CN108037449A - 一种高压断路器自动检测系统 - Google Patents

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芦宇峰
夏小飞
黄辉敏
王飞风
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Abstract

本发明公开了一种高压断路器自动检测系统,涉及电力系统中电力设备的检测技术领域。所述高压断路器自动检测系统,包括依次连接的断路器预试项目检测单元、PLC逻辑处理单元以及上位机处理单元,通过断路器预试项目检测单元的机械特性检测单元、回路电阻检测单元、绝缘电阻检测单元和介质损耗检测单元分别检测断路器的机械特性、回路电阻、绝缘电阻、介质损耗等性能指标,所有的检测数据通过PLC逻辑处理单元统一转换和分类处理后,再由上位机处理单元进行处理分析,从而得出检测结果和初步的诊断结论,避免了多个检测项目需要携带多种检测仪器的缺陷,使高压断路器的检测更加智能化和集成化,大大提高生产管理效率,节约人力物力和降低劳动强度。

Description

一种高压断路器自动检测系统
技术领域
[0001]本发明属于电力系统中电力设备的检测技术领域,尤其涉及一种高压断路器自动 检测系统。
背景技术
[0002]目前随着电力公司预防性试验规程的要求越来越高,各项反措文件要求越来越严 格,在开展断路器试验中遇到的问题较多,尤其是500kV断路器:首先检测项目多,开展试验 时需要携带多种仪器,频繁的搬运、更换仪器、改变测试引线、接拆线、使用不同的检测仪器 和软件,劳动强度大,对试验人员要求高;其次人工管理每项的试验结果,需要花费大量纸 张记录,容易造成资源的浪费,而且存档备案时容易造成数据遗失;最后测试结果的判断, 需要人工进行判断,对现场试验人员要求高,容易因疲劳及疏忽产生错误,造成对试验结果 的误判。
[0003]基于此,本发明提出一种高压断路器自动检测系统,能够自动对各项试验数据进 行记录、分析、存储和管理,实现试验数据的在线查询、检索和比对,试验完成可自动根据预 设的模板生成、导出和打印试验报告,以实现试验数据的历史数据查询以及自动分析,并给 出初步诊断结论,可大大提高生产管理效率,节约人力物力和降低劳动强度,对电力部门具 有非常重要的意义。
发明内容
[0004]针对现有技术的不足,本发明提供一种高压断路器自动检测系统。
[0005] 本发明是通过如下的技术方案来解决上述技术问题的:一种高压断路器自动检测 系统,包括依次连接的断路器预试项目检测单元、PLC逻辑处理单元以及上位机处理单元; 所述断路器预试项目检测单元包括机械特性检测单元、回路电阻检测单元、绝缘电阻检测 单元和介质损耗检测单元,各检测单元分别用于检测断路器的机械特性、回路电阻、绝缘电 阻、介质损耗(含电容量)等性能指标;所述PLC逻辑处理单元,用于采集各检测单元检测到 的数据,并将采集到的检测数据进行模数转换、归类处理后,发送至所述上位机处理单元; 所述上位机处理单元,用于对转换和归类后的检测数据进行处理、分析,得出检测结果,生 成和导出试验报告,并将所有数据和结果进行储存; 该系统还包括分别与所述上位机处理单元连接的显示单元和打印机,所述显示单元, 用于显不检测结果、显不在线查询结果以及检测数据的比对分析结果;所述打印机,用于打 印根据上位机处理单元设定程序自动生成和导出的试验报告。
[0006] 进一步的,所述PLC逻辑处理单元采用PLC300控制器,所述PLC300控制器通过 RS232与各检测单元进行通讯,而获取各检测单元检测到的数据。
[0007]进一步的,所述上位机处理单元包括依次连接的处理模块、存储模块以及数据库 管理模块;所述处理模块,用于根据设定的程序对转换和归类后的检测数据进行处理分析, 进行检测结果的自动计算和判断,并将计算后的检测结果和检测数据发送至存储模块进行 存储.所述存储模块,用于对各类检测结果和检测数据进行分类存储;所还双贴浑e = 块,用于对存储模块所存储的结果和数据进行管理操作,包括在线查询、检索以及比对分 析。 、 、
[0008]进一步的,所述绝缘电阻检测单元通过获取待测尚压断路器的直流泄漏电知L和直 流高压来计算绝缘电阻值。 一古、友
[0009]进一步的,所述绝缘电阻检测单元包括分压电阻、绝缘泄漏电流米样单兀和直'/;IL 高压采样单元;所述绝缘泄漏电流采样单元包括依次连接的第一 1_¥转换电路f'流电、路、 第一滤波电路、第一放大电路、第一 AD转换电路以及第一 ARM处理器;所述直流高压采样单 元包括依次连接的跟随电路、滤波及放大电路、第二AD转换电路以及第二ARM处理器;所述 第一 I-V转换电路通过泄漏电流输入端与待测高压断路器连接,高压屏蔽端悬空;所述跟随 电路通过分压电阻与待测高压断路器的高压端连接。 一
[0010] 进一步的,所述介质损耗检测单元包括待测电容器CX、标准电容器Cn、cx电^采样 单元、Cn电流采样单元、以及相连接的第三AD转换电路和ARM处理电路;所述〇(电流采样单 元分别与待测电容器CX和第三AD转换电路连接,所述Cn电流采样单元分别与标准电容器Cn 和第三AD转换电路连接;检测时,介质损耗检测单元通过正接法与待测高压断路器连接,直 接将待测电容器CX、标准电容器Cn连接在待测高压断路器的两端。 _
[0011] 进一步的,为保证两路电流信号的一致性,所述CX电流采样单元和Cn电流采^单 元采用相同的采样电路,且选用的元器件参数也相同;所述cx电流采样单元和以电流采样 单元均包括滤波反馈电路,以及依次连接的端口保护电路、第二I-V转换电路、第二滤波电 路以及第二放大电路;所述滤波反馈电路分别与第二滤波电路的输出端和第二I_V转换电 路的输入端连接。
[0012] 进一步的,所述回路电阻检测单元采用四线法测量回路电阻,一对电流输出线从 恒流电源输出端通过标准电阻连接至待测高压断路器上,并通过对标准电阻的电压进行采 样而获取输出电流;另一对电压测试线直接连接至待测高压断路器的两端,采集髙压断路 器上的电压。
[0013] 进一步的,所述回路电阻检测单元还包括电流采样单元、电压采样单元以及主控 制电路;所述电流采样单元并接于标准电阻的两端,所述电压采样单元并接于待测高压断 路器的两端;所述电流采样单元、电压采样单元均包括依次连接的保护电路、第三滤波电 路、放大及增益切换电路以及AD采样电路;所述AD采样电路与所述主控制电路连接。
[0014]与现有技术相比,本发明所提供的高压断路器自动检测系统,包括依次连接的断 路器预试项目检测单元、PLC逻辑处理单元以及上位机处理单元,通过断路器预试项目检测 单元的机械特性检测单元、回路电阻检测单元、绝缘电阻检测单元和介质损耗检测单元分 别检测断路器的机械特性、回路电阻、绝缘电阻、介质损耗等性能指标,所有的检测数据通 过PLC逻辑处理单元统一转换和分类处理后,再由上位机处理单元进行处理分析,从而得出 检测结果和初步的诊断结论,避免了多个检测项目需要携带多种检测仪器的缺陷,使高压 断路器的检测更加智能化和集成化,大大提高生产管理效率,节约人力物力和降低劳动强 度。
附图说明
[0015] 为了更清楚地说明本发明的技术方案,下面将对实施例描述中所需要使用的附图 作简单地介绍,显而易见地,下面描述中的附图仅仅是本发明的一个实施例,对于本领域普 通技术人员来说,在不付出创造性劳动的前提下,还可以根据这些附图获得其他的附图。
[0016] 图1是本发明一种高压断路器自动检测系统的结构框图; 图2是本发明绝缘电阻检测单元的结构框图; 图3是本发明介质损耗检测单元的结构框图; 图4是本发明回路电阻检测单元的结构框图。
具体实施方式
[0017] 下面结合本发明实施例中的附图,对本发明中的技术方案进行清楚、完整地描述, 显然,所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例,而不是全部的实施例。基于本发明中的 实施例,本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例, 都属于本发明保护的范围。
[0018] 如图1所示,本发明所提供的一种高压断路器自动检测系统,包括依次连接的断路 器预试项目检测单元、PLC逻辑处理单元以及上位机处理单元;断路器预试项目检测单元包 括机械特性检测单元、回路电阻检测单元、绝缘电阻检测单元和介质损耗检测单元,各检测 单元分别用于检测断路器的机械特性、回路电阻、绝缘电阻、介质损耗(含电容量)等性能指 标;PLC逻辑处理单元,用于采集各检测单元检测到的数据,并将采集到的检测数据进行模 数转换、归类处理后,发送至上位机处理单元;上位机处理单元,用于对转换和归类后的检 测数据进行处理、分析,得出检测结果,生成和导出试验报告,并将所有数据和结果进行储 存; 该系统还包括分别与上位机处理单元连接的显示单元和打印机,显示单元,用于显示 检测结果、显示在线查询结果以及检测数据的比对分析结果;打印机,用于打印根据上位机 处理单元设定程序自动生成和导出的试验报告。
[0019] PLC逻辑处理单元采用PLC300控制器,PLC300控制器通过RS232与各检测单元进行 通讯,而获取各检测单元检测到的数据。
[0020] 上位机处理单元包括依次连接的处理模块、存储模块以及数据库管理模块;处理 模块,用于根据设定的程序对转换和归类后的检测数据进行处理分析,进行检测结果的自 动计算和判断,并将计算后的检测结果和检测数据发送至存储模块进行存储;存储模块,用 于对各类检测结果和检测数据进行分类存储;数据库管理模块,用于对存储模块所存储的 结果和数据进行管理操作,包括在线查询、检索以及比对分析。
[0021] 如图2所示,绝缘电阻检测单元分别检测待测高压断路器的直流泄漏电流I和直流 高压U,再根据欧姆定律计算绝缘电阻R = U / I。绝缘电阻检测单元包括分压电阻、绝缘泄 漏电流采样单元和直流高压采样单元;绝缘泄漏电流采样单元包括依次连接的第一 i-v转 换电路、扩流电路、第一滤波电路、第一放大电路、第一 AD转换电路以及第一 ARM处理器;直 流高压采样单元包括依次连接的跟随电路、滤波及放大电路、第二AD转换电路以f第二ARM 处理器;检测时,第一 I-V转换电路通过泄漏电流输入端与待测高压断路器连接,高压屏蔽 端悬空;跟随电路通过分压电阻与待测高压断路器的高压端连接。
[0022]绝缘泄漏电流采样单元中,待测高压断路器高压端的输出线采用双屏蔽结构,从 物理上确保采样的准确性;第一 I-V转换电路以高精度运放为核心的通用1_¥转换电路,筒 精度运放选用低温漂、低偏置电流的CMOS运放;扩流电路,用于扩充第一 I-Vf换电路的输 出电流,以便提高其驱动能力;第一滤波电路,主要起着平缓直流波动及消除高配干扰的作 用;第一 AD转换电路是以ADS1240为核心的采样电路,ADS1240具有可选的输入缓冲,可以提 高输入阻抗;第一ARM处理器选用的是高速低功耗ARM7处理器Ipc2148,lpc2148具有多个32 位定时器、1个或2个1〇位ADC、10位DAC、Pm6S道、妨个高速GPI0线以及多达9个边沿或电平 触发的外部中断管脚,适用于工业控制及测量。直流高压采样单元中,跟随电路是以⑶仍运 放为主的放大电路,其滤波及放大电路、第二AD转换电路以及第二ARM处理器与绝缘泄漏电 流采样单元中的是一样的。
[0023] 如图3所示,介质损耗检测单元包括待测电容器CX、标准电容器Cn、a电流采样单 元、Cn电流采样单元、以及相连接的第三AD转换电路和ARM处理电路;CX电流采样单元分别 与待测电容器CX的一端和第三AD转换电路连接,Cn电流采样单元分别与标准电容器Cn的一 端和第三AD转换电路连接。检测时,待测电容器CX的另一端和标准电容器Cn的另一端分别 与待测高压断路器的两端连接,检测待测电容器CX和标准电容器Cn的两路电流,通过ARM处 理电路的处理和分析,得出待测设备的电流以及标准电容器Cn电流的幅值和相角,从而获 得待测电容器CX的电容量及介损值。
[0024] 为保证两路电流信号的一致性,CX电流采样单元和Cn电流采样单元采用相同的采 样电路,且选用的元器件参数也相同,CX电流采样单元和Cn电流采样单元均包括滤波反馈 电路,以及依次连接的端口保护电路、第二I -V转换电路、第二滤波电路以及第二放大电路; 滤波反馈电路分别与第二滤波电路的输出端和第二I-V转换电路的输入端连接。端口保护 电路选用气体放电管或TVS管;通过滤波反馈电路的相位补偿,实现采样电路的零磁通效 应,避免第二滤波电路的存在影响电流信号的相位。
[0025]如图4所示,回路电阻检测单元采用四线法测量回路电阻,一对电流输出线从恒流 电源输出端通过标准电阻连接至待测高压断路器上,并通过对标准电阻的电压进行采样而 获取输出电流;另一对电压测试线直接连接至待测高压断路器的两端,采集高压断路器上 的电压。回路电阻检测单元还包括电流采样单元、电压采样单元以及主控制电路;电流采样 单元并接于标准电阻的两端,电压采样单元并接于待测高压断路器的两端;电流采样单元、 电压采样单元均包括依次连接的保护电路、第三滤波电路、放大及增益切换电路以及AD采 样电路;AD采样电路与主控制电路连接。保护电路主要起到浪涌电流及过电压保护,避免 在上电瞬间、电源波动、外界干扰等不良条件影响下,对采样单元造成损坏;放大及增益切 换电路利用低功耗、高精度精密仪表放大器组成放大电路对电压进行放大,由于电压采样 信号范围较大,加入了增益自动切换电路,能根据采样电压信号大小自动切换放大电路的 放大倍数,使得到AD采样电路的端口电压信号落在合理范围之内,避免采样信号过小或超 出AD采样电路的端口电压范围造成的器件损坏。
[0026]以上所揭露的仅为本发明的具体实施方式,但本发明的保护范围并不局限于此, 任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内,可轻易想到变化或变型,都 应涵盖在本发明的保护范围之内。

Claims (9)

1. 一种高压断路器自动检测系统,其特征在于:包括依次连接的断路器预试项目检测 单元、PLC逻辑处理单元以及上位机处理单元;所述断路器预试项目检测单元包括机械特性 检测单元、回路电阻检测单元、绝缘电阻检测单元和介质损耗检测单元,各检测单元分别用 于检测断路器的机械特性、回路电阻、绝缘电阻、介质损耗相关性能指标;所述PLC逻辑处理 单元,用于采集各检测单元检测到的数据,并将采集到的检测数据进行模数转换、归类处理 后,发送至所述上位机处理单元;所述上位机处理单元,用于对转换和归类后的检测数据进 行处理、分析,得出检测结果,生成和导出试验报告,并将所有数据和结果进彳丁储存; 该系统还包括分别与所述上位机处理单元连接的显示单元和打印机,所述显示单元, 用于显示检测结果、显示在线查询结果以及检测数据的比对分析结果;所述打印机,用于打 印根据上位机处理单元设定程序自动生成和导出的试验报告。
2. 如权利要求1所述的高压断路器自动检测系统,其特征在于:所述PLC逻辑处理单元 采用PLC300控制器,所述PLC300控制器通过RS232与各检测单元进行通讯,而获取各检测单 元检测到的数据。
3. 如权利要求1所述的高压断路器自动检测系统,其特征在于:所述上位机处理单元包 括依次连接的处理模块、存储模块以及数据库管理模块;所述处理模块,用于根据设定的程 序对转换和归类后的检测数据进行处理分析,进行检测结果的自动计算和判断,并将计算 后的检测结果和检测数据发送至存储模块进行存储;所述存储模块,用于对各类检测结果 和检测数据进行分类存储;所述数据库管理模块,用于对存储模块所存储的结果和数据进 行管理操作,包括在线查询、检索以及比对分析。
4. 如权利要求1所述的高压断路器自动检测系统,其特征在于:所述绝缘电阻检测单元 通过获取待测高压断路器的直流泄漏电流和直流高压来计算绝缘电阻值。
5. 如权利要求1或4所述的高压断路器自动检测系统,其特征在于:所述绝缘电阻检测 单元包括分压电阻、绝缘泄漏电流采样单元和直流高压采样单元;所述绝缘泄漏电流采样 单元包括依次连接的第一 I-V转换电路、扩流电路、第一滤波电路、第一放大电路、第一 ADR 换电路以及第一 ARM处理器;所述直流高压采样单元包括依次连接的跟随电路、滤波及放大 电路、第二AD转换电路以及第二ARM处理器;所述第一 I-V转换电路通过泄漏电流输入端与 待测高压断路器连接;所述跟随电路通过分压电阻与待测高压断路器的高压端连接。
6. 如权利要求1所述的高压断路器自动检测系统,其特征在于:所述介质损耗检测单元 包括待测电容器CX、标准电容器Cn、CX电流采样单元、Cn电流采样单元、以及相连接的第三 AD转换电路和ARM处理电路;所述CX电流采样单元分别与待测电容器CX和第三AD转换电路 连接,所述Cn电流采样单元分别与标准电容器Cn和第二AD转换电路连接。
7. 如权利要求6所述的高压断路器自动检测系统,其特征在于:所述CX电流采样单元和 Cn电流采样单元采用相同的采样电路,且选用的元器件参数也相同;所述CX电流采样单元 和Cn电流采样单元均包括滤波反馈电路,以及依次连接的端口保护电路、第二I-V转换电 路、第二滤波电路以及第二放大电路;所述滤波反馈电路分别与第二滤波电路的输出端和 第二I-V转换电路的输入端连接。
8. 如权利要求1所述的高压断路器自动检测系统,其特征在于:所述回路电阻检测单元 采用四线法测量回路电阻,一对电流输出线从恒流电源输出端通过标准电阻连接至待测高 压断路器上,并通过对标准电阻的电压进行采样而获取输出电流;另一对电压测试线直接 连接至待测高压断路器的呐%,米集高压断路器上的电压D
9.如权利要求8所述的高压断路器自动检测系统,其特征在于:所述回路电阻检测单元 还包括电流采样单元、电压采样单元以及主控制电路;所述电流采样单元并接于标准电阻 的两端,所述电压采样单元并接于待测高压断路器的两端;所述电流采样单元、电压采样单 元均包括依次连接的保护电路、第三滤波电路、放大及增益切换电路以及AD采样电路;所述 AD采样电路与所述主控制电路连接。
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