CN104269919A - 断路器操作机构监测系统及监测方法 - Google Patents

Abstract

断路器操作机构监测系统及监测方法，监测系统包括用于集中管控断路器操作机构中振动传感器、声波传感器、电信号传感器、图像传感器及其运行状态信息，收集管理断路器操作机构状态的监测中心；用于对一定区域内的若干分散布置的断路器操作机构的数据进行集中采集、分析、评估、存储并根据预定方式转发到监测中心，以及向断路器操作机构转发监测中心下达的监测指令的分区监测终端，等等。本发明能够有效、方便地监测分散布置的断路器操作机构，提高断路器操作机构运行可靠性，降低断路器运行和维护成本，减轻监测中心数据存储负担。

Description

断路器操作机构监测系统及监测方法

技术领域

本发明涉及监测系统和监测方法，更具体的说，涉及一种断路器操作机构监测系统及监测方法技术领域。 

背景技术

原CIGRE13.06的统计表明，70%以上的断路器故障属于机械性质。2008年，国家电网公司系统72.5kV及以上电压等级断路器因其自身原因造成的设备故障中，操动机构（含传动环节）及辅助元件引起的故障占75.5%。断路器操动机构以及传动元件的机械性缺陷大多可以通过机械特性的变化予以反映。 

断路器由于现有测试技术和分析方法上受到固有思维模式的局限，难于全面描述操作机构情况。本专利旨在利用多种传感技术来综合描述断路器操作机构的运行状况，得到断路器操作机构状态结果，从而提高其运行状态判断的准确性。 

介于上述情况，基于断路器操作机构电信号、振动信号、声波信号和图像信号数据对断路器操作机构进行监测和诊断，但市场上尚无针对大量断路器操作机构的监测管理系统。此外，如果将分散布置的每台断路器操作机构的信息直接传到监测管理信息系统，采用有线方式布线复杂、系统建设难度大，采用无线方式则占用较多通信资源、通信成本高。因此，亟待提供断路器操作机构监测系统及监测方法解决上述问题。 

发明内容

本发明的技术目的是提供断路器操作机构监测系统及监测方法，用于远程监测若干分散布置的断路器操作机构，解决分散布置的断路器操作机构的监测、分析、评估、存储和管理问题。 

为实现以上技术目的，本发明的技术方案是： 

断路器操作机构监测系统，用于远程监控若干分散布置的断路器操作机构，该系统包括：

监测中心，用于集中管控断路器操作机构中振动传感器、声波传感器、电信号传感器、图像传感器及其运行状态信息，收集管理断路器操作机构状态的监测中心，所述的监测中心包括监测主机和监测前置机，所述的监测主机集成有监测中心所有的监视、控制和管理功能，所述的监测前置机用于进行数据的统一采集；

一个或一个以上分区监测终端，与监测中心及一定区域内的若干分散布置的断路器操作机构的数据进行集中采集、分析、评估、存储并根据预定方式转发到监测中心，以及向断路器操作机构转发监测中心下达的监测指令，所述的分区监测终端包括控制处理器单元及与控制处理器单元电连接的存储器单元、上行通信接口单元、下行通信接口单元；

一个以上断路器操作机构本地监测系统，用于监测、管理断路器操作机构监测过程，对断路器操作机构监测进行评估，采集、分析、评估、存储并向分区监测终端上传断路器操作机构中振动传感器、声波传感器、电信号传感器、图像传感器及其运行状态信息、评估信息，以及接收、执行监测中心下达的监测指令，所述的断路器操作机构本地监测系统安装于断路器操作机构内。

本发明所述的监测中心到所述的分区监测终端的通信方式为以太网通信或无线公网通信。 

本发明所述的分区监测终端到所述的断路器操作机构本地监测系统的通信方式为电力载波通信。 

本发明所述的监测中心还包括GPS对时装置。 

本发明所述的监测中心中，监测主机和监测前置机采用双冗余配置。 

本发明所述的分区监测终端还包括与控制处理器单元电连接GPS定位单元，所述的GPS定位单元与天线连接。 

本发明所述的分区监测终端还包括与控制处理器单元电连接的管理维护接口单元。

本发明所述的断路器操作机构本地监测系统包括主控制CPU和与主控制器CPU电连接的充电回路主控制开关、通信装置。 

本发明所述的断路器操作机构监测方法，包括以下步骤： 

（1）监测中心对断路器操作机构下达监测指令，或对分区监测终端下达召测分区监测终端内所存储断路器操作机构信息的召测指令；

（2）根据监测中心下达的监测指令，分区监测终端将监测中心对断路器操作机构下达的监测指令转发给对应的断路器操作机构本地监测系统，转到步骤（3）；或根据监测中心下达的召测指令，分区监测终端上传所召测的数据信息，转到步骤（6）；

（3）根据分区监测终端转发的监测中心所下达的监测指令，断路器操作机构本地监测系统执行指令内容；

（4）断路器操作机构监测系统根据预定条件向分区监测终端上传数据信息；

（5）分区监测终端接收各个断路器操作机构本地监测系统上传的数据信息，并按预定方式存储或存储并转发给监测中心；

（6）监测中心接收分区监测终端上传的数据信息，进行分析处理。

本发明所述的断路器操作结构监测系统及监测方法，其特征在于，所述的监测指令包括断路器操作机构振动信号、声波信号、电信号和图像信号。 

本发明的有益技术效果是可有效、方便地监测分散布置的断路器操作机构，提高断路器操作机构的运行可靠性，降低断路器运行和维护成本，减轻了断路器监测中心数据存储负担。 

根据本发明，通过监测中心对断路器及其运行状态信息的集中管控、监测、管理断路器操作机构监测过程，对断路器操作机构监测进行评估，采集、分析、评估、存储，如可以及时掌握断路器操作机构异常情况从而及时进行检修，可以统一下达实时监测指令从而无需单独对每个断路器操作机构进行设置，从而使分散布置的断路器操作机构得到有效监测，便于维护和管理；通过分区监测终端对一定区域内的若干断路器操作机构的相关数据信息集中传输和存储管理，节约了通信资源和通信成本，使监测系统运行成本降低，且减轻了断路器监测中心数据存储负担。 

下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步解释。 

附图说明

附图1是本发明断路器操作机构监测系统各模块示意图； 

附图2是本发明实施例的监测中心结构示意图；

附图3是本发明实施例的分区监测终端结构示意图；

附图4是本发明实施例的断路器操作机构本地监测系统结构示意图；

附图5是本发明断路器操作机构监测方法流程图。

具体实施方式

如图1所示，本发明提供了断路器操作机构监测系统，用于远程监测若干分散布置的断路器操作机构，系统包括监测中心、一个或一个以上分区监测终端，以及多个断路器操作机构本地监测系统。下面对本发明的监测系统进行详细描述。 

监测中心用于集中管控断路器操作机构中振动传感器、声波传感器、电信号传感器、图像传感器及其运行状态信息，收集管理断路器操作机构状态的监测中心。 

分区监测终端与监测中心及一定区域内的若干分散布置的断路器操作机构的断路器操作机构本地监测系统连接，用于对一定区域内的若干分散布置的断路器操作机构的数据进行集中采集、分析、评估、存储并根据预定方式转发到监测中心，以及向断路器操作机构转发监测中心下达的监测指令。 

断路器操作机构本地监测系统用于监测、管理断路器操作机构监测过程，对断路器操作机构监测进行评估，采集、分析、评估、存储并向分区监测终端上传断路器操作机构中振动传感器、声波传感器、电信号传感器、图像传感器及其运行状态信息、评估信息，以及接收、执行监测中心下达的监测指令，所述的断路器操作机构本地监测系统安装于断路器操作机构内。 

监测中心到所述的分区监测终端的通信方式为以太网通信。当光纤以太网建设条件不满足时采用无线公共网络GPRS/CDMA等无线通信技术，保证传输的安全、稳定和可靠。 

分区监测终端与分散布置的断路器操作机构本地监测系统的通信采用电力载波通信。为了保证较高的通讯速率，采用OFDM正交频分复用技术的电力载波通信。当电力载波通信实施困难时，根据现场条件采用无线通信网络，如Zigbee、RFID等无线通信网络技术。分区监测中心终端与断路器距离较远时，可能影响正常通讯，此时在链路上加入相应通信中继器，保证通信网络稳定、可靠。 

如图2所示，监测中心包括监测主机和监测前置机。监测主机和监测前置机采用双冗余配置。监测主机集成有监测中心所有的监测、控制和管理功能。监测前置机用于进行数据的统一采集。 

监测中心还包括GPS对时装置，用于实现对监测中心、分区监测终端及断路器操作机构本地监测系统的授时功能。 

监测中心内部通信采用TCP/IP协议的100M高速双以太网作为通信网络。 

通信设备网络交换机采用工业以太网交换机，支持网络风暴抑制和网络流量控制功能，采用分布式交换处理结构，所有接口模块均具有本地自主交换的能力。 

如图3所示，分区监测终端包括控制处理器单元及与控制处理器单元电连接的存储器单元、上行通信接口单元、下行通信接口单元、GPS定位单元及其天线，以及管理维护接口单元。 

控制处理器单元即CPU单元，采用ARM9控制处理器芯片。 

存储器用于存储来自断路器操作机构本地监测系统的数据信息。 

上行通信接口单元为网络接口模块或/和GPRS/CDMA无线通信模块，实现与监测中心的通信功能。 

下行通信接口单元为电力载波发射与接收模块，实现与断路器操作机构本地监测系统的电力载波通信。 

GPS定位单元是为了便于分区监测终端的及时维护、检修而设置，控制处理单元通过GPS定位单元及天线建立连接，保证在监测中心统召测时或根据预定的条件进行定位并返回定位信息。通过GPS定位单元，也可轻易地获知某个与分区监测终端连接的断路器操作机构所在的大致地理范围。 

管理维护接口单元为RS232接口模块或USB接口模块，用于与便携式计算机建立连接。系统维护人员可通过管理维护接口单元对分区监测终端或之连接的断路器操作机构进行查询和维护。 

具体实施时，根据在一定地理区域内断路器操作机构布置的规模和数量配置分区监测终端，负责断路器操作机构与监测中心的数据传输与存储。 

如图4所示，断路器操作机构本地监测系统包括振动传感器、声波传感器、电信号传感器、图像传感器、通信装置。断路器操作机构本地监测系统集成于断路器操作机构内。 

如图5所示，本发明还提供了一种断路器操作机构监测方法，包括以下步骤： 

（1）监测中心对断路器操作机构下达监测指令，或对分区监测终端下达召测分区监测终端内所存储断路器操作机构信息的召测指令；

（2）根据监测中心下达的监测指令，分区监测终端将监测中心对断路器操作机构下达的监测指令转发给对应的断路器操作机构本地监测系统，转到步骤（3）；或根据监测中心下达的召测指令，分区监测终端上传所召测的数据信息，转到步骤（6）；

（3）根据分区监测终端转发的监测中心所下达的监测指令，断路器操作机构本地监测系统执行指令内容；

（4）断路器操作机构监测系统根据预定条件向分区监测终端上传数据信息；

所述的预定条件包括监测中心的监测指令、监测异常情况等。

（5）分区监测终端接收各个断路器操作机构本地监测系统上传的数据信息，并按预定方式存储或存储并转发给监测中心； 

所述的预定方式包括针对数据信息的分类进行的处理机制，如对监测异常信息进行存储并转发给监测中心，对单台断路器操作机构各传感器监测信息进行存储等。

（6）监测中心接收分区监测终端上传的数据信息，进行分析处理。 

根据本发明，通过监测中心对断路器操作机构及其运行状态信息的集中管控、监测、管理断路器操作机构监测过程，对断路器操作机构监测进行评估，采集、分析、评估、存储，如可以及时掌握断路器操作机构异常情况从而及时进行检修，可以统一下达实时监测指令从而无需单独对每个断路器操作机构进行设置，从而使分散布置的断路器操作机构得到有效监测，便于维护和管理；通过分区监测终端对一定区域内的若干断路器操作机构的相关数据信息集中传输和存储管理，节约了通信资源和通信成本，使监测系统运行成本降低，且减轻了断路器监测中心数据存储负担。 

Claims (10)

1.断路器操作机构监测系统，用于远程监控若干分散布置的断路器操作机构，其特征在于，该系统包括：

监测中心，用于集中管控断路器操作机构中振动传感器、声波传感器、电信号传感器、图像传感器及其运行状态信息，收集管理断路器操作机构状态的监测中心，所述的监测中心包括监测主机和监测前置机，所述的监测主机集成有监测中心所有的监视、控制和管理功能，所述的监测前置机用于进行数据的统一采集；

一个或一个以上的分区监测终端，与监测中心及一定区域内的若干分散布置的断路器操作机构的数据进行集中采集、分析、评估、存储并根据预定方式转发到监测中心，以及向断路器操作机构转发监测中心下达的监测指令，所述的分区监测终端包括控制处理器单元及与控制处理器单元电连接的存储器单元、上行通信接口单元、下行通信接口单元；

一个以上断路器操作机构本地监测系统，用于监测、管理断路器操作机构监测过程，对断路器操作机构监测进行评估，采集、分析、评估、存储并向分区监测终端上传断路器操作机构中振动传感器、声波传感器、电信号传感器、图像传感器及其运行状态信息、评估信息，以及接收、执行监测中心下达的监测指令，所述的断路器操作机构本地监测系统安装于断路器操作机构内。

2.根据权利要求1所述的断路器操作机构监测系统，其特征在于，所述的监测中心到所述的分区监测终端的通信方式为以太网通信或无线公网通信。

3.根据权利要求1所述的断路器操作机构监测系统，其特征在于，所述的分区监测终端到所述的断路器操作机构本地监测系统的通信方式为电力载波通信。

4.根据权利要求1所述的断路器操作机构监测系统，其特征在于，所述的监测中心还包括GPS对时装置。

5.根据权利要求1所述的断路器操作机构监测系统，其特征在于，所述的监测中心中，监测主机和监测前置机采用双冗余配置。

6.根据权利要求1所述的断路器操作机构监测系统，其特征在于，所述的分区监测终端还包括与控制处理器单元电连接GPS定位单元，所述的GPS定位单元与天线连接。

7. 根据权利要求1所述的断路器操作机构监测系统，其特征在于，所述的分区监测终端还包括与控制处理器单元电连接的管理维护接口单元。

8.根据权利要求1所述的断路器操作机构监测系统，其特征在于，所述的断路器操作机构本地监测系统包括振动传感器、声波传感器、电信号传感器、图像传感器、通信装置。

9. 根据权利要求1所述的断路器操作机构监测方法，包括以下步骤：

1）监测中心对断路器操作机构下达监测指令，或对分区监测终端下达召测分区监测终端内所存储断路器操作机构信息的召测指令；

2）根据监测中心下达的监测指令，分区监测终端将监测中心对断路器操作机构下达的监测指令转发给对应的断路器操作机构本地监测系统，转到步骤3）；或根据监测中心下达的召测指令，分区监测终端上传所召测的数据信息，转到步骤6）；

3）根据分区监测终端转发的监测中心所下达的监测指令，断路器操作机构本地监测系统执行指令内容；

4）断路器操作机构监测系统根据预定条件向分区监测终端上传数据信息；

5）分区监测终端接收各个断路器操作机构本地监测系统上传的数据信息，并按预定方式存储或存储并转发给监测中心；

6）监测中心接收分区监测终端上传的数据信息，进行分析处理。

10.根据权利要求1所述的断路器操作机构监测方法，其特征在于，所述的监测指令包括断路器操作机构振动信号、声波信号、电信号和图像信号。