CN110652679B - 一种基于泛在电力物联网的断路器故障处理系统及方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种基于泛在电力物联网的断路器故障处理系统及方法，包括有断路器组、基座、灭火装置、灭火驱动装置、火情感应装置以及控制器，所述断路器组：用于保障主线路上设备的运行安全，固定安装在基座上；所述灭火装置：用于提供灭火物质，固定安装在基座上；所述灭火驱动装置：用于感应火势和驱动灭火装置开启和关闭，与灭火装置连接，所述火情感应装置：用于感知断路器发生火情故障，与控制器电连接；所述控制器、用于采集火情感应装置的火情信息，与远程终端实现通讯连接。本技术方案通过设置有灭火装置和驱动灭火装置，当有火情发生时，灭火装置可以立即做出相反应，迅速扑灭明火，减少电力线路和设备的损坏，具有突出的现实意义。

Description

一种基于泛在电力物联网的断路器故障处理系统及方法

技术领域

本发明涉及断路器故障检测技术领域，具体的，涉及一种基于泛在电力物联网的断路器故障处理系统及方法。

背景技术

断路器是指能够关合、承载和开断正常回路条件下的电流并能在规定的时间内关合、承载和开断异常回路条件下的电流的开关装置。断路器按器灭弧介质可分为真空断路器、六氟化硫断路器、磁吹断路器以及油断路器，其中油断路器是触头在油介质中闭合和断开的一种断路器，油介质的作用主要是灭弧，散热和绝缘，当断路器的动触头和静触头互相分离的时候产生电弧，电弧高温使其附近的绝缘油蒸发气化和发生热分解，油温急剧升高，油受电弧作用而分解的可燃气体（主要为氢气）进入顶盖下面的空间而与空气混合，形成爆炸性气体，在自身的高温下就有可能爆炸燃烧；为了避免类似情况的发生，断路器中的油介质需要及时的更换和维护，当发生爆炸时，除了及时切断断路器回路还需要对爆炸产生的明火及时的扑灭，以免带来更大的次生灾害。

中国专利，授权公告号 CN204215009U，公告日：2015年3月18日，公开了一种断路器故障状态诊断装置，包括：电源模块，霍尔电流传感器、AD芯片、可编程硬件平台以及状态显示模块；所述霍尔电流传感器连接断路器的合分闸线圈，用于检测断路器合分闸线圈通电过程中的电流信号；所述电源模块分别连接霍尔电流传感器、AD芯片、可编程硬件平台；所述AD芯片对所述电流信号进行模数转换并输出至所述可编程硬件平台；所述霍尔电流传感器、可编程硬件平台以及状态显示模块依次连接；所述状态显示模块显示可编程硬件平台输出的断路器的故障状态信息。该技术方案可以诊断断路器的运行状况，但对于断路器紧急事故处理没有有效的应对措施。

发明内容

本发明的目的是解决油断路器动在故障运行发生爆炸后缺少立即有效的应对措施的问题，提出了一种基于泛在电力物联网的断路器故障处理系统及方法，本技术方案通过设置有灭火装置和驱动灭火装置，当有火情发生时，灭火装置可以立即做出相反应，迅速扑灭明火，减少电力线路和设备的损坏，具有突出的现实意义。

为实现上述技术目的，一种基于泛在电力物联网的断路器故障处理系统，包括有断路器组、基座、灭火装置、灭火驱动装置、火情感应装置以及控制器，所述断路器组：用于保障主线路上设备的运行安全，固定安装在基座上；所述灭火装置：用于提供灭火物质，固定安装在基座上；所述灭火驱动装置：用于感应火势和驱动灭火装置开启和关闭，与灭火装置连接，所述火情感应装置：用于感知断路器发生火情故障，与控制器电连接；所述控制器、用于采集火情感应装置的火情信息，与远程终端实现通讯连接。

本方案中，当短路器组发生故障导致爆炸后，产生明火致使着火区域内的温度急剧升高，火情感应装置检测到火灾情况，将火灾信息通过控制器反馈到远程终端，同时控制器里设置有定位模块，远程终端收到火灾信息，可以快速的定位故障发生区域，及时作出故障应对策略；同时，灭火驱动装置通过热传导原理将热能转换为驱动灭火装置的机械能，灭火装置对着火区域进行灭火，明火被扑灭后，着火区域的温度下降，灭火驱动装置回到初始状态，灭火装置停止喷射灭火物质，该方案可以对断路器突发火情进行处理，最大限度的避免更加严重的次生灾害的发生，具有很好的应用前景。

作为优选，所述灭火装置包括有灭火罐、阀门、支架以及金属管；所述基座上设置有匹配灭火罐罐身的卡槽，所述灭火罐固定设置在凹槽中，所述阀门设置在灭火罐的上部，所述阀门的喷口与金属气管密封连接，所述支架的竖臂下部与基座固定连接，所述支架的横臂设置在断路器组的上方，所述金属管沿着支杆侧壁设置至横臂外端部，所述金属管位于断路器组的上方部分设置有若干用于喷出灭火物质的喷头。

本方案中，灭火灌与卡槽固定连接，可以减轻爆炸对灭火罐的影响，同时灭火罐与断路器组一起固定在基座上，当断路器发生爆炸时，可以引起灭火罐的震动，可以使得灭火灌内的灭火剂充分混合，达到最佳的灭火效果，金属管位于断路器组的上方部分设置有若干用于喷出灭火物质的喷头，喷头喷射灭火剂覆盖整个断路器组所在的区域，保证最佳的灭火效果。

作为优选，所述阀门包括阀头、拉环、连杆、弹簧以及顶塞，所述阀头顶端设置有允许连杆上下活动的通孔，所述连杆的一端与拉环固定连接，所述连杆的另一端与顶塞固定连接，所述弹簧套接在连杆上，所述顶塞与灭火罐的开口密封连接。

本方案中，在无火情时，顶塞堵住灭火灌的开口，弹簧给顶塞提供一个向下的压力，当驱动装置给拉环一个向上的拉力时，顶塞被提起，灭火灌内的灭火剂通过金属管喷出，当灭火完成，灭火驱动装置对拉环的拉力逐渐变小时，由于弹簧的弹力大于灭火驱动装置对拉环的拉力，顶塞再一次堵住灭火灌的开口，该装置可靠性高，灭火装置可以自动实现灭火和停止灭火的操作，提高灭火装置的利用率。

作为优选，所述灭火驱动装置包括有金属气管、油活塞、连接件、滑块、滑动架、滑轮以及金属线，所述油活塞和滑动架固定在支架的横臂上，所述油活塞包括有空腔和活塞头，所述金属气管的一端密封，所述金属气管的另一端与空腔密封连接，所述连接件的一端与活塞头固定连接，所述连接件的另一端与滑块固定连接，所述滑块与滑动架滑动连接，所述滑动架的上部设置有滑轮，所述金属线绕过滑轮分别与滑块和拉环固定连接。

本方案中，金属气管位于断路器组的上方，当断路器着火时，火焰对金属气管内易挥发物质进行加热，金属气管内的气压立即增大，推动活塞向下运动，活塞头向下运动的同时通过连接件带动滑块向下运动，滑块拉动金属线，金属线通过滑轮对拉环产生向上的拉力，进而拔出顶塞，致使灭火罐内的灭火剂喷出达到灭火的效果，同时空腔和滑动架的下端都设置有限位板，避免因为气体膨胀程度过高使得活塞头弹出空腔，以及避免金属线的拉力过大而使金属线断裂。

作为优选，所述金属气管位于断路器组的上方部分设置有若干金属球，所述金属球内设置有空腔，所述金属球的空腔内存储有热挥发性液体。本方案中，金属球的空腔内存储有热挥发性液体，当火焰对金属球持续加热时，挥发性的液体气化通过金属气管进入空腔，对活塞头产生向下的推力。

所述的断路器组包括固定安装基座上的第一断路器、第二断路器以及第三断路器，所述第一断路器、第二断路器以及第三断路器的结构相同；所述第一断路器包括有绝缘筒、铝帽、上接线端子、下接线端子以及储油筒；所述绝缘筒的下端与基座固定连接，所述绝缘筒的上端与铝帽固定连接，所述下接线端子固定安装在基座与绝缘筒的连接处，所述上接线端子固定安装在铝帽与绝缘筒的连接处，所述绝缘筒与储油筒内均注入有变压器油，所述绝缘筒与储油筒通过油管连通，所述绝缘筒上部设置有溢油腔，所述油管包括有溢油管和进油管，所述溢流管的一端连接溢油腔，所述溢流管的另一端连接储油筒的上部，所述进油管的一端连接储油筒的下部，进油管的另一端连接绝缘筒的下部。

本方案中，绝缘筒和储油筒通过油管连通，当断路器运行时，绝缘筒内的变压器油受热体积膨胀，通过溢油腔处的溢油管入口流入储油筒内，储油筒内的变压器油通过进油管进入绝缘筒内，实现油循环，具有良好的冷却效果，减少断路器运行的故障率，延长断路器的使用寿命。

作为优选，所述的灭火罐内充装有磷酸铵盐干粉灭火剂。本方案中，磷酸铵盐干粉灭火剂对带电的火灾灭火效果最佳。

作为优选，所述的火情感应装置为FS-2000E报警器。本方案中，FS-2000E报警器对明火感应灵敏，适用范围广。

一种适用于所述的基于泛在电力物联网的断路器故障决策系统的方法，包括如下步骤：

S1、初始状态下：断路器正常运行、灭火装置没有动作；

S2、断路器故障运行、变压器油温持续升高，挥发的可燃气体与空气混合后发生爆炸，变压器油着火燃烧；

S3、灭火驱动装置感受到火势情况，进而灭火驱动装置通过热能转换成机械能驱动灭火装置开始灭火动作，灭火装置喷射灭火物质进行灭火；

S4、火情感应装置将火情信息通过控制器发生至远程终端，供电力管理人员作出应对决策；

S5、明火被扑灭后，随着失火区域内温度缓慢降低，灭火驱动装置恢复初始状态，进而灭火驱动装置驱动灭火装置停止灭火动作。

本发明的有益效果：

1、本方案设计有断路器连接有储油筒，可以实现断路器和储油筒内的油循环，具有良好的冷却效果，减少断路器运行的故障率，延长断路器的使用寿命；

2、设置有灭火驱动装置和灭火装置，可以自动感应火灾情况，自动进行灭火，避免次生灾害的发生，当明火被扑灭后，灭火装置自动停止灭火操作，实现灭火装置的重复使用；

3、通过火情感应装置实时采集火情信息，将火情信息以及故障点位置信息通过控制器发送至远程终端，方便远程电力管理人员快速做出最佳处理决策，提高维修效率。

附图说明

图1为本实施例的一种基于泛在电力物联网的断路器故障处理系统的结构图。

图2为本实施例的一种基于泛在电力物联网的断路器故障处理系统的阀门结构图。

图中标记说明：1-断路器组、2-基座、3-灭火装置、4-灭火驱动装置、5-火情感应装置、6-控制器、11-第一断路器、12-第二断路器、13-第三断路器 、31-灭火罐、32-阀门、33-支架、34-金属管、35-喷头、41-金属气管、42-空腔、43-连接件、44-滑块、45-滑动架、46-滑轮、47-金属线、48-金属球、49-活塞头、111-绝缘筒、112-铝帽、113-上接线端子、114-下接线端子、115-储油筒、321-阀头、322-拉环、323-连杆、324-弹簧、325-顶塞。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案以及优点更加清楚明白，下面结合附图和实施例对本发明作进一步详细说明，应当理解的是，此处所描述的具体实施方式仅是本发明的一种最佳实施例，仅用以解释本发明，并不限定本发明的保护范围，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动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。

实施例：如图1所示，是一种基于泛在电力物联网的断路器故障处理系统的结构图，由断路器组1、基座2、灭火装置3、灭火驱动装置4、火情感应装置5以及控制器6组成，断路器组1固定安装在基座2上；灭火驱动装置4与灭火装置3连接，火情感应装置5与控制器6电连接；控制器6与远程终端实现通讯连接；当短路器组发生故障导致爆炸后，产生明火致使着火区域内的温度急剧升高，火情感应装置5为FS-2000E报警器（FS-2000E报警器对明火感应灵敏，适用范围广），检测到火灾情况，将火灾信息通过控制器6反馈到远程终端，同时控制器6里设置有定位模块，远程终端收到火灾信息，可以快速的定位故障发生区域，及时作出故障应对策略；同时，灭火驱动装置4通过热传导原理将热能转换为驱动灭火装置3的机械能，灭火装置3对着火区域进行灭火，明火被扑灭后，着火区域的温度下降，灭火驱动装置4回到初始状态，灭火装置3停止喷射灭火物质，该方案可以对断路器突发火情进行处理，最大限度的避免更加严重的次生灾害的发生，具有很好的应用前景。

断路器组1由固定安装在基座2上的第一断路器11、第二断路器12以及第三断路器13组1成，第一断路器11、第二断路器12以及第三断路器13的结构相同；第一断路器11由绝缘筒111、铝帽112、上接线端子113、下接线端子114以及储油筒115组成；绝缘筒111的下端与基座2固定连接，绝缘筒111的上端与铝帽112固定连接，下接线端子114固定安装在基座2与绝缘筒111的连接处，上接线端子113固定安装在铝帽112与绝缘筒111的连接处，绝缘筒111与储油筒115内均注入有变压器油，绝缘筒111与储油筒115通过溢油管和进油管连通，绝缘筒111上部设置有溢油腔，溢流管的一端连接溢油腔，溢流管的另一端连接储油筒115的上部，进油管的一端连接储油筒115的下部，进油管的另一端连接绝缘筒111的下部；当断路器运行时，绝缘筒111内的变压器油受热体积膨胀，通过溢油腔处的溢油管入口流入储油筒115内，储油筒115内的变压器油通过进油管进入绝缘筒111内，实现油循环，具有良好的冷却效果，减少断路器运行的故障率，延长断路器的使用寿命。

灭火装置3由灭火罐31、阀门32、支架33以及金属管34组成，基座2上设置有匹配灭火罐31罐身的卡槽，灭火罐31固定设置在凹槽中，阀门32设置在灭火罐31的上部，阀门32的喷口与金属气管41密封连接，支架33的竖臂下部与基座2固定连接，支架33的横臂设置在断路器组1的上方，金属管34沿着支杆侧壁设置至横臂外端部，金属管34位于断路器组1的上方部分设置有若干用于喷出灭火物质的喷头35；灭火灌与卡槽固定连接，可以减轻爆炸对灭火罐31的影响，同时灭火罐31与断路器组1一起固定在基座2上，当断路器发生爆炸时，可以引起灭火罐31的震动，可以使得灭火灌内的灭火剂充分混合，灭火罐31内充装有磷酸铵盐干粉灭火剂，磷酸铵盐干粉灭火剂对带电的火灾灭火效果最佳，达到最佳的灭火效果，金属管34位于断路器组1的上方部分设置有若干用于喷出灭火物质的喷头35，喷头35喷射灭火剂覆盖整个断路器组1所在的区域，保证最佳的灭火效果。

如图2所示是，一种基于泛在电力物联网的断路器故障处理系统的阀门32结构图；阀门32由阀头321、拉环322、连杆323、弹簧324以及顶塞325组成，阀头321顶端设置有允许连杆323上下活动的通孔，连杆323的一端与拉环322固定连接，连杆323的另一端与顶塞325固定连接，弹簧324套接在连杆323上，顶塞325与灭火罐31的开口密封连接；在无火情时，顶塞325堵住灭火灌的开口，弹簧324给顶塞325提供一个向下的压力，当驱动装置给拉环322一个向上的拉力时，顶塞325被提起，灭火灌内的灭火剂通过金属管34喷出，当灭火完成，灭火驱动装置4对拉环322的拉力逐渐变小时，由于弹簧324的弹力大于灭火驱动装置4对拉环322的拉力，顶塞325再一次堵住灭火灌的开口，该装置可靠性高，灭火装置3可以自动实现灭火和停止灭火的操作，提高灭火装置3的利用率。

灭火驱动装置4由金属气管41、油活塞、连接件43、滑块44、滑动架45、滑轮46以及金属线47组成，油活塞和滑动架45固定在支架33的横臂上，油活塞由空腔42和活塞头49组成，金属气管41的一端密封，金属气管41的另一端与空腔42密封连接，连接件43的一端与活塞头49固定连接，连接件43的另一端与滑块44固定连接，滑块44与滑动架45滑动连接，滑动架45的上部设置有滑轮46，金属线47绕过滑轮46分别与滑块44和拉环322固定连接；金属气管41位于断路器组1的上方部分设置有若干金属球48，金属球48内设置有空腔42，金属球48的空腔42内存储有热挥发性液体；金属气管41位于断路器组1的上方，当断路器着火时，火焰对金属气管41内易挥发物质进行加热，金属气管41内的气压立即增大，推动活塞向下运动，活塞头49向下运动的同时通过连接件43带动滑块44向下运动，滑块44拉动金属线47，金属线47通过滑轮46对拉环322产生向上的拉力，进而拔出顶塞325，致使灭火罐31内的灭火剂喷出达到灭火的效果，同时空腔42和滑动架45的下端都设置有限位板，避免因为气体膨胀程度过高使得活塞头49弹出空腔42，以及避免金属线47的拉力过大而使金属线47断裂。

一种适用于所述基于泛在电力物联网的断路器故障决策系统的方法，包括如下步骤：

S1、初始状态下：断路器正常运行、灭火装置3没有动作；

S2、断路器故障运行、变压器油温持续升高，挥发的可燃气体与空气混合后发生爆炸，变压器油着火燃烧；

S3、火焰对金属气管41内易挥发物质进行加热，金属气管41内的气压立即增大，推动活塞向下运动，活塞头49向下运动的同时通过连接件43带动滑块44向下运动，滑块44拉动金属线47，金属线47通过滑轮46对拉环322产生向上的拉力，进而拔出顶塞325，灭火剂从喷头35喷出，达到灭火的目的；

S4、火情感应装置5将火情信息通过控制器6发生至远程终端，供电力管理人员作出应对决策；

S5、明火被扑灭后，随着失火区域内温度缓慢降低，金属管34内的气压变小，活塞头49回到初始位置，拉环322受到金属线47的拉力变小，由于弹簧324的回复力，顶塞325再一次封住灭火灌的开口，一个灭火过程结束。

以上所述之具体实施方式为本发明一种基于泛在电力物联网的断路器故障处理系统及方法的较佳实施方式，并非以此限定本发明的具体实施范围，本发明的范围包括并不限于本具体实施方式，凡依照本发明之形状、结构所作的等效变化均在本发明的保护范围内。

Claims (4)

1.一种基于泛在电力物联网的断路器故障处理系统，其特征在于；

包括有断路器组、基座、灭火装置、灭火驱动装置、火情感应装置以及控制器；

所述断路器组：用于保障主线路上设备的运行安全，固定安装在基座上；

所述灭火装置：用于提供灭火物质，固定安装在基座上；

所述灭火驱动装置：用于感应火势和驱动灭火装置开启和关闭，与灭火装置连接；

所述火情感应装置：用于感知断路器发生火情故障，与控制器电连接；

所述控制器、用于采集火情感应装置的火情信息，与远程终端实现通讯连接；

所述的断路器组包括固定安装基座上的第一断路器、第二断路器以及第三断路器，所述第一断路器、第二断路器以及第三断路器的结构相同；所述第一断路器包括有绝缘筒、铝帽、上接线端子、下接线端子以及储油筒；所述绝缘筒的下端与基座固定连接，所述绝缘筒的上端与铝帽固定连接，所述下接线端子固定安装在基座与绝缘筒的连接处，所述上接线端子固定安装在铝帽与绝缘筒的连接处，所述绝缘筒与储油筒内均注入有变压器油，所述绝缘筒与储油筒通过油管连通，所述绝缘筒上部设置有溢油腔，所述油管包括有溢油管和进油管，所述溢油管的一端连接溢油腔，所述溢油管的另一端连接储油筒的上部，所述进油管的一端连接储油筒的下部，进油管的另一端连接绝缘筒的下部；

所述灭火装置包括有灭火罐、阀门、支架以及金属管；所述基座上设置有匹配灭火罐罐身的卡槽，所述灭火罐固定设置在凹槽中，所述阀门设置在灭火罐的上部，所述阀门的喷口与金属气管密封连接，所述支架的竖臂下部与基座固定连接，所述支架的横臂设置在断路器组的上方，所述金属管沿着支杆侧壁设置至横臂外端部，所述金属管位于断路器组的上方部分设置有若干用于喷出灭火物质的喷头；

所述阀门包括阀头、拉环、连杆、弹簧以及顶塞，所述阀头顶端设置有允许连杆上下活动的通孔，所述连杆的一端与拉环固定连接，所述连杆的另一端与顶塞固定连接，所述弹簧套接在连杆上，所述顶塞与灭火罐的开口密封连接；

所述灭火驱动装置包括有金属气管、油活塞、连接件、滑块、滑动架、滑轮以及金属线，所述油活塞和滑动架固定在支架的横臂上，所述油活塞包括有空腔和活塞头，所述金属气管的一端密封，所述金属气管的另一端与空腔密封连接，所述连接件的一端与活塞头固定连接，所述连接件的另一端与滑块固定连接，所述滑块与滑动架滑动连接，所述滑动架的上部设置有滑轮，所述金属线绕过滑轮分别与滑块和拉环固定连接；

所述金属气管位于断路器组的上方部分设置有若干金属球，所述金属球内设置有空腔，所述金属球的空腔内存储有热挥发性液体。

2.根据权利要求1所述的一种基于泛在电力物联网的断路器故障处理系统，其特征在于：

所述的灭火罐内充装有磷酸铵盐干粉灭火剂。

3.根据权利要求1所述的一种基于泛在电力物联网的断路器故障处理系统，其特征在于：所述火情感应装置为FS-2000E报警器。

4.一种适用于如根据权利要求1所述的一种基于泛在电力物联网的断路器故障处理系统的方法，其特征在于：

S1、初始状态下：断路器正常运行、灭火装置没有动作；

S2、断路器故障运行、变压器油温持续升高，挥发的可燃气体与空气混合后发生爆炸，变压器油着火燃烧；

S3、灭火驱动装置感受到火势情况，进而灭火驱动装置通过热能转换成机械能驱动灭火装置开始灭火动作，灭火装置喷射灭火物质进行灭火；

S4、火情感应装置将火情信息通过控制器发生至远程终端，供电力管理人员作出应对决策；

S5、明火被扑灭后，随着失火区域内温度缓慢降低，灭火驱动装置恢复初始状态，进而灭火驱动装置驱动灭火装置停止灭火动作。

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