CN106950493A - 基于红外线检测的断路器在线监测系统 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及断路器的技术领域，尤其涉及一种基于红外线检测的断路器在线监测系统，包括555多谐振电路、红外线发射装置、红外线接收装置、计时器、信号处理及特征参量的计算、状态识别及故障趋势分析、报警器、显示装置。本发明通过对断路器的振动信号进行红外线监测，实现了故障状态分类的功能，为断路器的运行维护和管理提供准确依据，提高了断路器的检修效率及配电系统的供电可靠性。
Description
技术领域
本发明涉及断路器的技术领域，尤其是一种基于红外线检测的断路器在线监测系统。
技术背景
高压断路器是电力系统中最重要的开关设备，在电网中起到控制和保护作用，即根据电网运行的需要用它来可靠的投入或切除相应的线路或电气设备。当线路或电气设备发生故障时，将故障部分从电网中快速切除，保证电网无故障部分正常运行。如果断路器不能在电力系统发生故障时开断线路、消除故障，就会使事故扩大造成大面积的停电。因此高压断路器性能的好坏、工作的可靠程度是决定电力系统安全运行的重要因素。
有关统计表明，变电站维护费用的一半以上是用在高压断路器上，断路器的大修完全解体，既费时间，费用也很高，而且解体和重新装配会引起很多新的缺陷。单靠传统的预防性试验和定期检修已不能满足电力系统飞速发展的要求。为了确保电力系统的安全运行，最大限度地降低事故率，迫切需要实行电气设备的状态检修。
因此，及时了解断路器的工作状态、缺陷的部位，减少过早或不必要的停电试验和检修，减少维护工作量，降低维修费用，提高检修的针对性，可显著提高电力系统可靠性和经济性。所以必须对高压断路器状态实行在线监测，实时监测断路器的运行状态，并为设备的状态检修提供依据。
发明内容
本发明要解决的技术问题是：克服现有技术的不足，提供一个体积小、安装方便、监控性能好的一种基于红外线检测的断路器在线监测系统。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：
在上述的基于红外线检测的断路器在线监测系统，包括依次连接的555多谐振电路、红外线发射装置；依次连接的信号处理及计算装置、状态识别及故障趋势分析装置、报警器、显示装置；红外线接收装置和计时器同时与红外线发射装置连接；红外线接收装置和计时器还同时与信号处理及计算装置连接。
在上述的基于红外线检测的断路器在线监测系统，红外线发射装置位于断路器的操动机构上，红外线接收装置位于断路器的闭合触点处，两者用于确定断路器操动机构的位移信号。
在上述的基于红外线检测的断路器在线监测系统，所述555多谐振电路包括：555定时器、外接电阻R1、R2、R3和电容C1、C2；其电路连接方式如图2所示，外接电阻R1与555定时器的复位引脚RST连接，外接电阻R3与555定时器的放电引脚DIS连接，外接电阻R2与555定时器的触发引脚THR连接，电容C1与555定时器的输出引脚TRI连接，电容C2与555定时器的控制电压引脚CCN连接。
在上述的基于红外线检测的断路器在线监测系统，所述红外线发射装置采用深圳兰丰科技发射管LF5038；红外线接收装置采用深圳兰丰科技发射管LF0038R。
在上述的基于红外线检测的断路器在线监测系统，所述信号处理及计算装置包括：信号调理模块、滤波器、A/D转换器、信号处理、特征量的计算模块；其中信号调理模块采用NI公司的SCXI系列产品；滤波器采用Pasternack的调谐滤波器，产品ID为PE8731；A/D转换器采用Risym ADS1115小型16位精密模数转换器模块；信号处理以及特征量的计算采用其高科技SignalPad基本信号处理模块。
在上述的基于红外线检测的断路器在线监测系统，所述状态识别及故障趋势分析装置采用专家决策系统，包括断路器状态云数据库以及智能专家分析系统，断路器状态云数据库以及智能专家分析系统采用型号是东莞塘厦瑞泰仪器的E06TM1600断路器分析系统。
在上述的基于红外线检测的断路器在线监测系统，所述报警器采用型号是宏安科HAK-5-16E；
在上述的基于红外线检测的断路器在线监测系统，所述显示装置采用LCD显示器。
工作时，将系统的分合闸信号传递给555多谐振电路，通过谐振电路来控制红外线发射装置。红外线发射装置发射出的红外线被红外线接收装置所接受，此时触发计时器开始工作。由于红外线不扩散的原理，通过红外线发射装置和红外线接收装置的数据，可以得到断路器的位移，加之计时器的数据，信号处理装置可以计算得到加速度信号。所有的数据都可以通过相应简单的计算得到断路器的机械振动信号。而机械振动传感部件获取的振动信号对分析断路器机构形变、润滑、检修错误调整、内部部件工作不正常等故障的诊断灵敏度高，可以提高断路器在线监测的精度。所得的振动信号经过专家决策系统进行状态识别及故障趋势分析，专家系统事先将专家的知识加以总结分类，形成规则存入计算机，然后根据外部输入的原始数据，模拟专家的推理、判断与思维过程，从而做出正确的决策和指导。若相应参数不符合正常状态下的参数则报警器动作，否则报警器不动作，并把相关的参数通过显示装置显示，有利于工作人员及时了解断路器的工作状态。
本发明具有如下优点：通过对断路器的振动信号进行红外线监测，实现了故障状态分类的功能，为断路器的运行维护和管理提供准确依据，提高了断路器的检修效率及配电系统的供电可靠性。
附图说明
下面结合附图和实施方式对本发明进一步说明。
图1是本发明的示意图。
图2为555多谐振电路图。
图3为信号处理及计算装置结构图。
图4为状态识别及故障趋势分析装置结构图。
具体实施方式
现在结合附图对本发明作进一步的说明。这些附图均为简化的示意图仅以示意方式说明本发明的基本结构，因此其仅显示与本发明有关的构成。图中，1是555多谐振电路，2是红外线发射装置，3是红外线接收装置，4是计时器，5是信号处理及计算装置，6是状态识别及故障趋势分析装置，7是报警器，8是显示装置。
如图1所示的基于红外线检测的断路器在线监测系统，该系统包括555多谐振电路、红外线发射装置、红外线接收装置、计时器、信号处理及特征参量的计算、状态识别及故障趋势分析、报警器、显示装置。
将系统的分合闸信号传递给555多谐振电路，通过谐振电路来控制红外线发射装置。红外线发射装置位于断路器的操动机构上，红外线接收装置位于断路器的闭合触点处，两者用于确定断路器操动机构的位移信号。红外线发射装置发射出的红外线被红外线接收装置所接收，此时触发计时器开始工作。由于红外线不扩散的原理，通过红外线发射装置和红外线接收装置的数据，可以得到断路器的位移，加之计时器的数据，信号处理装置可以计算得到加速度信号。所有的数据都可以通过相应简单的计算得到断路器的机械振动信号。而机械振动传感部件获取的振动信号对分析断路器机构形变、润滑、检修错误调整、内部部件工作不正常等故障的诊断灵敏度高，可以提高断路器在线监测的精度。所得的振动信号经过专家决策系统进行状态识别及故障趋势分析，专家系统事先将专家的知识加以总结分类，形成规则存入计算机，然后根据外部输入的原始数据，模拟专家的推理、判断与思维过程，从而做出正确的决策和指导。若相应参数不符合正常状态下的参数则报警器动作，否则报警器不动作，并把相关的参数通过显示装置显示，有利于工作人员及时了解断路器的工作状态。
以上对本发明的一个实施例进行了详细说明，但所述内容仅为本发明的较佳实施例，不能被认为用于限定本发明的实施范围。凡依本发明申请范围所作的均等变化与改进等，均应仍归属于本发明的专利涵盖范围内。
本文中所描述的具体实施例仅仅是对本实用精神作举例说明。本实用所属技术领域的技术人员可以对所描述的具体实施例做各种各样的修改或补充或采用类似的方式替代，但并不会偏离本实用的精神或者超越所附权利要求书所定义的范围。
Claims (7)
1.基于红外线检测的断路器在线监测系统，其特征在于，包括依次连接的555多谐振电路、红外线发射装置；依次连接的信号处理及计算装置、状态识别及故障趋势分析装置、报警器、显示装置；红外线接收装置和计时器同时与红外线发射装置连接；红外线接收装置和计时器还同时与信号处理及计算装置连接。
2.根据权利要求1所述的基于红外线检测的断路器在线监测系统，其特征在于，红外线发射装置位于断路器的操动机构上，红外线接收装置位于断路器的闭合触点处，两者用于确定断路器操动机构的位移信号。
3.根据权利要求1所述的基于红外线检测的断路器在线监测系统，其特征在于，所述555多谐振电路包括：555定时器、外接电阻R1、R2、R3和电容C1、C2；其电路连接方式如图2所示，外接电阻R1与555定时器的复位引脚RST连接，外接电阻R3与555定时器的放电引脚DIS连接，外接电阻R2与555定时器的触发引脚THR连接，电容C1与555定时器的输出引脚TRI连接，电容C2与555定时器的控制电压引脚CCN连接。
4.根据权利要求1所述的基于红外线检测的断路器在线监测系统，其特征在于，所述红外线发射装置采用深圳兰丰科技发射管LF5038；红外线接收装置采用深圳兰丰科技发射管LF0038R。
5.根据权利要求1所述的基于红外线检测的断路器在线监测系统，其特征在于，所述信号处理及计算装置包括：信号调理模块、滤波器、A/D转换器、信号处理、特征量的计算模块；其中信号调理模块采用NI公司的SCXI系列产品；滤波器采用Pasternack的调谐滤波器，产品ID为PE8731；A/D转换器采用Risym ADS1115小型16位精密模数转换器模块；信号处理以及特征量的计算采用其高科技SignalPad基本信号处理模块。
6.根据权利要求1所述的基于红外线检测的断路器在线监测系统，其特征在于，所述状态识别及故障趋势分析装置采用专家决策系统，包括断路器状态云数据库以及智能专家分析系统，断路器状态云数据库以及智能专家分析系统采用型号是东莞塘厦瑞泰仪器的E06TM1600断路器分析系统。
7.根据权利要求1所述的基于红外线检测的断路器在线监测系统，其特征在于，所述报警器采用型号是宏安科HAK-5-16E；
根据权利要求1所述的基于红外线检测的断路器在线监测系统，其特征在于，所述显示装置采用LCD显示器。
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