CN202978443U - 智能化开关柜监测系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供一种智能化开关柜监测系统，开关柜包括断路器，还包括直线位移传感器、磁平衡式霍尔电流电压传感器、红外视频监视装置、声表面波测温装置、绝缘监视装置、控制系统；直线位移传感器与断路器动触头绝缘拉杆连接，磁平衡式霍尔电流电压传感器与断路器的分合闸线圈电路连接，红外视频监视装置和声表面波测温装置安装在开关柜内，绝缘监视装置与开关柜内的绝缘设备连接，直线位移传感器、磁平衡式霍尔电流电压传感器、红外视频监视装置、声表面波测温装置、绝缘监视装置都与控制系统连接。本实用新型能在线准确获取到开关柜中断路器的机械特性参数、开关柜内主要器件的实时图像、温度、绝缘等数据，控制系统在发现异常情况时及时报警。

Description

智能化开关柜监测系统

技术领域

本实用新型涉及一种智能化开关柜监测系统。

背景技术

目前，电网中使用的传统中压开关设备智能化程度不高，即使小部分的开关设备加装了测控装置，只能实现对开关柜位置状态、电流电压测量，而不能实现开关的机械特性、绝缘监测、温度监测、视频监控等功能，对于开关柜存在类如绝缘降低等隐患新故障只能通过定期的人为检测手段，这种方式既不能实时预知设备的状态，又会浪费大量的人工，对智能电网的发展存在一定的局限性。

传统的测量断路器行程的传感器多采用角度传感技术实现，角度传感器用于检测机械转动角度，其将机械转动或角位移转化为电信号输出，具有无触点、无噪声、高灵敏度、高重复性、接近无限转动寿命、高频响应特性好、环境适用性强等特点；但角度传感器应用于断路器位移测量时仅能测量主传动轴的角度，不能实时反映断路器三相触头的运动，不能感知三相触头的不同步性，对断路器的行程监测不够全面完整，开关柜的监测。

实用新型内容

基于此，本实用新型提供一种智能化开关柜监测系统，能够在线准确获取到开关柜中断路器的机械特性参数，开关柜内主要器件的实时图像、温度、绝缘等数据，在发现异常情况时及时报警。

一种智能化开关柜监测系统，开关柜包括断路器，其中还包括直线位移传感器、磁平衡式霍尔电流电压传感器、红外视频监视装置、声表面波测温装置、绝缘监视装置、控制系统；

所述直线位移传感器与断路器动触头绝缘拉杆连接，所述磁平衡式霍尔电流电压传感器与断路器的分合闸线圈电路连接，所述红外视频监视装置和所述声表面波测温装置安装在开关柜内，所述绝缘监视装置与开关柜内的绝缘设备连接，所述直线位移传感器、磁平衡式霍尔电流电压传感器、红外视频监视装置、声表面波测温装置、绝缘监视装置都与控制系统连接。

上述智能化开关柜监测系统，采用直线位移传感器和磁平衡式霍尔电流电压传感器与断路器连接，能精确采集到断路器的合/分闸行程、合/分闸平均速度、刚合/分闸速度、超行程长度、行程总时间等断路器机械特性参数和合/分闸回路及储能回路的电压电流；同时本智能化开关柜监测系统采用红外视频监视装置、声表面波测温装置、绝缘监视装置实现对开关柜的在线监测，通过对开关柜运行中的图像、温度、绝缘等参数的实时采集，及时了解开关设备运行状况，掌握其变化趋势，为设备的检修和维护提供依据。

附图说明

图1为本实用新型智能化开关柜监测系统在一实施例中的结构示意图。

图2为图1中断路器分闸时线圈电流值的时间变化示意图。

具体实施方式

下面结合实施例及附图对本实用新型作进一步详细说明，但本实用新型的实施方式不限于此。

如图1所示，是本实用新型开关柜监测系统在一实施例中的结构示意图，开关柜监测系统包括开关柜10，开关柜10中包括断路器20，其中还包括直线位移传感器30（Linear Variable Differential Transformer，LVDT）、磁平衡式霍尔电流电压传感器40、红外视频监视装置50、声表面波测温装置60、绝缘监视装置70、控制系统80；

所述直线位移传感器30与断路器动触头绝缘拉杆连接，所述磁平衡式霍尔电流电压传感器40与断路器20的分合闸线圈电路连接，所述红外视频监视装置50和所述声表面波测温装置60安装在开关柜10内，所述绝缘监视装置70与开关柜10内的绝缘设备连接，所述直线位移传感器30、磁平衡式霍尔电流电压传感器40、红外视频监视装置50、声表面波测温装置60、绝缘监视装置70都与控制系统80连接。

在本实施例中，通过与断路器动触头绝缘拉杆连接的直线位移传感器30，能采集到断路器20的位移值，将位移值发送给控制系统80，以此为依据计算断路器机械特性；直线位移传感器30采集的直线机械位移量可转换成直读显示的信号输出，方便采集数据，产品本身和被测物体无滑动触点，保证传感器的使用寿命，直线位移传感器30精度高、布线简捷、抗干扰能力强，直线位移传感技术实现了分别同步测量三个断路器触头的位移，测量直接，中间转换误差小；同时直线位移传感器30本身具有如下特点：

①无摩擦测量

LVDT的可动铁芯和线圈之间通常没有实体接触，也就是说LVDT是没有摩擦的部件；它被用于可以承受轻质铁芯负荷，但无法承受摩擦负荷的重要测量；

②无限的机械寿命

由于LVDT的线圈及其铁芯之间没有摩擦和接触，因此不会产生任何磨损。这样，LVDT的机械寿命，理论上是无限长的；

③无限的分辨率

LVDT的无摩擦运作及其感应原理使它具备两个显著的特性；第一个特性是具有真正的无限分辨率。这意味着LVDT可以对铁芯最微小的运动作出响应并生成输出。

本实施例中，还包括磁平衡式霍尔电流电压传感器40，磁平衡式霍尔电流电压传感器40用于采集断路器20的电流、电压，因此能够监测到断路器20分合闸回路的电流及电压值，磁平衡式霍尔电流电压传感器30可以测量各种波形电流和电压值且精度高、响应时间短、温漂小、非线性度好，能准确的反应电流、电压的变化。

本实施例中的红外视频监视装置50，所述红外视频监视装置50安装在开关柜10内，与所述控制系统80连接，可用于采集开关柜内的实际图像情况；本系统可设置3路红外视频探头，分别实时监视开关柜内断路器室、母线室、电缆室相关设备的状况。

本实施例中包括声表面波器件60，所述声表面波器件60安装在开关柜10内，与所述控制系统80连接；通过声表面波器件60采集外部温度传感器的信息，实时监测主要接点的温度情况，并可通过控制系统80绘制被测接点的温度曲线，并能给出温度异常预警。

传统的开关设备的测温普遍采用的是非接触式红外测温技术，它具有快速、非接触和可测小目标的特点，在行业领域当中的应用越来越广泛。当由红外测温仪测温时，被测物体发射出的红外能量，通过红外测温仪的光学系统在探测器上转换为电信号，将该信号的温度读数显示出来，有几个决定精确测温的重要因素，最重要的因素是发射率、视场、到光斑的距离和光斑的位置。但非接触式红外测温技术在温度测量时受被测物体的外观、颜色、污垢等影响较大，存在较大的测量不确定性，而且非接触式红外测温传感器安装时受到开关柜结构影响，不便于安装。

而本系统的外部温度传感器采用声表面波测温技术，声表面波器件(SAW)的基本原理是在压电基体上通过光刻的方法制出由相互交叉的电极组成的叉指电极(叉指换能器)，利用基片的压电效应激发起沿着表面层传播的高频超声波，从而实现滤波、延时、脉冲压缩与扩展、卷积等多种电子学功能。声表面波技术具有无线无源、免维护、体积小、安装灵活、非接触等特点。

本实施例中，还包括绝缘监视装置70，所述绝缘监视装置70安装在开关柜10内，与开关柜内的绝缘设备连接，同时还与所述控制系统80连接；通过绝缘监视装置70实时监测开关柜内主要绝缘器件的绝缘情况，并可通过控制系统80绘制被监视点的绝缘曲线，并能给出绝缘异常预警。

控制系统80通过其预设的微处理器，能根据所述位移值和输出电流，计算断路器20的分合闸行程、刚合/分闸速度、分合闸平均速度、触头开距、行程总时间、超行程长度、分合闸线圈电流有效值；

通过直线位移传感器30采集的断路器20的位移值，可计算获取断路器机械特性参数，包括：①合/分闸行程；②合/分闸平均速度；③刚合/分闸速度；④接点开距；⑤行程总时间；⑥超行程长度等；

如下表示出了上述部分断路器机械特性参数的意义：

参数	定义	表达式
			触头开距	合闸时，动静触头间距离	s=s3
总行程	动静触头初始位置到最终位置的总位移	s=s2
			超行程	动静触头开始接触至合闸结束间位移	s=s2-s3
刚合速度	合闸时动静触头刚接触时的速度	v=s3/t1
			合闸速度	动静触头在合闸全过程中的速度	v=s2/t2

根据磁平衡式霍尔电流电压传感器30采集的断路器20的输出电流，根据电流和时间关系，可实时监测断路器20分合闸线圈的运转状态；如图2所示，是断路器20分闸时线圈电流值的时间变化示意图。

根据上述计算结果，控制系统80通过报警器，在所述分合闸行程、分合闸平均速度、刚合/分闸速度、触头开距、行程总时间、超行程长度、分合闸线圈电流有效值之一超出预设阈值时发送报警信息，实现对开关柜的监测。

在一较佳实施例中，所述控制系统80还设有GPS对时器，可接收GPS对时脉冲，保证系统时间与GPS时间同步。

本实用新型提供的开关柜监测系统，采用直线位移传感器和磁平衡式霍尔电流电压传感器与断路器连接，能精确采集到断路器的合/分闸行程、合/分闸平均速度、刚合/分闸速度、超行程长度、行程总时间等断路器机械特性参数和合/分闸回路及储能回路的电压电流；同时又能实现成套开关柜视屏监控、接点温度监视、绝缘监测、装置告警、GPS对时、多路485通讯等，通过对开关柜运行中参数的实时采集，及时了解开关设备运行状况，掌握其变化趋势，为设备的检修和维护提供依据。

以上所述实施例仅表达了本实用新型的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本实用新型专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本实用新型的保护范围。因此，本实用新型专利的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (3)

1.一种智能化开关柜监测系统，开关柜包括断路器，其特征在于，还包括直线位移传感器、磁平衡式霍尔电流电压传感器、红外视频监视装置、声表面波测温装置、绝缘监视装置、控制系统；

所述直线位移传感器与断路器动触头绝缘拉杆连接，所述磁平衡式霍尔电流电压传感器与断路器的分合闸线圈电路连接，所述红外视频监视装置和所述声表面波测温装置安装在开关柜内，所述绝缘监视装置与开关柜内的绝缘设备连接，所述直线位移传感器、磁平衡式霍尔电流电压传感器、红外视频监视装置、声表面波测温装置、绝缘监视装置都与控制系统连接。

2.根据权利要求1所述的智能化开关柜监测系统，其特征在于，所述控制系统设有GPS对时器。

3.根据权利要求1所述的智能化开关柜监测系统，其特征在于，所述直线位移传感器、磁平衡式霍尔电流电压传感器、红外视频监视装置、声表面波测温装置和绝缘监视装置都通过485通讯总线与所述控制系统连接。

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