CN204243896U - 用于配电网的开关状态监测装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种用于配电网的开关状态监测装置，包括：处理器，处理器连接有用于检测开关的开合状态的分合闸检测单元；处理器连接有用于检测开关的动触头的位移距离的位移传感器、用于检测分合闸线圈的电流的电流传感器；处理器的输出端连接有用于控制开关的开合状态的执行机构。本实用新型通过设置位移传感器检测开关的动触头的位移距离，设置电流传感器检测分合闸线圈的电流，处理器经电流传感器和位移传感器记录分合闸线圈的电流和动触头的行程数据，以实现对开关的状态监测，且处理器连接有执行机构，执行机构在处理器输出的指令的驱动下对开关的分合闸状态进行控制，实现开关的状态监测和保护的结合，提高了开关运行的智能化水平。

Description

用于配电网的开关状态监测装置

技术领域

本实用新型涉及配电控制领域，特别地，涉及一种用于配电网的开关状态监测装置。

背景技术

应用现代计算机与通信技术，实现中压配电网的运行自动化(配网自动化)，可以有效地提高供电质量与生产管理效率，因此，受到了供电部门和科研生产单位的广泛重视。配网自动化系统由主站、通信网络、终端装置三部分组成。配网自动化系统的终端装置，一般称为配电自动化终端，用于中压配电网中的开闭所、重合器、柱上分段开关、环网柜、配电变压器、线路调压器、无功补偿电容器的监视与控制，与配网自动化主站通信，提供配电网运行控制及管理所需的数据，执行主站给出的对配网设备进行调节控制的指令。配电终端是配网自动化系统的基本组成单元，其性能与可靠性直接影响到整个系统能否有效地发挥作用。

开关是电力系统中最重要的控制和保护设备，开关的可靠运行对电力系统的安全、稳定至关重要，所以配电终端对开关的状态监测和保护十分重要。开关在运行过程中，随着开合次数的增多，易出现触头磨损和老化、接触不良、机构卡滞、温度过高，绝缘故障等问题，这些现象严重影响开关的可靠运行，甚至可能会造成重大的配电事故；为了提高开关运行的可靠性，必须对开关运行状态和参数进行监测，避免故障的发生。

开关监测与故障诊断技术是实现电力设备状态检修的基础性技术，开关设备的在线监测是在设备处于运行状态下，对其特定的参数进行监测，从而判断设备运行状态的一种技术；故障诊断是根据状态监测所获得的信息，结合已知的结构特性和参数以及环境条件，结合该设备的运行史(包括运行记录和曾发生过的故障及维修记录)，确定设备故障的性质、程度、类别和部位，明确故障、征兆、原因和系统之间的相互关系，并指明故障发展趋势。

目前国内外开关状态监测的相关设备和装置很多，但是都只是针对某一个或者几个方面进行重点监测，未能全面反映高压断路器的状态，缺乏对开关运行状态的一个全局监测、分析；而且现有的开关状态监测设备一般只是单纯的实现状态检测功能，没有和开关的保护功能有机的结合，不能反映开关运行的全景信息，不能实现开关状态的综合检测和故障自诊断。

实用新型内容

本实用新型目的在于提供一种用于配电网的开关状态监测装置，以解决现有的开关状态监测不全面及状态监测与保护功能脱离的技术问题。

为实现上述目的，本实用新型采用的技术方案如下：

一种用于配电网的开关状态监测装置，包括：处理器，处理器连接有用于检测开关的开合状态的分合闸检测单元；

处理器连接有用于检测开关的动触头的位移距离的位移传感器、用于检测分合闸线圈的电流的电流传感器；

处理器的输出端连接有用于控制开关的开合状态的执行机构。

进一步地，位移传感器为角位移传感器，用于检测开关的动触头的位移角度。

进一步地，开关设有复位弹簧，处理器连接有用于检测复位弹簧的拉力值的拉力传感器。

进一步地，开关设有用于驱动复位弹簧进行储能操作的储能电机，处理器连接有用于检测储能电机的运行状态的第一检测单元。

进一步地，开关设有用于驱动刀闸动作的刀闸电机，处理器连接有用于检测刀闸电机的运行状态的第二检测单元。

进一步地，开关设有手车电机，处理器连接有用于检测手车电机的运行状态的第三检测单元。

进一步地，处理器连接有用于检测开关的触头温度的温度检测单元。

进一步地，温度检测单元采用无线测温传感器。

进一步地，处理器经模数转换器连接有用于检测配电网上各相交流信号的交流采样单元。

进一步地，开关为断路器。

本实用新型具有以下有益效果：

本实用新型开关状态监测装置，通过设置位移传感器检测开关的动触头的位移距离，通过设置电流传感器检测分合闸线圈的电流，处理器经电流传感器和位移传感器记录分合闸线圈的电流和动触头的行程数据，以实现对开关的状态监测，且处理器连接有执行机构，执行机构在处理器输出的指令的驱动下对开关的分合闸状态进行控制，实现开关的状态监测和保护的结合，提高了开关运行的智能化水平。

除了上面所描述的目的、特征和优点之外，本实用新型还有其它的目的、特征和优点。下面将参照图，对本实用新型作进一步详细的说明。

附图说明

构成本申请的一部分的附图用来提供对本实用新型的进一步理解，本实用新型的示意性实施例及其说明用于解释本实用新型，并不构成对本实用新型的不当限定。在附图中：

图1是本实用新型优选实施例开关状态监测装置的结构示意图。

附图标记说明：

10、处理器；11、分合闸检测单元；

12、位移传感器；13、电流传感器；

14、执行机构；15、拉力传感器；

16、第一检测单元；17、第二检测单元；

18、第三检测单元；19、温度检测单元；

20、模数转换器；21、交流采样单元。

具体实施方式

以下结合附图对本实用新型的实施例进行详细说明，但是本实用新型可以由权利要求限定和覆盖的多种不同方式实施。

本实用新型的优选实施例提供了一种用于配电网的开关状态监测装置，本实施例中，开关为设置于配电网的配电终端上的断路器，本实施例中，参照图1，该开关状态监测装置包括：处理器10，处理器10连接有用于检测开关的开合状态的分合闸检测单元11；处理器10连接有用于检测开关的动触头的位移距离的位移传感器12、用于检测分合闸线圈的电流的电流传感器13；处理器10的输出端连接有用于控制开关的开合状态的执行机构14。本实施例中，分合闸检测单元11用于断路器的静触头的电平信号并输出给处理器10，处理器10根据接收的电平信号判断断路器的开合状态，即处理器10接收断路器的开入信号，以确定断路器处于断开或者导通状态；位移传感器12为角位移传感器，用于检测开关的动触头的位移角度，以间接得到动触头的直线位移曲线，这种方式安全可靠，适应性强。本实施例中动触头的主轴的角位移与动触头的直线位移的关系通过大量的离线试验来确定，并制作出角位移-直线位移表格，供处理器10确定动触头的位移距离；电流传感器13检测分合闸线圈的电流信号。本实施例中，在断路器合闸过程中，通过角位移传感器检测动触头的行程数据，通过电流传感器13检测合闸线圈的电流数据，以实现对断路器的运行状态数据的实时监测。且本实施例中，处理器10连接有执行机构14，本实施例中，执行机构14为继电器，根据处理器10的输出电平控制断路器的开合状态，以实现断路器的状态监测和保护的结合，提高了开关运行的智能化水平。

优选地，为了监测断路器的复位弹簧的拉力性能，以在出现断路器动作次数过多导致的复位弹簧失效的缺陷时能够及时报警，处理器10连接有用于检测复位弹簧的拉力值的拉力传感器15。在每次合闸启动前和复位弹簧储能完成后，处理器10都经拉力传感器15检测一次复位弹簧的拉力值，以判断该复位弹簧是否有效，当复位弹簧失效时，处理器10输出报警信号。

优选地，断路器设有用于驱动复位弹簧进行储能操作的储能电机，处理器10连接有用于检测储能电机的运行状态的第一检测单元16。本实施例中，第一检测单元16为用于检测储能电机的工作电流的电流互感器和/或检测储能电机的工作电压的电压互感器，通过记录储能电机的操作电流、电压值以记录断路器的工作状态，处理器10结合保护阈值做出分析判断，在储能电机过流、过压或者欠压时生成报警信号。

优选地，断路器设有用于驱动刀闸动作的刀闸电机，处理器10连接有用于检测刀闸电机的运行状态的第二检测单元17。本实施例中，第二检测单元17为用于检测刀闸电机的工作电流的电流互感器和/或检测刀闸电机的工作电压的电压互感器，通过记录刀闸电机的操作电流、电压值以记录断路器的工作状态，处理器10结合保护阈值做出分析判断，在刀闸电机过流、过压或者欠压时生成报警信号。

优选地，断路器设有手车电机，用于手车位置的电动操作，处理器10连接有用于检测手车电机的运行状态的第三检测单元18。本实施例中，第三检测单元18为用于检测手车电机的工作电流的电流互感器和/或检测手车电机的工作电压的电压互感器，通过记录手车电机的操作电流、电压值以记录断路器的工作状态，处理器10结合保护阈值做出分析判断，在手车电机过流、过压或者欠压时生成报警信号。

由于断路器的运行环境和动作频繁的影响，电机操作回路容易发生堵转、过流，造成电机烧毁，甚至对开关造成影响，所以实现电机运行的监测十分重要，本实施例通过检测储能电机、刀闸电机和手车电机的运行状态，提升了断路器的智能化水平。

由于断路器运行过程中，常因高压开关动、静触头接触不良，加上长期的大电流、触头老化等因素易致其接触电阻增大，从而导致长时间发热、触头温升过高甚至最终发生高压柜烧毁事故。优选地，本实施例中，处理器10连接有用于检测开关的触头温度的温度检测单元19，通过对断路器的触头温度连续监测，实现故障的早期报警，当发生故障时，提供及时报警并指明故障点位置，并提供故障分析的详尽监测数据。优选地，温度检测单元19采用无线测温传感器。

本实施例中，温度检测单元19包括：无线测温传感器、无线集中采集单元和终端处理单元，其中，无线测温传感器安装在母排和进线套管处，采用C T感应供电方式，减少高低压之间的电气联系，采用全数字方式工作，无线测温传感器与数据处理装置分离，由一段数据线使无线测温传感器与数据处理装置相连接(温度传感器和数据处理装置一起称为无线测温终端)。温度传感器附着在发热点上(高压母线或高压开关)，使其充分接触，更加准确的测量发热点实际情况。同时，数据处理装置相对远离发热点，使无线测温终端可在高压设备发热情况下正常运行。无线集中采集单元自动接收无线温度传感器发送的温度数据，并通过R S485方式把收到的数据通过上传至终端处理单元由终端处理单元将数据上送至变电站层或调度中心。

优选地，为了实现配电网上的接地故障的实时监测，处理器10经模数转换器20连接有用于检测配电网上各相交流信号的交流采样单元21，交流采样单元21为交流电压采样单元和/或交流电流采样单元，处理器10通过接收各相的电压数据和/或电流数据，以判断三相配电的接地故障，并在故障出现时切断断路器。

以上所述仅为本实用新型的优选实施例而已，并不用于限制本实用新型，对于本领域的技术人员来说，本实用新型可以有各种更改和变化。凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种用于配电网的开关状态监测装置，其特征在于，包括：处理器(10)，所述处理器(10)连接有用于检测所述开关的开合状态的分合闸检测单元(11)；

所述处理器(10)连接有用于检测所述开关的动触头的位移距离的位移传感器(12)、用于检测分合闸线圈的电流的电流传感器(13)；

所述处理器(10)的输出端连接有用于控制所述开关的开合状态的执行机构(14)。

2.根据权利要求1所述的开关状态监测装置，其特征在于，

所述位移传感器(12)为角位移传感器，用于检测所述开关的动触头的位移角度。

3.根据权利要求1所述的开关状态监测装置，其特征在于，

所述开关设有复位弹簧，所述处理器(10)连接有用于检测所述复位弹簧的拉力值的拉力传感器(15)。

4.根据权利要求3所述的开关状态监测装置，其特征在于，

所述开关设有用于驱动所述复位弹簧进行储能操作的储能电机，所述处理器(10)连接有用于检测所述储能电机的运行状态的第一检测单元(16)。

5.根据权利要求4所述的开关状态监测装置，其特征在于，

所述开关设有用于驱动刀闸动作的刀闸电机，所述处理器(10)连接有用于检测所述刀闸电机的运行状态的第二检测单元(17)。

6.根据权利要求5所述的开关状态监测装置，其特征在于，

所述开关设有手车电机，所述处理器(10)连接有用于检测所述手车电机的运行状态的第三检测单元(18)。

7.根据权利要求1所述的开关状态监测装置，其特征在于，

所述处理器(10)连接有用于检测所述开关的触头温度的温度检测单元(19)。

8.根据权利要求7所述的开关状态监测装置，其特征在于，

所述温度检测单元(19)采用无线测温传感器。

9.根据权利要求1至8任一所述的开关状态监测装置，其特征在于，

所述处理器(10)经模数转换器(20)连接有用于检测配电网上各相交流信号的交流采样单元(21)。

10.根据权利要求9所述的开关状态监测装置，其特征在于，

所述开关为断路器。