CN101266282A - 六氟化硫断路器在线监测仪 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种可及时了解断路器的工作状态以及缺陷部位，降低故障发生率、提高断路器的工作效率及安全性，提高检修针对性以及降低维修费用的六氟化硫断路器在线监测仪。设有振动频率传感器，振动频率传感器通过信号处理电路A与单片机IC相接，与单片机IC还相接有显示电路及报警电路。

Description

六氟化硫断路器在线监测仪

技术领域：

本发明涉及一种六氟化硫断路器的检测仪，尤其是一种可及时了解断路器的工作状态以及缺陷部位，降低故障发生率、提高断路器的工作效率及安全性，提高检修针对性以及降低维修费用的六氟化硫断路器在线监测仪。

背景技术：

六氟化硫断路器已广泛应用于电力行业，是大型变电站必备的高压开断产品。现有六氟化硫断路器的结构是有绝缘密封壳体，在绝缘密封壳体内设有与电流互感器接线端相接的上绝缘拉杆和下绝缘拉杆，上绝缘拉杆和下绝缘拉杆前端分别设有高压触头。下绝缘拉杆(触头)依靠其他机械部件与上绝缘拉杆(触头)接触、断开，完成电流互感器的合闸、分闸，因而每个组成部件的机械可靠性极为重要，一旦出现问题，断路器就会发生拒分、拒合和误动作等故障。目前对于高压断路器，都是定期进行检修或发现故障后维修，存在着如下问题：

1.不能及时了解高压断路器的工作状态，有可能未到检修时间就已发生故障，影响了电流互感器的正常工作，给变电站带来经济损失，并且缺乏安全保证；

2.发生故障后并不能及时发现缺陷部位，做到“有的放矢”的进行维修，而是需要完全解体进行大修，不但费时、费力，而且提高了维修成本，同时解体、重新装配会带来许多新的缺陷；

3.需要停电检修，对于工作完全正常(无潜在故障)的高压断路器来说，不仅降低了其工作效率而且还浪费了检修费用；

4.高压断路器数量多、检修量大、费用高，变电站维护费用的50％以上都用于检修高压断路器。

发明内容：

本发明是为了解决现有技术所存在的上述技术问题，提供一种可及时了解断路器的工作状态以及缺陷部位，降低故障发生率、提高断路器的工作效率及安全性，提高检修针对性以及降低维修费用的六氟化硫断路器在线监测仪。

本发明的技术解决方案是：一种六氟化硫断路器在线监测仪，设有振动频率传感器，振动频率传感器通过信号处理电路A与单片机IC相接，与单片机IC还相接有显示电路及报警电路。

还设有压力传感器，压力传感器通过信号处理电路B与单片机IC相接。

还设有补偿式电流传感器，补偿式电流传感器通过信号处理电路C与单片机IC相接。

还设有超声波传感器，超声波传感器通过信号处理电路D与单片机IC相接。

还设有光电式行程传感器，光电式行程传感器通过信号处理电路E与单片机IC相接。

本发明通过所设置的振动频率传感器、压力传感器、补偿式电流传感器、超声波传感器以及光电式行程传感器，可以在线实时监测断路器的振动频率、合闸弹簧的压力、合分闸线圈的电流、触头合闸瞬间是否有电火花产生以及断路器动触头的行程、速度等指标，并与储存在单片机IC内的标准指标进行对比。当发现有不正常情况时，就会发出报警信号，提示有潜在故障，便于及时排除。无需定期停电检修，即可及时全方位了解断路器的工作状态以及缺陷具体部位，减少了不必要的检修，降低了故障发生率，提高了断路器的工作效率及安全性，同时也提高了检修针对性，无需完全解体进行大修，省时、省力，降低了维修成本，还避免了解体、重新装配带来的新的缺陷。

附图说明：

图1是本发明实施例1的电路原理框图。

图2是本发明实施例2的电路原理框图。

图3是本发明实施例3的电路原理框图。

图4是本发明实施例4的电路原理框图。

图5是本发明实施例5的电路原理框图。

具体实施方式：

下面将结合附图说明本发明的具体实施方式。

如图1所示：一种六氟化硫断路器在线监测仪，设有振动频率传感器，振动频率传感器通过信号处理电路A与单片机IC相接，与单片机IC还相有显示电路及报警电路。

单片机IC可选用带有存储器、时钟电路、模数转换电路以及485串行接口的单片机(MEGA32等型号)。报警电路可根据需要选择声、光报警等。振动频率传感器可安装在支架或外壳上。

断路器机械状态的改变将导致振动信号的变化，这是利用振动信号作为故障诊断依据的理论基础。通过振动传感器将振动频率传感器检测出来，变为电信号，经过信号处理电路A进行放大、带通滤波等处理，通过与计算机内储存的标准数据对比，从而可识别振动的激励源(分合闸电磁铁、储能机构、脱扣机构、四连杆机构等内部构件)，从而找出故障点。

例如：单片机IC内所储存的参照数据可以选择合闸、分闸过程所对应的重要冲击振动所产生的振动频率。

对于合闸操作过程所对应的重要冲击振动如下：

t1：支架上合闸接触器动作所对应的微弱振动(接触器关合时刻)；

t2：合闸铁芯带动机构传动连杆开始运动(触头系统开始运动时刻)；

t3：动静触头接触时刻(主触头接触时刻)；

t4：合闸缓冲器接入时刻；

t5：合闸铁芯运动到头，对应着支架合闸过程中最大的一次冲击；

t6：机构的连杆运动到头与维持合闸掣子接触撞击。

在操作过程中所产生的各个冲击子波与断路器的运动状态有一一对应的关系，这为断路器监测提供了重要数据，通过选择适当的部位，就有可能从的振动信号来判断内部某一特定动作。

对于分闸操作过程对应的几个重要冲击振动如下：

t1：分闸脱扣电磁铁与连杆机构撞击，对应着一个较微弱的振动；

t2：机构连杆解列，分闸弹簧开始驱动传动机构及触头系统运动，对应着分闸过程中最大的冲击振动。

t3：主触头分离时刻；

t4：动触头运动到头，制动缓冲所对应的冲击，也是一个比较强烈的振动信号。

实施例2：

是在实施例1的基础上，增加设置了压力传感器，压力传感器通过信号处理电路B与单片机IC相接。

在监测振动频率的同时，压力传感器将所监测的合闸弹簧压力值转换为电信号，经过信号处理电路B进行放大、带通滤波等处理，通过与计算机内储存的标准数据对比，判断弹簧压缩状态，如发现有不正常情况时，及时报警。

实施例3：

是在实施例2的基础上，增加设置了补偿式电流传感器，补偿式电流传感器通过信号处理电路C与单片机IC相接。

在测量振动频率、合闸弹簧压力值的同时，补偿式电流传感器对于断路器合、分闸线圈电流的监测。高压断路器一般是以直流电磁铁作为操作的第一级控制元件，当电流通过电磁铁线圈时，在电磁铁内部产生磁通，动铁芯受磁力吸引，使断路器分闸或合闸。补偿式电流传感器监测电流信号，并将得到的电流信号经过信号处理电路C进行放大、带通滤波等处理，通过与单片机IC内储存分闸或合闸的标准时间间隔来判断故障征兆，可有效诊断拒动、误动故障。

实施例4：

是在实施例3的基础上，增加设置了超声波传感器，超声波传感器通过信号处理电路D与单片机IC相接。

超声波传感器可以探测断路器的触头合闸时是否产生电火花，当触头合闸时产生电火花时，超声波传感器可将探测到的超声波转化为电信号经过信号处理电路D进行放大、带通滤波等处理并传输至单片机IC，当超出单片机IC内所储存的标准值时，即实现报警。

实施例5：

是在实施例4的基础上，增加设置了光电式行程传感器，光电式行程传感器通过信号处理电路E与单片机IC相接，对于断路器操作过程中的行程和速度进行监测。

把旋转光栅安装在断路器操动机构的主轴上，利用光栅和光电式行程传感器断续的相对运动，经光电转换，将速度行程信号转换为电信号，经过信号处理电路E进行放大、带通滤波等处理并传输至单片机IC。可得到以下参数：动触头行程、超行程、分合及分前10ms内平均值等。与单片机IC储存的标准信号对比，可以诊断断路器机械部分磨损、疲劳老化、变形、生锈、阀的缓慢动作等故障。

实施例1～5均可以通过485串行接口，与中心计算机联网，实现数据远传。

Claims (5)

1.一种六氟化硫断路器在线监测仪，其特征在于：设有振动频率传感器，振动频率传感器通过信号处理电路A与单片机IC相接，与单片机IC还相接有显示电路及报警电路。

2.根据权利要求1所述的六氟化硫断路器在线监测仪，其特征在于：设有压力传感器，压力传感器通过信号处理电路B与单片机IC相接。

3.根据权利要求2所述的六氟化硫断路器在线监测仪，其特征在于：设有补偿式电流传感器，补偿式电流传感器通过信号处理电路C与单片机IC相接。

4.根据权利要求3所述的六氟化硫断路器在线监测仪，其特征在于：设有超声波传感器，超声波传感器通过信号处理电路D与单片机IC相接。

5.根据权利要求4所述的六氟化硫断路器在线监测仪，其特征在于：设有光电式行程传感器，光电式行程传感器通过信号处理电路E与单片机IC相接。

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