断路器故障状态诊断装置制造方法
【专利摘要】本实用新型提供一种断路器故障状态诊断装置，包括：电源模块，霍尔电流传感器、AD芯片、可编程硬件平台以及状态显示模块；所述霍尔电流传感器连接断路器的合分闸线圈，用于检测断路器合分闸线圈通电过程中的电流信号；所述电源模块分别连接霍尔电流传感器、AD芯片、可编程硬件平台；所述AD芯片对所述电流信号进行模数转换并输出至所述可编程硬件平台；所述霍尔电流传感器、可编程硬件平台以及状态显示模块依次连接；所述状态显示模块显示可编程硬件平台输出的断路器的故障状态信息。本实用新型的技术，保证了断路器故障状态诊断算法在实际应用的实现过程中能够进行平滑的移植，同时便于根据实际测试的结果进一步改进算法的性能。
【专利说明】断路器故障状态诊断装置
【技术领域】
[0001]本实用新型涉及断路器监测【技术领域】，特别是涉及一种断路器故障状态诊断装置。
【背景技术】
[0002]断路器是电力系统中的重要设备。断路器性能的可靠性直接关系到整个电网的运行可靠性，因此对断路器工作状态的实时评估具有重要的意义。不同的在线监测方法越来越多的被提出。
[0003]基于分合闸线圈电流信号的断路器状态诊断方法具有计算复杂度低、延时小等优点，而现有的运行断路器故障状态诊断算法的硬件装置，缺乏保证算法在实际应用的实现过程中能够进行平滑的移植，不利于根据实际测试的结果进一步改进算法的性能。
实用新型内容
[0004]基于此，有必要针对上述技术问题，提供一种能够进行平滑的移植、便于根据实际测试的结果进一步改进算法的性能的断路器故障状态诊断装置。
[0005]一种断路器故障状态诊断装置，包括:电源模块，霍尔电流传感器、AD芯片、可编程硬件平台以及状态显示模块；
[0006]所述霍尔电流传感器连接断路器的合分闸线圈，用于检测断路器合分闸线圈通电过程中的电流信号；
[0007]所述电源模块分别连接霍尔电流传感器、AD芯片、可编程硬件平台；
[0008]所述AD芯片对所述电流信号进行模数转换并输出至所述可编程硬件平台；
[0009]所述霍尔电流传感器、可编程硬件平台以及状态显示模块依次连接；
[0010]所述状态显示模块显示可编程硬件平台输出的断路器的故障状态信息。
[0011]上述断路器故障状态诊断装置，充分利用基于分合闸线圈电流信号的断路器故障状态诊断方法具有计算复杂度低、延时小等优点，保证了断路器故障状态诊断算法在实际应用的实现过程中能够进行平滑的移植，同时便于根据实际测试的结果进一步改进算法的性能。
【专利附图】
【附图说明】
[0012]图1为本实用新型断路器故障状态诊断装置的结构示意图；
[0013]图2为一个优选实施例的断路器故障状态诊断装置的结构示意图。
【具体实施方式】
[0014]下面结合附图对本实用新型的断路器故障状态诊断方法的【具体实施方式】作详细描述。
[0015]参考图1所示，图1为本实用新型断路器故障状态诊断装置的结构示意图，包括:电源模块，霍尔电流传感器、AD芯片、可编程硬件平台以及状态显示模块；
[0016]所述霍尔电流传感器连接断路器的合分闸线圈，用于检测断路器合分闸线圈通电过程中的电流信号；
[0017]所述电源模块分别连接霍尔电流传感器、AD芯片、可编程硬件平台；
[0018]所述AD芯片对所述电流信号进行模数转换并输出至所述可编程硬件平台；
[0019]所述霍尔电流传感器、可编程硬件平台以及状态显示模块依次连接；
[0020]所述状态显示模块显示可编程硬件平台输出的断路器的故障状态信息。
[0021]本实用新型断路器故障状态诊断装置，针对于断路器故障状态诊断算法具有计算复杂度低、延时小等特点，将其应用在片上系统上。通过可编程硬件平台，在实际应用过程中能够进行平滑的移植，同时具有根据实际测试的结果进一步改进算法的性能。
[0022]需要说明的是，本实用新型是属于对硬件结构上的改进，利用电源模块、霍尔电流传感器、AD芯片、可编程硬件平台等已有硬件组合并连接在一起应用，其中涉及到计算机程序及相关算法部分，并不属于本实用新型改进内容，所述断路器故障状态诊断算法是现有技术中任何一种基于电流信号的特征值对比的算法或者改进算法。
[0023]为了更加清晰本实用新型的技术方案，下面结合附图阐述若干较优实施例。
[0024]参考图2所示，图2为一个优选实施例的断路器故障状态诊断装置的结构示意图。
[0025]优选的，霍尔电流传感器可以采用小型的电流互感器，将经过电力传感器转换的二次电流再次转为AD芯片可测量范围。
[0026]优选的，所述可编程硬件平台的SoC芯片可以采用FPGA芯片。
[0027]优选的，所述AD芯片采用精度为12Bits的芯片；这里采用精度达12Bits的AD芯片，将采集霍尔传感器传送的数据，并可以在FPGA的控制信号中进行AD转换。
[0028]进一步的，本实用新型的断路器故障状态诊断装置，还可以包括连接所述可编程硬件平台的存储芯片；该存储芯片可以用于存储采集数据与诊断结果。
[0029]进一步的，本实用新型的断路器故障状态诊断装置，还可以包括连接所述可编程硬件平台的程序下载电路，用于可编程硬件平台与计算机之间进行交互；主要是用于FPGA芯片与电脑之间交互，方便程序在不同应用场合下的下载，微调等功能。
[0030]进一步的，本实用新型的断路器故障状态诊断装置，所述电源模块可以包括电源接口，分别与所述电源接口连接的第一电源转换电路、第二电源转换电路；所述电源接口接入市电，所述第一电源转换电路输出端连接可编程硬件平台，所述第二电源转换电路输出端分别连接AD芯片和霍尔电流传感器。
[0031]优选的，所述第一电源转换电路可以将电源接口的220V电压转换为3.3V工作电压为FPGA芯片供电；所述第二电源转换电路可以将电源接口的220V电压转换为±12V工作电压为AD芯片供电以及转换为±15V工作电压为霍尔传感器供电。
[0032]进一步的，本实用新型的断路器故障状态诊断装置，所述状态显示模块可以包括多个不同颜色的发光二极管，其中每种颜色对应一种状态；所述发光二极管分别连接可编程硬件平台。
[0033]优选的，所述发光二极管可以包括:表示正常工作的绿色发光二极管；表示储能电机故障的红色发光二极管；表不铁心启动滞后的一号黄色发光二极管；表不铁心运动中出现卡滞的二号黄色发光二极管。
[0034]作为一种实施方案，基于本实用新型的断路器故障状态诊断装置，实际应用中硬件搭建方案可以如下:
[0035]平台采用Altera生产的Cyclone II系列可编程FPGA芯片；AD芯片模块采用高精度模数12字节bit芯片；状态显示模块采用四种不同颜色指示灯。测试信号单向传送到AD芯片；AD芯片与FPGA之间存在数据流与控制信息传送；FPGA单向传送检测结果至状态显示模块。
[0036]通过SOPC Builder在FPGA上组建N1s/II处理器，建立RAM/R0M用于存储算法程序；构建AD控制模块，锁相环模块；通过Verilog语言在FPGA芯片上实现电路的AD芯片模块控制部分并配置FPGA管脚用于控制状态显示模块。
[0037]本实用新型的断路器故障状态诊断装置的具体工作过程可以设置如下:
[0038](I)设置初值
[0039]设置初始数据，编译断路器故障状态诊断算法程序，并通过N1s IDE软件下载至FPGA芯片。
[0040](2)数据读取并转换
[0041]由FPGA芯片中AD控制部分控制AD芯片模块读取待测量电流信号数据并进行AD转换。
[0042](3)故障判断
[0043]通过FPGA芯片中的断路器故障状态诊断算法程序对读取数据进行判断，得到诊断结果，包括正常工作、储能电机故障、铁心启动滞后、铁心运动中出现卡滞等。
[0044](4)输出结果
[0045]由FPGA芯片根据诊断情况，将判断结果输出到指示灯；如绿色发光二极管表示正常工作；红色发光二极管表不储能电机故障；1号黄色发光二极管表不铁心启动滞后；2号黄色发光二极管表示铁心运动中出现卡滞。
[0046]综合上述实施例，本实用新型的断路器故障状态诊断装置具有以下优点:
[0047]I)采用了高精度AD芯片与FPGA芯片相结合，相比传统检测装置由于计算资源不足而采用低精度的AD芯片，本发明采用了高达12字节的高精度AD芯片，其采样精度可以高达微秒级，可编程FPGA芯片灵活分配AD控制、AD数据保存与算法判断的N1s/II处理器的逻辑单元(LEs)资源，可以详细地将待检测的电流信号还原，从而提取出诊断算法中所需的?目息。
[0048]2)采用了 FPGA芯片与形态运算相结合，相比传统检测装置采用的ARM，单片机等芯片，FPGA芯片可以根据所采用算法的形态运算加减算子，减少了乘法器的使用，从而快速地进行算法判断，实现在线检测的准确，快速判断。
[0049]以上所述实施例仅表达了本实用新型的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本实用新型专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本实用新型的保护范围。因此，本实用新型专利的保护范围应以所附权利要求为准。
【权利要求】
1.一种断路器故障状态诊断装置，其特征在于，包括:电源模块，霍尔电流传感器、八0芯片、可编程硬件平台以及状态显示模块； 所述霍尔电流传感器连接断路器的合分闸线圈，用于检测断路器合分闸线圈通电过程中的电流信号； 所述电源模块分别连接霍尔电流传感器、仙芯片、可编程硬件平台； 所述仙芯片对所述电流信号进行模数转换并输出至所述可编程硬件平台； 所述霍尔电流传感器、可编程硬件平台以及状态显示模块依次连接； 所述状态显示模块显示可编程硬件平台输出的断路器的故障状态信息。
2.根据权利要求1所述的断路器故障状态诊断装置，其特征在于，还包括连接所述可编程硬件平台的存储芯片。
3.根据权利要求1所述的断路器故障状态诊断装置，其特征在于，还包括:连接所述可编程硬件平台的程序下载电路，用于可编程硬件平台与计算机之间进行交互。
4.根据权利要求1所述的断路器故障状态诊断装置，其特征在于，所述电源模块包括电源接口，分别与所述电源接口连接的第一电源转换电路、第二电源转换电路； 所述电源接口接入市电，所述第一电源转换电路输出端连接可编程硬件平台，所述第二电源转换电路输出端分别连接仙芯片和霍尔电流传感器。
5.根据权利要求1所述的断路器故障状态诊断装置，其特征在于，所述状态显示模块包括多个不同颜色的发光二极管，其中每种颜色对应一种状态； 所述发光二极管分别连接可编程硬件平台。
6.根据权利要求5所述的断路器故障状态诊断装置，其特征在于，所述发光二极管包括:表示正常工作的绿色发光二极管；表示储能电机故障的红色发光二极管；表示铁心启动滞后的一号黄色发光二极管；表不铁心运动中出现卡滞的二号黄色发光二极管。
7.根据权利要求1至6任一项所述的断路器故障状态诊断装置，其特征在于，所述可编程硬件平台的30(:芯片采用？？以芯片。
8.根据权利要求4所述的断路器故障状态诊断装置，其特征在于，所述第一电源转换电路将电源接口的2207电压转换为3.工作电压为？？以芯片供电。
9.根据权利要求4所述的断路器故障状态诊断装置，其特征在于，所述第二电源转换电路将电源接口的220乂电压转换为±12乂工作电压为仙芯片供电以及转换为±15乂工作电压为霍尔传感器供电。
10.根据权利要求1所述的断路器故障状态诊断装置，其特征在于，所述仙芯片采用精度为1281匕的芯片。
【文档编号】G01R31/327GK204215009SQ201420604174
【公开日】2015年3月18日 申请日期:2014年10月17日 优先权日:2014年10月17日
【发明者】董镝, 刘益军, 孔华东, 李恒真, 陈斯翔, 谢志文, 王云飞, 欧晓妹, 余红波 申请人:广东电网有限责任公司佛山供电局