CN103487242A - 机械特性在线监测装置 - Google Patents

Abstract

机械特性在线监测装置，包括A相位移采集模块、B相位移采集模块、C相位移采集模块、A相处理电路、B相处理电路、C相处理电路、微处理器、显示模块、接口模块和电源模块。A相位移采集模块的输出端与A相处理电路的输入端连接；B相位移采集模块的输出端与B相处理电路的输入端连接；C相位移采集模块的输出端与C相处理电路的输入端连接。A相处理电路的输出端、B相处理电路的输出端和C相处理电路的输出端分别与微处理器的A/D连接；显示模块与微处理器的I/O口连接；接口模块与微处理器的串口连接；电源模块与微处理器的电源端连接。本发明可以实时了解断路器机械结构运动性能状态，提高断路器运行的可靠性。

Description

机械特性在线监测装置

技术领域

本发明涉及输变电监测技术，特别是涉及一种用于断路器运动机构工作状态的机械特性在线监测装置。

背景技术

目前，现代传感技术、微机处理技术、状态监测和故障诊断技术都已在高压开关设备领域得到了广泛应用，出现了各具特色的智能型高压开关设备。美国通用公司研制出的额定电压为5．5～26kV、额定电流为65～175A的高压限流熔断器，不但尺寸小、额定电流大、分断能力强，还能够智能控制熔断器的时间－电流特性。日本富士公司在原来的真空断路器上添加了过电流继电器、检测用电流互感器以及各种传感器，使断路器具备了自诊断功能及传输功能，构成了集监视、通信、控制和保护为一体的智能单元，从而强化了断路器的功能，提高了可靠性。ABB公司近期推出的高压开关柜智能化集中控制／保护单元，将控制、信号、保护、测量和监视等功能组合起来，使高压开关柜具有连续自监视以及与电站控制系统直接连接等功能，集中控制／保护单元具有限流、过电压和欠电压、过热以及接地故障等多种保护功能，并能根据需要任意组合。集中控制／保护单元还具有智能诊断能力，能对其所监测到的数据进行分析和处理、进行故障预测、判断开关的剩余使用寿命和计算出维修期限。

最近十年，我国高压开关行业主要是以企业自行开发设计为主，同时吸收国外先进技术进行二次开发，sf6和真空开关已成为行业高、中压设备的主导产品，基本实现了行业产品无油化。行业主要产品的技术参数接近或达到国际同类产品水平，高压开关产品基本满足用户要求，但还不能完全满足市场需求，一些重要的市场急需的高新技术产品和部分关键材料，目前仍然主要依赖进口，目前国内智能化高压开关设备仍被国外ABB、日本富士、美国通用和法国MG等公司垄断。

我国高压开关市场需求情况：

（1）按照人均发电装机容量计算高压开关仍有30年持续发展期 

2020年我国发电装机容量预期达到9.6亿kw，但2020年我国人口约为14.4亿，届时，我国人均发电装机容量也只达到2001年的世界平均水平（0.6kw/人），与发达国家相比，差距仍然很大。如果按照经济学家的观点，我国人均发电装机容量达到1kw，才是进入用电小康社会的话，还需要增加10亿kw装机容量。若按每年平均新增装机容量3000万kw计算，则需要30多年时间，这就意味着我国高压开关行业还有30多年持续发展时期。

（2）电网建设前景广阔将大大拉动对高压开关的需求

由于我国2020年以前的能源结构仍以煤为主，煤电约占总发电量的70%，水电约占18%，其他能源（核电、气电、风电等）占10%左右。作为我国的两大主要能源：煤电和水电大都分布在华北、西北、西南。而用电负荷中心却在东南沿海工业发达地区，因此，发展长距离输电装备和技术、建设一个高可靠的全国供电网络势在必行。根据电力规划，我国正在进行西电东送的北、中、南三个通道的建设，全国西电东送的送电规模2005年约为2500万kw，2010年5500万kw，2020年增加到1亿kw以上。另外，还有以三峡电网为支撑的总干通道，从而实现南北互供，跨区联网。据“十一五”电力工业初步发展规划，全国将新建330千伏及以上交流线路3.6万公里，变电容量1.8亿千伏安。另外，国家已开始在西北330千伏电网之上建设750千伏电网，预计到2020年，西北地区将建成750千伏输电线路3000～5500公里，变电容量2000万千伏安左右。到2010年，全国330千伏及以上交、直流线路将达到12万公里，变电容量达到4.8亿千伏安。 

“十一五”期间还将拟建直流输电工程，线路总长4800公里，输电容量1236万千瓦。2011～2020年，还将规划建设直流工程11项，到2020年我国直流输电工程规划共建22项，直流输电总容量将超过6000万千瓦。同时要求尽可能快地实现直流设备的自主化、国产化，逐步做到自主咨询研究、自主设计成套、自主制造供应、自主建设调试，积极做好更高一级电压的直流设备制造的前期工作。

±500kv直流成套设备、智能化设备、高可靠性（少、免维护）设备同属我国高压开关设备“十五”、“十一五”期间三大技术进步的重要标志。电网建设与发展将带动高压、超高压输电交、直流开关设备的发展。 

（3）其他行业的发展需求为高压开关行业开辟了新市场  到2010年，京哈、京沪、京广、陇海等4条南北、东西铁路主干线将全面实现电气化和大区联网，“十一五”末期电气化铁道里程将达到2.6万公里以上，另外，在建的青藏电气化铁路所需的高原电器，“西气东输”、“南水北调”中的大泵和冶金、煤炭等行业的专用电器设备等都与高压开关设备行业有密切关系。

所以，本发明设计的机械特性在线监测装置，可以实时监测开关的状态，对提高高压开关柜的安全性，具有非常重要的作用，对推动我国高压开关产业的发展具有非常重要的意义，且市场前景广阔。

发明内容

本发明要解决的技术问题是，提供一种用于断路器运动机构工作状态的机械特性在线监测装置，可对断路器机械特性实时监测，并将电流信息上传，发现异常及时报警，保障高压开关的运行安全。

采用的技术方案是：

机械特性在线监测装置，包括A相位移采集模块、B相位移采集模块、C相位移采集模块、A相处理电路、B相处理电路、C相处理电路、微处理器、显示模块、接口模块和电源模块；A相位移采集模块的输出端与A相处理电路的输入端连接、A相处理电路的输出端与微处理器的A/D连接；B相位移采集模块的输出端与B相处理电路的输入端连接、B相处理电路的输出端与微处理器的A/D连接；C相位移采集模块的输出端与C相处理电路的输入端连接、C相处理电路的输出端与微处理器的A/D连接；显示模块与微处理器的I/O口连接；接口模块与微处理器的串口连接；电源模块与微处理器的电源端连接，为其提供电源。

上述的电源模块采用开关电源供电。

 上述的微处理器选用低功耗单片机。

上述的A相位移采集模块、B相位移采集模块、C相位移采集模块均采用滑动。

上述的显示模块采用低功耗LCD。

  本发明取得的积极效果是：

（1）机械特性在线监测装置，可以监测断路器位移时间曲线，数据准确可靠。

（2）机械特性在线监测装置，预测断路器机械寿命。

（3）机械特性在线监测装置，可以灵活采用多种通讯方式传送监测数据信息。

附图说明

图1是本发明原理示意框图。

具体实施方式

机械特性在线监测装置，包括A相位移采集模块1、B相位移采集模块2、C相位移采集模块3、A相处理电路4、B相处理电路5、C相处理电路6、微处理器7、显示模块8、接口模块9和电源模块10。所述微处理器7选用低功耗单片机，A相位移采集模块1的输出端与A相处理电路4的输入端连接、A相处理电路4的输出端与微处理器7的A/D连接；B相位移采集模块2的输出端与B相处理电路5的输入端连接、B相处理电路5的输出端与微处理器7的A/D连接；C相位移采集模块3的输出端与C相处理电路6的输入端连接、C相处理电路6的输出端与微处理器7的A/D连接；所述A相位移采集模块1、B相位移采集模块2、C相位移采集模块3均采用滑动。所述显示模块8采用低功耗LCD，显示模块8与微处理器7的I/O口连接，接口模块9与微处理器7的串口连接，电源模块10与微处理器7的电源端连接，为其提供电源，其电源模块10采用开关电源供电。所述构成断路器运动机构工作状态的机械特性在线监测装置。

Claims (5)

1.机械特性在线监测装置，包括A相位移采集模块（1）、B相位移采集模块（2）、C相位移采集模块（3）、A相处理电路（4）、B相处理电路（5）、C相处理电路（6）、微处理器（7）、显示模块（8）、接口模块（9）和电源模块（10），其特征在于所述的A相位移采集模块（1）的输出端与A相处理电路（4）的输入端连接、A相处理电路（4）的输出端与微处理器（7）的A/D连接；B相位移采集模块（2）的输出端与B相处理电路（5）的输入端连接、B相处理电路（5）的输出端与微处理器（7）的A/D连接；C相位移采集模块（3）的输出端与C相处理电路（6）的输入端连接、C相处理电路（6）的输出端与微处理器（7）的A/D连接；显示模块（8）与微处理器（7）的I/O口连接；接口模块（9）与微处理器（7）的串口连接；电源模块（10）与微处理器（7）的电源端连接。

2.根据权利要求1所述的机械特性在线监测装置，其特征在于所述的电源模块（10）采用开关电源供电。

3.根据权利要求1所述的机械特性在线监测装置，其特征在于所述的微处理器（7）选用低功耗单片机。

4.根据权利要求1所述的机械特性在线监测装置，其特征在于所述的A相位移采集模块（1）、B相位移采集模块（2）、C相位移采集模块（3）均采用滑动。

5.根据权利要求1所述的机械特性在线监测装置，其特征在于所述的显示模块（8）采用低功耗LCD。