CN105867236A - 一种具有自诊断功能的高压断路器智能控制系统 - Google Patents

一种具有自诊断功能的高压断路器智能控制系统 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种具有自诊断功能压断路器的智能控制系统，包括CPU处理器、电压与电流调理电路、通信模块、电源模块以及操作机构；电网的电压、电流经电压、电流互感器成为小信号，再经过所述电压与电流调理电路中调理电路（抬升、滤波）变为可以适合CPU处理器处理的输入信号；所述CPU处理器对输入信号进行A/D转换，完成测量算法、各种保护算法和辅助功能，并且通过所述通信模块与上位机进行通信；所述电源模块为系统各个模块提供工作电源；所述操作机构根据所述CPU处理器的控制指令完成动作。

Description

一种具有自诊断功能的高压断路器智能控制系统
技术领域
本发明涉及供电设备技术领域，尤其是一种高具有自诊断功能压断路器的智能控制系统。
背景技术
断路器是电力系统配电网中最重要的开关电器设备之一，控制并保护着整个配电网的正常运行，它是一种既有手动开关作用，又能自动进行失压、欠压、过载和保护短路故障的电器。主要用于电力系统中输配电线路的接通、分断和对系统中各种故障进行保护，在供电和输配电系统中起着开断和闭合正常线路或故障线路的作用。它既可以用来在配电网中分配电能，又可对电源线路、电动机等实行保护，当电力系统发生严重的过载、短路及欠压等故障时能自动切断电路，其功能相当于熔断器式开关与过、欠热继电器等的组合。
智能化、可通信化和产品化是断路器智能控制器的一个重要发展趋势。断路器智能控制器以微处理器为核心，综合应用现代传感、数字控制、网络通信、微电子和信息处理等多种现代技术；其具有报警、三段式保护、负载监控、故障诊断、通讯、自动重合闸、分级切除负载等功能。
发明内容
本发明的发明目的是，克服现有技术方法的不足，提供了一种具有实时检测、故障跳闸、实时显示、故障值存储、故障报警、参数整定、自动重合闸以及与上位机通信的功能的具有自诊断功能压断路器的智能控制系统。
为实现上述发明目的，提出了如下技术方案：
一种具有自诊断功能压断路器的智能控制系统，包括CPU处理器、电压与电流调理电路、通信模块、电源模块以及操作机构；电网的电压、电流经电压、电流互感器成为小信号，再经过所述电压与电流调理电路中调理电路（抬升、滤波）变为可以适合CPU处理器处理的输入信号；所述CPU处理器对输入信号进行A/D转换，完成测量算法、各种保护算法和辅助功能，并且通过所述通信模块与上位机进行通信；所述电源模块为系统各个模块提供工作电源；所述操作机构根据所述CPU处理器的控制指令完成动作。
进一步地，所述智能控制系统还包括监测数据采集模块，用于实时采集断路器运行状态参量，根据传感器信号直接或经数据运算处理得到断路器状态量，进而诊断断路器运行状态。
进一步地，所述监测数据采集模块具有５路模拟量输入，包括合分闸线圈电流、储能电机电流信号、动触头行程信号和振动信号，通过零磁通型霍尔穿心式电流传感器将线圈回路电流和储能电机电流转换成0-30 mA的电流输入，通过位移传感器增量式光电编码器监测动触头行程，通过振动信号传感器监测断路器机械振动。
进一步地，所述监测数据采集模块对所述合分闸线圈电流、储能电机电流信号、动触头行程信号和振动信号进行信号调理、隔离滤波、模数转换以及运算处理后得到所需的断路器数字信号状态量。
进一步地，所述监测数据采集模块所采集的数据还包括常开触点和常闭触点，通过接入断路器常开、常闭辅助接点判断分合闸状态，根据累计操作次数判断机械寿命。
进一步地，所述监测数据采集模块所获得断路器状态量，通过所述通信模块传送到上位机，所述上位机上集成设置有断路器状态监测IED，用于实时分析断路器的运行状态。
进一步地，所述智能控制系统还包括人机交互模块，用于设置断路器控制参数，以及实时显示断路器的工作状态。
进一步地，所述智能控制系统还包括GPS模块，用于准确定位所述断路器的安装位置，一旦出现故障时，能够及时进行定位维修。
进一步地，所述电压与电流调理电路由3级基本电路串联构成，依次为输入级，低通滤波，电压平移；所述输入级电路用电流/电流型电压互感器和电流互感器将输入信号变换到规定的测量范围；所述低通滤波器采用二阶低通滤波器用于滤去高频干扰信号，转折频率为5KHz；所述电压平移电路使得交流输入为0时，电路输出为1.5V。
进一步地，所述通信模块是以太网通信模块、GPRS通信模块、WIFI通信模块、ZIGBEE通信模块的一种或者多种。
该发明的有益效果：
本发明的高压断路器的智能控制系统，通过集成设置监测数据采集模块，能够对高压断路器的运行状态进行实时在线监测，同时通过智能控制系统的设置，能够实现对高压断路器的智能控制，显著提升了智能控制的高压断路器的工作稳定性和可控制性。
附图说明
图1是本发明的智能控制系统结构框图；
图2是监测数据采集模块结构框图；
图3是电压与电流调理电路结构示意图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明的一种具有自诊断功能压断路器的智能控制系统作进一步详尽描述：
如图1所示，一种具有自诊断功能压断路器的智能控制系统，包括CPU处理器、电压与电流调理电路、通信模块、电源模块以及操作机构；电网的电压、电流经电压、电流互感器成为小信号，再经过所述电压与电流调理电路中调理电路（抬升、滤波）变为可以适合CPU处理器处理的输入信号；所述CPU处理器对输入信号进行A/D转换，完成测量算法、各种保护算法和辅助功能，并且通过所述通信模块与上位机进行通信；所述电源模块为系统各个模块提供工作电源；所述操作机构根据所述CPU处理器的控制指令完成动作。
优选地，如图2所示，所述智能控制系统还包括监测数据采集模块，用于实时采集断路器运行状态参量，根据传感器信号直接或经数据运算处理得到断路器状态量，进而诊断断路器运行状态。
优选地，所述监测数据采集模块具有５路模拟量输入，包括合分闸线圈电流、储能电机电流信号、动触头行程信号和振动信号，通过零磁通型霍尔穿心式电流传感器将线圈回路电流和储能电机电流转换成0-30 mA的电流输入，通过位移传感器增量式光电编码器监测动触头行程，通过振动信号传感器监测断路器机械振动。
优选地，所述监测数据采集模块对所述合分闸线圈电流、储能电机电流信号、动触头行程信号和振动信号进行信号调理、隔离滤波、模数转换以及运算处理后得到所需的断路器数字信号状态量。
优选地，所述监测数据采集模块所采集的数据还包括常开触点和常闭触点，通过接入断路器常开、常闭辅助接点判断分合闸状态，根据累计操作次数判断机械寿命。
优选地，所述监测数据采集模块所获得断路器状态量，通过所述通信模块传送到上位机，所述上位机上集成设置有断路器状态监测IED，用于实时分析断路器的运行状态。
优选地，所述智能控制系统还包括人机交互模块，用于设置断路器控制参数，以及实时显示断路器的工作状态。
优选地，所述智能控制系统还包括GPS模块，用于准确定位所述断路器的安装位置，一旦出现故障时，能够及时进行定位维修。
优选地，如图3所示，所述电压与电流调理电路由3级基本电路串联构成，依次为输入级，低通滤波，电压平移；所述输入级电路用电流/电流型电压互感器和电流互感器将输入信号变换到规定的测量范围；所述低通滤波器采用二阶低通滤波器用于滤去高频干扰信号，转折频率为5KHz；所述电压平移电路使得交流输入为0时，电路输出为1.5V。
其中，所述CPU处理器是STM32芯片。
优选地，所述通信模块是以太网通信模块、GPRS通信模块、WIFI通信模块、ZIGBEE通信模块的一种或者多种。
上面结合附图对本发明的实施例进行了描述，但是本发明并不局限于上述的具体实施方式，上述的具体实施方式仅仅是示意性的，而不是限制性的，本领域的普通技术人员在本发明的启示下，在不脱离本发明宗旨和权利要求所保护的范围情况下，还可做出很多形式，这些均属于本发明的保护之内。

Claims (10)

1.一种具有自诊断功能压断路器的智能控制系统，其特征在于，包括CPU处理器、电压与电流调理电路、通信模块、电源模块以及操作机构；电网的电压、电流经电压、电流互感器成为小信号，再经所述电压与电流调理电路中调理电路变为适合CPU处理器处理的输入信号；所述CPU处理器对输入信号进行A/D转换，完成测量算法、各种保护算法和辅助功能，并且通过所述通信模块与上位机进行通信；所述电源模块为系统各个模块提供工作电源；所述操作机构根据所述CPU处理器的控制指令完成动作。
2.根据权利要求1所述的一种具有自诊断功能压断路器的智能控制系统，其特征在于，所述智能控制系统还包括监测数据采集模块，用于实时采集断路器运行状态参量，根据传感器信号直接或经数据运算处理得到断路器状态量，进而诊断断路器运行状态。
3.根据权利要求2所述的一种具有自诊断功能压断路器的智能控制系统，其特征在于，所述监测数据采集模块具有５路模拟量输入，包括合分闸线圈电流、储能电机电流信号、动触头行程信号和振动信号，通过零磁通型霍尔穿心式电流传感器将线圈回路电流和储能电机电流转换成0-30 mA的电流输入，通过位移传感器增量式光电编码器监测动触头行程，通过振动信号传感器监测断路器机械振动。
4.根据权利要求3所述的一种具有自诊断功能压断路器的智能控制系统，其特征在于，所述监测数据采集模块对所述合分闸线圈电流、储能电机电流信号、动触头行程信号和振动信号进行信号调理、隔离滤波、模数转换以及运算处理后得到所需的断路器数字信号状态量。
5.根据权利要求3所述的一种具有自诊断功能压断路器的智能控制系统，其特征在于，所述监测数据采集模块所采集的数据还包括常开触点和常闭触点，通过接入断路器常开、常闭辅助接点判断分合闸状态，根据累计操作次数判断机械寿命。
6.根据权利要求2-5任一项所述的一种具有自诊断功能压断路器的智能控制系统，其特征在于，所述监测数据采集模块所获得断路器状态量，通过所述通信模块传送到上位机，所述上位机上集成设置有断路器状态监测IED，用于实时分析断路器的运行状态。
7.根据权利要求6所述的一种具有自诊断功能压断路器的智能控制系统，其特征在于，所述智能控制系统还包括人机交互模块，用于设置断路器控制参数，以及实时显示断路器的工作状态。
8.根据权利要求6所述的一种具有自诊断功能压断路器的智能控制系统，其特征在于，所述智能控制系统还包括GPS模块，用于准确定位所述断路器的安装位置。
9.根据权利要求6所述的一种具有自诊断功能压断路器的智能控制系统，其特征在于，所述电压与电流调理电路由3级基本电路串联构成，依次为输入级，低通滤波，电压平移；所述输入级电路用电流/电流型电压互感器和电流互感器将输入信号变换到规定的测量范围；所述低通滤波器采用二阶低通滤波器用于滤去高频干扰信号，转折频率为5KHz；所述电压平移电路使得交流输入为0时，电路输出为1.5V。
10.根据权利要求6所述的一种具有自诊断功能压断路器的智能控制系统，其特征在于，所述通信模块是以太网通信模块、GPRS通信模块、WIFI通信模块、ZIGBEE通信模块的一种或者多种。
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