CN104819744B - 一种高压断路器在线监测方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及机械领域，尤其涉及一种高压断路器在线监测方法。包含如下步骤：包含多个高压断路器，采取各个高压断路器的即时数据，采取的内容是采取触头温度数据、触头压力数据，采集方式是设置传感器，收集的即时数据汇集到通信模块，经过数据处理后，通过无线发射模块进行发射，将数据传出；本装置充分利用有线和无线传感技术、通讯技术、计算机技术和网络技术，通过对高压开关设备核心部位的传感器采集实时信息，进行实时的监控、记录和分析，给电力控制中心、维修中心提供依据，给事故分析和供电网络提供原始资料和基础数据。

Description

一种高压断路器在线监测方法

技术领域

本发明涉及机械领域，尤其涉及一种高压断路器在线监测方法。

背景技术

高压真空断路器是电力系统中最为核心和重要的设备之一，由于担负控制盒保护的双重任务，对系统安全性稳定性和安全性起着绝对重要性。在上世纪80年被发明使用代起，持续30年的快速发展，从3KV-110KV，由于其寿命长，易于维修、使用成本低廉和环保等方面的优势，在这个电压等级占有绝对的优势，已经取代多油、少油断路器，随着研究的深入，也在逐步取代着六氟化硫断路器。但是，随着用量增加，使用场合拓大，出现了新的问题和市场需求，例如断路器本身的质量和运行状态难于掌控，断路器的智能化程度低，信息共享难，难实现网络化监控等。

通过数字统计和分析，断路器发生故障主要集中在一下3个方面：

一类、传动机械机械故障 30%

二类、操动机构故障 60%

三类、误操作和外部环境等 10%

在以上的3类故障中，一类和三类引起的直接是事故比较多，而且后果严重，二类故障虽然量大，相对后果不像前两类那么严重。

运用什么手段能及时感知断路器自身的运行状况，做到随时自检，对自身内部和外部因素的状况了如指掌，通过计算机技术，统计分析，判断 给使用单位和上级控制系统提供及时准确信息，作为保护性断电依据、临时抢救性检修和定期检修的依据。同时通过网络技术，可以做到信息共享 通过长期数据积累和统计，对系统运行安全对管理，对于数字化电网的建设 和物联网的建设和实现，有着深远的意义。

发明内容

发明的目的：为了提供一种效果更好的高压断路器在线监测方法，具体目的见具体实施部分的多个实质技术效果。

为了达到如上目的，本发明采取如下技术方案：

一种高压断路器在线监测方法，其特征在于，包含如下步骤：

包含多个高压断路器，采取各个高压断路器的即时数据，采取的内容是采取触头温度数据、触头压力数据，采集方式是设置传感器，设置方式是：包含真空灭弧室，真空灭弧室外部包含导电杆，所述传导电杆穿过一个导电夹，该导电夹为纯铜T2材质，温湿度传感器封装在该导电夹中用绝缘线引出；动作轴即传动导杆下方安装有动作弹簧，弹簧安装在上、下两个弹簧座之间，所述上弹簧座和压力弹簧之间安装有压力传感器，压力传感器通过绝缘线引出，绝缘线引出的传感器连接在发射部分，所述发射部分置于盖板上；收集的即时数据汇集到通信模块，经过数据处理后，通过无线发射模块进行发射，将数据传出；所述以上装置分别3套，分别安装于A、B、C三相上，断路器每动作一次，A、B、C三相的的各个传感器都会有一个动态的数据传输出；

接收模块用于数据储存，以及分析模块，所述分析模块为微机单元，还包含给各模块供电的电源；

还包含云计算中心，所述云计算中心通过高压断路器的通信模块和分析模块收集信息进行记录。

以上所述的绝缘线实质上是传感器引线。结合附图，所述无线发射模块和通信模块安装于盖板上，所述盖板安装于上下瓷瓶中部的传动支承体上。

本发明进一步技术方案在于，当动态的数据经过分析判断为故障时，远程即可进行故障报警。

本发明进一步技术方案在于，所述真空灭弧室是一个内部独立的密闭单元，用于导通和断开回路的导电触头就封装在真空室内，在带电运行过程中，将检测到真空度相关数据传输给实时检测单元；通过采集-转换-数据处理-通信传输出去。

本发明进一步技术方案在于，所述数据处理选用DSP2812，数据通讯选用CC2430，运用zigbee技术实现；接受单元的核心处理器选用DSP处理器或单片机。

采用如上技术方案的本发明，相对于现有技术有如下有益效果：本装置充分利用有线和无线传感技术、通讯技术、计算机技术和网络技术，通过对高压开关设备核心部位的传感器采集实时信息，进行实时的监控、记录和分析，给电力控制中心、维修中心提供依据，给事故分析和供电网络提供原始资料和基础数据。

附图说明

为了进一步说明本发明，下面结合附图进一步进行说明：

图1为局部结构示意图；

图2为图1的延续部分结构示意图；

图3为图2的延续部分结构示意图；

图4为传感器安装位置的位置示意图；

图5为外部表面示意图；

其中：11温湿度传感器；12压力传感器；13传感器引线线；14附加传感器；15信号处理和发射模块；16发射天线；17盖板。

具体实施方式

下面结合附图对本发明的实施例进行说明，实施例不构成对本发明的限制：

下面就户外真空断路器ZW7-40.5为例进行阐述；毫无疑问，该真空断路器的基本结构属于现有技术。

一种高压断路器在线监测方法，其特征在于，包含如下步骤：

包含多个高压断路器，采取各个高压断路器的即时数据，采取的方式是采取触头温度数据、触头压力数据和灭弧室的真空度数据，采集方式是设置传感器，设置方式是 真空度传感器设置:真空灭弧室是一个内部独立的密闭单元,用于导通和断开回路的导电触头就封装在真空室内，在制造灭弧室时,嵌入真空度检测无线传感器模块,其包含数据采集/转换;数据处理;通讯传输和能量供应4部分组成的 (如图1-5)。在带电运行过程中，将检测到真空度相关数据传输给实时检测单元(如图1所示)。

触头压力，触头温度和用于检测开关动作时的机械特性参数的位移等传感器设置也同样通上述的过程即：采集-转换-数据处理-通信传输出去（如图1-5）；同样也存在一个能量供应部分 以保证能在不检修的情况下长时间工作。同样将数据通过无线方式传递给实时检测单元（如图1）。

数据发送和接收处理选用无线发送和接收模块：NRF24L01,运用zigbee技术实现。接受单元的核心处理器选用DSP处理器或TI公司的单片机MST430J2553都可以。

收集的即时数据汇集到通信模块，经过数据处理后，通过无线发射模块进行发射，将数据传出；断路器每动作一次，各个传感器都会有一个动态的数据传输出；

接收模块用于数据储存，以及分析模块，所述分析模块为微机单元，还包含给各模块供电的电源；

还包含云计算中心，所述云计算中心通过高压断路器的通信模块和分析模块收集信息进行记录。

经过测试，本专利具有如下突出优点：监测触头压力的单元经过特殊设计，其内容包括：压力传感器（采用轮辐式称重传感器改进而成，称重量程0—1T）、信号调制电路、ADC转换模块（型号：HX7111）、核心控制处理器（89C51或MST430J2553）及存储模块，压力传感器安装于断路器触头弹簧下，所测得的信号经过调制电路处理后，通过ADC转换为数字信号，通过无线发送模块发出。由于本检测单元处理压力传感器部分外的所有电路模块单元均采用了高压屏蔽封装设计，因此实时监测的触头压力信号在高压环境下能够经无线发送模块正常、准确的发出；另外，由于无线发送模块采用5V或3.3V静态CMOS工艺供电，有效的减少了功率的消耗，提高了断路器实时监测系统的性能。

作为进一步的优选，所述电源为高压断路器的本身的动作电源。

在断路器的工作状态下是：电压为35KV的电力传输由上端口流入由下端口流出，到负载或用电场所。高压部分和架体部分通过下瓷套隔离。通过断路器其下部的操动机构对断路器进行分合，达到控制的目的。一般使用断路器的场所，断路器的分合动作次数相对频繁。由于断路器是带负荷操作，尤其在负荷故障短路情况下，断路器的触头要承受上百倍的额定电流冲击和电压脉冲。以上描述属于现有技术。

在所示的安装区安装的传感器，除了示例的温湿度传感器以及压力传感器，更具体的能够主要有：监测触头温度的温度传感器、监测触头压力的压力传感器、检测机械特性的位移传感器、监测灭弧室真空度传感器等等。这些传感器也可以安装在预留的位置上。由于有35KV的电压，收集的相关数据汇集数据处理模块经过处理后到通信模块，通过无线发射模块进行发射，将数据传出。断路器每动作一次，各个传感器都会有一个动态的数据。这些数据如实的反映了断路器动作的真实情况。

有接收模块和用于数据储存，分析和判断的微机单元。单元可以利用原操动机构控制的电源进行工作，电源是充足的。可以实现大功率发射和有线传输。

作为拓展：同时在安装区内，有监控操动机构的各种位置、噪音，转角压力等监控机构的传感器，同时也有外部环境监控传感器，例如，微型摄像，温湿度，倾斜度等传感器，这些信息通过有线方式传入到微机单元。

同时可根据用户需求可以建立后台计算机中心，收集一个甚至周围几个变电站单元信息，集中监控、处理分析和记录。

最后，可以利用强大的互联网系统，将原始数据储存在云计算机。

以上是对一个户外断路器监测系统，对于户内断路器和与其配合的开关柜，在此基础上增加相应的监测点和传感器，就可以在此系统上轻易的实现。同时可以扩展到更多的开关设备和输变电设备。

每台断路器都可以安装一台单元系统，安装通用接口，提供通信规约可以实现网络传输。

本专利便于普及和推广前景广阔，市场容量巨大，智能化信息化产业化局势明朗，式断路器传统制造业的突破和产业升级，是新兴产业。

需要说明的是，本专利提供的多个方案包含本身的基本方案，相互独立，并不相互制约，但是其也可以在不冲突的情况下相互组合，达到多个效果共同实现。

以上显示和描述了本发明的基本原理、主要特征和本发明的优点。本领域的技术人员应该了解本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的范围内。

Claims (5)

1.一种高压断路器在线监测方法，其特征在于，包含如下步骤：

包含多个高压断路器，采取各个高压断路器的即时数据，采取的内容是采取触头温度数据、触头压力数据，采集方式是设置传感器，设置方式是：包含真空灭弧室，真空灭弧室外部包含导电杆，所述导电杆穿过一个导电夹，该导电夹为纯铜T2材质，温湿度传感器封装在该导电夹中用绝缘线引出；动作轴即传动导杆下方安装有动作弹簧，弹簧安装在上、下两个弹簧座之间，上弹簧座和压力弹簧之间安装有压力传感器，压力传感器通过绝缘线引出，绝缘线引出的传感器连接在发射部分，所述发射部分置于盖板上；收集的即时数据汇集到通信模块，经过数据处理后，通过无线发射模块进行发射，将数据传出；以上装置分别3套，分别安装于A、B、C三相上，断路器每动作一次，A、B、C三相的的各个传感器都会有一个动态的数据传输出；

接收模块用于数据储存，以及分析模块，所述分析模块为微机单元，还包含给各模块供电的电源；

还包含云计算中心，所述云计算中心通过高压断路器的通信模块和分析模块收集信息进行记录。

2.如权利要求1所述的一种高压断路器在线监测方法，其特征在于，所述无线发射模块和通信模块安装于盖板上，所述盖板安装于上下瓷瓶中部的传动支承体上。

3.如权利要求1所述的一种高压断路器在线监测方法，其特征在于，当动态的数据经过分析判断为故障时，远程即可进行故障报警。

4.如权利要求1所述的一种高压断路器在线监测方法，其特征在于，所述真空灭弧室是一个内部独立的密闭单元，用于导通和断开回路的导电触头就封装在真空室内，在带电运行过程中，将检测到真空度相关数据传输给实时检测单元；通过采集-转换-数据处理-通信传输出去。

5.如权利要求1所述的一种高压断路器在线监测方法，其特征在于，所述数据处理选用DSP2812，数据通讯选用CC2430，运用zigbee技术实现；接受单元的核心处理器选用DSP处理器或单片机。