专利名称：一种用于断路器的ftu控制器的制作方法
技术领域：
该实用新型涉及高压电力设备，具体涉及一种集开关机械特性、在线监测功能和线路继电保护功能为一体的远方控制终端，是与高压开关设备配合使用的一种控制装置。
背景技术：
对高压开关设备的机械性能检测，目前主要是在设备的出厂安装前或定期停电检修期间进行预防性的试验，从而进行器件更换和故障诊断。实践经验表明，频繁的操作及过度的拆卸检修会降低开关设备的动作可靠性。因此，对高压开关设备实施在线实时监测，有助于掌握其运行特性及变化趋势，提前发现潜在的设备故障隐患，全面检测开关设备的各项状态指标，降低设备的故障率，提高电力系统的运行可靠性和安全性。目前的IOkV配电终端只是实现开关的分合闸，线路继电保护等功能，还不能实现开关设备本体的运行状态监测，及潜在故障的诊断功能。
发明内容本实用新型的目的是为了解决现有技术中存在的缺陷，提供一种集高压开关设备机械特性、在线监测、配网终端FTU (Feeder terminal unit,馈线自动化测控终端)于一体的新型FTU控制器，该控制器不但可以实现传统配网自动化终端的保护功能，而且还具有高压开关本体的机械特性在线监测功能。为了达到上述目的，本实用新型提供了一种用于断路器的FTU控制器，包括直线位移检测模块、机械振动检测模块、分合闸电流检测模块、线圈电压检测模块、开关状态检测模块、储能状态检测模块、控制回路检测模块、分合闸控制模块、核心处理器、开入开出模块、一次线路参数检测模块、电源管理模块和通讯模块；直线位移检测模块、机械振动检测模块、分合闸电流检测模块、线圈电压检测模块、开关状态检测模块、储能状态检测模块和控制回路检测模块的输入端和输出端分别与断路器的输出端和核心处理器的输入端相连；分合闸控制模块的输入端和输出端分别与核心处理器的输出端和断路器的输入端相连；一次线路参数检测模块的输出端与核心处理器的输入端相连；通讯模块、开入开出模块和电源管理模块分别与核心处理器相连。上述FTU控制器还包括参数显示模块和输入按键模块。参数显示模块的输入端与核心处理器的输出端相连。输入按键模块的输出端与核心处理器输入端相连。本实用新型相比现有技术具有以下优点通过多种检测模块对行程信号，振动信号，分合闸的电流及线圈两端的电压进行采集，处理器对采集到的数据进行数据统计、处理分析，不但可以实现高压开关设备三相触头的开距、超程、弹跳、过冲、分合闸不同期、分合闸时间、刚分刚合速度、分合闸平均速度、分合闸最大速度等进行精确的计算与结果分析，还能实现分行程、速度、加速度、合闸线圈电流和电压信号、辅助触点、振动信号、控制回路断线信号、储能状态信号和开关位置信号等的采集与分析，全面的分析高压开关设备的机械动特性性能，并未故障诊断和发现一些潜在可能故障提供第一手资料。同时通过通讯模 块可以实现FTU控制器与配网主站后台的实时通讯。
图I为本实用新型FTU控制器的结构框图；图2为信号处理电路图；图3为图I中储能状态检测模块的电路图；图4为图I中分合闸控制模块的电路图；图5为图I中开入开出模块的电路图；图6为图I中一次线路参数检测模块的电路图；图7为图I中电源管理模块的电路图。
具体实施方式
以下结合附图对本实用新型FTU控制器进行详细说明。如图I所示，本实用新型FTU控制器包括直线位移检测模块、机械振动检测模块、分合闸电流检测模块、永磁机构线圈电压检测模块、开关状态检测模块、储能状态检测模块、控制回路检测模块、分合闸控制模块、参数显示模块、控制指令输入按键模块、开入开出模块、一次线路参数检测模块、电源管理模块、通讯模块和核心处理器。其中，直线位移检测模块、机械振动检测模块、分合闸电流检测模块、线圈电压检测模块、开关状态检测模块、储能状态检测模块和控制回路检测模块与高压真空永磁断路器相连接，用于检测断路器的机械特性，另一端与核心处理器相连接，将检测到的信号经调理、放大和滤波后变成处理器I/O端口可以接受的电压范围并送至核心处理器。核心处理器经过运算处理后作出相应的逻辑判断，并输出相应的控制指令及诊断信息。直线位移检测模块中包括直线位移传感器和与其相连的信号处理电路。直线位移传感器的一端与断路器中永磁机构的主轴相连，传感器的输出端与后面的信号处理电路相连接。直线位移传感器采用小型精密电阻式直线位移传感器，用于检测开关的运动行程。信号处理电路如图2所示。直线位移传感器输出端的电压信号经过运算放大器、有源滤波器调理后送至核心处理器。机械振动检测模块中包括振动传感器和信号处理电路。振动传感器一端与断路器机箱相连接，另一端输出端与后面的信号处理电路相连接。振动传感器采用高灵敏度换能材料加工而成的振动传感器，用于检测断路器执行分合闸动作时产生的振动信息。信号处理电路如图2所示。振动传感器输出端的模拟电压信号经过运算放大器、有源滤波器调理后送至核心处理器的A/D转换接口。分合闸电流检测模块包括电流传感器和信号处理电路。电流传感器的一端串联在分合闸主回路中，电流传感器另一端输出端与信号处理电路相连接。电流传感器采用高精度的霍尔电流传感器，用于检测永磁机构线圈的分合闸电流。信号处理电路如图2所示。检测信号经过模拟运算放大器和有源滤波器调理后送至核心处理器的A/D转换接口。线圈电压检测电路包括分压电路和信号处理电路两部分，分压电路采用并在线圈两端的电阻串联分压网络，分压电阻的两端与线性光耦的输入端相连接，线性光耦的输出端与差分运算放大器相连接，将线圈两端的高电压信号现行的转换为低电压信号送至信号处理电路，信号处理电路经过运算放大器、有源滤波器的处理后送至核心处理器的A/D转换接口，信号处理电路如图2所示。开关状态检测电路包括辅助触点和整形电路，辅助触点由安装在断路器机箱内的辅助开关提供，辅助开关一端与永磁机构的主轴相连并随主轴的运动而实现两组无源触点的合分，将辅助开关上一对合分互补的一对辅助触点一端相连接并接至12V电源上，互补辅助触点的两外两端分别串联光耦的输入端后接在一起，并接至12V电源负极公共端上，光耦的输出端送至核心处理器的I/O 口，实现对开关位置信号的检测。如图3所示为储能状态检测模块的电路，分合闸回路的供电电源为一大容量的电容，并联在电容两端的电阻分压网络，电容两端的电压按比例加在分压电阻两端，下面的分压电阻有与一个和稳压二极管与电阻串联的之路并联，当下面的电阻分压达到稳压二极管的击穿电压时，稳压二极管击穿有电流流过，这是与稳压二极管串联的电阻上会有电压，该电压使光I禹的二极管导通，从而光I禹的输出端有电压信号输出，这一信号便是电容器储能结束的信号。控制回路检测模块进行检测时，当分闸状态为合闸状态时，若分闸控制回路中没有电流则说明出现分闸控制回路断线；当开关处于分闸状态时，若合闸控制回路中没有电流则说明出现合闸控制回路断线时。分合闸控制模块的电路如图4所示，图中的DL1、DL2为安装在断路器机箱内辅助开关一组互补的辅助触点，开关处于分闸位置时DLl闭合，DL2分开，开关处于合闸位置时DLl分开，DL2闭合，下面以开关处于分闸位置为例进行说明，此时DLl闭合，当核心控制器给出分闸信号时，触点Dl所在的接触器线圈吸，Dl闭合，永磁机构线圈中有正向电流流过，实现断路器的合闸动作。断路器的分闸过程与合闸过程相似，只是DL2闭合，给出分站信号后触点D2吸合，永磁机构线圈中通过反向的电流，断路器分闸。参数显示模块用于显示一次线路的实时参数、告警信息、保护逻辑投退情况以及事件记录和保护定值等信息，方便用户浏览当前线路和设备的运行状况。输入按键模块为用户对装置输入控制指令的一个入口，用户可以对线路的保护定值、保护逻辑和设备本身的一些参数等信息进行设定。电源管理模块如图7所示，供电PT输出的220V交流电经过AC/DC变换器转换为24V直流电源，24V直流电源分别为FTU控制器、DC/DC变换器和蓄电池充放电管理电路供电，DC/DC变换器将24V直流电变换为220V直流电为分合闸主电路供电，AC/DC变换器、DC/DC变换器和蓄电池充放电管理电路将各自的实时工作状态信号送至电源管理模块，同时电源管理模块也会输出的相应的控制信号对他们的工作参数作出出适当的调整，当220V交流失电时，电源管理模块启动后备电池为整个FTU系统供电，保证装个装置供电的可靠性，从而实现整个FTU系统的电源管理功能。电源管理模块将实时供电电源以及供电电源的运行情况、蓄电池充放电管理等信息送至核心处理器，核心处理器将显示相应的信息并将相应信息通过通讯模块送回至主站控制后台。通讯模块可采用RS485、RS232和工业以太网三种通讯接口，以满足目前的各种不同通讯方式的要求。开入开出模块如图5所示，开入量信号经过电阻分压，电容保持后送入耐压较高的第一级光I禹的输入端，第一级光I禹的输入端并联以双向瞬态抑制二极管防止瞬间的过电压，第一级光耦的输出端与第二级光耦的输入端相连接，第二级光耦的输出端经过电平转换后将模拟信号转换为标准的逻辑电平送至核心处理器的I/o端;开出量信号由核心处理器的I/o 口产生经过光电耦合器隔离后送至缓冲器的输入端，缓冲器将输入的弱信号变成具有足够驱动能力的信号输出驱动继电器，使继电器线圈产生足够的电流，继电器触点可靠吸合，产生一个无源开出量。用于实现一些电量和非电量信号的检测和输出，同时也便于用户日后进行功能扩展。一次线路参数检测模块如图6所示，CT输出的电流经过电流互感器线性变换为幅值较小的电流信号，经过一级跟随器后送至运算放大器的输入端，运算放大器对电流信号进行线性不失真放大并产生相应的直流偏移使信号处于核心处理器A/D可接受的范围，然后送至核心处理器的A/D转换端口。PT输出的电压经过电压互感器线性变换为幅值较小的电压信号，经过一级跟随器后送至运算放大器的输入端，运算放大器对电压信号进行线性不失真放大并产生相应的直流偏移使信号处于核心处理器A/D可接受的范围，然后送至核心处理器的A/D转换端口。
权利要求1.一种用于断路器的FTU控制器，其特征在于包括直线位移检测模块、机械振动检测模块、分合闸电流检测模块、线圈电压检测模块、开关状态检测模块、储能状态检测模块、 控制回路检测模块、分合闸控制模块、核心处理器、开入开出模块、一次线路参数检测模块、 电源管理模块和通讯模块；所述直线位移检测模块、机械振动检测模块、分合闸电流检测模块、线圈电压检测模块、开关状态检测模块、储能状态检测模块和控制回路检测模块的输入端和输出端分别与所述断路器的输出端和所述核心处理器的输入端相连；所述分合闸控制模块的输入端和输出端分别与核心处理器的输出端和断路器的输入端相连；所述一次线路参数检测模块的输出端与所述核心处理器的输入端相连；所述通讯模块、开入开出模块和电源管理模块分别与所述核心处理器相连。
2.根据权利要求1所述的FTU控制器，其特征在于所述FTU控制器还包括参数显示模块；所述参数显示模块的输入端与所述核心处理器的输出端相连。
3.根据权利要求1所述的FTU控制器，其特征在于所述FTU控制器还包括输入按键模块；所述输入按键模块的输出端与所述核心处理器输入端相连。
专利摘要本实用新型公开了一种用于断路器的FTU控制器，通过多种检测模块对行程信号，振动信号，分合闸的电流及线圈两端的电压进行采集，处理器对采集到的数据进行数据统计、处理分析，并输出相应的控制指令及诊断信息。本实用新型FTU控制器不但可以实现传统配网自动化终端的保护功能，而且还具有高压开关本体的机械特性在线监测功能。
文档编号H02J13/00GK202817911SQ20122052817
公开日2013年3月20日 申请日期2012年10月16日 优先权日2012年10月16日
发明者徐健源, 杜仁伟, 刘洋, 郝立鹏, 王博 申请人:南京因泰莱配电自动化设备有限公司