CN110707666B - 一种基于泛在电力物联网的断路器运检系统及控制方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种基于泛在电力物联网的断路器运检系统及控制方法，包括有断路器组、基座、控制器以及检测装置，断路器组固定安装在基座上，断路器组包括有主断路器和备用断路器，主断路器与备用断路器并排固定连接，主断路器：用于保障主线路上设备的运行安全，与控制器电连接；断路器：在主断路器非安全运行状态下，保障主线路设备的运行安全；检测装置：对主断路器的实时运行状态进行监视，与控制器电连接；控制器：与远程终端通信，对断路器的实时运行状态信息进行判断，发出控制命令；该技术方案通过实时监控断路器运行状况，能够对故障进行提前预警，同时设置备用断路器，保证电力线路以及电力设备运行安全，具有很好的市场应用前景。

Description

一种基于泛在电力物联网的断路器运检系统及控制方法

技术领域

本发明涉及断路器控制技术领域，具体的，涉及一种基于泛在电力物联网的断路器运检系统及控制方法。

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，这大大增加了施工的难度和工作量，当需要断路器快速作出合闸和开闸动作时，若断路器损坏或故障时，电路的安全高效运行得不到保障。

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，但对于断路器运行时的故障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在动作时的运行状态缺乏实时监控，导致断路器运行存在故障隐患的问题，提出了一种基于泛在电力物联网的断路器运检系统及控制方法，该技术方案通过实时监控断路器运行状况时变压器油的情况，能够对故障进行提前预警，同时设置有备用断路器，保证电力线路以及电力设备运行安全，具有很好的市场应用前景。

为实现上述技术目的，本发明提供的一种技术方案是，基于泛在电力物联网的油断路器运检系统及检测方法，包括有断路器组、基座、控制器以及检测装置，所述断路器组固定安装在基座上，所述断路器组包括有主断路器和备用断路器，所述主断路器与备用断路器并排固定连接，所述主断路器：用于保障主线路上设备的运行安全，与控制器电连接；所述备用断路器：在主断路器非安全运行状态下，保障主线路设备的运行安全；所述检测装置：对主断路器的实时运行状态进行监视，与控制器电连接；控制器：与远程终端通信，对断路器的实时运行状态信息进行判断，发出控制命令。

本方案中，断路器组由主断路器和备用断路器组成，分别受控制器控制，检测装置测量主断路器的运行状况，将测量信息传送到控制器，控制器做出故障报警，控制器内设置有定位模块，控制器通过通讯模块与远程中断通讯，可以将主断路器的实时数据、位置信息以及报警故障信息传送到远程终端，便于电力管理人员查看，根据采集的信息对比分析，做出控制策略，当主断路器非安全运行状态下，可以启用备用断路器进行开闸和合闸的操作，保障电力系统的安全高效运行。

所述主断路器包括有第一绝缘筒以及第一铝帽，所述第一绝缘筒的下端与基座固定连接，所述第一绝缘筒的上端与第一铝帽固定连接，下接线端子固定安装在基座与第一绝缘筒的连接处，上接线端子固定安装在第一铝帽与第一绝缘筒的连接处。本方案中，第一铝帽中为空腔，可以存储一定量的溢出气体，减轻第一绝缘筒内的气体压力，便于第一绝缘筒内的油介质降温。

所述的备用断路器包括有第二绝缘筒和第二铝帽，所述第二绝缘筒的上端与第二铝帽固定连接，所述第二绝缘筒的下端与下接线端子固定连接，所述上接线端子固定安装在第二铝帽与第二绝缘筒的连接处。本方案中，备用断路器和主断路器共一个上接线端子和下接线端子，便于检修和维护。

所述第一绝缘筒与第二绝缘内均注入有变压器油，所述第一绝缘筒与第二绝缘筒通过油管连通，所述第一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第二绝缘筒的上部，所述进油管的一端连接第一绝缘筒的下部，进油管的另一端连接第二绝缘筒的下部。本方案中，第一绝缘筒和第二绝缘筒通过油管连通，当主断路器内的变压器油温升高时，变压器油体积膨胀，第一绝缘筒内的变压器油通过溢流管进入第二绝缘筒内，第二绝缘筒内的变压器油通过进油管进入第一绝缘筒，实现变压器油循环，加快变压器油的冷却。

所述检测装置包括有温度传感器以及气体传感器，所述温度传感器安装在第一绝缘筒内，所述气体浓度传感器安装在第一铝帽内，所述温度传感器和气体传感器分别与控制器电连接。本方案中，温度传感器测量主断路器运行时变压器油温的变化，气体传感器测量铝帽空腔内溢出可燃气体的浓度，将测量的数值传入到控制器，经过控制器运算，如果控制判定主断路器运行安全范围内，则控制主断路器继续进行开闸和合闸操作，若判定主断路器运行在非安全范围内，则启动备用断路器，并将主断路器的实时数据、位置信息以及报警故障信息传送到远程终端，便于电力管理人员查看，及时作出维修策略。

第一铝帽与第一绝缘筒的连接处设置有允许气体单向通过的第一气阀，所述铝帽的上端设置有顶盖，所述顶盖的下端设置有吸水滤网，所述吸水滤网内填充有吸水材料。本方案中，由于空气中会含有水分，水分进入主断路器内，与变压器油接触会导致变压器油变质，当溢出气体顶起顶盖时，会有空气进入，采用吸水材料可以吸收水分，保证主断路器内保持干燥，延长断路器的使用寿命。

所述温度传感器的为Pt100温度传感器，所述Pt100温度传感器与变压器油接触。本方案中，采用Pt100温度传感器是基于其具有抗振动、稳定性好、准确度高、耐高压等优点。

所述气体传感器为MQ-8型号传感器。本方案中，变压器油受电弧作用而分解的可燃气体，主要为氢气，MQ-8型号传感器能够准确的测量氢气的浓度值。

所述的吸水材料为高吸水性树脂。

一种基于泛在电力物联网的断路器运检系统的控制方法，包括如下步骤

S1、初始状态下：主断路器处于合闸状态，备用断路器处于开闸状态，电路运行正常；

S2、当控制器监测到电路故障时，控制器发出控制信号，控制主断路器开闸，此时，温度计测量变压器油的温度变化，气体传感器测得挥发气体的浓度值；

S3、控制器获取温度传感器测得的温度值以及气体传感器测得的浓度值，将温度值与浓度值与预设的值进行比较计算，做出判断，同时记录一次主断路器的开断状态；

S4、当温度值和浓度值超过控制器的预设值，经过一段时间TS后，再次测量，将测得的温度值和浓度值与预设值进行比较，若还是高于预设值，则控制器向远程终端发出故障预警，通知巡检人员前去查看维修；

S5、当线路故障排除后需要合闸，控制器控制主断路器合闸，此时，温度传感器测量变压器油的温度变化，气体传感器测得挥发气体的浓度值；

S6、控制器获取温度传感器测得的温度值以及气体传感器测得的浓度值，将温度值与浓度值与预设的值进行比较计算，做出判断，同时记录一次主断路器的开断状态；

S7、当温度值和浓度值超过控制器的预设值时，控制器控制主断路器立即断开，随即控制器控制备用断路器合闸，保障主断路器以及线路上设备运行安全。

本发明的有益效果：

1、本方案设计有主断路器和备用断路器，可以在主断路器故障的情况下，控制备用断路器动作，保障电力线路以及电力设备安全高效运行；

2、第一绝缘筒和第二绝缘筒内的变压器油进行循环，可以快速的而进行热交换，避免主控制器过热故障，降低主断路器的故障率，延长主断路器的使用寿命；

3、通过温度传感器和气体传感器实时监测主断路器的运行状况，可以对故障做出提前预警，控制器与远程终端进行通讯，能够对故障快速做出决策，提高维修效率。

附图说明

图1为一种基于泛在电力物联网的断路器运检系统的结构示意图。

图2为一种基于泛在电力物联网的断路器运检系统的结构图。

图中标记说明：1-主断路器、2-备用断路器、3-基座、4-上接线端子、5-下接线端子、6-控制器、7-温度传感器、8-气体传感器、9-远程终端、11-第一绝缘筒、12-第一铝帽、13-溢油腔、14-溢油管、15-进油管、21-第二绝缘筒、22-第二铝帽、23-顶盖。

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运检系统的结构示意图，基于泛在电力物联网的油断路器运检系统由断路器组、基座3、控制器6以及检测装置组成，断路器组固定安装在基座3上，断路器组由主断路器1和备用断路器2组成，主断路器1与备用断路器2并排固定连接，主断路器1与控制器6电连接；检测装置与控制器6电连接；控制器6与远程终端9通信连接。本实施例中，断路器组由主断路器1和备用断路器2组成，分别受控制器6控制，检测装置测量主断路器1的运行状况，将测量信息传送到控制器6，控制器6做出故障报警，控制器6内设置有定位模块，控制器6通过通讯模块与远程中断通讯，可以将主断路器1的实时数据、位置信息以及报警故障信息传送到远程终端9，便于电力管理人员查看，根据采集的信息对比分析，做出控制策略，当主断路器1非安全运行状态下，可以启用备用断路器2进行开闸和合闸的操作，保障电力系统的安全高效运行。

如图2所示为一种基于泛在电力物联网的断路器运检系统的结构图；主断路器1由第一绝缘筒11以及第一铝帽12组成，第一绝缘筒11的下端与基座3固定连接，第一绝缘筒11的上端与第一铝帽12固定连接，下接线端子5固定安装在基座3与第一绝缘筒11的连接处，上接线端子4固定安装在第一铝帽12与第一绝缘筒11的连接处。本实施例中，第一铝帽12中为空腔，可以存储一定量的溢出气体，减轻第一绝缘筒11内的气体压力，便于第一绝缘筒11内的油介质降温。

备用断路器2包括有第二绝缘筒21，第二绝缘筒21的上端与第二铝帽22固定连接，第二绝缘筒21的下端与下接线端子5固定连接，上接线端子4固定安装在第二铝帽22与第二绝缘筒21的连接处，用断路器和主断路器1共一个上接线端子4和下接线端子5，便于检修和维护；第一绝缘筒11与第二绝缘内均注入有变压器油，第一绝缘筒11与第二绝缘筒21通过溢油管14和进油管15连通，第一绝缘筒11上部设置有溢油腔13，溢流管的一端连接溢油腔13，溢流管的另一端连接第二绝缘筒21，进油管15的一端连接第一绝缘筒11的下部，进油管15的另一端连接第二绝缘筒21的下部。本实施例中，第一绝缘筒11和第二绝缘筒21通过油管连通，当主断路器1内的变压器油温升高时，变压器油体积膨胀，第一绝缘筒11内的变压器油通过溢流管进入第二绝缘筒21内，第二绝缘筒21内的变压器油通过进油管15进入第一绝缘筒11，实现变压器油循环，加快变压器油的冷却。

检测装置由温度传感器7以及气体传感器8组成，温度传感器7的为Pt100温度传感器7，温度传感器7安装在第一绝缘筒11内并与变压器油接触，变压器油受电弧作用而分解的可燃气体，主要为氢气，气体传感器8选择MQ-8型号传感器能够准确的测量氢气的浓度值。气体浓度传感器安装在第一铝帽12内，温度传感器7和气体传感器8分别与控制器6电连接。本实施例中，温度传感器7测量主断路器1运行时变压器油温的变化，气体传感器8测量铝帽空腔内溢出可燃气体的浓度，将测量的数值传入到控制器6，经过控制器6运算，如果控制判定主断路器1运行安全范围内，则控制主断路器1继续进行开闸和合闸操作，若判定主断路器1运行在非安全范围内，则启动备用断路器2，并将主断路器1的实时数据、位置信息以及报警故障信息传送到远程终端9，便于电力管理人员查看，及时作出维修策略。

第一铝帽12与第一绝缘筒11的连接处设置有允许气体单向通过的第一气阀（未示出），铝帽的上端设置有顶盖23，顶盖23的下端设置有吸水滤网（未示出），吸水滤网内填充有吸水材料，吸水材料为高吸水性树脂。本实施例中，由于空气中会含有水分，水分进入主断路器1内，与变压器油接触会导致变压器油变质，当溢出气体顶起顶盖23时，会有空气进入，采用吸水材料可以吸收水分，保证主断路器1内保持干燥，延长断路器的使用寿命。

一种基于泛在电力物联网的断路器运检系统的控制方法，包括如下步骤：

S1、初始状态下：主断路器1处于合闸状态，备用断路器2处于开闸状态，电路运行正常；

S2、当控制器6监测到电路故障时，控制器6发出控制信号，控制主断路器1开闸，此时，温度计测量变压器油的温度变化，气体传感器8测得挥发气体的浓度值；

S3、控制器6获取温度传感器7测得的温度值以及气体传感器8测得的浓度值，将温度值与浓度值与预设的值进行比较计算，做出判断，同时记录一次主断路器1的开断状态；

S4、当温度值和浓度值超过控制器6的预设值，经过一段时间TS后，再次测量，将测得的温度值和浓度值与预设值进行比较，若还是高于预设值，则控制器6向远程终端9发出故障预警，通知巡检人员前去查看维修；

S5、当线路故障排除后需要合闸，控制器6控制主断路器1合闸，此时，温度传感器7测量变压器油的温度变化，气体传感器8测得挥发气体的浓度值；

S6、控制器6获取温度传感器7测得的温度值以及气体传感器8测得的浓度值，将温度值与浓度值与预设的值进行比较计算，做出判断，同时记录一次主断路器1的开断状态；

S7、当温度值和浓度值超过控制器6的预设值时，控制器6控制主断路器1立即断开，随即控制器6控制备用断路器2合闸，保障主断路器1以及线路上设备运行安全。

以上所述之具体实施方式为本发明基于泛在电力物联网的油断路器运检系统及控制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 (7)

1.一种基于泛在电力物联网的断路器运检系统，其特征在于：

包括有断路器组、基座、控制器以及检测装置，所述断路器组固定安装在基座上，所述断路器组包括有主断路器和备用断路器，所述主断路器与备用断路器并排固定连接，

所述主断路器：用于保障主线路上设备的运行安全，与控制器电连接；

所述备用断路器：在主断路器非安全运行状态下，保障主线路设备的运行安全；

所述检测装置：对主断路器的实时运行状态进行监视，与控制器电连接；

控制器：与远程终端通信，对断路器的实时运行状态信息进行判断，发出控制命令；

所述主断路器包括有第一绝缘筒以及第一铝帽，所述第一绝缘筒的下端与基座固定连接，所述第一绝缘筒的上端与第一铝帽固定连接，下接线端子固定安装在基座与第一绝缘筒的连接处，上接线端子固定安装在第一铝帽与第一绝缘筒的连接处；

所述的备用断路器包括有第二绝缘筒和第二铝帽，所述第二绝缘筒的上端与第二铝帽固定连接，所述第二绝缘筒的下端与下接线端子固定连接，所述上接线端子固定安装在第二铝帽与第二绝缘筒的连接处；

所述第一绝缘筒与第二绝缘内均注入有变压器油，所述第一绝缘筒与第二绝缘筒通过油管连通，所述第一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第二绝缘筒的上部，所述进油管的一端连接第一绝缘筒的下部，进油管的另一端连接第二绝缘筒的下部。

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运检系统，其特征在于：

所述检测装置包括有温度传感器以及气体传感器，所述温度传感器安装在第一绝缘筒内，所述气体传感器安装在第一铝帽内，所述温度传感器和气体传感器分别与控制器电连接。

3.根据权利要求2所述的一种基于泛在电力物联网的断路器运检系统，其特征在于：

第一铝帽与第一绝缘筒的连接处设置有允许气体单向通过的第一气阀，所述铝帽的上端设置有顶盖，所述顶盖的下端设置有吸水滤网，所述吸水滤网内填充有吸水材料。

4.根据权利要求2所述的一种基于泛在电力物联网的断路器运检系统，其特征在于：

所述温度传感器为Pt100温度传感器，所述Pt100温度传感器与变压器油接触。

5.根据权利要求2所述的一种基于泛在电力物联网的断路器运检系统，其特征在于：

所述气体传感器为MQ-8型号传感器。

6.根据权利要求3所述的一种基于泛在电力物联网的断路器运检系统，其特征在于：

所述的吸水材料为高吸水性树脂。

7.一种控制方法适用于如权利要求5所述的一种基于泛在电力物联网的断路器运检系统，其特征在于：包括如下步骤：

S1、初始状态下：主断路器处于合闸状态，备用断路器处于开闸状态，电路运行正常；

S2、当控制器监测到电路故障时，控制器发出控制信号，控制主断路器开闸，此时，温度计测量变压器油的温度变化，气体传感器测得挥发气体的浓度值；

S3、控制器获取温度传感器测得的温度值以及气体传感器测得的浓度值，将温度值与浓度值与预设的值进行比较计算，做出判断，同时记录一次主断路器的开断状态；

S4、当温度值和浓度值超过控制器的预设值，经过一段时间TS后，再次测量，将测得的温度值和浓度值与预设值进行比较，若还是高于预设值，则控制器向远程终端发出故障预警，通知巡检人员前去查看维修；

S5、当线路故障排除后需要合闸，控制器控制主断路器合闸，此时，温度传感器测量变压器油的温度变化，气体传感器测得挥发气体的浓度值；

S6、控制器获取温度传感器测得的温度值以及气体传感器测得的浓度值，将温度值与浓度值与预设的值进行比较计算，做出判断，同时记录一次主断路器的开断状态；

S7、当温度值和浓度值超过控制器的预设值时，控制器控制主断路器立即断开，随即控制器控制备用断路器合闸，保障主断路器以及线路上设备运行安全。

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