CN112782571A - 断路器寿命监测方法、装置及系统 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种断路器寿命监测方法、装置及系统，其中所述方法包括监测断路器进线和出线端的电信号，以及监测断路器的辅助触点，分别得到断路器的机械分断次数和电气分断次数；监测断路器的动触头和静触头处的电弧侵蚀情况，将所述电弧侵蚀转化为分断次数；综合所述断路器的机械和电气分断次数以及所述断路器的电弧侵蚀转化的分断次数，计算断路器剩余电寿命；显示所述断路器剩余电寿命。本发明可以在断路器的外部快速得到其剩余电寿命，并进行显示和报警，而且还脱离了断路器本体，不影响断路器的正常工作，也不会被断路器处的高压、电弧所损坏或影响。

Description

断路器寿命监测方法、装置及系统
技术领域
本发明属于电力电气设备技术领域，具体涉及一种断路器寿命监测方法、装置及系统。
背景技术
断路器是配电设备中非常重要的一个元件，对配电系统中配电线路的安全起着非常重要的作用。断路器的可靠性与其寿命息息相关，因此有很多诊断断路器寿命的方法。比如通过计算断路器的分断次数来确定其剩余寿命，但是由于实际运行中的断路器分断比较复杂，既有机械分断又有因短路、过载等引起的电气分断，而现有断路器分断并没有分别统计，因此不能准确的计算断路器的剩余寿命。目前还有在断路器内安装传感器来统计其分断次数，这种方法不但成本较高，使用便捷性还会受到影响，而且传感器容易被强电压击穿或者强电弧损坏。
所以鉴于以上问题，本发明公开了一种断路器寿命监测方法、装置及系统来解决上述问题。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术中的缺陷，提供一种断路器寿命监测方法、装置和系统，可以解决断路器寿命监测方法太过于复杂，需要在断路器内安装各种传感器，成本较高，使用便捷性也受到影响，而且直接监测断路器触头处的电压或电流，其内置传感器也容易被强电压击穿或者强电弧损坏的问题。
为达到上述目的，本发明提供了一种断路器寿命监测方法，用于在线监测配电线路中断路器剩余电寿命，包括以下步骤：
监测断路器进线和出线端的电信号，以及监测断路器的辅助触点，分别得到断路器的机械分断次数和电气分断次数；
监测断路器的动触头和静触头处的电弧侵蚀情况，将所述电弧侵蚀转化为分断次数；
综合所述断路器的机械和电气分断次数以及所述断路器的电弧侵蚀转化的分断次数，计算断路器剩余电寿命；
显示所述断路器剩余电寿命。
进一步的，还包括，当断路器剩余电寿命低于设定的所述断路器剩余电寿命限值时进行报警。
进一步的，监测断路器进线和出线端的电信号，以及监测断路器的辅助触点，是指在所述断路器进线端监测其电压信号，在所述断路器出线端监测其电流信号，以及记录所述断路器的分断时间，判断所述断路器是机械分断或电气分断。
进一步的，根据判断得到的所述断路器是机械分断或电气分断，分别统计所述断路器机械分断次数和电气分断次数。
进一步的，监测断路器的动触头和静触头处的电弧侵蚀情况，是指监测断路器分断过程中电流大小、产生电弧的强度和持续时间，得到所述分断过程中的电弧波形图，通过所述波形图分析所述断路器电弧侵蚀情况。
进一步的，综合所述断路器的机械和电气分断次数以及所述断路器的电弧侵蚀情况，计算断路器剩余电寿命的公式是指，N＝n-n1-n2-n3；其中N为断路器剩余电寿命；n为断路器的固有电寿命；n1统计的断路器机械分断次数；n2为统计的断路器电气分断次数；n3为断路器电弧侵蚀时转化的分断次数。
本发明还提供了一种断路器寿命监测装置，用于在线监测配电线路中断路器剩余电寿命，其特征在于，包括：
监测单元，所述监测单元监测断路器进线和出线端的电信号，以及监测断路器的辅助触点，分别得到断路器的机械分断次数和电气分断次数；
以及还监测断路器的动触头和静触头处的电弧侵蚀情况，将所述电弧侵蚀转化为分断次数；
计算单元，所述计算单元用于综合所述断路器的机械和电气分断次数以及所述断路器的电弧侵蚀转化的分断次数，计算断路器剩余电寿命；
显示单元，所述显示单元用于显示所述断路器剩余电寿命。
进一步的，还包括报警单元，所述报警单元用于当所述断路器剩余电寿命低于设定的所述断路器剩余电寿命限值时进行报警。
本发明还提供了一种断路器寿命监测系统，用于在线监测配电线路中断路器剩余电寿命，包括：在所述断路器1的进线端设置电压传感器2，在所述断路器1的出线端设置电流传感器3，其中所述断路器1、电压传感器2和电流传感器3分别与测量终端4连接。
进一步的，所述测量终端4中的通讯模块分别与所述电压传感器2和电流传感器3连接，从断路器1的进线端和出线端分别获取电压信号和电流信号，得到断路器1的分断次数以及断路器1的动触头和静触头处的电弧侵蚀情况。
本发明所述的一种断路器寿命监测方法、装置和系统，其有益效果为：本发明所述提供一种断路器寿命监测方法、装置和系统，可以在断路器的外部快速得到其剩余电寿命，并进行显示和报警，而且还脱离了断路器本体，不影响断路器的正常工作，也不会被断路器处的高压、电弧所损坏或影响。
附图说明
图1为本发明实施例一提供的断路器寿命监测方法流程图；
图2为本发明实施例二提供的断路器寿命监测装置结构图；
图3为本发明实施例三提供的断路器寿命监测系统结构图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明的断路器寿命监测方法、装置和系统进行详细描述。
实施例一
图1为本发明实施例提供的断路器寿命监测方法。根据图1所示，本发明提供的断路器寿命监测方法用于在线监测配电线路中断路器剩余电寿命，包括以下步骤：
S101，监测断路器进线和出线端的电信号，以及监测断路器的辅助触点，分别得到断路器的机械分断次数和电气分断次数；
S102，监测断路器的动触头和静触头处的电弧侵蚀情况，将所述电弧侵蚀转化为分断次数；
S103，综合所述断路器的机械和电气分断次数以及所述断路器的电弧侵蚀转化的分断次数，计算断路器剩余电寿命；
S104，显示所述断路器剩余电寿命。
具体的，配电线路中，监测断路器进线和出线处的电信号，是指在所述断路器进线处监测其电压信号，在所述断路器出线处监测其电流信号。理论上电压和电流的检测在配电线路的进线处和出线处都可以，但是在实施过程中电压的检测最好在断路器的进线处，因为在出线处监测电压会受到断路器分断状态的影响，而且在断路器出线端监测电流信号，可以在断路器分断时得到分断大小，所以本实施例在进线端监测断路器的电压，在出线端监测断路器的电流。
除此之外，还要监测断路器的辅助触点，因为当断路器分断时，辅助触点的状态会发生相应的变化，由闭合状态转换到断开状态，辅助触点的常开常闭辅助触点就做相应的转变。因为断路器的机械寿命指的是断路器不带电情况下的分断寿命，电气寿命指的是断路器带电情况下的分断寿命，所以通过在断路器进线端和出线端监测其电压和电流，结合辅助触点的状态变化，分断时间及分断大小，很容易判断并区分断路器是机械分断还是电气分断，再分别记录机械分断次数和电气分断次数。
同时，配电线路中，还要监测断路器的动触头和静触头处的电弧侵蚀情况。具体为监测断路器分断过程中电流大小、产生电弧的强度和持续时间，得到所述分断过程中的电弧波形图，通过所述波形图分析所述断路器电弧侵蚀情况。因为监测断路器的时候，当断路器跳闸时，可以通过辅助触点检测出来跳闸状态，同时还监测跳闸时的线路状态，可以通过电压、电流信号来判断电弧，以及电弧的持续时间，制作成电弧波形图，与标准电弧波形图进行比对，分析出断路器电弧侵蚀，再将断路器电弧侵蚀时转化的分断次数。
综合前述得到的断路器的机械和电气分断次数以及所述断路器的电弧侵蚀情况后转化的分断次数，根据下述公式计算断路器剩余电寿命：
N＝n-n1-n2-n3；
其中N为断路器剩余电寿命；n为断路器的固有电寿命，因为当断路器选定时，断路器的品牌及型号可以确定，其固有电寿命也是确定的；n1统计的断路器机械分断次数；n2为统计的断路器电气分断次数；n3为断路器电弧侵蚀时转化的分断次数。
其中n1和n2的计算次数可以自定义，也比如普通机械分断一次就记为1，电气分断，比如短路分断，可以折算成1.5。
为了方便用户观察，在监测断路器的系统里显示剩余电寿命。当计算得到断路器的剩余电寿命时，为了提醒用户及时更换或者检修，还增加了步骤S105，当断路器剩余电寿命低于设定的所述断路器剩余电寿命限值时进行报警。具体的，在断路器监测系统里提前设定断路器电寿命的阈值，一旦低于阈值，则进行报警处理，可以通过声音、标识或者弹出POP框的形式进行提醒。
本发明所提供的断路器寿命监测方法，通过在断路器的外部监测所述断路器进出线处的电信号以及断路器动触头和静触头处的电弧侵蚀状况，计算出断路器的剩余电寿命并进行显示和报警。不但可以高效、快速确定断路器剩余电寿命，而且本方法脱离了断路器本体，不影响断路器的正常工作，也不会被断路器处的高压、电弧所损坏或影响。
实施例二
图2为本发明实施例提供的断路器寿命监测装置。根据图2所示，本发明所述断路器寿命监测装置200，用于在线监测配电线路中断路器剩余电寿命，包括以下单元：
监测单元201，所述监测单元201监测断路器进线和出线端的电信号，以及监测断路器的辅助触点，分别得到断路器的机械分断次数和电气分断次数；以及还监测断路器的动触头和静触头处的电弧侵蚀情况，将所述电弧侵蚀转化为分断次数；
计算单元202，所述计算单元202用于综合所述断路器的机械和电气分断次数以及所述断路器的电弧侵蚀转化的分断次数，计算断路器剩余电寿命；
显示单元203，所述显示单元203用于显示所述断路器剩余电寿命。
本实施例所述的断路器寿命监测装置，可以实现实施例一所述的断路器寿命监测方法。所述监测单元201设置于断路器外的配电终端内，并与断路器通信连接，当由监测单元201在断路器进出线处监测到电信号，发送于配电终端中的数字信号控制中心，再由计算单元202计算断路器剩余电寿命，然后在配电终端控制的显示屏幕上进行显示。
为了提醒用户及时更换或者检修断路器，本实施例所述的断路器寿命监测装置200还包括报警单元204，在断路器里提前设定断路器电寿命的阈值，一旦低于阈值，则由配电终端控制报警单元204进行报警处理，可以通过声音、标识或者弹出POP框的形式进行提醒。
本发明所提供的断路器寿命监测装置，在断路器的外侧通讯连接配电终端，控制监测断路器进出线处的电信号以及断路器的动、静触头处的电弧侵蚀情况，综合计算断路器剩余电寿命，对用户进行显示和报警。本装置不但可以高效、快速计算出断路器的剩余电寿命，而且本装置脱离了断路器本体，不影响断路器的正常工作，也不会被断路器处的高压、电弧所损坏或影响。
实施例三
图3本发明实施例三提供的断路器寿命监测系统。如图3所示，本发明所述断路器寿命监测系统，用于在线监测配电线路中断路器剩余电寿命，包括断路器1，在所述断路器1的进线端设置的电压传感器2，和在所述断路器的出线端设置电流传感器3。断路器1、电压传感器2和电流传感器3分别与测量终端4连接。其中测量终端4可以是配电终端内的测量单元，也可以独立于配电终端成为单独测量器件。
其中电压传感器2用于监测断路器1进线端的电压信号，电流传感器3用于监测断路器1出线端的电流信号，当电压传感器2和电流传感器3分别从断路器1的进线端和出线端监测到电压信号和电流信号后，将电压信号和电流信号传输给测量终端4，得到断路器1的机械和电气分断次数。
在断路器1本体内部还设置有动触头和静触头，测量终端4用于测量断路器动触头和静触头处被电弧侵蚀的情况。当侵蚀严重时，触头处接触电阻会增大，造成断路器1达到寿命不能继续使用，实际断路器工作中，因为一次短路的分断而造成寿命终结的情况很常见。
测量终端4中将监测到的断路器1分断次数和断路器动触头和静触头处被电弧侵蚀的情况综合起来，通过公式计算出其剩余电寿命，由测量终端4控制显示和报警。
本发明所提供的断路器寿命监测系统，通过在断路器外部，即在断路器进出线处分别设置电压传感器和电流传感器，分别监测进出线处的电信号，再通过测量终端监测断路器的动、静触头处的电弧侵蚀状况，综合得到断路器剩余电寿命，并进行显示和报警。本系统不但可以高效、快速计算出断路器的剩余电寿命，而且还脱离了断路器本体，不影响断路器的正常工作，也不会被断路器处的高压、电弧所损坏或影响。
以上，仅为本发明的具体实施例，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应以权利要求的保护范围为准。

Claims (10)

1.一种断路器寿命监测方法，用于在线监测配电线路中断路器剩余电寿命，其特征在于，包括以下步骤：
监测断路器进线和出线端的电信号，以及监测断路器的辅助触点，分别得到断路器的机械分断次数和电气分断次数；
监测断路器的动触头和静触头处的电弧侵蚀情况，将所述电弧侵蚀转化为分断次数；
综合所述断路器的机械和电气分断次数以及所述断路器的电弧侵蚀转化的分断次数，计算断路器剩余电寿命；
显示所述断路器剩余电寿命。
2.根据权利要求1所述断路器寿命监测方法，其特征在于，还包括，当断路器剩余电寿命低于设定的所述断路器剩余电寿命限值时进行报警。
3.根据权利要求1所述断路器寿命监测方法，其特征在于，监测断路器进线和出线端的电信号，以及监测断路器的辅助触点，是指在所述断路器进线端监测其电压信号，在所述断路器出线端监测其电流信号，以及记录所述断路器的分断时间，判断所述断路器是机械分断或电气分断。
4.根据权利要求3所述断路器寿命监测方法，其特征在于，根据判断得到的所述断路器是机械分断或电气分断，分别统计所述断路器机械分断次数和电气分断次数。
5.根据权利要求1所述断路器寿命监测方法，其特征在于，监测断路器的动触头和静触头处的电弧侵蚀情况，是指监测断路器分断过程中电流大小、产生电弧的强度和持续时间，得到所述分断过程中的电弧波形图，通过所述波形图分析所述断路器电弧侵蚀情况。
6.根据权利要求1所述断路器寿命监测方法，其特征在于，综合所述断路器的机械和电气分断次数以及所述断路器的电弧侵蚀情况，计算断路器剩余电寿命的公式是指，N＝n-n1-n2-n3；
其中N为断路器剩余电寿命；n为断路器的固有电寿命；n1统计的断路器机械分断次数；n2为统计的断路器电气分断次数；n3为断路器电弧侵蚀时转化的分断次数。
7.一种断路器寿命监测装置，用于在线监测配电线路中断路器剩余电寿命，其特征在于，包括：
监测单元，所述监测单元监测断路器进线和出线端的电信号，以及监测断路器的辅助触点，分别得到断路器的机械分断次数和电气分断次数；
以及还监测断路器的动触头和静触头处的电弧侵蚀情况，将所述电弧侵蚀转化为分断次数；
计算单元，所述计算单元用于综合所述断路器的机械和电气分断次数以及所述断路器的电弧侵蚀转化的分断次数，计算断路器剩余电寿命；
显示单元，所述显示单元用于显示所述断路器剩余电寿命。
8.根据权利要求7所述断路器寿命监测装置，其特征在于，还包括报警单元，所述报警单元用于当所述断路器剩余电寿命低于设定的所述断路器剩余电寿命限值时进行报警。
9.一种断路器寿命监测系统，用于在线监测配电线路中断路器剩余电寿命，其特征在于，包括：在所述断路器(1)的进线端设置电压传感器(2)，在所述断路器(1)的出线端设置电流传感器(3)，其中所述断路器(1)、电压传感器(2)和电流传感器(3)分别与测量终端(4)连接。
10.根据权利要求9所述断路器寿命监测系统，其特征在于，所述测量终端(4)中的通讯模块分别与所述电压传感器(2)和电流传感器(3)连接，从断路器(1)的进线端和出线端分别获取电压信号和电流信号，得到断路器(1)的分断次数以及断路器(1)的动触头和静触头处的电弧侵蚀情况。
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