开关储能机构打压状态远程监测系统的制作方法

本申请涉及设备监测技术领域，特别是涉及一种开关储能机构打压状态远程监测系统。

背景技术：

目前，变电站开关机构(即开关储能机构)在1天之内打压次数有一定范围要求，如果打压超过要求次数，需对机构进行进一步的观察，如果打压次数在发展，说明泄露点在发展，需要维修。当前理论计算表明，频繁打压对断路器的直接分合闸性能基本无多大影响，只要不是压力保持不住，使得油压泄为零。一般情况下，保证一次重合闸的能力是绝无问题的。

然根据运行经验，频繁打压对液压机构间接影响较大，应予以尽快处理，其危害主要包括：(1)储压筒v形垫磨损大，易造成活塞杆外渗漏油或使油中橡胶末增加；(2)接触器接点烧损严重；(3)电机因起动电流较大而起动频繁，易烧伤整流子；(4)由于油脏导致的频繁打压，使相对运动部件之间的磨损加剧，划伤表面的机会增大，造成内部泄露，影响断路器的开断性能，并更加加剧油脏程度；(5)有可能因油脏影响开关的分合能力。

在实现过程中，发明人发现传统技术中至少存在如下问题：目前对变电站开关机构打压状态的监测结果不准确、精确度低，且缺乏有效的监测手段。

技术实现要素：

基于此，有必要针对上述技术问题，提供一种能够有效提高监测准确度的开关储能机构打压状态远程监测系统。

为了实现上述目的，本实用新型实施例提供了一种开关储能机构打压状态远程监测系统，包括主机，连接主机的各采集模组，以及连接采集模组的各电流互感器；

采集模组设于开关机构箱内；电流互感器设于开关机构箱的待监测回路上；

主机包括处理芯片，以及连接处理芯片的第一通讯模块；采集模组包括cpu芯片，以及连接cpu芯片的ct信号采集器、第二通讯模块；

其中，第一通讯模块与各第二通讯模块相连接；ct信号采集器分别连接各电流互感器。

在其中一个实施例中，电流互感器的数量与开关机构箱中分相开关机构的数量相同。

在其中一个实施例中，处理芯片为型号stm32f103zet6的cpu芯片；第一通讯模块为485通讯芯片。

在其中一个实施例中，主机还包括连接处理芯片的显示及操作设备，以及连接处理芯片的告警端子。

在其中一个实施例中，主机还包括jtag调试单元、usb接口以及存储卡；

jtag调试单元、usb接口以及存储卡均连接处理芯片。

在其中一个实施例中，cpu芯片为型号stm32f103zet6的芯片；ct信号采集器为8路ct采集模块；第二通讯模块为rs485端口。

在其中一个实施例中，采集模组还包括电源、jtag调试模块以及内置flash；

电源、jtag调试模块以及内置flash均连接cpu芯片。

在其中一个实施例中，电流互感器包括依次连接的输入保护电路、放大器和滤波器；

其中，输入保护电路的输入端连接待监测回路，输出端连接放大器的反相输入端；放大器的正相输入端接入高电平；放大器的输出端连接滤波器的一端；

滤波器的另一端连接ct信号采集器。

在其中一个实施例中，放大器为运算放大器。

在其中一个实施例中，电流互感器还包括da转换器；

滤波器通过da转换器连接ct信号采集器。

上述技术方案中的一个技术方案具有如下优点和有益效果：

本申请能够远方监测分相开关机构的打压次数及状态分析，可以明确开关机构箱中具体是哪一分相开关机构出现打压异常的，即可精准找到异常的分相开关机构的位置，及时止损，进而提高监测结果的准确性与精确度；本申请提供了一种有效监测系统，可远程通讯、实现智能化无人监测现场；具体的，本申请中的电流互感器可以检测待监测回路(待监测回路与相应的分相开关机构相对应)的电源电流信号，进而由采集模组进行信号采集，并由主机分析采集数据得到分相开关机构的打压情况以及状态，从而输出相应的处理结果。此外，本申请可通过检测到电流的次数来判断是否超过1天之内打压次数的范围要求，如果超过了范围要求则判定为开关机构状态异常，若判定为不可靠，则输出告警。

附图说明

通过附图中所示的本申请的优选实施例的更具体说明，本申请的上述及其它目的、特征和优势将变得更加清晰。在全部附图中相同的附图标记指示相同的部分，且并未刻意按实际尺寸等比例缩放绘制附图，重点在于示出本申请的主旨。

图1为一个实施例中开关储能机构打压状态远程监测系统的应用环境示意图；

图2为一个实施例中开关储能机构打压状态远程监测系统的第一示意性结构框图；

图3为一个实施例中开关储能机构打压状态远程监测系统的第二示意性结构框图；

图4为一个实施例中开关储能机构打压状态远程监测系统中主机的结构示意图；

图5为一个实施例中开关储能机构打压状态远程监测系统中采集模组的结构示意图；

图6为一个实施例中开关储能机构打压状态远程监测系统中电流互感器的结构框图；

图7为一个实施例中开关储能机构打压状态远程监测系统中电流互感器的电路示意图。

具体实施方式

为了便于理解本申请，下面将参照相关附图对本申请进行更全面的描述。附图中给出了本申请的首选实施例。但是，本申请可以以许多不同的形式来实现，并不限于本文所描述的实施例。相反地，提供这些实施例的目的是使对本申请的公开内容更加透彻全面。

需要说明的是，当一个元件被认为是“连接”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件并与之结合为一体，或者可能同时存在居中元件。本文所使用的术语“设于”、“采集”、“包括”以及类似的表述只是为了说明的目的。

除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本申请的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。在本申请的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是旨在于限制本申请。本文所使用的术语“及/或”包括一个或多个相关的所列项目的任意的和所有的组合。

传统变电站开关机构监测现状存在较多问题；例如，监控可以监测开关机构的打压状态，但三相机构分不清楚哪一相机构起动打压的，对开关机构的状态的监控结果并不准确；又如，对开关机构存在机械卡阻等隐性问题，缺乏实际的监测手段，往往问题暴露了才能发现。而本申请提出了能够检测分相开关机构打压次数，并进行状态分析的方案。

为了使本申请的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本申请进行进一步详细说明。应当理解，此处描述的具体实施例仅仅用以解释本申请，并不用于限定本申请。本申请开关储能机构打压状态远程监测系统可以应用于如图1所示的应用场景中；

在一个实施例中，如图2所示，本申请提供了一种开关储能机构打压状态远程监测系统，包括主机，连接主机的各采集模组，以及连接采集模组的各电流互感器；

采集模组设于开关机构箱内；电流互感器设于开关机构箱的待监测回路上；

主机可以包括处理芯片，以及连接处理芯片的第一通讯模块；采集模组包括cpu芯片，以及连接cpu芯片的ct信号采集器、第二通讯模块；

其中，第一通讯模块与各第二通讯模块相连接；ct信号采集器分别连接各电流互感器。

具体而言，本申请可以包括主机、采集模组和ct(currenttransformer，电流互感器)；其中，电流互感器作用测量检测目标位置，在一个具体的示例中，可以测量开关机构的电源电流模拟量信号，并传输给采集模组；采集模组作用是将分散的现场开关机构的电源电流数据采样(即获取采样数据)，完成模数转换并传输到主机；主机作用是处理各开关机构的采样数据，得到相应的处理结果(例如，处理结果可以包括分相开关机构的打压状态和打压次数)，进而判断开关机构是否打压，实现显示、储存与告警。其中，分相开关机构的打压状态可以包括异常状态与正常状态；而打压次数可以根据到电流的次数来进行判断。

进一步的，电流互感器可以获取待监测回路的电源电流信号，并将电源电流信号传输给采集模组；进而由采集模组通过ct信号采集器对各电流互感器传输的电源电流信号进行采样，得到采样数据，并依次通过第二通讯模块、第一通讯模块将采样数据传输给主机的处理芯片；主机的处理芯片可以根据各采样数据确定、开关机构箱中相应分相开关机构的电流变化趋势，且基于电流变化趋势输出处理结果。

需要说明的是，本申请中一条相线一个开关机构，电流互感器可以安装在机构箱里被监测回路(即待监测回路)上。其中，通常工业用电采用三相正弦交流电且电流相位(反映电流的方向大小)相互相差120度，本申请中可以将每一根这样的导线称为相线。

在一个具体的实施例中，电源电流信号可以为相线电流；开关机构由三相电流供电，本申请提出一个开关机构可以设置3个开口，以使ct分别检测其电源电流，把检测到的电流信号传输到采集模组进行高速且高精准的采样(采集模组可以通过ct信号采集器实现相应的功能，即该功能可以采用现有技术实现，此处不再赘述)，再通过相应的端口(例如，第一通讯模块、第二通讯模块)传输到主机进行相应的数据处理。其中，主机进行数据处理的过程可以包括：主机通过快速傅里叶变换分析每组电流的幅值，同时对计算结果进行判断，判断该分相机构是否打压，即该项功能可以采用现有技术实现。

需要说明的是，本申请中的三相电流是通过三根导线，每根导线作为其他两根的回路，其三个分量的相位差依次为一个周期的三分之一或120°相位角的电流。

进一步的，如图1所示，一个开关机构箱可安装一个或多个采集模组，具体看ct数量而定；在一个具体的实施例中，电流互感器的数量与开关机构箱中分相开关机构的数量相同。即本申请提出可根据机构箱分相机构的数量选用ct，例如，成套系统最多可接入16个采集模组(即图1中的m可以取值16)，每个采集模组最多可接入8路ct(即图1中的n可以取值8)。进而使得本申请可精准找到异常的分相开关机构的位置，及时止损。

进一步的，第一通讯模块可以为485通讯芯片，第二通讯模块可以为rs485端口；即本申请中主机、采集模组以及ct之间的通信，均可以采用485等无线通讯方式实现；本申请不仅实现了测量多路信号功能，还提供了远程信号传输模式。电源电流信号依次经采集模组、主机处理，并采用远程方式传输，具有测量精度高、稳定性、抗干扰性能强的特点，可便捷实现信号的传输接力及灵活转换，适用于变电站复杂的被测环境。

以上，本申请能够远方监测分相开关机构的打压次数及状态分析，可以明确开关机构箱中具体是哪一分相开关机构出现打压异常的，即可精准找到异常的分相开关机构的位置，及时止损，进而提高监测结果的准确性与精确度；本申请提供了一种有效监测系统，可远程通讯、实现智能化无人监测现场；具体的，本申请中的电流互感器可以检测待监测回路(待监测回路与相应的分相开关机构相对应)的电源电流信号，进而由采集模组进行信号采集，并由主机分析采集数据得到分相开关机构的打压情况以及状态，从而输出相应的处理结果。此外，本申请可通过检测到电流的次数来判断是否超过1天之内打压次数的范围要求，如果超过了范围要求则判定为开关机构状态异常，若判定为不可靠，则输出告警。

在一个实施例中，如图3所示，提供了一种开关储能机构打压状态远程监测系统，包括主机，连接主机的各采集模组，以及连接采集模组的各电流互感器；

采集模组设于开关机构箱内；电流互感器设于开关机构箱的待监测回路上；

主机包括处理芯片，以及连接处理芯片的第一通讯模块；采集模组包括cpu芯片，以及连接cpu芯片的ct信号采集器、第二通讯模块；

其中，第一通讯模块与各第二通讯模块相连接；ct信号采集器分别连接各电流互感器。

在一个具体实施例中，处理芯片为型号stm32f103zet6的cpu芯片；第一通讯模块为485通讯芯片。

在一个具体实施例中，主机还包括连接处理芯片的显示及操作设备，以及连接处理芯片的告警端子。

在一个具体实施例中，采集模组的cpu芯片为型号stm32f103zet6的芯片；ct信号采集器为8路ct采集模块；第二通讯模块为rs485端口。

具体而言，如图3所示，本申请提供了一种远方监测分相开关机构打压次数及状态分析系统，其中，电流互感器可以检测待监测回路(待监测回路与相应的分相开关机构相对应)的电源电流信号，进而由采集模组进行信号采集，从而由采集模组cpu或主机cpu分析分相开关机构的打压情况以及状态。具体的，可以通过检测到电流的次数来判断是否超过1天之内打压次数的范围要求，如果超过了范围要求则判定为开关机构状态异常，若判定为不可靠，则输出告警。

进一步的，如图4所示，在一个具体实施例中，主机还可以包括jtag调试单元、usb接口以及存储卡；jtag调试单元、usb接口以及存储卡均连接处理芯片。在一个具体的示例中，存储卡可以为sd卡存储单元。

即本申请中的主机，其硬件结构可以包括cpu、调试单元、usb(universalserialbus，通用串行总线)接口、sd(securedigitalmemorycard)卡存储单元、485通讯单元、显示及操作设备(即显示单元、按键控制单元)、电源单元以及告警端子等。具体而言，本申请主机中的cpu可以采用型号为stm32f103zet6的芯片予以实现。调试单元可以采用jtag(jointtestactiongroup，联合测试工作组)调试单元予以实现。

其中，主机中的cpu可以通过快速傅里叶变换分析每组电流的幅值，同时对计算结果进行判断，判断该分相机构是否打压，并对判断结果和采集数据进行显示、存储以及告警。

在一个具体的示例中，如图5所示，在一个具体实施例中，采集模组还可以包括电源、jtag调试模块以及内置flash；电源、jtag调试模块以及内置flash均连接cpu。

即采集模组可以包括cpu、电源模块、ct信号采集单元、jtag调试模块以及通讯模块。其中，ct信号采集单元可以采用8路ct采集模块予以实现，进而完成对每组分相打压机构电源电流的信号采集。而通讯模块可以为rs485端口。

其中，采集模组的cpu亦可实现上述信号处理流程；具体的，采集模组的cpu通过快速傅里叶变换分析每组电流的幅值，同时对计算结果进行判断，判断该分相机构是否打压，并将判断结果和采集数据上传给主机进行显示、存储以及告警。本申请采集模组的cpu可以采用型号为stm32f103zet6的芯片予以实现。

在一个实施例中，为提高测量精度，本申请还提供了一种应用于开关储能机构打压状态远程监测系统的高精度ct；本申请中的电流互感器(即ct)可以依据电磁感应原理。电流互感器是由闭合铁芯和绕组组成，将一次侧的大电流，按比例变为适合通过仪表或继电器使用的，额定电流可以为5a/1a的变换设备。作为电力系统中电能计量和继电保护的重要设备，电流互感器的精度及可靠性与电力系统的安全可靠运行密切相关。

如图6所示，电流互感器可以包括依次连接的输入保护电路、放大器和滤波器；

其中，输入保护电路的输入端连接待监测回路，输出端连接放大器的反相输入端；放大器的正相输入端接入高电平；放大器的输出端连接滤波器的一端；

滤波器的另一端连接ct信号采集器。

在一个具体的实施例中，放大器为运算放大器。

在一个具体的实施例中，电流互感器还包括da转换器；滤波器通过da转换器连接ct信号采集器。

具体的，如图7所示的本申请中电流互感器的信号处理电路，电流信号经过输入保护，然后经运算放大器反向输入端输入，运算放大器正向输入端设计一个高电平，信号通过放大后再经过一个滤波器，最后进行ad转换完成采样，进而本申请能够准确采样1-10a电流。

需要说明的是，本申请中电流互感器的信号处理电路中涉及的具体元器件以及元器件中间的连接关系，可以参阅图7所示予以阐释，此处不再赘述。

以上，本申请能够远方监测分相开关机构的打压次数及状态分析，可以明确开关机构箱中具体是哪一分相开关机构出现打压异常的，即可精准找到异常的分相开关机构的位置，及时止损，进而提高监测结果的准确性与精确度；本申请提供了一种有效监测系统，可远程通讯、实现智能化无人监测现场；具体的，本申请中的电流互感器可以检测待监测回路(待监测回路与相应的分相开关机构相对应)的电源电流信号，进而由采集模组进行信号采集，并由主机分析采集数据得到分相开关机构的打压情况以及状态，从而输出相应的处理结果。此外，本申请可通过检测到电流的次数来判断是否超过1天之内打压次数的范围要求，如果超过了范围要求则判定为开关机构状态异常，若判定为不可靠，则输出告警。

本领域技术人员可以理解，图1-图7中示出的结构，仅仅是与本申请方案相关的部分结构的框图，并不构成对本申请方案所应用于其上的设备的限定，具体的设备可以包括比图中所示更多或更少的部件，或者组合某些部件，或者具有不同的部件布置。

以上所述实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。

以上所述实施例仅表达了本申请的几种实施方式，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，在不脱离本申请构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本申请的保护范围。因此，本实用新型专利的保护范围应以所附权利要求为准。