CN104578430A - 用于断路器操作机构的在线监控装置 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种用于断路器操作机构的在线监控装置，包括数据采集模块、处理模块和通讯模块，所述数据采集模块的输出端与所述处理模块的输入端连接，所述通讯模块与所述处理模块连接并且具有多个上行网络接口，所述数据采集模块用于采集所述断路器的分合闸信号和所述断路器的触头行程信号，这种用于断路器操作机构的在线监控装置大大减少电缆数量，除电源必须用电缆之外，其余的控制信号，状态信号，监测信息等都可通过数字信号(电或光通信信号)传输至开关柜或后台，即通过一根网线就可以实现所有信号传输，同时，辅助开关等状态信号触点数和航空插头接点数也相应减少，有效地简化二次接线，提高了开关柜生产效率。

Description

用于断路器操作机构的在线监控装置

技术领域

本发明涉及断路器操作机构的监控技术领域，尤其涉及一种用于断路器操作机构的在线监控装置。

背景技术

随着智能电网建设的发展需要，对变电站设备提出新的要求，在原有的设备上加装智能化单元，可实现设备的智能化；将智能单元与开关设备进行一体化的融合设计，即可成为智能化开关设备，现产品的发展趋势则是从开关设备的智能化向智能化开关设备发展。

现有开关柜采用综合自动化保护，其控制信号通过电缆及航空插头传输至机构箱，实现对断路器机构的控制，断路器的分合闸信号，电机是否储能信号及动作次数信号通过电缆及航空插头上传至开关综合自动化保护装置。为了满足控制和信号上传要求，传统的断路器机构，需要至少40～50根电缆线，并且辅助开关的触点数至少为12常开和12常闭触点，有些项目要求的更多。因此，开关柜的二次接线繁杂，工作量大，故障概率高，已经成为影响开关柜生产周期的瓶颈。

随着对开关设备智能化需求，开关柜中加装智能监测装置，该装置或者独立安装于开关柜的仪表室，或者与综合自动化保护装置集成为智能开关柜保护控制监测装置。该装置增加了对断路器的监测功能，包括断路器触头动作的行程曲线，实现对断路器行程特性曲线的监测；机构分、合闸线圈电流曲线，储能电机电流曲线，实现对断路器分合闸线圈电流和储能电机电流曲线的监测。由于传感器安装在机构中，智能单元安装于开关柜中，更增加了机构与开关柜之间的信号传输电缆，致使原有断路器中的航空插头中接头不够，还需增加新的插头，使开关柜的二次接线变得更加复杂。

现有的智能开关柜虽然对断路器的触头动作的行程曲线、断路器行程特性曲线，机构分、合闸线圈电流曲线以及储能电机电流曲线进行监控，但仅仅显示出波形图，并未对其波形进行分析及判断，未通过波形图，分析产品运行状态是否正常，是否为缺陷还是故障，是否需要检修。缺乏分析与判断断路器状态的系统，需要进行人工鉴别，对操作人员提出较高的要求。

发明内容

本发明要解决的技术问题是：为了简化开关柜的二次接线以及判断断路器的运行状态，本发明提供了一种用于断路器操作机构的在线监控装置来解决上述问题。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：一种用于断路器操作机构的在线监控装置，包括数据采集模块、处理模块和通讯模块，所述数据采集模块的输出端与所述处理模块的输入端连接，所述通讯模块与所述处理模块连接并且具有多个上行网络接口，所述数据采集模块用于采集所述断路器的分合闸信号和所述断路器的触头行程信号；

所述处理模块用于根据所述分合闸信号和触头行程信号绘制所述断路器的合闸行程特性曲线和分闸行程特性曲线，并且用于根据所述合闸行程特性曲线和分闸行程特性曲线分析所述断路器的性能。

具体的，所述处理模块用于将所述合闸行程特性曲线与所述断路器的出厂状态进行比较，当合闸特性的变化量下行在15％～25％之间，判断为合闸特性开始劣化，在25％～35％之间，判断为断路器的传动件已磨损，超过35％时，判断为断路器出现故障并达到检修条件；当合闸特性的变化量上行超过30％，判断断路器超行程变小，达到检修条件。

作为优选，所述处理模块用于将所述分闸行程特性曲线与所述断路器的出厂状态进行比较，当分闸特性变化量下行在15％～25％之间，判断为分闸特性开始劣化，在25％～35％之间，判断为断路器的传动件已磨损，超过35％时，判断为断路器出现故障并达到检修条件。

作为优选，所述数据采集模块包括用于采集所述分合闸信号的位置传感器和用于采集所述触头行程信号的行程传感器，所述处理模块还用于根据所述位置传感器采集到的数据记录所述断路器的动作次数。

作为优选，所述数据采集模块还包括用于采集所述触头温度的第一温度传感器，所述处理模块用于在所述触头温度超过阀值时输出报警信号，在触头温度超过正常温度的20％并且低于阀值时输出预警信号。

作为优选，所述数据采集模块还包括用于采集所述断路器的上触臂温度和下触臂温度的第二温度传感器和第三温度传感器，所述处理模块在所述上触臂温度、下触臂温度和触头温度的不均匀度超过20％并且所述触头温度低于阀值时输出预警信号。

作为优选，所述数据采集模块还包括用于采集所述断路器的合闸电流和分闸电流的第一电流传感器和第二电流传感器，所述处理模块根据所述合闸电流和分闸电流绘制合闸线圈的电流曲线和分闸线圈的电流曲线并判断所述断路器的运行状态：

当合闸电流或者分闸电流的时间为阀值的1.5～2.5倍时，判断为断路器出现故障，输出预警信号；

当合闸电流或者分闸电流的时间超过阀值的2.5倍，判断为断路器出现严重故障并且达到检修条件，输出报警信号。

本发明的有益效果是，这种用于断路器操作机构的在线监控装置大大减少电缆数量，除电源必须用电缆之外，其余的控制信号，状态信号，监测信息等都可通过数字信号(电或光通信信号)传输至开关柜或后台，即通过一根网线就可以实现所有信号传输，同时，辅助开关等状态信号触点数和航空插头接点数也相应减少，有效地简化二次接线，提高了开关柜生产效率，同时降低了故障概率，而且这种用于断路器操作机构的在线监控装置通过采集断路器操作机构中关键元件的行程、位置、电流和温度等数据，准确判断断路器的运行状态，估计断路器的不良现象属于缺陷或故障，是否需要检修等信息，实现断路器运行状态的评价并为是否检修提出建议。

附图说明

下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。

图1是本发明用于断路器操作机构的在线监控装置的最优实施例的框架图。

图2是本发明用于断路器操作机构的在线监控装置所得合闸行程特性曲线。

图3是本发明用于断路器操作机构的在线监控装置所得分闸行程特性曲线。

图4是本发明用于断路器操作机构的在线监控装置所得的分合闸线圈的电流曲线图。

具体实施方式

下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，仅用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。相反，本发明的实施例包括落入所附加权利要求书的精神和内涵范围内的所有变化、修改和等同物。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“第一”、“第二”等仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。此外，在本发明的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。

如图1所示，本发明提供了一种用于断路器操作机构的在线监控装置，包括数据采集模块、处理模块和通讯模块，数据采集模块的输出端与处理模块的输入端连接，通讯模块与处理模块连接并且具有多个上行网络接口，数据采集模块包括用于采集分合闸信号的位置传感器和用于采集触头行程信号的行程传感器，处理模块还用于根据位置传感器采集到的数据记录断路器的动作次数；

处理模块用于根据分合闸信号和触头行程信号绘制断路器的合闸行程特性曲线和分闸行程特性曲线，并且用于根据合闸行程特性曲线和分闸行程特性曲线分析断路器的性能，具体为处理模块将合闸行程特性曲线与断路器的出厂状态进行比较，如图2所示，当合闸特性的变化量下行在15％～25％之间，判断为合闸特性开始劣化，在25％～35％之间，判断为断路器的传动件已磨损，可能的缺陷有弹簧疲劳或机构及传动件由于磨损发生卡滞现象，超过35％时，说明机构及传动件由于磨损发生严重卡滞现象，此时判断为断路器出现故障并达到检修条件；当合闸特性的变化量上行超过30％，即合闸速度明显变快，判断断路器超行程变小，达到检修条件；处理模块还将分闸行程特性曲线与断路器的出厂状态进行比较，如图3所示，当分闸特性变化量下行在15％～25％之间，判断为分闸特性开始劣化，在25％～35％之间，判断为断路器的传动件已磨损，可能的缺陷有超行程减少，机构及传动件由于磨损发生卡滞现象等，超过35％时，可能的故障有超行程减少，机构及传动件由于磨损发生较严重的卡滞现象，判断为断路器出现故障并达到检修条件；

数据采集模块还包括用于采集触头温度的第一温度传感器，处理模块用于在触头温度超过阀值时输出报警信号，在触头温度超过正常温度的20％并且低于阀值时输出预警信号；

数据采集模块还包括用于采集断路器的上触臂温度和下触臂温度的第二温度传感器和第三温度传感器，处理模块在上触臂温度、下触臂温度和触头温度的不均匀度超过20％并且触头温度低于阀值时输出预警信号；

数据采集模块还包括用于采集断路器的合闸电流和分闸电流的第一电流传感器和第二电流传感器，处理模块根据合闸电流和分闸电流绘制合闸线圈的电流曲线和分闸线圈的电流曲线并判断断路器的运行状态：

如图4所示，当合闸电流或者分闸电流的时间为阀值的1.5～2.5倍时，判断为断路器出现故障，可以判定为分合闸电磁铁卡滞、机构脱扣部分卡滞，或辅助开关切换异常，输出预警信号；

当合闸电流或者分闸电流的时间超过阀值的2.5倍，判断为断路器出现严重故障并且达到检修条件，可以判定为分合闸电磁铁严重卡滞、机构脱扣部分卡滞，或辅助开关切换故障，输出报警信号。

以上述依据本发明的理想实施例为启示，通过上述的说明内容，相关工作人员完全可以在不偏离本项发明技术思想的范围内，进行多样的变更以及修改。本项发明的技术性范围并不局限于说明书上的内容，必须要根据权利要求范围来确定其技术性范围。7 -->

Claims (7)

1.一种用于断路器操作机构的在线监控装置，其特征在于：包括数据采集模块、处理模块和通讯模块，所述数据采集模块的输出端与所述处理模块的输入端连接，所述通讯模块与所述处理模块连接并且具有多个上行网络接口，所述数据采集模块用于采集所述断路器的分合闸信号和所述断路器的触头行程信号；

所述处理模块用于根据所述分合闸信号和触头行程信号绘制所述断路器的合闸行程特性曲线和分闸行程特性曲线，并且用于根据所述合闸行程特性曲线和分闸行程特性曲线分析所述断路器的性能。

2.如权利要求1所述的用于断路器操作机构的在线监控装置，其特征在于：所述处理模块用于将所述合闸行程特性曲线与所述断路器的出厂状态进行比较，当合闸特性的变化量下行在15％～25％之间，判断为合闸特性开始劣化，在25％～35％之间，判断为断路器的传动件已磨损，超过35％时，判断为断路器出现故障并达到检修条件；当合闸特性的变化量上行超过30％，判断断路器超行程变小，达到检修条件。

3.如权利要求2所述的用于断路器操作机构的在线监控装置，其特征在于：所述处理模块用于将所述分闸行程特性曲线与所述断路器的出厂状态进行比较，当分闸特性变化量下行在15％～25％之间，判断为分闸特性开始劣化，在25％～35％之间，判断为断路器的传动件已磨损，超过35％时，判断为断路器出现故障并达到检修条件。

4.如权利要求1～3任一项所述的用于断路器操作机构的在线监控装置，其特征在于：所述数据采集模块包括用于采集所述分合闸信号的位置传感器和用于采集所述触头行程信号的行程传感器，所述处理模块还用于根据所述位置传感器采集到的数据记录所述断路器的动作次数。

5.如权利要求4所述的用于断路器操作机构的在线监控装置，其特征在于：所述数据采集模块还包括用于采集所述触头温度的第一温度传感器，所述处理模块用于在所述触头温度超过阀值时输出报警信号，在触头温度超过正常温度的20％并且低于阀值时输出预警信号。

6.如权利要求5所述的用于断路器操作机构的在线监控装置，其特征在于：所述数据采集模块还包括用于采集所述断路器的上触臂温度和下触臂温度的第二温度传感器和第三温度传感器，所述处理模块在所述上触臂温度、下触臂温度和触头温度的不均匀度超过20％并且所述触头温度低于阀值时输出预警信号。

7.如权利要求6所述的用于断路器操作机构的在线监控装置，其特征在于：所述数据采集模块还包括用于采集所述断路器的合闸电流和分闸电流的第一电流传感器和第二电流传感器，所述处理模块根据所述合闸电流和分闸电流绘制合闸线圈的电流曲线和分闸线圈的电流曲线并判断所述断路器的运行状态：

当合闸电流或者分闸电流的时间为阀值的1.5～2.5倍时，判断为断路器出现故障，输出预警信号；

当合闸电流或者分闸电流的时间超过阀值的2.5倍，判断为断路器出现严重故障并且达到检修条件，输出报警信号。