CN109298328A - 跌落式熔断器状态监测定位装置及其故障判断方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及电网设备监测技术领域，是一种跌落式熔断器状态监测定位装置及其故障判断方法，前者包括用于监测熔断器丝具位置状态信号的位置监测模块、采集电流信号的电流检测模块、数据监测处理装置、定位转发装置和控制中心，数据监测处理装置接收熔断器丝具位置状态信号和电流信号，并判断是否发生线路故障后，通过无线通信网络发送至定位转发装置，定位转发装置定位到故障位置并通过无线通信网络发送至控制中心进行综合监控告警。本发明采用对丝具位置及电流同时监测的方式，保证丝具故障监测更加准确；通过GPS定位能够准确定位故障点位，实现对故障进行快速响应，有效减少故障排查时间与供电恢复时间，为实现配电网主动抢修作出贡献。

Description

跌落式熔断器状态监测定位装置及其故障判断方法

技术领域

本发明涉及电网设备监测技术领域，是一种跌落式熔断器状态监测定位装置及其故障判断方法。

背景技术

跌落式熔断器应用广泛，但在配电网设备管理及使用时仍存在不少问题，主要有以下两方面原因：

配电线路和电力变压器过载和短路会造成跌落保险跌落，如果在熔断器跌落时没有有效的监控手段对熔断器状态进行监测，则会导致电力运行人员无法第一时间知道故障原因及故障位置，从而造成抢修不及时，最终导致客户满意度下降。

如果遇到跌落式熔断器产品质量低劣，则会在使用过程中出现熔丝烧断但丝具无法正常断开或者丝具发生自然机械故障，在未发生故障的情况下自然跌落。上述情况如果不能进行有效监控，也会影响跌落式熔断器的故障判断，甚至电网的可靠运行。

发明内容

本发明提供了一种跌落式熔断器状态监测定位装置，克服了上述现有技术之不足，其能有效解决现有的跌落式熔断器没有设置状态监测装置，存在跌落式熔断器的故障位置及故障原因不明确，导致不能及时快速抢修，造成大面积停电的问题。

本发明的技术方案之一是通过以下措施来实现的：一种跌落式熔断器状态监测定位装置,包括用于监测熔断器丝具位置状态信号的位置监测模块、采集电流信号的电流检测模块、数据监测处理装置、定位转发装置和控制中心，数据监测处理装置接收熔断器丝具位置状态信号和电流信号，并判断是否发生线路故障后，通过无线通信网络发送至定位转发装置，定位转发装置定位到故障位置并通过无线通信网络发送至控制中心进行综合监控告警。

下面是对上述发明技术方案之一的进一步优化或/和改进：

上述数据监测处理装置包括信号处理电路、控制芯片、无线通信模块、存储器和电源模块，所述信号处理电路包括整流模块、滤波模块和信号放大处理模块，整流模块、滤波模块和信号放大处理模块依序电连接，信号放大处理模块与控制芯片连接，无线通信模块、存储器均与控制芯片连接，电源模块分别向无线通信模块和控制芯片提供供电电源。

上述位置监测模块为电容式微加速度传感器、电流检测模块为电流互感器线圈采集装置。

上述还包括监控大屏，所述控制中心向监控大屏推送监控的丝具位置实时数据和电流实时数据并显示。

本发明的技术方案之二是通过以下措施来实现的：一种跌落式熔断器状态监测定位装置的故障判断方法，包括以下步骤：

第一步，数据监测处理装置在设定时间内实时采集熔断器丝具的位置信号和电流信号，判断熔断器丝具的位置和负荷电流是否发生变化，若是，则判定熔断器发生故障，进入第二步；若熔断器丝具的位置和负荷电流均未发生变化，则判定熔断器未发生故障，结束；

第二步，判断熔断器发生何种故障，故障类型包括：（1）若在设定的时间内只有丝具位置变位信号且电流信号的负荷值未发生变化，则进入第三步；（2）若在设定的时间内电流信号的负荷值大于设置的定值且未发生丝具位置变位信号，则进入第四步；（3）若在设定的时间内电流信号的负荷值大于设置的定值且发生丝具位置变位信号，则进入第五步；

第三步，数据监测处理装置通过定位转发装置定位故障位置后并发送熔断器异常跌落告警信号至控制中心，控制中心发出异常跌落告警；

第四步，数据监测处理装置通过定位转发装置定位故障位置后并发送熔断器故障且未跌落信号至控制中心，数据监测处理装置再次主动召测电流检测模块采集的电流信号，判断负荷电流是否为零，若负荷电流为0，则发送至控制中心，控制中心不发出告警；若负荷电流不为0，则发送至控制中心，控制中心发出故障且未跌落告警；

第五步，数据监测处理装置通过定位转发装置定位故障位置后并发送熔断器故障且跌落信号至控制中心，控制中心发出故障且跌落告警。

本发明采用对丝具位置及电流同时监测的方式，保证丝具故障监测更加准确，数据监测处理采用低功耗供电设计，延长装置使用寿命，定位转发装置的体积小、重量轻，保证现场安装人员安装方便。在线路出现故障时，通过GPS定位能够准确定位故障点位，实现对故障进行快速响应，有效减少故障排查时间与供电恢复时间，为实现配电网主动抢修作出贡献。

附图说明

附图1为本发明实施例1的主控制框图。

附图2为附图1中的数据监测处理装置的结构框图。

附图3为本发明实施例2的方法流程图。

具体实施方式

本发明不受下述实施例的限制，可根据本发明的技术方案与实际情况来确定具体的实施方式。

下面结合实施例及附图对本发明作进一步描述：

实施例1：如附图1、2所示，一种跌落式熔断器状态监测定位装置,包括用于监测熔断器丝具位置状态信号的位置监测模块、采集电流信号的电流检测模块、数据监测处理装置、定位转发装置和控制中心，数据监测处理装置接收熔断器丝具位置状态信号和电流信号，并判断是否发生线路故障后，通过无线通信网络发送至定位转发装置，定位转发装置定位到故障位置并通过无线通信网络发送至控制中心进行综合监控告警。

上述定位转发装置根据实际情况可为手机或集成有处理器、电源模块、GPS定位模块和无线通信模块的通讯设备，手机或通讯设备均带有GPS定位功能和数据通信转发的功能，能够准确的定位到故障位置信息并通过无线网络发送至控制中心。通讯设备的处理器可采用型号为STM32的芯片，无线通信模块模块可采用型号为MC52i的GPRS通讯芯片，GPS定位模块可采用型号为VK1616U7G5LT的芯片，GPS信号编码采用了C/A码元，频率1.023MHz，信号接收频段为L1（1575.42MHz）。VK1616U7G5LT的芯片测量得到的是基于国际经纬度坐标标准WGS-84的经纬度信息，首先应该进行经纬度坐标的转换，再进行定位。

上述控制中心可为服务器，用于汇总所有的监测数据和发出故障告警提示。

可根据实际需要，对上述跌落式熔断器状态监测定位装置作进一步优化或/和改进：

如附图1、2所示，数据监测处理装置包括信号处理电路、控制芯片、无线通信模块、存储器和电源模块，所述信号处理电路包括整流模块、滤波模块和信号放大处理模块，整流模块、滤波模块和信号放大处理模块依序电连接，信号放大处理模块与控制芯片连接，无线通信模块、存储器均与控制芯片连接，电源模块分别向无线通信模块和控制芯片提供供电电源。

当控制芯片没有监测到故障状态信息时，进入Power Down模式，此时控制芯片内部的时钟停振，定时器、串行口等功能部件停止工作，只有外部中断继续工作，当故障发生时通过外部中断唤醒，Power Down模式下功耗<0.1uA。

无线通信模块设置为省电模式，串口处于关闭状态，在一个唤醒周期（1秒）后打开并搜索信道中是否有前导码，如没有休眠，则立即休眠状态等待下一个唤醒周期再被唤醒，如果有前导码则继续于接收状态并监控前导码并等待同步码到来后，将数据接收下来，经过解交织纠错检错确认数据无误时，置低AUX唤醒控制芯片，等待5ms后打开串口并输出数据，串口输出结束后关闭串口并置高AUX，如模式设置没有改变则再次进入休眠状态等待下一个唤醒周期。无线通信模块能够实现与定位转发装置之间通过433MHZ无线通信，通过点对点的无线通信进行传输，有效距离可保证400m。

电源模块可采用锂电池供电的低功耗设计，只有在故障上报及后台召测时才会工作，其余时间均处于睡眠模式，静态平均功耗为50uA左右。

如附图1、2所示，位置监测模块为电容式微加速度传感器、电流检测模块为电流互感器线圈采集装置。

本发明采用电容式微加速度传感器对丝具位置状态进行监测，电容式微加速度传感器的基本结构是质量块与固定电极构成的电容，当加速度使质量块产生位移时改变电容的重叠面积或间距，检测到的电容信号经过信号处理电路进行整流、滤波、放大信号调理后，以直流电压方式输出，从而间接实现对位置变化的检测。通过电流互感器线圈采集装置采集线路中的电流信号，且利用信号处理电路对电流信号进行整流、滤波、放大处理后，通过控制器的ADC将模拟信号转换为数字信号后得到电流数据。

上述的电容式微加速度传感器由两块固定电极夹着一块活动电极。在静止的情况下，活动电极与两块固定电极的距离均为形成两个大小为的串联的电容。

根据平行板电容的计算公式：

（1）

其中，C为平行极板电容值；为真空绝对介电常数，为介质介电常数，S为极板重叠面积；d为极板间距；

由上述公式（1）可知两个电容的大小会发生变化，当加速度传感器检测加速度时，活动电极受加速度力产生位移，两个电容的发生变化。由于此时电容值和极板间隙不是线性关系，常常采用差动电容检测方式以解决线性问题：

（2）

其中，∆C为差动电容变化值；d₀为原始极板间距；∆d为活动极板位移，根据上述公式（2）可得电容的变化情况，确定熔断器的位置发生变化的情况，从而判断熔断器是否发生异常跌落。

上述的电流互感器线圈采集装置采集电流用的互感器线圈利用硅钢片及漆包铜线绕制，电流互感器线圈采集装置分为两路，一路采用滤波及精密整流电路，处理线路正常运行时的负荷信息，另外一路处理线路发生故障时的瞬时短路电流，短路电流处理逻辑为，采集到故障电流超过程序预设的门限值时判断所检测丝具发生短路电流变化。

如附图1、2所示，还包括监控大屏，所述控制中心向监控大屏推送监控的丝具位置实时数据和电流实时数据并显示。

实施例2：如附图3所示，一种跌落式熔断器状态监测定位装置的故障判断方法，包括以下步骤：

第一步，数据监测处理装置在设定时间内实时采集熔断器丝具的位置信号和电流信号，判断熔断器丝具的位置和负荷电流是否发生变化，若是，则判定熔断器发生故障，进入第二步；若熔断器丝具的位置和负荷电流均未发生变化，则判定熔断器未发生故障，结束；

第二步，判断熔断器发生何种故障，故障类型包括：（1）若在设定的时间内只有丝具位置变位信号且电流信号的负荷值未发生变化，则进入第三步；（2）若在设定的时间内电流信号的负荷值大于设置的定值且未发生丝具位置变位信号，则进入第四步；（3）若在设定的时间内电流信号的负荷值大于设置的定值且发生丝具位置变位信号，则进入第五步；

第三步，数据监测处理装置通过定位转发装置定位故障位置后并发送熔断器异常跌落告警信号至控制中心，控制中心发出异常跌落告警；

第四步，数据监测处理装置通过定位转发装置定位故障位置后并发送熔断器故障且未跌落信号至控制中心，数据监测处理装置再次主动召测电流检测模块采集的电流信号，判断负荷电流是否为零，若负荷电流为0，则发送至控制中心，控制中心不发出告警；若负荷电流不为0，则发送至控制中心，控制中心发出故障且未跌落告警；

第五步，数据监测处理装置通过定位转发装置定位故障位置后并发送熔断器故障且跌落信号至控制中心，控制中心发出故障且跌落告警。

以上技术特征构成了本发明的实施例，其具有较强的适应性和实施效果，可根据实际需要增减非必要的技术特征，来满足不同情况的需求。

Claims (6)

1.一种跌落式熔断器状态监测定位装置，其特征在于包括用于监测熔断器丝具位置状态信号的位置监测模块、采集电流信号的电流检测模块、数据监测处理装置、定位转发装置和控制中心，数据监测处理装置接收熔断器丝具位置状态信号和电流信号，并判断是否发生线路故障后，通过无线通信网络发送至定位转发装置，定位转发装置定位到故障位置并通过无线通信网络发送至控制中心进行综合监控告警。

2.根据权利要求1所述的跌落式熔断器状态监测定位装置，其特征在于数据监测处理装置包括信号处理电路、控制芯片、无线通信模块、存储器和电源模块，所述信号处理电路包括整流模块、滤波模块和信号放大处理模块，整流模块、滤波模块和信号放大处理模块依序电连接，信号放大处理模块与控制芯片连接，无线通信模块、存储器均与控制芯片连接，电源模块分别向无线通信模块和控制芯片提供供电电源。

3.根据权利要求1或2所述的跌落式熔断器状态监测定位装置，其特征在于位置监测模块为电容式微加速度传感器、电流检测模块为电流互感器线圈采集装置。

4.根据权利要求1或2所述的跌落式熔断器状态监测定位装置，其特征在于还包括监控大屏，所述控制中心向监控大屏推送监控的丝具位置实时数据和电流实时数据并显示。

5.根据权利要求3所述的跌落式熔断器状态监测定位装置，其特征在于还包括监控大屏，所述控制中心向监控大屏推送监控的丝具位置实时数据和电流实时数据并显示。

6.一种使用权利要求1至5任一项所述的跌落式熔断器状态监测定位装置的故障判断方法，其特征在于：

第一步，数据监测处理装置在设定时间内实时采集熔断器丝具的位置信号和电流信号，判断熔断器丝具的位置和负荷电流是否发生变化，若是，则判定熔断器发生故障，进入第二步；若熔断器丝具的位置和负荷电流均未发生变化，则判定熔断器未发生故障，结束；

第二步，判断熔断器发生何种故障，故障类型包括：（1）若在设定的时间内只有丝具位置变位信号且电流信号的负荷值未发生变化，则进入第三步；（2）若在设定的时间内电流信号的负荷值大于设置的定值且未发生丝具位置变位信号，则进入第四步；（3）若在设定的时间内电流信号的负荷值大于设置的定值且发生丝具位置变位信号，则进入第五步；

第三步，数据监测处理装置通过定位转发装置定位故障位置后并发送熔断器异常跌落告警信号至控制中心，控制中心发出异常跌落告警；

第四步，数据监测处理装置通过定位转发装置定位故障位置后并发送熔断器故障且未跌落信号至控制中心，数据监测处理装置再次主动召测电流检测模块采集的电流信号，判断负荷电流是否为零，若负荷电流为0，则发送至控制中心，控制中心不发出告警；若负荷电流不为0，则发送至控制中心，控制中心发出故障且未跌落告警；

第五步，数据监测处理装置通过定位转发装置定位故障位置后并发送熔断器故障且跌落信号至控制中心，控制中心发出故障且跌落告警。