一种GIS隔离开关分合状态在线监测系统的制作方法

一种gis隔离开关分合状态在线监测系统
技术领域
1.本发明涉及数据监测技术技域，尤其涉及一种gis隔离开关分合状态在线监测系统。


背景技术：

2.在电力网络中，隔离开关的作用是为了电气设备的检修维护工作和运行方式的转变。若要将带电运行的电气设备与停电检修或处于备用的设备隔离开来，则要求有足够的开断距离，敞开式隔离开关可通过肉眼观察隔离开关动作状态，而gis设备中的隔离开关是封闭在绝缘筒内的，因此不能直接观测到动静触头的分合到位情况，只能通过机构箱上的位置指针、汇控柜内的分合闸灯和后台位置来间接判定隔离开关的动作状态。同时，gis设备中的隔离开关可能存在传动轴套破裂、连杆材质不良导致断轴及到位行程开关位置不正将导致机构分合不到位、动静触头开距不足或位置判定失效等故障，此类故障如果发现不及时将可能造成“带负荷拉刀闸”及“带地刀送电”等事故事件的出现，严重情况下会危害到电网的整体运行及威胁使用者的人身安全。
3.现阶段会在gis隔离开关的gis连杆处进行划线，以确认gis隔离开关分合到位情况，但这一方法存在以下不足：1、部分厂家的机构连杆在机构箱内部，无法划线；2、划线工作工作量大，且大量倒闸操作存在安全隐患；3、标识线的观测手段严重不足，gis结构紧凑，观测存在盲区，且夜间难以观测；4、传动轴和动触头连接若脱扣，划线标识无法起到作用。因此，提出一种gis隔离开关分合状态在线监测系统，具有重要意义。


技术实现要素：

4.本发明提供了一种gis隔离开关分合状态在线监测系统，用于准确判断gis隔离开关的分合动作是否到位，从而确保电气设备的安全。
5.本发明提供的一种gis隔离开关分合状态在线监测系统，包括：
6.霍尔传感器，用于获取待测隔离开关的电机电流数值；所述电机电流数值包括：所述待测隔离开关从分位至合位动作的电机电流数值，以及所述待测隔离开关从合位至分位的电机电流数值；
7.监测装置，与所述霍尔传感器通过屏蔽电缆，及采用航空接头连接；所述监测装置用于接收所述电机电流数值并转换为电流时间波形；
8.数据分析诊断仪，与所述监测装置无线连接；所述数据分析诊断仪用于获取所述电流时间波形及预先存储于所述监测装置中的正常电流时间波形并对比分析，得到状态判定结果。
9.可选地，所述系统还包括：调度监控后台；所述调度监控后台用于在所述待测隔离开关的数量大于1的情况下，协调所述监测装置的执行顺序。
10.可选地，所述霍尔传感器为开合式霍尔传感器。
11.可选地，所述监测装置包括：均与单片机测控单元连接的通讯模块、光耦隔离器电
气隔离电路、信号前端调理电路、模数转换电路、数据存储单元及网络接口模块；
12.所述通讯模块，用于实现所述监测装置与所述数据分析诊断仪间的所述电流时间波形及所述正常电流时间波形传输；
13.所述光耦隔离器电器隔离电路，用于搭载光耦隔离器，以防止所述单片机测控单元受电连接干扰；
14.所述信号前端调理电路，用于将所述电机电流数值放大及滤波；
15.所述模数转换电路，用于将所述电机电流数值通过a/d转化为数字信号，得到所述电流时间波形；
16.所述数据存储单元，用于存储所述模数转换电路转换产生的高速ad转换数据及所述电流时间波形；
17.所述单片机测控单元，用于采样所述监测装置与所述数据分析诊断仪间的所述电流时间波形及所述正常电流时间波形；
18.所述网络接口模块，用于连接所述调度监控后台与所述监测装置。
19.可选地，所述数据存储单元包括：sram存储器和flash存储器；
20.所述sram存储器，用于存储所述模数转换电路转换产生的高速ad转换数据；
21.所述flash存储器，用于存储所述电流时间波形。
22.可选地，所述数据分析诊断仪包括：均与工控机连接的所述通讯模块、动作故障分析模块、显示屏、微型打印机及第二存储器；
23.所述动作故障分析模块，用于在所述工控机的控制下，基于预先建立的故障模型，确定所述状态判定结果；
24.所述显示屏，用于显示所述电流时间波形及所述正常电流时间波形；
25.所述微型打印机，用于打印所述电流时间波形及所述正常电流时间波形。
26.可选地，所述通讯模块具体为蓝牙通讯模块。
27.可选地，所述工控机具体为嵌入式工控机。
28.可选地，所述数据分析诊断仪还包括：可充电锂电电池组。
29.可选地，所述监测装置和所述数据分析诊断仪的外壳材质均为abs树脂。
30.从以上技术方案可以看出，本发明具有以下优点：
31.本发明的一种gis隔离开关分合状态在线监测系统，包括：霍尔传感器，用于获取待测隔离开关的电机电流数值；所述电机电流数值包括：所述待测隔离开关从分位至合位动作的电机电流数值，以及所述待测隔离开关从合位至分位的电机电流数值；监测装置，与所述霍尔传感器通过屏蔽电缆，及采用航空接头连接；所述监测装置用于接收所述电机电流数值并转换为电流时间波形；数据分析诊断仪，与所述监测装置无线连接；所述数据分析诊断仪用于获取所述电流时间波形及预先存储于所述监测装置中的正常电流时间波形并对比分析，得到状态判定结果。
32.如此，通过霍尔传感器及监测装置获取待测隔离开关的电流时间波形，然后利用数据分析诊断仪确定电流时间波形的状态判定结果，从而可以判断gis隔离开关的分合动作是否到位，从而确保设备和电网的安全稳定运行。同时，一台数据分析诊断仪可以依次获取多个待测隔离开关的电流时间波形，从而降低装置成本，确保经济效益。
附图说明
33.为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其它的附图；
34.图1为本发明的一种gis隔离开关分合状态在线监测系统实施例的组成示意图；
35.图2为本发明的一种gis隔离开关分合状态在线监测系统实施例的霍尔传感器的闭合状态图；
36.图3为本发明的一种gis隔离开关分合状态在线监测系统实施例的霍尔传感器的开口状态图；
37.图4为本发明的一种gis隔离开关分合状态在线监测系统实施例的监测装置的组成示意图；
38.图5为本发明的一种gis隔离开关分合状态在线监测系统实施例的监测装置的结构示意图；
39.图6为本发明的一种gis隔离开关分合状态在线监测系统实施例的数据分析诊断仪的组成示意图；
40.图7为本发明的一种gis隔离开关分合状态在线监测系统实施例的数据分析诊断仪的结构示意图；
41.图8为本发明的一种gis隔离开关分合状态在线监测系统实施例的隔离开关从合位至分位的正常动作电流时间特性曲线；
42.图9为本发明的一种gis隔离开关分合状态在线监测系统实施例的隔离开关从合位至分位的正常动作电流时间特性曲线；
43.图10为本发明的现场分析仪同时测量多个待测隔离的原理开关示意图。
44.图中：1、霍尔传感器；2、监测装置；3、数据分析诊断仪；4、调度监控后台；21、信号前端调理电路；22、模数转换电路；23、光耦隔离器电器隔离电路；24、单片机测控单元；25、数据存储单元；26、网络接口模块；通讯模块；27、通讯模块；28、接线端子；29、电源通讯指示灯；30、导轨安全卡槽；31、第二存储器；32、通讯模块；33、动作故障分析模块；34、显示屏；35、微型打印机；36、翻盖；37、充电接口；38、工作开关；39、移动把手；40、工控机。
具体实施方式
45.下面将结合附图对本技术的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本技术保护的范围。
46.在本技术的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本技术和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本技术的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
47.除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可
以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本技术中的具体含义。
48.请结合图1，图1为本发明的一种gis隔离开关分合状态在线监测系统实施例的组成示意图，该gis隔离开关分合状态在线监测系统主要是用于准确判断gis隔离开关的分合动作是否到位，从而确保电气设备的安全。
49.具体的，所述gis隔离开关分合状态在线监测系统，包括：
50.霍尔传感器1，用于获取待测隔离开关的电机电流数值；所述电机电流数值包括：所述待测隔离开关从分位至合位动作的电机电流数值，以及所述待测隔离开关从合位至分位的电机电流数值；
51.监测装置2，与所述霍尔传感器1通过屏蔽电缆，及采用航空接头连接；所述监测装置2用于接收所述电机电流数值并转换为电流时间波形；
52.数据分析诊断仪3，与所述监测装置2无线连接；所述数据分析诊断仪3用于获取所述电流时间波形及预先存储于所述监测装置2中的正常电流时间波形并对比分析，得到状态判定结果。
53.请参阅图1，进一步地，所述系统还包括：调度监控后台4；所述调度监控后台4用于在所述待测隔离开关的数量大于1的情况下，协调所述监测装置2的执行顺序。
54.在本发明实施例中，监测装置3与调度监控后台4连接，以进行包括协调所述监测装置2的执行顺序在内的扩展功能。
55.在一个可选实施例中，所述霍尔传感器1为开合式霍尔传感器。
56.请参阅图2和图3，图2为本发明的一种gis隔离开关分合状态在线监测系统实施例的霍尔传感器的闭合状态图，图3为本发明的一种gis隔离开关分合状态在线监测系统实施例的霍尔传感器的开口状态图，该霍尔传感器的长宽高分别为57.65mm、7.76mm及24.86mm，在本发明实施例中，霍尔传感器1为采用开合式结构的开合式霍尔传感器，开合式获取传感器有着施工方便、体积小及重量轻的优点，可在不断开被测母线的情况下安装在任意理想的位置。
57.在具体实现中，开合式霍尔传感器采用单电源供电，输出电压为2.5
±
0.625v，最大量程10a。霍尔元件及调理电路嵌入在开合式霍尔传感器内部，最大穿线直径15mm，底部采用航空插头与外部电气连接。
58.请参阅图4，图4为本发明的一种gis隔离开关分合状态在线监测系统实施例的监测装置的组成示意图，进一步地，所述监测装置2包括：均与单片机测控单元24连接的通讯模块27、光耦隔离器电气隔离电路23、信号前端调理电路21、模数转换电路22、数据存储单元25及网络接口模块26；
59.所述通讯模块27，用于实现所述监测装置2与所述数据分析诊断仪3间的所述电流时间波形及所述正常电流时间波形传输；
60.所述光耦隔离器电器隔离电路23，用于搭载光耦隔离器，以防止所述单片机测控单元受电连接干扰；
61.所述信号前端调理电路21，用于将所述电机电流数值放大及滤波；
62.所述模数转换电路22，用于将所述电机电流数值通过a/d转化为数字信号，得到所
述电流时间波形；
63.所述数据存储单元25，用于存储所述模数转换电路22转换产生的高速ad转换数据及所述电流时间波形；
64.所述单片机测控单元24，用于采样所述监测装置2与所述数据分析诊断仪3间的所述电流时间波形及所述正常电流时间波形；
65.所述网络接口模块26，用于连接所述调度监控后台4与所述监测装置。
66.在本发明实施例中，前端信号调电路21对霍尔传感器1输出信号进行放大、滤波处理后，送至模数转换电路22，经单片机测控单元24采样后存储与数据存储单元25。
67.同时，开关量输入电路用于记录电机通电开始时刻及停止时刻、gis隔离开关操作电机的电源回路接通接触器具有多路辅助继电器接点，一般具有从分位至合位过程辅助接点，从合分到分位过程辅助接点，分闸状态辅助接点及合闸状态辅助接点四个辅助接点，分别通过光耦隔离电路23隔离后，送至单片机测控单元24的io输入口。网络接口模块26用于与调度监控后台4进行通讯连接，为可扩展功能。
68.进一步地，所述数据存储单元25包括：sram存储器和flash存储器；
69.所述sram存储器，用于存储所述模数转换电路22转换产生的高速ad转换数据；
70.所述flash存储器，用于存储所述电流时间波形。
71.在本发明实施例中，数据存储单元25由sram存储器及大容量flash存储器组成，sram存储器用进暂存高速ad转换数据，由于sram存储空间有限，转换完成后将sram数据备份至大容量flash存储器中。
72.请参阅图5，图5为本发明的一种gis隔离开关分合状态在线监测系统实施例的监测装置的结构示意图，监测装置2的长宽高分别为68.9mm、30mm及100mm，且监测装置2采用35mm导轨安全卡槽30安装，各硬件模块均嵌入安装在卡槽内部，其上方设有接线端子28，前表面设有多个电源通讯指示灯29。
73.请参阅图6，图6为本发明的一种gis隔离开关分合状态在线监测系统实施例的数据分析诊断仪的组成示意图，所述数据分析诊断仪3包括：均与工控机40连接的所述通讯模块32、动作故障分析模块33、显示屏34、微型打印机35及第二存储器31；
74.所述动作故障分析模块33，用于在所述工控机40的控制下，基于预先建立的故障模型，确定所述状态判定结果；
75.所述显示屏34，用于显示所述电流时间波形及所述正常电流时间波形；
76.所述微型打印机35，用于打印所述电流时间波形及所述正常电流时间波形。
77.在本发明实施例中，数据分析诊断仪3由主频1ghz以上的工控机40，10寸全触彩色显示屏34、微型打印机35,100g以上存储空间的第二存储器31组成。
78.在具体实现中，通过各模块的共同作用，实现与霍尔传感器1与监测装置2组成的在线监测器进行通讯连接、建立初始正常工作状态信号波形数据库，建立故障诊断判据，通过读取当次分、合闸波形进行对比分析处理及故障诊断。
79.请参阅图7，图7为本发明的一种gis隔离开关分合状态在线监测系统实施例的数据分析诊断仪的结构示意图，其上方为翻盖36，翻开翻盖36后可看到充电接口37、工作开关38及显示屏34，而移动把手在数据分析诊断仪3的一侧。
80.在一个可选实施例中，所述通讯模块32和通讯模块27具体为蓝牙通讯模块。
81.具体地，所述工控机40具体为嵌入式工控机。
82.在一个可选实施例中，所所述数据分析诊断仪还包括：可充电锂电电池组。
83.在本发明实施例中，内置可充电锂电池组，则无需要外部工作电源。
84.在一个可选实施例中，所述监测装置2和所述数据分析诊断仪3的外壳材质均为abs树脂。
85.此外，对于动作故障分析模块33中的故障模型，其建立步骤包括：(1)从图8所示的本发明的一种gis隔离开关分合状态在线监测系统实施例的隔离开关从合位至分位的正常动作电流时间特性曲线中提取动作曲线特征参量，具体地，该曲线包括电机启动期a、平稳期b及停机期c三个阶段，通过比较检索算法，提取正常动作曲线特征参量i1及i2，及对应时间t1、t2、t3及t4。同理提取当前动作曲线特征参量，通过两者特征曲线对比，建立故障诊断依据：如无波形特征量出现或过小，则判断电机断线；若动作时间过长则存在机构卡涩；若平稳期波动较大、则在此段出现卡涩等；(2)从图9所示的一种gis隔离开关分合状态在线监测系统实施例的隔离开关从合位至分位的正常动作电流时间特性曲线提取动作曲线特征参量，具体地，该曲线包括：电机启动期d、平稳期e、插入期f及停机期g四个阶段，通过提取正常动作曲线特征参量i1～i3，以及对应的时间t1～t6。与从合至分相比，多了插入过程，其为动触头与静触头插入对接时出现的较大力矩并反应到电机电流特征上。通过两者特征曲线对比，建立故障诊断依据：如无插入期，刚合闸不到位；无波形特征量出现或过小，则判断电机断线；若动作时间过长则存在机构卡涩；若平稳期波动较大，则在此段出现卡涩等。
86.在本发明所提供的一种gis隔离开关分合状态在线监测系统，包括：霍尔传感器1，用于获取待测隔离开关的电机电流数值；所述电机电流数值包括：所述待测隔离开关从分位至合位动作的电机电流数值，以及所述待测隔离开关从合位至分位的电机电流数值；监测装置2，与所述霍尔传感器1通过屏蔽电缆，及采用航空接头连接；所述监测装置2用于接收所述电机电流数值并转换为电流时间波形；数据分析诊断仪3，与所述监测装置2无线连接；所述数据分析诊断仪3用于获取所述电流时间波形及预先存储于所述监测装置2中的正常电流时间波形并对比分析，得到状态判定结果。
87.如此，通过霍尔传感器1及监测装置2获取待测隔离开关的电流时间波形，然后利用数据分析诊断仪3确定电流时间波形的状态判定结果，从而可以判断gis隔离开关的分合动作是否到位，从而设备和电网的安全稳定运行。同时，一台数据分析诊断仪3可以如图10所示的本发明的现场分析仪同时测量多个待测隔离的原理开关示意图，通过通讯模块27获取多个待测隔离开关的电流时间波形，从而降低装置成本，及测量时间，确保经济效益。
88.应当理解，在本技术中，“至少一个(项)”是指一个或者多个，“多个”是指两个或两个以上。“和/或”，用于描述关联对象的关联关系，表示可以存在三种关系，例如，“a和/或b”可以表示：只存在a，只存在b以及同时存在a和b三种情况，其中a，b可以是单数或者复数。字符“/”一般表示前后关联对象是一种“或”的关系。“以下至少一项(个)”或其类似表达，是指这些项中的任意组合，包括单项(个)或复数项(个)的任意组合。例如，a，b或c中的至少一项(个)，可以表示：a，b，c，“a和b”，“a和c”，“b和c”，或“a和b和c”，其中a，b，c可以是单个，也可以是多个。
89.最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本技术的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本技术进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依
然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本技术各实施例技术方案的范围。