CN102955129B - 储能机构运行状态检测装置 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及电力行业安全检测领域，具体涉及一种储能机构运行状态检测装置,包括用于功率采集的直流型功率采集变送器、用于电机带电时间检测的线性光耦和报警输出端，所述直流型功率采集变送器、线性光耦和报警输出端均与LCP915型单片机相连接，所述直流型功率采集变送器串联在电源和电机之间；所述线性光耦并联在电机两端。本发明的作用是：能够及时输出告警信号，灵活的安排储能机构的清理或维修工作，减少意外停电时间，有效的保证供电的可靠性；该装置体积小，安装简单，工作稳定可靠，可以有效的监控储能机构的运行状态，降低储能机构的故障发生率，提升供电可靠水平。
Description
技术领域
本发明涉及电力行业安全检测领域，具体涉及一种储能机构运行状态检测装置。
背景技术
现在断路器大都采用弹簧机构储能，弹簧储能机构稳定可靠，但储能机构中的储能电机是一个相当薄弱的环节；储能电机结构虽然简单，但受限于35kV及10kV断路器成本限制，工艺精度有一定局限性；在恶劣的环境下运行，容易出现故障；目前，国网公司推行的状态检修工作的检测重点在主变以及重要的一次设备。并得益于工艺的提升和大量资金的投入，一次设备的故障率已经大大的降低；但对断路器储能机构，并没有有效的检测办法，35kV及部分10kV断路器通常装设在室外，运行环境恶劣，容易出现弹簧机构阻塞或电气回路受潮的现象；储能电机的性能随时间下降，往往要输出更大的功率、需更长时间才能完成一次储能；在雷雨季节或者大风天气，往往出现多次重合闸，造成储能电机短时间内反复启动，极易造成电机或辅助接点烧毁。若辅助接点烧毁，储能电机不能自行断开储能电源，最终导致储能电机烧毁；如储能电机烧毁后，机构又不能储能，同时辅助接点粘连无法断开控制回路，重合闸动作或远方进行遥控合闸操作的时候，则又会造成合闸线圈烧毁；目前35kV及10kV设备的主要抢修工作，都是更换储能电机或合闸线圈，因此，储能电机已经成为一个电网设备的故障易发点。
当前，电网公司正大力推行状态检修工作，状态检修要求根据先进的状态监测和诊断技术提供的设备状态信息，判断设备的异常，预知设备的故障，在故障发生前进行检修的方式；即根据设备的健康状态来安排检修计划，实施设备检修。随着状态检修工作的推广，原有的定期检修工作已经基本停止；但是，由于技术的原因，设备的检测重点放在变压器等主要设备的主要性能指标上，如绝缘、短路、电流冲击、发热等状况，监测范围并没有细化到储能机构等设备上；然而，由于定期检修工作停止，从前例行的机构上油、清扫维护等工作缺失，加之某些地区工业发展，空气质量降低，运行环境恶劣，导致机构灰尘累积，运行状况降低，直至出现故障，才引起工作人员的注意；同时，即便储能机构运行状态降低，正常操作时也不易出现故障；故障往往发生在特殊环境下，如低温导致机构机油润滑降低，甚至与灰尘混合在一起，形成阻塞；大风大雨天气或高负荷引发多次重合闸。此时进行抢修往往严重影响供电的可靠性，甚至引起电网事故并造成不良的社会影响。
发明内容
本发明的目的在于提供一种储能机构运行状态检测装置，解决电机储能机构运行状态不能实时检测，导致出现故障抢修严重影响供电的可靠性问题。
为解决上述的技术问题，本发明采用以下技术方案：一种储能机构运行状态检测装置，包括用于功率采集的直流型功率采集变送器、用于电机带电时间检测的线性光耦和报警输出端，所述直流型功率采集变送器、线性光耦和报警输出端均与LCP915型单片机相连接，所述直流型功率采集变送器串联在电源和电机之间；所述线性光耦并联在电机两端。
更进一步的，上述直流型功率采集变送器为CE-P03-32MS3型，电流输入信号正极端口①接直流型功率采集变送器的第2脚，负极通过端口②接直流型功率采集变送器第3脚，电压正极通过端口⑤接直流型功率采集变送器第1脚，负极通过端口⑥接直流型功率采集变送器第4 脚，直流型功率采集变送器第8 脚与LCP915型单片机第2脚相连。
更进一步的，上述线性光耦为NEC2501线性光耦，电压信号正极通过端口③输入，经过限流电阻R15与线性光耦中的二极管输入脚相串连，再与二极管D3相串连，最后与端口④相连，线性光耦中的光电三极管集电极隔离转换后与LCP915型单片机第5脚相连。
更进一步的，上述报警输出端与LCP915型单片机之间连接有三极管Q1，PCL的第1 脚连接三极管Q1的基极，在集电极和+5V之间串联有继电器JD1，JD1的两端并联有二极管D15，二极管正极接三极管的集电极，负极接+5V，三极管的发射极串联电阻R12到地。
更进一步的，还包括用于报警提示灯发光二极管D1，发光二极管D1的负极与LCP915型单片机的第14脚相连，正极串联电阻R13后与5V电源相连。
更进一步的，上述直流型功率采集变送器串联于电源和被测储能机构之间；线性光耦并联在被测储能机构的两端。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：通过采集储能机构的当前数据与安装初始状态（前次）进行对比，可以监测到储能机构性能的变化，在性能下降到一定状态的时候，输出告警信号，储能机构的运行状态检测装置可以弥补当前设备状态检测的空白，管理单位可以根据状态数据为设备进行定期评分，掌握储能机构的运行状态，检测装置及时输出告警信号，给予了生产部门一定缓冲时间；生产部门可以根据自己的检修计划，灵活的安排储能机构的清理或维修工作，减少意外停电时间，有效的保证供电的可靠性；并且该装置体积小，安装简单，工作稳定可靠，可以有效的监控储能机构的运行状态，降低储能机构的故障发生率，提升供电可靠水平。
附图说明
图1 为本发明储能机构运行状态检测装置一个实施例的电路连接示意图。
图2 为本发明储能机构运行状态检测装置一个实施例被测储能机构的连接示意图。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
图1示出了本发明储能机构运行状态检测装置的一个实施例：一种储能机构运行状态检测装置，包括用于功率采集的直流型功率采集变送器、用于电机带电时间检测的线性光耦和报警输出端，所述直流型功率采集变送器、线性光耦和报警输出端均与LCP915型单片机相连接，所述直流型功率采集变送器串联在电源和电机之间；所述线性光耦并联在电机两端。
根据本发明储能机构运行状态检测装置的一个优选实施例，直流型功率采集变送器为CE-P03-32MS3型，电流输入信号正极端口①接直流型功率采集变送器的第2脚，负极通过端口②接直流型功率采集变送器第3脚，电压正极通过端口⑤接直流型功率采集变送器第1脚，负极通过端口⑥接直流型功率采集变送器第4脚，直流型功率采集变送器第8 脚与LCP915型单片机第2脚相连，LCP915 型单片机第2脚为单片机内建A/D转换器的输入脚。
根据本发明储能机构运行状态检测装置的另一个优选实施例，线性光耦为NEC2501线性光耦，电压信号正极通过端口③输入，经过限流电阻R15与线性光耦中的二极管输入脚相串连，再与二极管D3相串连，最后与端口④相连，线性光耦中的光电三极管集电极隔离转换后与LCP915 型单片机第5脚相连。NEC2501的最大工作电流为50mA，最大工作峰值电流可达1A ；即回路最大可承受超过工作电流20 倍的冲击，即使是在电机启动时的冲击电流下，也能很好的保护设备不被损坏。取光耦的工作电流为20mA，根据欧姆定律：I=U/R; 可以算出，R=U/I=220V/0.02=11000Ω=11KΩ ；那么，限流电阻R 上消耗的功率为W=I2R=0.022x11 KΩ=2.2W，所以，R 选择为阻值为11K，功率为5W 的功率电阻。电机带电检测输入后，经NEC2501 限流及光电隔离转换后，通过节点1 输入给CPU LPC915；图中D1，二级管4148 防止反相电流击穿光耦；在光耦导通之前，对单片机第5 脚提供一个高电平信号；当输入端带电，光耦导通，则节点1 就变为低电平；因此，只需设置单片机第5 脚工作于通用I/O口模式即可。
根据本发明储能机构运行状态检测装置的另一个优选实施例，报警输出端与LCP915型单片机之间连接有三极管Q1，PCL的第1脚连接三极管Q1的基极，在集电极和+5V之间串联有继电器JD1，JD1的两端并联有二极管D15，二极管正极接三极管的集电极，负极接+5V，三极管的发射极串联电阻R12到地。LCP915型单片机程序判断采集的信号超过设定阀值，LCP915 型单片机第1 脚输出控制执行信号，高电平；经驱动三极管Q1、驱动继电器JD1动作；二极管D15型号为IN4148，是继电器JD1续流二极管，防止JD1工作时自激，继电器JD1输出脚接端口⑦和端口⑧。
根据本发明储能机构运行状态检测装置的另一个优选实施例，本发明包括用于报警提示灯发光二极管D1，发光二极管D1的负极与LCP915型单片机的第14脚相连，正极串联电阻R13后与5V电源相连。当LCP915型单片机第14脚输出低电平，报警指示灯亮，提醒用户。
图2示出了本发明储能机构运行状态检测装置的另一个优选实施例，直流型功率采集变送器串联于电源和被测储能机构之间；线性光耦并联在被测储能机构的两端；即直流型功率采集变送器通过端口①和端口②串联于电源和被测储能机构之间，线性光耦通过端口③和端口④被测储能机构的两端。
接入电源后，装置通过直流电量传感器采集电量，LCP915型单片机开始对节点③④带电时间计时；延时1s后，开始记录储能的消耗功率；完成一个储能周期后，保护器自动保存成功储能的消耗功率和耗费时间，而且设备可以循环保存10次的数据。
根据本发明储能机构运行状态检测装置的另一个优选实施例，控制电路选用LCP915单片机，该单片机是飞利浦半导体公司推出的低功耗工业级单片机，内部集成振荡器，工作时不需外接任何辅助电路，电路结构简单，可靠性高；内部还有4Kbyte的程序空间，可供用户编程使用；单片机完成按键输入检测、数据显示、报警输出控制以及数据采集运算等功能；LPC915复位脚直接通过电阻R11接到电源5V，单片机复位模块即可正常工作，电源脚10 接电源5v，再接滤波电容CF10；LPC915的第12、13脚与液晶模组MCG128128-5相连，该液晶模组数据接口带I2C总线，通过单片机相连的两脚，软件模拟I2C协议，与液晶模组进行通信。按键K1/K2/K3/K4/K5分别通过上拉电阻RK1/RK2/RK3/RK4/RK5分别与单片机的第6、7、8、9、11脚相连，组成非编码键盘；每个按键上并联一个去抖电容到地，作为按键去抖，如图，依次对应去抖电容为C25/C24/C22/C23/C26。
继电器JD1的型号为RELAY.D，要求继电器工作电压为5v，触点工作电流为5A。
尽管这里参照本发明的多个解释性实施例对本发明进行了描述，但是，应该理解，本领域技术人员可以设计出很多其他的修改和实施方式，这些修改和实施方式将落在本申请公开的原则范围和精神之内。更具体地说，在本申请公开、附图和权利要求的范围内，可以对主题组合布局的组成部件和/ 或布局进行多种变型和改进。除了对组成部件和/ 或布局进行的变型和改进外，对于本领域技术人员来说，其他的用途也将是明显的。
Claims (4)
1.一种储能机构运行状态检测装置，其特征在于：包括用于功率采集的直流型功率采集变送器、用于电机带电时间检测的线性光耦和报警输出端；直流型功率采集变送器为CE-P03-32MS3型；所述直流型功率采集变送器、线性光耦和报警输出端均与LCP915型单片机相连接，所述直流型功率采集变送器串联在电源和电机之间；所述线性光耦并联在电机两端；线性光耦的电压信号正极通过端口③输入，经过限流电阻R15与线性光耦中的二极管输入脚相串连，再与二极管D3相串连，最后与端口④相连，线性光耦中的光电三极管集电极隔离转换后与LCP915型单片机第5脚相连。
2.根据权利要求1所述的储能机构运行状态检测装置，其特征在于：所述直流型功率采集变送器为CE-P03-32MS3型，电流输入信号正极端口①接直流型功率采集变送器的第2脚，负极通过端口②接直流型功率采集变送器第3脚，电压正极通过端口⑤接直流型功率采集变送器第1脚，负极通过端口⑥接直流型功率采集变送器第4脚，直流型功率采集变送器第8脚与LCP915型单片机第2脚相连。
3.根据权利要求1所述的储能机构运行状态检测装置，其特征在于：所述报警输出端与LCP915型单片机之间连接有三极管Q1，LCP915的第1脚连接三极管Q1的基极，在集电极和+5V之间串联有继电器JD1，JD1的两端并联有二极管D15，二极管正极接三极管的集电极，负极接+5V，三极管的发射极串联电阻R12到地。
4.根据权利要求1所述的储能机构运行状态检测装置，其特征在于：还包括用于报警提示灯发光的发光二极管D1，发光二极管D1的负极与LCP915型单片机的第14脚相连，正极串联电阻R13后与5V电源相连。
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