CN110018414A - 一种隔离开关分合闸状态监测设备及其应用 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种隔离开关分合闸状态监测设备及其应用，包括信息处理板、电源板、mems传感器、屏蔽用密封壳体；本发明通过高精度的mems传感器提供敏感数据，通过高性能的信息处理板和先进的动力学解算与卡尔曼动态滤波算法，能够快速求解出载体当前的实时运动姿态，经过数据编码和打包处理后通过RS232/RS422/RS485/LAN接口输出，从而实现对隔离开关的分合闸状态监测。

Description

一种隔离开关分合闸状态监测设备及其应用

技术领域

本发明属于电力电网技术领域，更具体地，涉及一种隔离开关分合闸状态监测设备，以及应用所述设备的方法。

背景技术

“一键顺控”作为智能化电网改造的关键技术，是减少基层电网维护人员工作量、缓解基层人员人力不足的重要技术手段之一，为国家电网各基层变电所、变电站的安全可靠运行提供了一种新的监控手段，对保障居民、工业用电具有非常重要的意义。

目前，电网一般采用限位开关来监控隔离开关的分合闸状态，监测手段单一，不符合电网在自动状态检测时需要两路原理独立监测手段的技术要求。

发明内容

针对现有技术的以上缺陷或技术需求，本发明的目的在于提供一种隔离开关分合闸状态监测设备，通过采用mems传感器对隔离开关闸刀位置进行检测，从而实现对闸刀位置的自动监测，为“一键顺控”提供良好的硬件基础。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：一种隔离开关分合闸状态监测设备，由设置在屏蔽用密封壳体内的电源板、信息处理板和mems传感器等共同组成；其中所述密封壳体主要是提供安装平台的基础，能提供水密、气密的传感器安装空间，同时提供静电保护，并对外提供安装接口和坐标基准；所述电源板主要是为 mems传感器提供稳定的供电，通过光电隔离或磁隔离的方式，防止电冲击对接口芯片、供电芯片造成损坏；所述mems传感器主要完成对载体原始数据进行采样，并基于所建立的坐标系基准，将这些敏感数据进行归一化处理后输出给信息处理板，进行信号处理和姿态解算；所述信息处理板主要完成姿态测量，采用先进的动力学解算与卡尔曼动态滤波算法，能够快速求解出模块当前的实时运动姿态，经过数据编码和打包处理后通过RS232/RS422/RS485/LAN接口输出，从而实现对隔离开关的分合闸状态监测；所述密封壳体由作为安装基准的一条底边以及底座和上壳体等组成；所述信息处理板与电源板和mems传感器通过数据传输线缆实现电气连接。

所述的一种隔离开关分合闸状态监测设备，所述的信息处理板由信息转换模块以及与信息转换模块连接的晶振、电平转换模块、网口芯片/串口芯片组成，所述的网口芯片/串口芯片连接有接口保护模块；所述的电源板由DC/DC芯片和电源接口组成；所述的电源接口连接信息转换模块，所述的电平转换模块连接mems传感器。

所述的一种隔离开关分合闸状态监测设备，其密封壳体可以由铝合金材料制成。通过将密封壳体的材料进行限定，这样与铸铁或不锈钢材料相比，能够同时减轻重量并保证适当的刚性，此外使得设备在恶劣环境下也能获得良好的保护性能。

所述的一种隔离开关分合闸状态监测设备，所述信息处理板和电源板采用接插件的方式紧固连接；所述mems传感器集成嵌入在信息处理板上；所述信息处理板通过螺钉与底座紧固连接。

所述的一种隔离开关分合闸状态监测设备，所述的底座呈大致的四方形，上下两面均设有安装用凸台。

本发明还公开了上述监测设备在电力电网中作为隔离开关分合闸状态监测的应用，包括如下步骤：

首先，通过安装接口将设备安装在隔离开关上，将密封壳体的一条底边作为安装基准与隔离开关转轴保持平行；

其次，通过电源板为设备上电，通过信息处理板的RS232/RS422/RS485/LAN接口输出；

再次标定分闸位置角度A1和合闸位置角度A2；

接着设定分闸位置判定阈值（A1-b，A1+b）和合闸位置判定阈值（A2-b，A2+b）；

最后，当隔离开关转动时，设备直接输出分闸状态和合闸状态的判定结果。

与现有技术相比，按照本发明的监测设备主要具备以下的技术优点：

1，通过高精度的mems传感器提供敏感数据，通过高性能的信息处理板和先进的动力学解算与卡尔曼动态滤波算法，能够快速求解出载体当前的实时运动姿态，经过数据编码和打包处理后通过RS232/RS422/RS485/LAN接口输出,从而实现对隔离开关的分合闸状态监测；

2，通过安装基准来建立测量轴线，这样能够以简单易行的方式将设备的测量数据予以统一，由此便于后期的运算处理及反馈过程；

3，由于高速数字电路和高精度mems传感器，提高数据输出率，在隔离开关分合闸的过程中能监测过程状态。

附图说明

图1是本发明的结构正视图；

图2是本发明的结构俯视图；

图3是本发明的信息流程图。

各附图标记为：11—信息处理板，12—电源板，13—mems传感器，14—密封壳体，21—安装基准，22—底座，23—上壳体。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

下面将参照附图结合具体实施例对本发明进一步的说明。

图1是按照本发明的隔离开关分合闸状态监测设备的结构正视图，图2是按照本发明的隔离开关分合闸状态监测设备的结构模型图。

如图1和图2中所示，按照本发明的隔离开关分合闸状态监测设备主要包括信息处理板11、电源板12、mems传感器13、屏蔽用密封壳体14，密封壳体14的构造可以呈不同的具体形式，在本发明的具体实施例中，所述密封壳体14由作为安装基准21的一条底边以及底座22和上壳体23等组成，以及信息处理板11、电源板12、mems传感器13的相关部件实现电气连接的测量数据传输线缆（图中未具体显示出）。

通过将密封壳体14的一条底边作为安装基准21，这样能够在设备安装时确保隔离开关的转动轴线与安装基准21平行，有利于避免转角耦合效应、提高测量精度。mems传感器13和密封壳体14在安装时需要注意安装方向与X轴指向的一致性，通过以上对mems传感器13和密封壳体14之间安装方向的进一步限定，一方面能够尽量避免姿态欧拉角三轴指向与壳体安装基准21线不正交导致的转角耦合问题，提高测量精度；另一方面在安装完成后能够直观快速地获得姿态欧拉角三轴指向，方便使用。

所述密封壳体14主要是提供安装平台的基础，能提供水密、气密的传感器安装空间，同时提供静电保护，并对外提供安装接口和坐标基准。在一个优选实施例中，密封壳体14可以由铝合金材料制成，通过对密封壳体14的材料进行限定，这样与铸铁或不锈钢材料相比，能够同时减轻重量并保证适当的刚性，此外使得设备在恶劣环境下也能获得良好的保护性能。

所述电源板12主要是为 mems传感器13（姿态传感器）提供稳定的供电，通过光电隔离或磁隔离的方式，防止电冲击对接口芯片、供电芯片造成损坏。信息处理板11和电源板12采用接插件固连的方式，mems传感器13则集成嵌入在信息处理板11上。信息处理板11则通过螺钉与底座22固连。

所述的底座22作为整体设备的安装基础，譬如呈大致的四方形，上下两面均提供凸台用于安装，凸台可以研磨用于调整平面度；上壳体23作为各个组件的屏蔽基础，对整体装置起着电磁屏蔽和水密、气密保护作用。

参照图3所示，所述的信息处理板11由信息转换模块以及与信息转换模块连接的晶振、电平转换模块、网口芯片/串口芯片组成，所述的网口芯片/串口芯片连接有接口保护模块；所述的电源板12由DC/DC芯片和电源接口组成；所述的电源接口连接信息转换模块，所述的电平转换模块连接mems传感器13的mems芯片。所述mems传感器13主要完成对载体原始数据进行采样，并基于所建立的坐标系基准，将这些敏感数据进行归一化处理后输出给信息处理板11，进行信号处理和姿态解算；所述信息处理板11主要完成姿态测量，采用先进的动力学解算与卡尔曼动态滤波算法，能够快速求解出模块当前的实时运动姿态，经过数据编码和打包处理后通过RS232/RS422/RS485/LAN接口输出，从而实现对隔离开关的分合闸状态监测。

如图3中所示，工作步骤如下：

首先：通过安装接口将设备安装在隔离开关上，将密封壳体14的一条底边作为安装基准21与隔离开关转轴保持平行。

其次：设备上电，输出数据；

再次：标定分闸位置角度A1和合闸位置角度A2；

接着：设定分闸位置判定阈值（A1-b，A1+b）和合闸位置判定阈值（A2-b，A2+b）；

最后：当隔离开关转动时，设备直接输出分闸状态和合闸状态的判定结果。

在介绍按照本发明的检定设备、工作流程之后，以下将具体说明其与现有技术之间的比较。

下面是一些主要性能指标：

从以上附表中可以看出，按照本发明的隔离开关分合闸状态监测设备的优势主要体现在：1，测量精度高；2，数据率高；3，通过设置安装基准21，方便实现设备安装标校和数据统一转换功能。

这些优势使得按照本发明的隔离开关分合闸状态监测设备能够取得高精度连续实时输出，便于操作以及适用各种测量环境等多方面的效果，并尤其适用于在电力电网中作为刀闸监测设备使用。

本领域的技术人员容易理解，以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (6)

1.一种隔离开关分合闸状态监测设备，其特征在于：由设置在密封壳体（14）内的电源板（12）、信息处理板（11）和mems传感器（13）组成；其中

所述密封壳体（14）提供安装平台的基础，提供水密、气密的传感器安装空间，同时提供静电保护，并对外提供安装接口和坐标基准；

所述电源板（12）为 mems传感器（13）提供稳定的供电，通过光电隔离或磁隔离的方式，防止电冲击对接口芯片、供电芯片造成损坏；

所述mems传感器（13）完成对载体原始数据进行采样，并基于所建立的坐标系基准，将这些敏感数据进行归一化处理后输出给信息处理板（11），进行信号处理和姿态解算；

所述信息处理板（11）完成姿态测量，求解出模块当前的实时运动姿态，经过数据编码和打包处理后通过RS232/RS422/RS485/LAN接口输出，从而实现对隔离开关的分合闸状态监测；

所述密封壳体（14）由作为安装基准（21）的一条底边以及底座（22）和上壳体（23）组成；

所述信息处理板（11）与电源板（12）和mems传感器（13）通过数据传输线缆实现电气连接。

2.根据权利要求1所述的一种隔离开关分合闸状态监测设备，其特征在于，所述的信息处理板（11）由信息转换模块以及与信息转换模块连接的晶振、电平转换模块、网口芯片/串口芯片组成，所述的网口芯片/串口芯片连接有接口保护模块；所述的电源板（12）由DC/DC芯片和电源接口组成；所述的电源接口连接信息转换模块，所述的电平转换模块连接mems传感器（13）。

3.根据权利要求1或2所述的一种隔离开关分合闸状态监测设备，其特征在于，所述的密封壳体（14）由铝合金材料制成。

4.根据权利要求1或2所述的一种隔离开关分合闸状态监测设备，其特征在于，所述信息处理板（11）和电源板（12）采用接插件的方式紧固连接；所述mems传感器（13）集成嵌入在信息处理板（11）上；所述信息处理板（11）通过螺钉与底座（22）紧固连接。

5.根据权利要求1或2所述的一种隔离开关分合闸状态监测设备，其特征在于，所述的底座（22）呈大致的四方形，上下两面均设有安装用凸台。

6.一种采用权利要求1所述监测设备在电力电网中监测隔离开关分合闸状态的方法，其特征在于，包括如下步骤：

首先，将设备安装在隔离开关上，将密封壳体（14）的一条底边作为安装基准（21）与隔离开关转轴保持平行；

其次，通过电源板（12）为设备上电，通过信息处理板（11）的RS232/RS422/RS485/LAN接口输出；

再次标定分闸位置角度A1和合闸位置角度A2；

接着设定分闸位置判定阈值（A1-b，A1+b）和合闸位置判定阈值（A2-b，A2+b）；

最后，当隔离开关转动时，设备直接输出分闸状态和合闸状态的判定结果。