测系统的使用，可及时发现被监测的断路器的隐藏故障。用户可在本实用新型断路器在线监测系统的提示信号的提示下，对运行状态不佳的断路器进行预先处理，以防患于未然。
[0027]本实用新型断路器在线监测系统的工作原理如下所示:
[0028]本实用新型断路器在线监测系统运行后，断路器监测模块I通过信号采集单元6启动对被监测的断路器的监测信号的采集工作。信号采集单元6通过霍尔电流传感器8、位移传感器11、温度传感器7、加速度传感器9和电流互感器10等传感器来采集与断路器的工作状态对应的监测信号。该监测信号包括断路器的分/合闸线圈电流信号、断路器的储能电机的电流信号、断路器开关分/合时的振动信号以及断路器机构箱内部的温度信号。信号采集单元6所采集的监测信号由信号处理电路13进行放大、滤波处理后，再由A/D转换电路14对该监测信号进行模数转换。该A/D转换电路14将监测信号转换成数字信号后发送给数据处理电路15。数据处理电路15接收由A/D转换电路14转换的数字信号，提取该数字信号中的监测数据，并将监测数据存储于第三存储模块16。该数据处理电路15可周期性地将第三存储模块16中的监测数据通过传输单元17发送给服务器4，或者当该数据处理电路15判断该第三存储模块16的存储空间不足时，再将该第三存储模块16中的监测数据通过传输单元17发送给服务器4。当数据处理电路15收到将监测数据传输至服务器4的指令时，该数据处理电路15将包含监测数据的数字信号发送给传输单元19。传输单元19将包含监测数据的数字信号通过RS485接口传输给接口标准为RS485转USB/RS232C的第一光电转换器2。该第一光电转换器2接收传输单元19传输的数字信号，将该数字信号转换成光信号，再通过光纤将光信号传输给第二光电转换器3。第二光电转换器3接收光信号，并将光信号转换成数字信号，通过光纤传输给接口标准为RS232C的服务器4。服务器4通过第一通信模块19接收数字信号，并将监测数据存储于第二存储模块19。
[0029]用户可运行终端设备5上的断路器在线监测软件，在终端设备5的显示模块23上显示断路器在线监测界面。用户在该断路器在线监测界面下进行相关操作，向服务器4发出远程访问请求，以读取服务器4中的监测数据。用户先下载服务器4中所需监测数据，再通过该断路器在线监测软件对监测数据进行处理和分析，以实现对断路器的运行状态的远程控制，为制定断路器的检修方案，合理安排断路器的维修计划做好准备。即用户先通过终端设备5的第二通信模块20向服务器4发出访问请求。CPU26收到访问请求后，查找存储于第一存储模块19中的监测数据，并将该监测数据通过第一通信模块19发送给终端设备
5。终端设备5先通过第二通信模块来接收所需监测数据，再通过诊断模块21来提取监测数据中表征断路器的工作状态的监测参数。该诊断模块21将提取的监测参数值与预设的低级警告阈值或高级警告阈值进行比较，以判断该监测参数值是否超过该低级警告阈值或该高级警告阈值。若该监测参数值介于该低级警告阈值与该高级警告阈值之间，则表示被监测的断路器可以工作，但工作状态不佳，可能出现问题。此时该诊断模块21将该监测参数对应的工作状态不佳的断路器在显示模块23上进行标示，并执行警告指令，将警告的控制信号发送给提醒模块22。提醒模块22收到控制信号后，间歇地播放警告声音，并发出黄色的闪烁灯光，以提醒用户及时更换在显示模块23上被标示的断路器。如该诊断模块21判断该监测参数值超过该高级警告阈值，则表示被监测的断路器已经完全不能工作，此时该诊断模块21向提醒模块22发出报警的控制信号。提醒模块22收到该控制信号后，连续不断地播放报警声音，并发出红色的闪烁灯光，以提醒用户立即更换在显示模块23上被标示的断路器。
[0030]即用户通过终端设备5对断路器的运行状态进行实时在线监测是通过安装在该终端设备5上的断路器在线监测软件实现的。用户通过该断路器在线监测软件来读取服务器4中的监测数据，并提取表征断路器的工作状态的监测参数。用户还可通过该断路器在线监测软件对断路器的运行状态进行趋势分析。用户通过终端设备5从服务器4下载的监测数据，以及通过该断路器在线监测软件所得的断路器运行状态的趋势分析数据由第二存储模块24进行存储。终端设备5在显示模块23上显示出断路器的运行状态的趋势曲线供用户进行参考。用户根据提取的监测参数，并结合由上述断路器在线监测软件所提供的断路器运行状态的趋势曲线，可得到被监测的断路器的工作状况，并根据断路器的工作状况来合理安排维修计划。用户打开安装在终端设备5上的断路器在线监测软件后，终端设备5在显示模块23上显示出断路器在线监测界面。用户可在该断路器在线监测界面下设置断路器机构箱内部温度等监测参数的正常值、低级警告阈值和高级警告阈值，以降低断路器的事故发生率。
[0031]上面结合附图对本实用新型的实施例进行了描述，但是本实用新型并不局限于上述的【具体实施方式】，上述的【具体实施方式】仅仅是示意性的，而不是限制性的，本领域的普通技术人员在本实用新型的启示下，在不脱离本实用新型宗旨和权利要求所保护的范围情况下，还可做出很多形式，这些均属于本实用新型的保护之内。
【权利要求】
1.一种断路器在线监测系统，其特征在于，包括多个与被监测的断路器相连接，用于监测所述断路器的工作状态，采集与所述断路器的工作状态对应的监测信号，并提取所述监测信号中的监测数据的断路器监测装置(I )、与所述多个的断路器监测装置(I)连接，用于接收并存储所述断路器监测装置(I)的监测数据的服务器(4)、以及与所述服务器(4)连接，用于读取所述服务器(4 )中的监测数据，并对该监测数据进行处理而获取断路器的运行状态的终端设备(5)。
2.根据权利要求1所述的断路器在线监测系统，其特征在于，所述断路器监测装置(I)包括用于采集所述断路器的监测信号的信号采集单元(6)、与所述信号采集单元(6)连接，用于对所述信号采集单元(6)采集的监测信号进行处理，以获取所述断路器的监测数据的信号处理单元(12)、以及与所述信号处理单元(12)连接，用于在所述断路器监测装置(I)与所述服务器(4)之间进行数据传输的传输单元(17)。
3.根据权利要求2所述的断路器在线监测系统，其特征在于，所述信号采集单元(6)包括用于采集所述断路器的触头的位移信号的位移传感器(11)、用于采集所述断路器的分/合闸线圈电流信号以及断路器的储能电机的电流信号的霍尔电流传感器(8)、用于将所述断路器开关分/合时的振动信号转换成电信号的加速度传感器(9)、用于测量所述断路器机构箱内部温度信号的温度传感器(7)、以及用于测量所述断路器的一次电流信号的电流互感器(10)。
4.根据权利要求2所述的断路器在线监测系统，其特征在于，所述信号处理单元(12)包括与所述信号采集单元(6)连接，用于对所述信号采集单元(6)采集的监测信号进行放大和滤波处理的信号处理电路(13)、与所述信号处理电路(13)连接，用于将处理后的监测信号转换为数字信号的A/D转换电路(14)、与所述A/D转换电路(14)连接，用于提取该数字信号中的监测数据的数据处理电路(15)、以及与所述数据处理电路(15)连接，用于存储该监测数据的第三存储模块(16)。
5.根据权利要求1所述的断路器在线监测系统，其特征在于，所述断路器在线监测系统还包括与所述断路器监测装置(I)连接，用于将所述断路器监测装置(I)的输出信号进行转换和传输的信号转换装置(25 )。
6.根据权利要求5所述的断路器在线监测系统，其特征在于，所述信号转换装置(25)包括与所述传输单元(17 )连接，用于接收所述传输单元(17)的数字信号，并将该数字信号转换成光信号的第一光电转换器(2)、以及与所述第一光电转换器(2)连接，用于接收所述第一光电转换器(2 )的光信号，并将该光信号转换成数字信号的第二光电转换器(3 )。
7.根据权利要求1所述的断路器在线监测系统，其特征在于，所述服务器(4)包括与所述第二光电转换器(3)连接，用于接收所述断路器监测装置(I)的监测数据的第一通信模块(18)、与所述第一通信模块(18)连接，用于处理所述断路器监测装置(I)和所述终端设备(5 )对所述服务器(4)的访问请求的CPU (26)、以及与所述CPU (26 )连接，用于存储所述监测数据的第一存储模块(19)。
【文档编号】G01R31/327GK203479988SQ201320352672
【公开日】2014年3月12日 申请日期:2013年6月19日 优先权日:2013年6月19日
【发明者】黄兴仓, 周丹, 马庆龙, 段军鹏, 熊超, 刘譞, 李文辉, 曹蕾, 董俊贤, 刘丽琴 申请人:云南电网公司楚雄供电局, 昆明盛润泰电子技术有限公司