CN202631703U - 基于iec61850的断路器状态监测与寿命分析系统 - Google Patents

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郭丽娟
邓雨荣
张炜
吕泽承
许任阳
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Abstract

本实用新型公开了基于IEC61850的断路器状态监测与寿命分析系统，本系统主要由IED主机、SF6微水及密度传感器、主回路电流互感器模组、分合闸线圈及储能电机电流互感器模组、旋转光电编码器、加速度传感器六大部分组成：所述IED主机设有Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ、Ⅴ接口，其中：接口Ⅰ与SF6微水及密度传感器连接；接口Ⅱ与主回路电流互感器模组连接；接口Ⅲ与旋转光电编码器连接；接口Ⅳ与旋转光电编码器连接；接口Ⅴ与分合闸线圈及储能电机电流互感器模组连接。本实用新型的优点：1. 本实用新型采用高精度的电流互感器、电气性能好、电流测量误差小。2.电流互感器模组、独立的电源进行供电、抗干扰能力强、提高电流测量精度并且便于安装。3.主IED具有多种通讯接口，便于系统的扩展。

Description

基于IEC61850的断路器状态监测与寿命分析系统
技术领域
本实用新型涉及断路器运行状态的在线监测领域，具体是基于IEC61850的断路器状态监测与寿命分析系统。 
背景技术
目前断路器离线监测的比较多，在线监测的产品比较少。市场上同类产品主要是监测机械特性为主，与同类产品的特点是：1、本产品是对多种状态的综合监测，除了对行程和分合闸线圈电流、储能电机的在线监测外还对其他量包括SF6微水和密度的监测、振动监测、触头电寿命进行在线监测。2、采用IEC61850通讯协议进行通讯，符合智能电网的发展趋势。 
实用新型内容
本实用新型的目的是提供一种基于IEC61850的断路器状态监测与寿命分析系统。 
本实用新型解决上述技术问题采用如下技术方案： 
1. 基于IEC61850的断路器状态监测与寿命分析系统，本系统主要由IED主机、SF6微水及密度传感器、主回路电流互感器模组、分合闸线圈及储能电机电流互感器模组、旋转光电编码器、加速度传感器六大部分组成：所述IED主机设有Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ、Ⅴ接口，其中：接口Ⅰ通过电源和信号电缆与SF6微水及密度传感器连接；接口Ⅱ通过电源和信号电缆与主回路电流互感器模组连接；接口Ⅲ通过电源和信号电缆与旋转光电编码器连接；接口Ⅳ通过电源和信号电缆与旋转光电编码器连接；接口Ⅴ通过电源和信号电缆与分合闸线圈及 储能电机电流互感器模组连接。
上述IED主机的主要功能是将电流互感器模组和分合闸线圈及储能电机电流互感器模组和加速度传感器输出的电压信号进行放大滤波等信号调理后变成数字信号；将旋转编码器输出的脉冲信号进行解码后变成角度信号；通过485通讯接口与SF6微水及密度传感器进行通讯；对采集到的波形数据进行分析处理，计算三相不同期、电寿命等断路器参数； 
上述SF6微水及密度传感器。SF6微水及密度传感器一端通过三通阀门与断路器的取气口连接，另一端通过485通讯电缆和24V电源电缆与IED主机进行连接。内部具有气体的压力和温度传感器，将采集到的SF6气体压力、温度、湿度等数据分析处理后通过485通讯接口同IED主机通讯。 
上述主回路电流互感器模组。主回路电流互感器模组上有三个穿心的电流互感器，电源变换电路、互感器输出电压信号调理电路等。主回路CT输出电缆以穿心方式穿过三个电路互感器，电流互感器将电缆中流过电流变成电压信号，再经过电路板上的信号调理电路进行放大滤波后输出的一个差分的电压信号通过信号电缆连接到IED主机的接线端子上，由IED主机进行模数变换和数据分析处理。 
上述分合闸线圈及储能电机电流互感器模组 。分合闸线圈及储能电机电流互感器模组上有三个穿心的电流互感器，电源变换电路、互感器输出电压信号调理电路等。三个电流互感器为闸线圈电流测量互感器、合闸线圈电流测量互感器、储能电机电流测量互感器。分闸线圈、合闸线圈、储能电机电源分别以穿心方式穿过三个电路互感器，电流互感器将电缆中流过电流变成电压信号，再经过电路板上的信号调理电路进行放大滤波后输出的一个差分的电压信号通过信号电缆连接到IED主机的接线端子上，由IED主机1进行模数变换 和数据分析处理。 
上述旋转光电编码器。旋转光电编码器用于测量断路器触头的动作行程。旋转编码器与断路器连杆的旋转部分同轴连接。当连杆动作后旋转部分旋转一定角度，带动旋转编码器旋转同样的角度。旋转编码器输出脉冲信号通过信号电缆送到IED主机的接线端子上,IED主机对接收到的脉冲信号进行解码和变换后后变成旋转角度，再根据断路器的机械参数变换成触头的行程。 
上述加速度传感器。加速度传感器用与测量断路器的振动波形。加速度传感器的原理是利用了其内部的由于加速度造成的压电晶体变形这个特性。由于这个变形会产生电压，计算出产生电压和所施加的加速度之间的关系，并且将加速度转化成电压输出。加速传感器采用24V、5mA恒流源供电。传感器内置信号调理电路将电荷放大变成电压信号。输出的信号通过同轴电缆送给IED主机的接线端子，IED主机上的振动信号调理电路对信号进行放大滤波和模数转换后变成数字信号。 
本实用新型的优点： 
1.采用高精度的电流互感器、电气性能号、电流测量误差小。 
2.将每3个电流互感器做成一个模组、独立的电源进行供电、抗干扰能力强、提高电流测量精度并且便于安装。 
3.主IED具有光纤接口、网络接口、485通讯接口、串口多种通讯接口，便于系统的扩展。 
4.系统光纤接口和网络接口采用IEC61850通讯协议，便于与智能电网后台连接。485通讯接口和串口实现modbus等通讯协议，便于连接SF6微水密度传感器等智能传感器。
5.回路电流波形、行程波形、SF6微水和密度参数、振动波形。系统还对 采集到数据进行分析，计算出设备的电寿命参数、分合闸时间、三相不同期时间等。 
附图说明
图1为本实用新型基于IEC61850的断路器状态监测与寿命分析系统结构示意图。 
图中，IED主机1、SF6微水及密度传感器2、主回路电流互感器模组3、分合闸线圈及储能电机电流互感器模组4、旋转光电编码器5、加速度传感器6。 
具体实施方式
下面结合附图和最佳使用实施例对本实用新型作进一步的说明。 
本实用新型结构如图1所示，基于IEC61850的断路器状态监测与寿命分析系统结构由IED主机1、SF6微水及密度传感器2、主回路电流互感器模组3、分合闸线圈及储能电机电流互感器模组4、旋转光电编码器5、加速度传感器6组成。 
上述IED主机1设有Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ、Ⅴ接口，其中：接口Ⅰ与SF6微水及密度传感器2连接；接口Ⅱ与主回路电流互感器模组3连接；接口Ⅲ与旋转光电编码器5连接；接口Ⅳ与旋转光电编码器5连接；接口Ⅴ与分合闸线圈及储能电机电流互感器模组4连接。 
上述IED主机1的主要功能是将电流互感器模组3和分合闸线圈及储能电机电流互感器模组4和加速度传感器6输出的电压信号进行放大滤波等信号调理后变成数字信号；将旋转编码器5输出的脉冲信号进行解码后变成角度信号；通过485通讯接口与SF6微水及密度传感器2进行通讯；对采集到的波形数据进行分析处理，计算三相不同期、电寿命参数等断路器参数； 
上述SF6微水及密度传感器2。SF6微水及密度传感器一端通过三通 
阀门与断路器的取气口连接，另一端通过485通讯电缆和24V电源电缆与IED主机1进行连接。内部具有气体的压力和温度传感器，将采集到的SF6气体压力、温度、湿度等数据分析处理后通过485通讯接口同IED主机1通讯。 
上述主回路电流互感器模组3。主回路电流互感器模组3上有三个穿心的电流互感器，电源变换电路、互感器输出电压信号调理电路等。主回路CT输出电缆以穿心方式穿过三个电路互感器，电流互感器将电缆中流过电流变成电压信号，再经过电路板上的信号调理电路进行放大滤波后输出的一个差分的电压信号通过信号电缆连接到IED主机1的接线端子上，由IED主机1进行模数变换和数据分析处理。 
上述分合闸线圈及储能电机电流互感器模组4。分合闸线圈及储能电机电流互感器模组4上有三个穿心的电流互感器，电源变换电路、互感器输出电压信号调理电路等。三个电流互感器为闸线圈电流测量互感器、合闸线圈电流测量互感器、储能电机电流测量互感器。分闸线圈、合闸线圈、储能电机电源分别以穿心方式穿过三个电路互感器，电流互感器将电缆中流过电流变成电压信号，再经过电路板上的信号调理电路进行放大滤波后输出的一个差分的电压信号通过信号电缆连接到IED主机1的接线端子上，由IED主机1进行模数变换和数据分析处理。 
上述旋转光电编码器5。旋转光电编码器5用于测量断路器触头的动作行程。旋转编码器5与断路器连杆的旋转部分同轴连接。当连杆动作后旋转部分旋转一定角度，带动旋转编码器旋转同样的角度。旋转编码器5输出脉冲信号通过信号电缆送到IED主机1的接线端子上,IED主机1对接收到的脉冲信号进行解码和变换后后变成旋转角度，再根据断路器的机械参数变换成触头的行 程。 
上述加速度传感器6。加速度传感器6用与测量断路器的振动波形。加速度传感器6的原理是利用了其内部的由于加速度造成的压电晶体变形这个特性。由于这个变形会产生电压，计算出产生电压和所施加的加速度之间的关系，并且将加速度转化成电压输出。加速传感器6采用24V、5mA恒流源供电。传感器内置信号调理电路将电荷放大变成电压信号。输出的信号通过同轴电缆送给IED主机1的接线端子，IED主机1上的振动信号调理电路对信号进行放大滤波和模数转换后变成数字信号。 
本实用新型的最佳使用步骤如下： 
1. 断路器发生分合闸动作时。分合闸线圈及储能电机电流互感器模组4的分合闸线圈产生电流，分合闸线圈及储能电机电流互感器模组4将电流变成电压信号后被IED主机1采集并且变成数字信号并保存到波形数据区中保存。分合闸线圈及储能电机电流互感器模组4采集的储能电机电流波形和主回路电流互感器模组3采集的主回路电流波形也被变换成电压信号后被IED主机1同步采集，并且变换成数字信号送到波形数据区中保存。光电编码器5输出的脉冲信号被IED主机1同步采集保存到数据区中。加速度传感器6输出的电压信号经过IED主机1放大滤波和模数变换后变成数字信号同步保存到数据区中。当动作完毕后IED主机1对数据进行处理分析然后打包成IEC61850通讯数据包通过光纤通讯接口发送到智能电网后台。 
2.在设定的时间间隔内IED主机1通过Ⅰ接口请求SF6微水及密度传感器2发送采集到的微水和密度数据。收到应答数据后将数据打包成IEC61850通讯协议数据包发送给智能电网后台。 

Claims (1)

1.基于IEC61850的断路器状态监测与寿命分析系统，其特征在于，本系统主要由IED主机、SF6微水及密度传感器、主回路电流互感器模组、分合闸线圈及储能电机电流互感器模组、旋转光电编码器、加速度传感器六大部分组成：
所述IED主机设有Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ、Ⅴ接口，其中：接口Ⅰ与SF6微水及密度传感器连接；接口Ⅱ与主回路电流互感器模组连接；接口Ⅲ与旋转光电编码器连接；接口Ⅳ与旋转光电编码器（5）连接；接口Ⅴ与分合闸线圈及储能电机电流互感器模组连接。 
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