CN105319500B - 一种基于拉线式传感器的隔离开关在线监测系统及其方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种基于拉线式传感器的隔离开关在线监测系统及其方法，包括：电机电流测量模块、机构输出角度测量模块、数据采集前端模块、上位机软件模块，电机电流测量模块用于测量电机的电流；机构输出角度测量模块用于测量隔离开关操动机构的输出角度；数据采集前端模块用于储存接收到的各类数据；上位机软件模块，用于判定接收到的数据是否合格，并根据出现的故障和故障解决的方法建立数据库。本发明提供的系统，结构简单，安装时不影响现场运行中的电站设备的安装结构，并以统一的方法精确测量隔离开关操动机构的输出角度，还能够实时监测隔离开关的运行状态，并在上位机的数据库中积累各种测试数据和故障解决方法，便于对设备进行检修和维护。

Description

一种基于拉线式传感器的隔离开关在线监测系统及其方法

技术领域

本发明涉及一种在线监测系统，具体涉及一种基于拉线式传感器的隔离开关在线监测系统及其方法。

背景技术

由于敞开式隔离开关在户外运行，传动部件及刀闸触头都长期暴露在大气环境中，传动部件会逐步氧化、锈蚀、松动，这些问题会导致刀闸在操作时出现分、合闸卡滞或不到位、传动部件变形、断裂等故障，给现场运行操作带来不便，对电网安全也造成一定的威胁。通常的解决办法是在常规巡检中通过人眼观察，传动部件或刀闸是否存在缺陷，有无检修必要，往往只有等到问题发展到比较严重的程度时才能发现，然后再安排检修。在这个过程中电力系统是带着问题运行，安全性得不到保证。

拉线式位移传感器主要用于工业控制方面，用于测量相关零件的位移等参量，进行运动部件的精确控制。经检索，申请号为：CN200920253329.3，名称为“智能隔离开关在线监测设备”的专利申请中公开了检测隔离开关机构内部温湿度和电机电流的系统。

为了实时监测变电站的隔离开关的运行状态，解决在不改变整个电网的安装结构，不影响正在运行的设备的工作的前提下监测隔离开关的各项性能参数的问题，提出了本发明的技术方案。即通过监测隔离开关操动机构电机电流--时间特性、输出轴转角--时间特性来判断隔离开关分合闸过程中是否存在卡涩、分合闸是否准确到位，并分析卡涩对应的运动阶段和严重程度。通过监测分合闸电流、输出角度、时间、操作次数等多种参量，结合上位机软件对隔离开关的状态进行综合评价，提前给出检修建议，准确判断故障位置，提高解决问题的效率。同时，也能提高设备运行的可靠性，降低临时停运抢修的风险。

发明内容

为解决现有技术的不足，本发明的目的在于提供一种基于拉线式传感器的隔离开关在线监测系统及其方法，系统结构简单，采用开合式电流互感器，安装电流互感器时不需要改动原来的被测导线，不会影响隔离开关正常运行，通过在隔离开关操动机构的机构箱外部安装的拉线式位移传感器，能够适应所有现场安装情况，扩大系统的适应性。

为了实现上述目标，本发明采用如下的技术方案：

一种基于拉线式传感器的隔离开关在线监测系统，其特征在于，包括电机电流测量模块、机构输出角度测量模块、数据采集前端模块、上位机模块；所述电机电流测量模块用于测量电机的电流，并将测得的电流数据输送到数据采集前端模块；所述机构输出角度测量模块用于测量隔离开关操动机构的输出角度，并将角度信号转化成电信号传输到数据采集前端模块；所述数据采集前端模块用于储存接收到的各类数据，并将数据发送给上位机模块；所述上位机模块用于存储数据采集前端模块发送的采集数据并进行处理，转化成便于观察的曲线和表格的形式显示后用监测数据和上位机中存储的标准参数进行对比，将超出标准参数范围的数据判定为故障数据，根据故障发生的时刻和隔离开关运动的具体位置，判断故障类型。

前述的基于拉线式传感器的隔离开关在线监测系统，其特征在于，所述数据采集前端模块包括多个数据采集前端；每个所述数据采集前端匹配有相应的电机电流测量模块和机构输出角度测量模块。

前述的基于拉线式传感器的隔离开关在线监测系统，其特征在于，还包括机构操作信号测量模块；所述机构操作信号测量模块用于测量隔离开关操动机构的分合闸动作信号，并将该信号输送至对应的数据采集前端。

前述的基于拉线式传感器的隔离开关在线监测系统，其特征在于，所述数据采集前端模块与上位机模块之间通过蓝牙或USB数据线进行互连。

前述的基于拉线式传感器的隔离开关在线监测系统，其特征在于，所述电机电流测量模块包括多个开合式电流互感器；所述开合式电流互感器卡装在电机的电源线上。

前述的基于拉线式传感器的隔离开关在线监测系统，其特征在于，所述机构输出角度测量模块包括安装配件和拉线式位移传感器；所述拉线式位移传感器通过安装配件固定在隔离开关操动机构的输出轴上。

前述的基于拉线式传感器的隔离开关在线监测系统，其特征在于，所述安装配件包括凸轮、安装板、螺钉和固定件；所述拉线式位移传感器安装在安装板上；所述安装板通过螺钉、固定件与隔离开关操动机构的箱盖紧固连接；所述拉线式位移传感器的抽头固定在凸轮上；所述凸轮固定在隔离开关操动机构的输出轴上。

前述的基于拉线式传感器的隔离开关在线监测系统，其特征在于，所述数据采集前端模块还设置通道自检指示灯；所述通道自检指示灯定时对通道状态进行自检，当任一电机的电流通道存在故障时，自检指示灯变为红色，进行提示，同时记录下当前故障通道、故障时间等信息，一并上传至上位机模块。

前述的基于拉线式传感器的隔离开关在线监测系统，其特征在于，所述数据采集前端设置有唯一ID编号，在与上位机模块通讯过程中，通过该ID地址将上传数据存储在上位机内数据库中的对应位置。

一种基于拉线式传感器的隔离开关在线监测方法，其特征在于，利用前述的基于拉线式传感器的隔离开关在线监测系统监测隔离开关的状态，包括如下步骤：

1)利用电流互感器、拉线式位移传感器分别测得电机电流信号、隔离开关操动机构的输出角度转化的等效电压信号，并输送至对应的数据采集前端；

2)数据采集前端将采集到的交流电流信号转化为有效值，且每个交流电流周期存储一个有效值，并将采集到的拉线式位移传感器输出的电压信号离散后，每隔一定的时隔存储一个电压值；

3)利用蓝牙无线传输或USB数据线方式将步骤2)中得到的交流电流信号和电压信号传输至上位机模块进行处理。

本发明所达到的有益效果：1、本发明提供的基于拉线式传感器的隔离开关在线监测系统，结构简单，采用开合式电流互感器，则在安装电流互感器时不需要改动原来的被测导线，不会影响隔离开关正常运行；此外通过在隔离开关操动机构的机构箱外部安装的拉线式位移传感器，基本上能够适应所有现场安装情况，扩大系统的适应性；2、本系统能够适应不同厂家，不同型号，应用于不同场合隔离开关，以统一的方法精确测量隔离开关操动机构的输出角度；3、实时监测隔离开关的运行状态，并在上位机的数据库中积累各种测试数据和故障解决方法，便于对设备进行检修和维护；4、当任一电流通道存在故障时，自检指示灯变为红色，进行提示，避免测试数据会因电流通道故障而无法采集；5、可实现从目前的计划检修到状态检修转变，通过在线监测数据判断每台隔离开关的状态，对于存在故障的设备及时安排检修，对于正常运行的隔离开关不再进行按时间检修，这样可使检修更加具有针对性，提高设备运行的可靠性，同时也避免更多人力、财力、物力的浪费，提高检修维护的效率。

附图说明

图1是本发明提供的基于拉线式传感器的隔离开关在线监测系统的方框图；

图2为本发明提供的基于拉线式传感器的隔离开关在线监测系统的拉线式位移传感器安装结构图；

图中附图标记的含义：

1-凸轮，2-拉线式位移传感器，3-安装板，4-螺钉，5-固定件，6-隔离开关操动机构。

具体实施方式

下面结合附图对本发明作进一步描述。以下实施例仅用于更加清楚地说明本发明的技术方案，而不能以此来限制本发明的保护范围。

本发明涉及的一种基于拉线式传感器的隔离开关在线监测系统，包括电机电流测量模块、机构输出角度测量模块、数据采集前端模块、上位机模块和机构操作信号测量模块。

其中，电机电流测量模块用于测量电机的电流，并将测得的电流数据输送到数据采集前端模块。电机电流测量模块包括多个开合式电流互感器，开合式电流互感器卡装在电机的电源线上，安装时不需要改动原来的被测导线，不会影响隔离开关正常运行。

优选地，开合式电流互感器设置有3个，该电流互感器可以在不影响机构运行的情况下，卡装于电机电源线上，且安装可靠，可准确测量电机电流。

机构输出角度测量模块用于测量隔离开关操动机构6的输出角度，并将角度信号转化成电信号传输到数据采集前端模块，包括安装配件和拉线式位移传感器2。如图2所示，拉线式位移传感器2通过安装配件固定在隔离开关操动机构6的输出轴上。安装配件包括凸轮1、安装板3、螺钉4和固定件5。凸轮1固定于隔离开关操动机构6的输出轴上，并将拉线式位移传感器2的抽头固定在凸轮1上，所述拉线式位移传感器2安装在安装板3上，安装板3和固定件5通过螺钉4连接，然后使用螺钉4固定于隔离开关操动机构6的机构箱盖上。当隔离开关操动机构6动作时，隔离开关操动机构6的输出轴带动凸轮1旋转，同时拉动拉线式位移传感器2的钢丝，从而使拉线式位移传感器2的输出电压跟随隔离开关操动机构6的输出角度线性变化。

数据采集前端模块用于储存接收到的各类数据，并将数据发送给上位机模块。数据采集前端模块与上位机模块之间通过蓝牙或USB数据线进行互连。数据采集前端模块设置通道自检指示灯，通道自检指示灯定时对通道状态进行自检，当任一电机的电流通道存在故障时，自检指示灯变为红色，进行提示，同时记录下当前故障通道、故障时间等信息，一并上传至上位机模块。这项功能设定可以有效地发现电机的电流通道故障，从而避免测试数据会因为通道故障而无法采集。本实施例中数据采集前端模块包括多个数据采集前端，每个数据采集前端匹配有相应的电机电流测量模块和机构输出角度测量模块。数据采集前端可以配置大容量Flash，从而存储上千条机构动作记录，还可以设置DB9型九针串口，用于采集模块内部进行嵌入式软件的调试和升级。数据采集前端设置有唯一ID编号，在与上位机模块通讯过程中，通过该ID地址将上传数据存储在上位机内数据库中的对应位置。

上位机模块用于存储数据采集前端模块发送的采集数据并进行处理，转化成便于观察的曲线和表格的形式显示后用监测数据和上位机中存储的标准参数进行对比，将超出标准参数范围的数据判定为故障数据，根据故障发生的时刻和隔离开关运动的具体位置，判断故障类型。

机构操作信号测量模块用于测量隔离开关操动机构6的分合闸动作信号，并将该信号输送至对应的数据采集前端。

本发明还涉及一种基于拉线式传感器的隔离开关在线监测方法，利用上面所介绍的监测系统监测隔离开关的状态，包括如下步骤：

1)利用电流互感器、拉线式位移传感器2分别测得电机电流信号、隔离开关操动机构6的输出角度转化的等效电压信号，并输送至对应的数据采集前端；

2)数据采集前端将采集到的交流电流信号转化为有效值，且每个交流电流周期存储一个有效值，并将采集到的拉线式位移传感器2输出的电压信号离散后，每隔一定的时隔存储一个电压值；本实施例中选用20ms的时间间隔。

3)利用蓝牙无线传输或USB数据线方式将步骤2)中得到的交流电流信号和电压信号传输至上位机模块进行处理。

以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明技术原理的前提下，还可以做出若干改进和变形，这些改进和变形也应视为本发明的保护范围。

Claims (7)

1.一种基于拉线式传感器的隔离开关在线监测系统，其特征在于，包括电机电流测量模块、机构输出角度测量模块、数据采集前端模块、上位机模块；

所述电机电流测量模块用于测量电机的电流，并将测得的电流数据输送到数据采集前端模块；

所述机构输出角度测量模块用于测量隔离开关操动机构的输出角度，并将角度信号转化成电信号传输到数据采集前端模块；

所述数据采集前端模块用于储存接收到的各类数据，并将数据发送给上位机模块；

所述上位机模块用于存储数据采集前端模块发送的采集数据并进行处理，转化成便于观察的曲线和表格的形式显示后用监测数据和上位机中存储的标准参数进行对比，将超出标准参数范围的数据判定为故障数据，根据故障发生的时刻和隔离开关运动的具体位置，判断故障类型；

所述数据采集前端模块包括多个数据采集前端；每个所述数据采集前；所述机构输出角度测量模块包括安装配件和拉线式位移传感器；所述拉线式位移传感器通过安装配件固定在隔离开关操动机构的输出轴上；所述安装配件包括凸轮、安装板、螺钉和固定件；所述拉线式位移传感器安装在安装板上；所述安装板通过螺钉、固定件与隔离开关操动机构的箱盖紧固连接；所述拉线式位移传感器的抽头固定在凸轮上；所述凸轮固定在隔离开关操动机构的输出轴上。

2.根据权利要求1所述的基于拉线式传感器的隔离开关在线监测系统，其特征在于，还包括机构操作信号测量模块；所述机构操作信号测量模块用于测量隔离开关操动机构的分合闸动作信号，并将该信号输送至对应的数据采集前端。

3.根据权利要求1所述的基于拉线式传感器的隔离开关在线监测系统，其特征在于，所述数据采集前端模块与上位机模块之间通过蓝牙或USB数据线进行互连。

4.根据权利要求1所述的基于拉线式传感器的隔离开关在线监测系统，其特征在于，所述电机电流测量模块包括多个开合式电流互感器；所述开合式电流互感器卡装在电机的电源线上。

5.根据权利要求1所述的基于拉线式传感器的隔离开关在线监测系统，其特征在于，所述数据采集前端模块还设置通道自检指示灯；所述通道自检指示灯定时对通道状态进行自检，当任一电机的电流通道存在故障时，自检指示灯变为红色，进行提示，同时记录下当前故障通道、故障时间信息，一并上传至上位机模块。

6.根据权利要求1所述的基于拉线式传感器的隔离开关在线监测系统，其特征在于，所述数据采集前端设置有唯一ID编号，在与上位机模块通讯过程中，通过该ID地址将上传数据存储在上位机内数据库中的对应位置。

7.一种基于拉线式传感器的隔离开关在线监测方法，其特征在于，利用权利要求1-6任意一项所述的基于拉线式传感器的隔离开关在线监测系统监测隔离开关的状态，包括如下步骤：

1）利用电流互感器、拉线式位移传感器分别测得电机电流信号、隔离开关操动机构的输出角度转化的等效电压信号，并输送至对应的数据采集前端；

2）数据采集前端将采集到的交流电流信号转化为有效值，且每个交流电流周期存储一个有效值，并将采集到的拉线式位移传感器输出的电压信号离散后，每隔一定的时隔存储一个电压值；

3）利用蓝牙无线传输或USB数据线方式将步骤2）中得到的交流电流信号和电压信号传输至上位机模块进行处理。