CN111142015B - 开关装置触头状态的监测方法及监测电路 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种开关装置触头状态的监测方法，包括采样开关装置的三相模拟中性点的交流信号；将交流信号转化为脉冲信号；根据各相触头先后动作后脉冲信号的变化判定各相触头的状态。本发明提供的监测方法，根据开关装置的各相触头在各相电压的过零点做出断开或闭合的动作的特性，采样三相虚拟中性点在触头动作时的瞬态交流信号，再将交流信号转化为脉冲信号，通过对脉冲信号的在触头动作时的瞬态变化判定各相触头的状态，实现开关装置的各触头状态的精确监测。本发明还提供了实现上述开关装置触头状态的监测方法的监测电路。

Description

开关装置触头状态的监测方法及监测电路

技术领域

本发明涉及一种状态监测方法，尤其涉及一种开关装置触头状态的监测方法，本发明还提供了一种实现上述开关装置触头状态的监测方法的监测电路。

背景技术

随着智能电网的发展，在配电系统中越来越多的使用自动重合闸式开关装置。因为自动重合闸式开关装置需要频繁的带载分合闸，同时还需要承受配电回路可能产生的短路电流。因此，目前的自动重合闸式开关装置的触头很容易发生融焊或者接触不良。

为了应对上述现象，目前常用的方式是控制开关装置的触头在交流电压的过零点断开或闭合，其能够降低融焊的发生几率。同时，在使用中还要对继电器的触头状态进行监测。目前的监测方法还达不到精确监测各相触头的要求。

发明内容

本发明的目的是提供一种开关装置触头状态的监测方法，能够精确地监测开关装置的各触头状态。

本发明的另一目的是提供一种开关装置触头状态的监测电路，其能够实现精确地监测开关装置的各触头状态。

本发明的开关装置触头状态的监测方法，开关装置的各相触头在各相电压的过零点做出断开或闭合的动作，其中，监测方法包括下列步骤：

采样开关装置的三相模拟中性点的交流信号；

将交流信号转化为脉冲信号；

根据各相触头先后动作后脉冲信号的变化判定各相触头的状态。

本发明提供的开关装置触头状态的监测方法，根据开关装置的各相触头在各相电压的过零点做出断开或闭合的动作的特性，采样三相虚拟中性点在触头动作时的瞬态交流信号，再将交流信号转化为脉冲信号，通过对脉冲信号的在触头动作时的瞬态变化判定各相触头的状态，实现开关装置的各触头状态的精确监测。

在开关装置触头状态的监测方法的又一种示意性实施方式中，据各相触头先后动作后脉冲信号的变化判定各相触头的状态的步骤包括：

在第一相触头动作后且在第二相触头动作前，若光耦合器的通断发生转化，判定第一相触头动作完成，否则判定第一相触头存在故障。

在第二相触头动作后且在第三相触头动作前，若光耦合器的通断发生转化，判定第二相触头动作完成，否则判定第二相触头存在故障。

在第三相触头动作后，在开关装置下一次断开或闭合前，若光耦合器的通断没有发生转化，判定第三相触头动作完成，否则判定第三相触头存在故障。

在开关装置触头状态的监测方法的再一种示意性实施方式中，采样开关装置的三相模拟中性点的交流信号的步骤包括：

将开关装置的各相输出端分别串联降压电阻，获取每一相输出端经降压电阻分压后的三相模拟中性点交流信号。

在开关装置触头状态的监测方法的另一种示意性实施方式中，将交流信号转化为脉冲信号的步骤包括：

将三相模拟中性点的交流信号接入光耦合器，利用光耦合器的通断将交流信号转化为脉冲信号。

在开关装置触头状态的监测方法的另一种示意性实施方式中，根据各相触头先后动作后脉冲信号的变化判定各相触头的状态的步骤还包括：

将光耦合器接入微处理器，藉由微处理器根据各相触头先后动作后脉冲信号的变化判定各相触头的状态。

本发明还提供一种其监测电路，包括一个采样单元及一个光耦隔离单元。采样单元包括三个分压电阻，分压电阻的一端一一对应的连接开关装置的各相输出端，另一端相连接形成开关装置的三相模拟中性点，分压电阻被配置为采样三相模拟中性点的交流信号。光耦隔离单元包括一个光耦合器，光耦合器的输入端连接三相模拟中性点，光耦合器的输出端能够连接外部微处理器，光耦隔离单元被配置为根据模拟中性点的交流信号的电压值和光耦合器的导通电压值的大小比较结果，将交流信号转化为脉冲信号。

下文将以明确易懂的方式，结合附图说明优选实施例，对开关装置触头状态的监测方法及监测电路的上述特性、技术特征、优点及其实现方式予以进一步说明。

附图说明

以下附图仅对本发明做示意性说明和解释，并不限定本发明的范围。

图1是用于说明开关装置触头状态的监测方法的一种示意性实施方式的流程图。

图2是用于说明开关装置触头状态的监测方法的具体电路图。

图3是用于说明三相交流电中各相交流信号的波形图。

图4是用于说明三相模拟中性点的交流信号的波形图。

标号说明

10 采样单元

20 光耦隔离单元

R1 分压电阻

R2 分压电阻

R3 分压电阻

K1 第一相触头

K2 第二相触头

K3 第三相触头

t1 第一动作时间

t2 第二动作时间

t3 第三动作时间

t 间隔时间。

具体实施方式

为了对发明的技术特征、目的和效果有更加清楚的理解，现对照附图说明本发明的具体实施方式，在各图中相同的标号表示结构相同或结构相似但功能相同的部件。

在本文中，“示意性”表示“充当实例、例子或说明”，不应将在本文中被描述为“示意性”的任何图示、实施方式解释为一种更优选的或更具优点的技术方案。

本发明中开关装置的各相触头在各相电压的过零点做出断开或闭合的动作，其能够有效减少触头在断开或闭合的动作中承受的冲击电流，降低融焊的发生。图1是用于说明开关装置触头状态的监测方法的一种示意性实施方式的流程图，参照图1，本发明提供的开关装置触头状态的监测方法包括：

S10：采样开关装置的三相模拟中性点的交流信号。

由于三相交流电中每一相线均输出交流信号，且输出的交流信号为高压信号，不宜直接进行测量。采用电阻降压的方式，在每一相线上串联相应的电阻，将高压信号降为低压信号，以便进行检测。具体的，参照图2，将开关装置的各相输出端分别一一对应地串联一个降压电阻R1、R2、R3，再将各相串联电路连接，获取每一相输出端经降压电阻R1、R2、R3分压后的三相模拟中性点交流信号。在电路中串联电阻可以进行限流分压，将高电压大电流信号降为低电压小电流信号，以便进行检测分析或应用到弱电场合。电阻除了进行降压限流的作用，对电路不存在多余的影响。

S20：将交流信号转化为脉冲信号。

具体的，参照图2，将三相模拟中性点的交流信号接入光耦合器，利用光耦合器的通断将交流信号转化为脉冲信号。光耦合器可以将电信号转换为光信号，再将光信号转换为电信号进行输出，使得输入端和输出端之间形成电气隔离，不影响彼此之间的正常工作。光耦合器只有在输入端接收到额定工作电压的输入时才会导通，其余情况则截止。三相模拟中性点的交流信号后端串联光耦合器，利用光耦合器可以检测交流信号的电压波形，由此可以获得对应交流信号电压波形变化的脉冲信号，可以更直观的观测到该交流信号电压波形的变化。

S30：根据各相触头先后动作后脉冲信号的变化判定各相触头的状态。

具体为，在第一相触头动作后且在第二相触头动作前，若脉冲信号发生转化，判定第一相触头动作完成，否则判定第一相触头存在故障。在第二相触头动作后且在第三相触头动作前，若脉冲信号发生转化，判定第二相触头动作完成，否则判定第二相触头存在故障。在第三相触头动作后，在开关装置下一次断开或闭合前，若脉冲信号没有发生转化，判定第三相触头动作完成，否则判定第三相触头存在故障。

图3是用于说明三相交流电中各相交流信号的波形图。参照图3，三相交流电各相电势频率相同、振幅相等、相位依次互差120°。开关装置的各相触头在各相电压的过零点做出断开或闭合的动作，在开关装置闭合时，如图中所示，在第一动作时间t1时第一相电压上升且处于过零点，此时第一相触头K1闭合。在第二动作时间t2时第二相电压下降且处于过零点，此时第二相触头K2闭合。在第三动作时间t3时第三相电压上升且处于过零点，此时第三相触头K3闭合。由于三相相位依次互差120°，可以通过交流电的频率计算三相触头的动作间隔时间t，如频率为50Hz的交流电的周期为0.02秒。间隔时间t为周期的六分之一，计算得出间隔时间t为3.33毫秒。

图4是用于说明三相模拟中性点的交流信号的波形图。参照图4，由上至下各交流电压波形图中的实线波形为三相模拟中性点的交流电压，各图中虚线波形表示各相的相交流电压。开关装置断开时，三相模拟中性点的交流电压为0，光耦合器截止。

第一幅波形图中，虚线波形表示第一相的相交流电压，第一相触头K1在第一动作时间t1时闭合，在第一动作时间t1至第二动作时间t2之间，三相模拟中性点的交流电压上升，导致光耦合器导通。连接于光耦合器输出端的微处理器在第一动作时间t1和第二动作时间t2之间的间隔时间t内，由于光耦合器由截止变为导通，微处理器的输入端可以检测到高低电平的跳变，藉由微处理器判定第一相触头动作完成，否则判定第一相触头存在接触不良等故障。

第二幅波形图中，虚线表示第二相的相交流电压，第二相触头K2在第二动作时间t2时闭合，在第二动作时间t2至第三动作时间t3之间，三相模拟中性点的交流电压下降，导致耦合器截止。连接于光耦合器输出端的微处理器在第二动作时间t2和第三动作时间t3之间的间隔时间t内，由于光耦合器由导通变为截止，微处理器的输入端可以检测到高低电平的跳变，藉由微处理器判定第二相触头动作完成，否则判定第二相触头存在接触不良等故障。

第三幅波形图中，虚线表示第三相的相交流电压，第三相触头K3在第三动作时间t3时闭合，三相模拟中性点的交流电压又重新回到0，耦合器持续截止。连接于光耦合器输出端的微处理器在第三动作时间t3至开关装置断开，由于光耦合器为持续的截止，微处理器的输入端可以检测到高低电平的没有跳变，藉由微处理器判定第三相触头动作完成，否则判定第三相触头存在接触不良等故障。

参照第四幅波形图，开关装置断开的过程与闭合的过程类似，在此不再赘述。

本发明提供的开关装置触头状态的监测方法，根据开关装置的各相触头在各相电压的过零点做出断开或闭合的动作的特性，采样三相虚拟中性点在触头动作时的瞬态交流信号，再将交流信号转化为脉冲信号，通过对脉冲信号的在触头动作时的瞬态变化判定各相触头的状态，实现开关装置的各触头状态的精确监测。

本发明还提供一种其监测电路，参照图2，监测电路包括一个采样单元10及一个光耦隔离单元20。采样单元10包括三个分压电阻R1、R2、R3，分压电阻R1、R2、R3的一端一一对应的连接开关装置的各相输出端，另一端相连接形成开关装置的三相模拟中性点，分压电阻被配置为采样三相模拟中性点的交流信号。光耦隔离单元20包括一个光耦合器，光耦合器的输入端连接三相模拟中性点，光耦合器的输出端能够连接外部微处理器，光耦隔离单元被配置为根据模拟中性点的交流信号的电压值和光耦合器的导通电压值的大小比较结果，将交流信号转化为脉冲信号。

应当理解，虽然本说明书是按照各个实施例描述的，但并非每个实施例仅包含一个独立的技术方案，说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见，本领域技术人员应当将说明书作为一个整体，各实施例中的技术方案也可以经适当组合，形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。

上文所列出的一个系列的详细说明仅仅是针对本发明的可行性实施例的具体说明，它们并非用以限制本发明的保护范围，凡未脱离本发明技艺精神所作的等效实施方案或变更，如特征的组合、分割或重复，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (4)

1.开关装置触头状态的监测方法，所述开关装置的各相触头在各相电压的过零点做出断开或闭合的动作，其中，所述监测方法包括下列步骤：

采样开关装置的三相模拟中性点的交流信号；

将所述交流信号转化为脉冲信号；

根据各相触头先后动作后所述脉冲信号的变化判定各相触头的状态；

将所述交流信号转化为脉冲信号的步骤包括：

将三相模拟中性点的交流信号接入光耦合器，根据所述模拟中性点的交流信号的电压值和所述光耦合器的导通电压值的大小比较结果，将所述交流信号转化为脉冲信号；

根据各相触头先后动作后所述脉冲信号的变化判定各相触头的状态的步骤包括：

在第一相触头动作后且在第二相触头动作前，若所述脉冲信号发生转化，判定第一相触头动作完成，否则判定第一相触头存在故障；

在第二相触头动作后且在第三相触头动作前，若所述脉冲信号发生转化，判定第二相触头动作完成，否则判定第二相触头存在故障；

在第三相触头动作后，在开关装置下一次断开或闭合前，若所述脉冲信号没有发生转化，判定第三相触头动作完成，否则判定第三相触头存在故障。

2.如权利要求1所述的监测方法，其中，采样开关装置的三相模拟中性点的交流信号的步骤包括：

将所述开关装置的各相输出端分别串联降压电阻，获取所述各相输出端经降压电阻分压后的三相模拟中性点交流信号。

3.如权利要求2所述的监测方法，其中，根据各相触头先后动作后所述脉冲信号的变化判定各相触头的状态的步骤还包括：

将所述光耦合器接入微处理器，藉由所述微处理器根据各相触头先后动作后所述脉冲信号的变化判定各相触头的状态。

4.开关装置触头状态的监测电路，其特征在于包括：

一个采样单元(10)，其包括三个分压电阻(R1、R2、R3)，所述分压电阻(R1、R2、R3)的一端一一对应的连接所述开关装置的各相输出端，另一端相连接形成所述开关装置的三相模拟中性点，所述分压电阻(R1、R2、R3)被配置为采样所述三相模拟中性点的交流信号；及

一个光耦隔离单元(20)，其包括一个光耦合器，光耦合器的输入端连接所述三相模拟中性点，所述光耦合器的输出端能够连接外部微处理器，所述光耦隔离单元被配置为根据所述模拟中性点的交流信号的电压值和所述光耦合器的导通电压值的大小比较结果，将所述交流信号转化为脉冲信号，所述微处理器配置为在第一相触头动作后且在第二相触头动作前，若所述脉冲信号发生转化，判定第一相触头动作完成，否则判定第一相触头存在故障；在第二相触头动作后且在第三相触头动作前，若所述脉冲信号发生转化，判定第二相触头动作完成，否则判定第二相触头存在故障；在第三相触头动作后，在开关装置下一次断开或闭合前，若所述脉冲信号没有发生转化，判定第三相触头动作完成，否则判定第三相触头存在故障。

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