CN112539930A - 一种gis/gcb断路器三相分合闸状态监控装置及使用方法 - Google Patents

一种gis/gcb断路器三相分合闸状态监控装置及使用方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种GIS/GCB断路器三相分合闸状态监控装置及使用方法，它包括距离传感器；距离传感器与断路器本体的封闭外壳连接，距离传感器的探头端朝向断路器本体内部的动触头和静触头的接触点。该装置解决了现有技术只是监测操动机构的一个传动元件的位置状态，当操动机构损坏导致三相动作不一致或实际状态与位置指示反馈不一致时，设备缺相运行甚至短路故障，严重时导致设备损坏的问题，具有结构简单、改造成本较低，可以有效监测断路器三相分合闸状态的特点。

Description

一种GIS/GCB断路器三相分合闸状态监控装置及使用方法
技术领域
本发明属于电气设备状态监测技术领域，具体涉及一种GIS/GCB断路器三相分合闸状态监控装置。
背景技术
GIS/GCB是电力系统常用的电气设备。GIS断路器、隔离刀闸、接地刀闸安装在在金属封闭外壳内，金属外壳内封装有压力SF6(六氟化硫)或压缩空气；GCB断路器、隔离刀闸、接地刀闸封闭在金属外壳内，断路器室金属外壳内封装有压力SF6(六氟化硫)或压缩空气，一般隔离刀闸、接地刀闸金属外壳内封装的是自然空气。
一般情况下，GIS/GCB隔离刀闸、接地刀闸分合闸采用单电机驱动三相联动操动，有些断路器是分相液压机构操动，也有部分是单液压操动机构驱动三相联动操动；由于断路器、隔离刀闸在正常运行情况下是高电压、大电流，所以其分合闸辅助开关(监测分合闸状态)都不是直接安装在触头导体上的，而是安装在操动机构的某零件上，所以其反馈的实际是操动机构该零件的状态。三相联动的断路器、隔离刀闸、接地刀闸都只在操动机构的驱动端安装有分合闸辅助开关，另外两相没有安装。
现有技术方案一般是在末端相的联动杆上安装丝杆、微动开关组合式分向位置监测装置；现有的分合闸辅助开关的安装位置决定了其监测的本质上是操动机构的一个传动元件的位置状态，而不是过流触头的位置状态；在实际运用中，操动机构存在着部件脱落、零件损坏等情况，导致断路器、隔离刀闸或接地刀闸三相动作不一致，或实际状态与位置指示反馈不一致，导致设备缺相运行甚至短路故障，严重时导致设备损坏。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是提供一种GIS/GCB断路器三相分合闸状态监控装置及使用方法，该装置解决了现有技术只是监测操动机构的一个传动元件的位置状态，当操动机构损坏导致三相动作不一致或实际状态与位置指示反馈不一致时，设备缺相运行甚至短路故障，严重时导致设备损坏的问题，具有结构简单、改造成本较低，可以有效监测断路器三相分合闸状态的特点。
为解决上述技术问题，本发明所采用的技术方案是：一种GIS/GCB断路器三相分合闸状态监控装置，它包括距离传感器；距离传感器与断路器本体的封闭外壳连接，距离传感器的探头端朝向断路器本体内部的动触头和静触头的接触点。
优选地，距离传感器连接在封闭外壳外部的观察窗处；距离传感器优选激光距离传感器；优选地，在绝缘、密封等条件满足要求时，距离传感器也可连接在封闭外壳内部。
优选地，距离传感器的测距整定值小于距离传感器的探头与相对的封闭外壳另一端内壁的距离。
优选地，距离传感器的测距整定值大于距离传感器的探头与合闸状态下动触头外表面的距离。
优选地，断路器本体的三相均设置有一个距离传感器，每个距离传感器均与一个位置继电器电性连接。
优选地，位置继电器包括三台位置继电器，分别为位置继电器K1、位置继电器K2和位置继电器K3；位置继电器为带有常开触点和常闭触点的位置继电器。
优选地，位置继电器的常开触点与三相合闸集电器K4串联形成三相合闸指示回路，并接入电力系统监控系统。
优选地，位置继电器的常闭触点与三相分闸集电器K5串联形成三相分闸指示回路，并接入电力系统监控系统。
优选地，位置继电器的常闭触点相互并联形成第一并联模块，常开触点相互并联形成第二并联模块，第一并联模块、第二并联模块和传动机构故障继电器K6串联形成三相一致性指示回路，并接入电力系统监控系统。
优选地，该装置同样可应用于隔离刀闸、接地刀闸。
优选地，上述一种GIS/GCB断路器三相分合闸状态监控装置的使用方法包括如下步骤：
S1，当刀闸为分闸状态时动触头(4)与静触头(5)分离，距离传感器(7)测量的结果L是传感器探头与封闭外壳(1)对侧内壁的距离，记为L1；
S2，当刀闸为合闸状态时动触头(4)与静触头(5)接触，距离传感器(7)测量的结果L是传感器探头与动触头(4)外表面的距离，记为L2；
S3，封闭外壳(1)视作薄壁结构，根据刀闸分闸、合闸状态的物理状态可知：
Figure BDA0002821290520000021
S4，将距离传感器(7)的测距整定值L的测定范围设置为：
L1>L>L2；
a.当刀闸分闸时，距离感应器(7)的测量值超出检测范围，不输出信号，其常开输出回路不导通；
b.当刀闸合闸时，距离感应器(7)能检测到物体，测量值落在检测范围内，输出信号，常开输出回路导通；
S5，在刀闸的三相分别设置G1、G2、G3三台距离传感器(7)，将上述距离传感器(7)的常开回路与位置继电器连接组成相应检测回路，并将回路接入电力系统计算机监控系统或继电保护系统。
本发明提供的一种GIS/GCB断路器三相分合闸状态监控装置及使用方法的有益效果如下：
该装置通过非接触式距离传感器，实际监测断路器、隔离刀闸或接地刀闸动触头的位置状态，而非监测操动机构的中间件位置状态，避免操动机构故障导致的反馈错误；消除监测操动机构中间元件可能产生的信号与实际不一致弊端，确保信号与实际保持一致，保障设备安全。
附图说明
下面结合附图和实施例对本发明作进一步说明：
图1为本发明具体实施例中的分闸状态示意图。
图2为本发明具体实施例中的合闸状态示意图。
图3为本发明具体实施例中通过连接位置继电器组成分合闸状态监测二次回路逻辑原理图。
图中附图标记为：封闭外壳1，操动机构2，绝缘支撑3，动触头4，静触头5，观察窗6，距离传感器7。
具体实施方式
如图1～图3中，一种GIS/GCB断路器三相分合闸状态监控装置，它包括距离传感器；距离传感器与断路器本体的封闭外壳连接，距离传感器的探头端朝向断路器本体内部的动触头和静触头的接触点；断路器本体的动触头与操作机构配合连接，静触头固定不动；动触头和静触头与封闭外壳内壁之间均设置有绝缘支撑。
优选地，距离传感器连接在封闭外壳外部的观察窗处；距离传感器优选激光距离传感器。
优选地，距离传感器连接在封闭外壳内部。
优选地，距离传感器的测距整定值小于距离传感器的探头与相对的封闭外壳另一端内壁的距离。
优选地，距离传感器的测距整定值大于距离传感器的探头与合闸状态下动触头外表面的距离。
优选地，断路器本体的三相均设置有一个距离传感器，每个距离传感器均与一个位置继电器电性连接。
优选地，位置继电器包括三台位置继电器，分别为位置继电器K1、位置继电器K2和位置继电器K3；位置继电器为带有常开触点和常闭触点的位置继电器。
优选地，位置继电器的常开触点与三相合闸集电器K4串联形成三相合闸指示回路，并接入电力系统监控系统。
优选地，位置继电器的常闭触点与三相分闸集电器K5串联形成三相分闸指示回路，并接入电力系统监控系统。
优选地，位置继电器的常闭触点相互并联形成第一并联模块，常开触点相互并联形成第二并联模块，第一并联模块、第二并联模块和传动机构故障继电器K6串联形成三相一致性指示回路，并接入电力系统监控系统。
优选地，该装置同样可应用于隔离刀闸、接地刀闸。
上述一种GIS/GCB断路器三相分合闸状态监控装置的工作原理如下：
距离传感器发出的能量可穿透封闭外壳或观察窗并探测动触头的位置；
如图1所示，当刀闸为分闸状态，动触头运动到与静触头分离，距离传感器测量的结果L是传感器与外壳对侧内表面O点的距离，记为L1。
如图2所示，当刀闸为合闸状态，动触头运动到与静触头接触，距离传感器测量的结果L是传感器与动触头外表面C点的距离,记为L2。
因为封闭外壳可看成薄壁结构，根据隔离刀闸分闸、合闸状态的物理状态可知：
Figure BDA0002821290520000041
将距离传感器的测距整定值L整定为:
L1>L>L2；
①当隔离刀闸分闸时，距离感应器检测不到物体，其常开输出回路不导通；
②当隔离刀闸合闸时，距离感应器能检测到物体，其常开输出回路导通。
因此，可以根据距离传感器的输出结果，判断动触头的位置，也就反馈刀闸的分合闸状态。
如图3所示，对隔离刀闸的三相，分别用G1、G2、G3代表A相、B相、C相安装的距离传感器。
将所述K4、K5、K6继电器输出接点送入电力系统计算机监控系统、继电保护等装置，就可以实现远程可靠监控隔离刀闸的状态、保护设备完好的功能。
当距离传感器输出是具体长度数据时，可用图3类似逻辑进行运算进行监测。
因为距离传感器测量的是动触头的状态，与传动机构无关，所有具有可靠性高的特点；断路器、接地刀闸原理类似。
上述的实施例仅为本发明的优选技术方案，而不应视为对于本发明的限制，本申请中的实施例及实施例中的特征在不冲突的情况下，可以相互任意组合。本发明的保护范围应以权利要求记载的技术方案，包括权利要求记载的技术方案中技术特征的等同替换方案为保护范围。即在此范围内的等同替换改进，也在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种GIS/GCB断路器三相分合闸状态监控装置，其特征在于：它包括距离传感器(7)；距离传感器(7)与断路器本体的封闭外壳(1)连接，距离传感器(7)的探头端朝向断路器本体内部的动触头(4)和静触头(5)的接触点。
2.根据权利要求1所述的一种GIS/GCB断路器三相分合闸状态监控装置，其特征在于：所述距离传感器(7)连接在封闭外壳(1)外部的观察窗(6)处。
3.根据权利要求1所述的一种GIS/GCB断路器三相分合闸状态监控装置，其特征在于：所述距离传感器(7)连接在封闭外壳(1)内部。
4.根据权利要求1所述的一种GIS/GCB断路器三相分合闸状态监控装置，其特征在于：所述距离传感器(7)的测距整定值小于距离传感器(7)的探头与相对的封闭外壳(1)另一端内壁的距离；测距整定值大于距离传感器(7)的探头与合闸状态下动触头外表面的距离。
5.根据权利要求1所述的一种GIS/GCB断路器三相分合闸状态监控装置，其特征在于：所述断路器本体的三相均设置有一个距离传感器(7)，每个距离传感器(7)均与一个位置继电器电性连接。
6.根据权利要求5所述的一种GIS/GCB断路器三相分合闸状态监控装置，其特征在于：所述位置继电器包括三台位置继电器，分别为位置继电器K1、位置继电器K2和位置继电器K3；位置继电器为带有常开触点和常闭触点的位置继电器。
7.根据权利要求5所述的一种GIS/GCB断路器三相分合闸状态监控装置，其特征在于：所述位置继电器的常开触点与三相合闸集电器K4串联形成三相合闸指示回路，并接入电力系统监控系统。
8.根据权利要求5所述的一种GIS/GCB断路器三相分合闸状态监控装置，其特征在于：所述位置继电器的常闭触点与三相分闸集电器K5串联形成三相分闸指示回路，并接入电力系统监控系统。
9.根据权利要求5所述的一种GIS/GCB断路器三相分合闸状态监控装置，其特征在于：所述位置继电器的常闭触点相互并联形成第一并联模块，常开触点相互并联形成第二并联模块，第一并联模块、第二并联模块和传动机构故障继电器K6串联形成三相一致性指示回路，并接入电力系统监控系统。
10.根据权利要求1～9所述的一种GIS/GCB断路器三相分合闸状态监控装置的使用方法，其特征在于：包括如下步骤：
S1，当刀闸为分闸状态时动触头(4)与静触头(5)分离，距离传感器(7)测量的结果L是传感器探头与封闭外壳(1)对侧内壁的距离，记为L1；
S2，当刀闸为合闸状态时动触头(4)与静触头(5)接触，距离传感器(7)测量的结果L是传感器探头与动触头(4)外表面的距离，记为L2；
S3，封闭外壳(1)视作薄壁结构，根据刀闸分闸、合闸状态的物理状态可知：
Figure FDA0002821290510000021
S4，将距离传感器(7)的测距整定值L的测定范围设置为：
L1>L>L2；
a.当刀闸分闸时，距离感应器(7)的测量值超出检测范围，不输出信号，其常开输出回路不导通；
b.当刀闸合闸时，距离感应器(7)能检测到物体，测量值落在检测范围内，输出信号，常开输出回路导通；
S5，在刀闸的三相分别设置G1、G2、G3三台距离传感器(7)，将上述距离传感器(7)的常开回路与位置继电器连接组成相应检测回路，并将回路接入电力系统计算机监控系统或继电保护系统。
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