CN203310969U - 一种真空断路器电寿命在线监测装置 - Google Patents
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Abstract
一种真空断路器电寿命在线监测装置，该装置由依次连接的信号采集单元、数据处理显示单元和通信单元组成，其特征在于，所述的信号采集单元由电流信号采集电路和分闸动作检测电路组成，所述的数据处理显示单元由一单片微控制器和与其连接显示模块组成，所述的通信单元为一符合RS-485协议的控制芯片及其外围电路构成的RS-485通讯电路。该装置可在真空断路器开断动作时由单片微控制器监测动作时交流母线上的电流值，利用相应算法推算出真空断路器的剩余电寿命和电寿命等参数，并将该参数和单片机或远程控制端设定的告警阈值送至显示模块和显示，同时将相关参数通过通信单元发送至远程控制端。在降低维护成本的前提下保障了电力系统的用电安全。
Description
技术领域
本实用新型涉及测量电变量技术领域，具体涉及一种电路断路器的测试装置。
背景技术
真空断路器因其具有体积小、重量轻、开断能力强、灭弧不用检修等优点，在配电网中应用较为普及。特别是在要求无油化、少检修、操作频繁的工矿企业中，真空断路器是主要配电控制设备之一。
由于真空断路器在配电网中的普遍应用，要想真正达到少检修、少事故，对于真空断路器的寿命检测判断是必不可少的。真空断路器的寿命参数一般分为3个方面：机械寿命、存储寿命和电寿命。真空断路器的机械寿命一般可达1万次至10万次；目前符合国家标准的真空断路器其存储寿命长达15指20年。而一般应用中，真正决定真空断路器的使用寿命的是其电寿命参数，电寿命是指断路器在额定短路电流状态下的开断次数，而现有的真空断路器的电寿命仅为数十次。随着真空断路器在使用过程中断路器因多次开断导致金属触头的电磨损，金属触头会逐渐消耗，动作电流越大则磨损越大，当磨损过大时，断路器就不能正常工作，真空灭弧室失效，电弧不能断开，灭弧室可能因此而爆炸造成重大事故。因此，既要能够减少检修的次数又要保障电力系统的安全运行，能够提供一种实时监测真空断路器电寿命的在线监测装置是非常有必要的。
发明内容
根据现有技术存在的问题，本实用新型提供一种可以在线监测真空断路器电寿命的监测装置，该装置具有电寿命计算精确可远程控制或查看等优点。
本实用新型实现的技术方案如下：
一种真空断路器电寿命在线监测装置，该装置由依次连接的信号采集单元、数据处理显示单元和通信单元组成，其特征在于，
所述的信号采集单元由电流信号采集电路和分闸动作检测电路组成，其中，
所述的电流信号采集电路由套在交流母线上的罗戈夫斯基线圈电流传感器、积分电路和A/D转换电路依次连接组成；所述的罗戈夫斯基线圈的输出端连接于所述积分电路的信号输入端，所述积分电路的模拟电压信号输出端连接至A/D转换电路的信号输入端，所述A/D转换电路的信号输出端连接至数据处理显示单元的输入端；
所述的分闸动作检测电路为一分闸辅助触点信号输出电路，其分闸电平信号输出端连接至数据处理显示单元；
所述的数据处理显示单元由一单片微控制器和与其连接的显示模块组成，其中，
所述的单片微控制器由一单片机及其外围振荡电路组成，单片机的其中一组通用数据I/O口分别与A/D转换电路的信号输出端、分闸动作检测电路的电平信号输出端连接，单片机的一组串行数据接口、一个通用I/O口分别和显示模块的串行数据接口、控制端口连接，所述的单片机的另一组串行数据接口、另一组通用数据I/O口分别与通信单元的内部串行通信接口、通讯控制端口连接；
所述的通信单元为一由符合RS-485协议的控制芯片及其外围电路构成的RS-485通讯电路，该电路的外部收发接口分别连接至远程控制端。
在三相工业用电系统中，所述的真空断路器电寿命在线监测装置为一种三相真空断路器电寿命的在线监测装置，具有三组所述的电流信号采集电路，且每一组电流信号采集电路中的A/D转换电路的信号输出端分别与数据处理显示单元的一组通用数据I/O口连接。
为进一步简化装置的结构并提高检测电流的精度，上述的积分电路可以用一个运算放大器、一个电阻和一个电容组成，其中，电阻的两端分别连接罗戈夫斯基线圈电流传感器的一端和运算放大器的反相输入端，电容的两端分别连接于运算放大器的输出端和反相输入端，运算放大器的同相输入端接参考地和罗戈夫斯基线圈电流传感器的另一端。
本实用新型所述的一种真空断路器电寿命在线监测装置的工作原理如下：
由于罗戈夫斯基线圈电流传感器可产生一与交流母线上流过的电流正相关的微分电流信号，积分电路将所产生的微分电流信号转换为模拟电压信号发送至A/D转换电路的信号输入端，单片机时刻记录A/D转换电路输出的信号值。当真空断路器分闸时，分闸动作检测电路则产生一开关电平并通过输出端发送至单片机的通用数据I/O口，与此同时，单片机即时获取此时A/D转换电路输出的信号值，并根据真空断路器的电寿命软件算法将推算金属触点的磨损程度，从而推算出该真空断路器的剩余电寿命和电寿命，并将这些参数和单片机或远程控制端设定的告警阈值送至显示模块和显示，同时将相关参数通过通信单元发送至远程控制端。
本实用新型相较于现有技术具有下列突出的优点和效果：
1、由于罗戈夫斯基线圈具有原、副边之间绝缘程度好，且测量回路对主回路的影响小，电能损失少，频带很宽等优点，因而采用罗戈夫斯基线圈采集交流母线电流精度较高，可以准确反映真空断路器每次开断动作时金属触头的磨损程度，从而使用本方案可以准确推算出当前真空断路器的电寿命和剩余电寿命；
2、由于本装置加入了符合RS-485通讯协议的通讯电路，用户可以通过远程控制端实时掌握当前真空断路器的使用寿命参数，并且可以通过远程控制端随时调整告警阈值等参数，保证了电力系统的可靠运行。
附图说明
图1～5为本实用新型所述一种真空断路器电寿命在线监测装置一个具体实施例的电原理图，其中，图1为电路框图；图2为图1中信号采集单元中罗戈夫斯基线圈电流传感器和积分电路的电原理图；图3为图1中信号采集单元中分闸动作检测电路原理图；图4为图1中数据处理显示单元电路原理图；图5为通信电路原理图。
图6为本实用新型所述一种真空断路器电寿命在线监测装置一个具体实施例的工作流程图。
具体实施方式
参见图1，本实施例为一个三相真空断路器电寿命的在线监测装置，该装置由依次连接的信号采集单元、数据处理显示单元和通信单元组成。
如图2-4所示，所述的信号采集单元由3个电流信号采集电路和1个分闸动作检测电路组成。其中，3个电流信号采集电路分别由3个分别套接于三相交流母线A,B,C的罗戈夫斯基线圈电流传感器L1～L3，电阻R1～R3、C1～C3和3个德州仪器生产的型号为TL062的集成双运算放大器U2A～U4A构成的积分电路，以及由德州仪器生产的型号为TLC3578的8路A/D转换器U7组成，罗戈夫斯基线圈电流传感器L1～L3的一个输出端分别通过电阻R1～R3与集成运算放大器U2A～U4A的反相输入端连接，L1～L3的另一个输出端与集成运算放大器U2A～U4A的同相输入端连接；集成运算放大器U2A～U4A的输出端与A/D转换器U7的输入口：A0口、A1口、A2口连接；A/D转换器U7的输出端数据接口nCSTART、nCS、SD0、/INT、SDI、FS、SCLK分别和单片机U1的通用I/O口P1.7口、P1.6口、P1.5口、P1.4口、P1.2口、P1.1口、P1.0口连接。
分闸动作检测电路为一个分闸辅助触点信号输出电路，分闸辅助触点信号输出电路的动作线圈分别与交流电源的两端或直流电源的正极和负极连接，分闸辅助触点信号输出电路的分闸电平信号输出端CFS与单片机U1的通用I/O口P3.2口连接。
如图4所示，所述的数据处理显示单元由一单片微控制器和与其连接显示模块组成，其中，单片微控制器由美国Silicon Lab.生产的型号为C8051F120的51型单片机U1及其外围振荡电路组成；显示模块为一型号为DMT80600T080_02WT的真彩触摸屏U5，该触摸屏的串行数据接口TXD、RXD分别与与单片机U1的一组串行数据接口RXD1、TXD1连接。
如图5所示，所述的通信单元为一由美国德州仪器公司生产的型号为65LBC184的符合RS-485协议的传输控制芯片U6及其外围电路构成的符合RS-485通讯协议的通讯电路。U6的内部串行通信接口TXD、RXD和通讯控制端DE/RE分别与单片机U1的串行数据接口P0.3口、P0.2口和I/O口P1.3口连接，U6的外部收发接口A,B分别连接至远程控制端。
参见图6并结合图1～5，由于罗戈夫斯基线圈电流传感器L1～L3可产生分别与三相交流母线A,B,C上流过的电流正相关的微分电流，3个积分电路分别将输入的微分电流值转换为对应的模拟电压信号发送至A/D转换器U7的A0口、A1口、A2口。当单片机U1上电初始化完成后便时刻监视来自P3.2口的分闸动作信号和A/D转换后的数字信号值，当A,B,C三相交流母线的任意一相发生故障产生大电流，真空断路器发生跳闸动作后，分闸动作检测电路便产生一高电平信号至单片机U1的P3.2口，单片机U1则根据此时记录的各相交流母线上的电流值的转换成的数字信号，采用相关的算法推算获得产生分闸动作的断路器的电寿命及其剩余电寿命参数，并将这些参数和单片机或远程控制端设定的告警阈值送至显示模块和显示，同时将相关参数通过通信单元发送至远程控制端并返回开始下一次监测。
Claims (3)
1.一种真空断路器电寿命在线监测装置，该装置由依次连接的信号采集单元、数据处理显示单元和通信单元组成，其特征在于，
所述的信号采集单元由电流信号采集电路和分闸动作检测电路组成，其中，
所述的电流信号采集电路由套在交流母线上的罗戈夫斯基线圈电流传感器、积分电路和A/D转换电路依次连接组成；所述的罗戈夫斯基线圈的输出端连接于所述积分电路的信号输入端，所述积分电路的模拟电压信号输出端连接至A/D转换电路的信号输入端，所述A/D转换电路的信号输出端连接至数据处理显示单元的输入端；
所述的分闸动作检测电路为一分闸辅助触点信号输出电路，其分闸电平信号输出端连接至数据处理显示单元；
所述的数据处理显示单元由一单片微控制器和与其连接的显示模块组成，其中，
所述的单片微控制器由一单片机及其外围振荡电路组成，单片机的其中一组通用数据I/O口分别与A/D转换电路的信号输出端、分闸动作检测电路的电平信号输出端连接，单片机的一组串行数据接口、一个通用I/O口分别和显示模块的串行数据接口、控制端口连接，所述的单片机的另一组串行数据接口、另一组通用数据I/O口分别与通信单元的内部串行通信接口、通讯控制端口连接；
所述的通信单元为一由符合RS-485协议的控制芯片及其外围电路构成的RS-485通讯电路，该电路的外部收发接口分别连接至远程控制端。
2.如权利要求1所述的一种真空断路器电寿命在线监测装置，其特征在于，该在线监测装置为三相真空断路器电寿命的在线监测装置，其中具有三组所述的电流信号采集电路，且每一组电流信号采集电路中的A/D转换电路的信号输出端分别与数据处理显示单元的一组通用数据I/O口连接。
3.如权利要求1或所述的一种真空断路器电寿命在线监测装置，其特征在于，所述的积分电路由一个运算放大器、一个电阻和一个电容组成，其中，电阻的两端分别连接罗戈夫斯基线圈电流传感器的一端和运算放大器的反相输入端，电容的两端分别连接于运算放大器的输出端和反相输入端，运算放大器的同相输入端接参考地和罗戈夫斯基线圈电流传感器的另一端。
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN108120924A (zh) * | 2018-02-28 | 2018-06-05 | 三峡大学 | 一种断路器触头状态故障诊断仪 |
| CN110007223A (zh) * | 2019-04-22 | 2019-07-12 | 常州机电职业技术学院 | 一种通用开合寿命仪 |
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- 2013-06-04 CN CN2013203209664U patent/CN203310969U/zh not_active Expired - Fee Related
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