高压断路器操动机构负荷指数预测装置制造方法
【专利摘要】高压断路器操动机构负荷指数预测装置，属于断路器【技术领域】。提出利用直接测量断路器的合闸时间、合闸弹簧长度、连杆长度、凸轮偏角、分闸弹簧长度和分闸连杆位移作为输入量，并最终利用A/D转换器、处理器、变换电路、工控机和传输模块实现断路器操动机构负荷指数的监测。本装置具有输入量提取简单，精确度高，准确度好，预测效率高的特点。
【专利说明】高压断路器操动机构负荷指数预测装置
【技术领域】
[0001]本实用新型属于断路器【技术领域】，特别涉及一种高压断路器操动机构负荷指数预测装置。
【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。高压断路器能够开断、关合及承载运行线路的正常电流，也能在规定时间内承载、关合及开断规定的异常电流，如过载电流和短路电流。高压断路器与被保护的设备如发动机、变压器等相比价格要低很多，但断路器发生故障造成的损失，如引起其他设备的损坏和电力系统停电，比断路器本身的价值要大得多。断路器的操动机构是高压断路器的核心部件高压断路器的事故中，因操动机构故障造成的占全部故障的64.8%，其中操动机构机械故障占全部故障的43.8%。正是由于操动机构的重要性，所以研究它的运动特性及其优化设计和故障诊断被引起高度重视。弹簧操动机构是以弹簧作为动力元件对断路器进行分闸及合闸操作的操动机构。弹簧操动机构主要由储能机构、传动调节机构(凸轮机构)、合分闸锁扣、脱扣部分及联锁部分构成。由于操动机构机械系统复杂、部件众多、各部件之间的约束也多，因此能够了解断路器操动机构的状态，减少过早或不必要的停电试验和检修，做到应修则修，就可显著提高电力系统可靠性和经济性。
【发明内容】
[0003]针对现有技术存在的不足，本实用新型的目的是提供一种高压断路器操动机构负荷指数预测装置，以达到提供断路器操动机构故障的检测精确、准确度及预测效率。
[0004]本实用新型的实施方案是这样实现的:一种高压断路器操动机构负荷指数预测装置，包括:
[0005]信号采集模块、A / D转换器、处理器、变换电路和传输模块。所述信号采集模块的输出端连接A / D转换器的输入端，A / D转换器的输出端连接处理器的I / O端口，处理器经变换电路、传输模块与工控机通讯。
[0006]所述的信号采集模块还进一步包括角度传感器和位移传感器。
[0007]本实用新型的有益效果:本实用新型断路器操动机构负荷指数预测装置，提出利用直接测量断路器的合闸时间、合闸弹簧长度、连杆长度、凸轮偏角、分闸弹簧长度和分闸连杆位移作为输入量，并最终利用A / D转换器、处理器、变换电路、工控机和传输模块实现断路器操动机构负荷指数的监测。这种方法避免传统方法建立模型和选取参数时造成的误差，并且具有输入量提取简单，精确度高，准确度好，预测效率高的特点。
【专利附图】
【附图说明】
[0008]图1为本实用新型实施方式高压断路器操动机构负荷指数预测装置结构框图；
[0009]图2为本实用新型实施方式角度传感器、位移传感器与断路器的连接示意图；[0010]图3为本实用新型实施方式A / D转换器与处理器连接电路原理图；
[0011]图4为本实用新型实施方式MAX232电路原理图；
[0012]图5为本实用新型实施方式凸轮皮偏角示意图；
[0013]图6为本实用新型实施方式预测断路器操动机构负荷指数与实际负荷指数曲线示意图。
【具体实施方式】
[0014]下面结合附图对本实用新型的实施方式作进一步详细的说明。
[0015]本实施方式采用的高压断路器操动机构负荷指数预测装置结构，如图1所示。包括信号采集模块2、A / D转换器3、处理器4、变换电路5、工控机6和传输模块7。本实施方式中断路器I采用库柏耐吉的12kv的VN3-12E系列，该断路器已使用10年。
[0016]信号采集模块2包括角度传感器和位移传感器。其中，角度传感器的型号为HuaXiaMag-AM23-7，安装在断路器的接触臂上，用于采集凸轮偏角。位移传感器选用大行程拉绳位移传感器CTL系列，安装在断路器的终点位置杆，用于采集合闸弹簧长度、分闸弹簧长度和分闸连杆位移，如图2所示。
[0017]A / D转换器选用TI公司的TLC254312位串行A/D转换器，该器件使用开关电容逐次逼近技术完成A/D转换过程。由于是串行输入结构，能够节省51系列单片机U/0资源，且价格适中。串行A/D转换器与单片机的连接非常简单。AIN0-AIN10为模拟输入端；CS为片选端；DIN为串行数据输入端；D0UT为A/D转换结果的三态串行输出端；E0C为转换结束端；CLK为I / O时钟；REF+为正基准电压端；REF-为负基准电压端；VCC为电源；GND为地。
[0018]处理器选用型号为STC89C516的单片机，使用单片机自带的串行口，可实现与工控机的串行通信，如图3所示。
[0019]现在PC机提供的C0M1、C0M2是采用RS-232接口标准的，而RS-232是用正负电压来表示逻辑状态，与TTL以高低电平来表示逻辑状态的规定不同。因此，为了能够同计算机接口或与终端的TTL器件(如单片机)连接，必须在RS-232与TTL电路之间进行电平和逻辑关系的变换，本实施方式的变换电路选用由德州仪器公司(TI)推出的一款兼容RS232标准的芯片MAX232。该器件包含2个驱动器、2个接收器和一个电压发生器电路，该电压发生器电路提供TIA / EIA-232-F电平。该器件符合TIA / EIA-232-F标准，每一个接收器将TIA / EIA-232-F电平转换成5V TTL / CMOS电平。每一个发生器将TTL / CMOS电平转换成TIA / EIA-232-F电平。单片机是整个装置的核心，串行A/D转换器TLC2543对输入的模拟信号进行采集，采样分辨率、转换通道及输出极性由软件进行选择，由于是串行输入结构，能够节省51系列单片机U/0资源，单片机采集的数据通过串口(10、11脚)经MAX232转换成RS232电平与工控机间实现传输，具体连接如图4所示，
[0020]工控机选用采用UN0-2668系列嵌入式工控机。传输模块采用H8000系列无线通信系统。
[0021]角度传感器，位移传感器的输出端分别连接到A / D转换器TLC2543的输入端AIN0-AIN1，如图3所示，A / D转换器TLC2543的输出端EOC，CLK, DIN, DOUT分别连接到单片机的P10，Pll, P12，P13，单片机STC89C51的10引脚(RXD)Ul引脚(TXD)与变换电路MAX232的9引脚(R2out)和10引脚(T2in)连接，工控机输入端和传输模块的输入端与单片机输出端连接；断路器的电气信息和机械信息经由相应的器件由采样芯片进行同步采样、保持、A / D转换，变为数字信号，送入单片机进行计算和数据处理，通过通信接口与工控机相连并将数据送到传输模块，为与远方调度通讯做好准备；
[0022]采用高压断路器操动机构负荷指数预测装置对操动机构负荷指数进行预测，过程为:首先采集断路器的合闸时间，合闸弹簧长度，连杆长度，凸轮偏角，分闸弹簧长度。
[0023]将由合闸时间、合闸弹簧长度、连杆长度、凸轮偏角、分闸弹簧长度和分闸连杆长度组成的负荷指数时间序列Xi作为输入量，采集样本值见表1:
[0024]表1采集样本值
[0025]
【权利要求】
1.一种高压断路器操动机构负荷指数预测装置，其特征在于:包括:信号采集模块、A/D转换器、处理器、变换电路和传输模块，所述信号米集模块的输出端连接A/D转换器的输入端，A/D转换器的输出端连接处理器的I/O端口，处理器经变换电路、传输模块与工控机通讯。
2.根据权利要求1所述的高压断路器操动机构负荷指数预测装置，其特征在于:所述的信号采集模块还进一步包括角度传感器和位移传感器。
【文档编号】G01M13/00GK203534797SQ201320360257
【公开日】2014年4月9日 申请日期:2013年6月21日 优先权日:2013年6月21日
【发明者】李君明, 于鑫 申请人:国家电网公司, 辽宁省电力有限公司丹东供电公司