CN206095293U - 一种基于物联网的真空断路器数字化监控系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种基于物联网的真空断路器数字化监控系统，本实用新型的真空断路器数字化监控系统包括真空断路器智能监控单元和用于与N个真空断路器对应连接的N个真空断路器数据采集单元，各真空断路器数据采集单元均与真空断路器智能监控单元通信连接，真空断路器数据采集单元包括测温模块、机械特性采集模块、在线监测模块和通信模块，测温模块与机械特性采集模块均与在线监测模块通信连接，在线监测模块通过通信模块与真空断路器智能监控单元通信。本实用新型通过网络将一定区域内的真空断路器信息进行实时的在线监控和汇总，不仅可以实现对单台真空断路器的监控，还可以实现对多台不同型号的真空断路器进行集中智能监控。

Description

一种基于物联网的真空断路器数字化监控系统

技术领域

本实用新型涉及一种基于物联网的真空断路器数字化监控系统，属于断路器监测技术领域。

背景技术

真空断路器作为电力系统的核心元件，在维护和保证电力系统稳定运行方面发挥着不可替代的作用。由于电力系统中存在大量的真空断路器元件，其运行状况的好坏对系统的安全性起重要作用。故有效地监控真空断路器的工作情况，进行合理地故障预测、故障排查对于电网的安全、可靠经济运行具有实际的指导意义。

通过对真空断路器进行在线监测以得到其机械特性参数，进一步地分析、评估真空断路器的故障隐患，从而便于设备管理人员对其实施有效地维护和防范。然而，现有的监测手段中，对单台真空断路器的运行情况进行监控容易，对一定辖区内所有真空断路器的运行状态进行全面监测并对监测到的相关数据信息进行有效合理地分析和实现智能化管理成为一个亟待解决的技术难题。

实用新型内容

本实用新型的目的是提供一种基于物联网的真空断路器数字化监控系统，以实现对一定辖区内所有真空断路器的运行状态进行全面监测。

本实用新型为解决上述技术问题而提供一种基于物联网的真空断路器数字化监控系统，该数字化监控系统包括真空断路器智能监控单元和用于与N个真空断路器对应连接的N个真空断路器数据采集单元，各真空断路器数据采集单元均与真空断路器智能监控单元通信连接，所述真空断路器数据采集单元包括测温模块、机械特性采集模块、在线监测模块和通信模块，所述的测温模块与机械特性采集模块均与在线监测模块通信连接，所述的在线监测模块通过通信模块与真空断路器智能监控单元通信。

所述的真空断路器数据采集单元还包括二维码识别模块，该二维码识别模块通过通信模块与真空断路器智能监控单元通信连接，用于识别真空断路器上包含有技术参数和产品防伪信息的二维码并将其传输给真空断路器智能监控单元，所述的二维码识别模块包括二维码读取模块、解码模块、加密模块和数据传送模块。

所述的机械特性采集模块包括用于采集真空断路器本体的分、合闸线圈电流和储能电机电流的霍尔电流传感器、用于采集真空断路器本体的三相分、合闸压力的压力传感器和用于采集真空断路器本体的三相分、合闸位移的位移传感器。

所述的在线监测模块包括处理器以及与处理器连接的人机交互模块，该人机交互模块包括LED指示灯、LCD液晶显示器和按键。

所述的在线监测模块还包括越限报警模块，该越限报警模块由在处理器控制连接，用于在分闸电流机械特性数据、合闸电流机械特性数据、储能电流机械特性数据和触头温度数据超过其各自所设置的限制条件时发出报警信号。

所述的在线监测模块还包括开入量输入模块，该开入量输入模块的输出端与在处理器相连，开入量输入模块的输入端用于连接真空断路器的分合闸辅助节点、储能电机辅助节点，以监测真空断路器的分合闸状态和储能状态。

所述的在线监测模块还包括2组继电器，该2组继电器与处理器连接，用于在处理器控制下输出控制断路器分合闸动作的信号。

所述的处理器为微处理器TMS320F2812。

所述的通信模块为无线通信模块。

所述的真空断路器智能监控单元包括网关和后台数据监控管理系统，后台数据监控管理系统通过网关与各真空断路器数据采集单元通信连接，用于收集各真空断路器数据采集单元采集到所有数据信息，所述的后台数据监控管理系统包括系统功能管理模块、断路器数据信息模块、断路器运行状态模块、断路器信息查询模块和断路器故障报警模块。

本实用新型的有益效果是:本实用新型的真空断路器数字化监控系统包括真空断路器智能监控单元和用于与N个真空断路器对应连接的N个真空断路器数据采集单元，各真空断路器数据采集单元均与真空断路器智能监控单元通信连接，真空断路器数据采集单元包括测温模块、机械特性采集模块、在线监测模块和通信模块，测温模块与机械特性采集模块均与在线监测模块通信连接，在线监测模块通过通信模块与真空断路器智能监控单元通信。本实用新型通过网络将一定区域内的真空断路器信息进行实时的在线监控和汇总，不仅可以实现对单台真空断路器的监控，还可以实现对多台不同型号的真空断路器进行集中智能监控。

附图说明

图1是本实用新型的基于物联网的真空断路器数字化监控系统的结构图；

图2是在线监测模块的结构框图；

图3是二维码识别模块的功能框图；

图4是后台数据监控管理系统的功能框图。

具体实施方式

下面结合附图对本实用新型的具体实施方式做进一步的说明。

本实用新型通过引入物联网技术，实现了一定区域内的所有真空断路器进行实时的全面的在线监控并汇总各种监控数据信息以建构后台数据监控管理系统，进而便于用户通过后台数据监控管理系统对真空断路器的运行参数进行分析、查询、显示及故障报警。本实用新型的基于物联网的真空断路器数字化监控系统如图1所示，包括真空断路器智能监控单元和用于与N个真空断路器对应连接的N个真空断路器数据采集单元，各真空断路器数据采集单元通过物联网技术与真空断路器智能监控单元通信连接，其中真空断路器数据采集单元用于采集真空断路器的三相触头温度信息、断路器分闸、合闸或储能时产生的动作数据信息，并将其采集到的真空断路器的上述信息传输给真空断路器智能监控单元，由真空断路器智能监控单元用于对接收到的相关数据信息进行分类存储、分析和管理，以便于用户及时掌握真空断路器的运行状况并对断路器进行故障预测、排查和管理维护。

真空断路器数据采集单元包括在线监测模块，以及与在线监测模块连接的测温模块、机械特性采集模块和通信模块，在线监测模块通过通信模块与真空断路器智能监控单元通信。机械特性采集模块包括霍尔电流传感器、压力传感器、位移传感器；霍尔电流传感器用于采集真空断路器本体的分、合闸线圈电流和储能电机电流；压力传感器用于采集真空断路器本体的三相分、合闸压力；位移传感器用于采集真空断路器本体的三相分、合闸位移。测温模块采用无线测温模块，通信模块采用无线通信模块。在线监测模块的核心为微处理器DSP芯片，本实施例中的DSP芯片选用德州仪器所生产的TMS320F2812数字讯号处理器，其整合了DSP和微控制器的最佳特性，该处理器芯片的主频可达150MHz，具有高速的运算能力，拥有16个高速A/D采样通道。该在线监测模块主要用于处理机械特性采集模块采集到的真空断路器分闸、合闸或储能时产生的动作数据信息，以得到如分、合闸线圈电流-时间曲线，分、合闸电流最大峰值，分、合闸时间，行程-时间曲线，分、合闸速度，总行程、超程，储能电机电流最大峰值、电机储能时间和温度数据等真空断路器机械特性数据信息，并将这些机械特性数据信息通过无线通讯模块传送真空断路器智能监控单元生成相应的数据库进行数据存储，以便于用户查询和分析真空断路器的运行情况。

为了便于用户查询了解不同型号真空断路器的基本技术参数信息，对真空断路器进行分类管理，真空断路器数据采集单元还包括二维码识别模块，该二维码识别模块用于识别真空断路器上包含有技术参数和产品防伪信息的二维码，二维码识别模块的功能如图3所示，包括依次连接的二维码读取子模块、解码子模块、加密子模块和数据传送子模块，二维码读取子模块用于读取设置在真空断路器上的二维码信息，并将其传送给解码子模块，由解码子模块对读取的二维码图像信息进行解码，得到真空断路器的技术参数信息和产品防伪信息；加密模块，用于对经解码模块解码得到的数据信息进行数据再加密；数据传送模块，用于接收和发送数据，数据发送模块将加密后信息通过无线通信模块发送给真空断路器智能监控单元。本实施例中二维码识别模块可为智能手机、其他能识别二维码信息的可移动终端设备或者具备射频识别技术的设备。

为了能够实时显示断路器的机械特性信息，本实用新型的在线监测模块还包括人机交互模块，该人机交互模块与处理器连接，包括LED指示灯、LCD液晶显示器和按键。LCD液晶显示器用于显示真空断路器的机械特性参数值、机械特征曲线、分合闸动作事件、报警事件等数据信息。LED指示灯包括8个指示灯，均由在线监测模块控制，其中一个为运行灯：在线监测模块正常运行时，运行灯亮，呈绿色并以1Hz频率闪烁；一个为红色报警灯：当通过该在线监测模块得到的断路器机械特性数据值超过所设置的限制条件，报警灯亮；两个为断路器状态指示灯：用于反映真空断路器的分合闸动作状态；四个为通信灯：用于反映该在线监测模块的发送数据和接收数据的通信功能。按键用于为该在线监测模块提供6个按键以实现ESC、上、下、左、右、Enter的操作控制功能。

在线监测模块还包括有越限报警模块，该越限报警模块由在处理器控制，当分闸电流机械特性数据、合闸电流机械特性数据、储能电流机械特性数据及触头温度数据超过其各自所设置的限制条件时，由在处理器控制发出报警信号。

为了能够监测真空断路器的分合闸状态和储能状态，本实用新型的在线监测模块还设置6路开入量输入模块，在线监测模块中的处理器利用该6路开入量输入模块连接至真空断路器的分合闸辅助节点、储能电机辅助节点，以实现对真空断路器的分合闸状态或储能状态的监测。

为了能够实现对真空断路器分合闸动作的控制，在线监测模块还包括2组继电器，这两组继电器用于在处理器控制下输出断路器分合闸动作的控制信号。

真空断路器智能监控单元包括网关和后台数据监控管理系统，后台数据监控管理系统通过网关与各真空断路器数据采集单元通信连接，用于收集各真空断路器数据采集单元采集到所有数据信息。后台数据监控管理系统如图4所示，包括系统功能管理模块、断路器数据信息模块、断路器运行状态模块、断路器信息查询模块和断路器故障报警模块。

系统功能管理模块包括用户管理模块、权限管理模块和退出系统模块；用户设置为系统管理员、普通用户两大类，可通过添加新用户、修改用户密码等操作以实现对所述后台数据监控管理系统的不同权限管理操作，防止非法人员对系统资源的窃取和使用。

断路器数据信息模块包括断路器二维码数据信息模块、断路器动作数据信息模块及断路器机械特性数据信息模块三个子模块；三个子模块分别用于接收来自真空断路器数据采集单元的真空断路器的技术参数数据信息、动作数据信息及机械特性数据信息。断路器动作数据信息模块又包括断路器实时动作数据信息数据库和断路器历史动作数据信息数据库；分别用于存储当前时刻断路器动作操作产生的数据信息和当前时刻之前断路器每次动作操作产生的数据信息。断路器机械特性数据信息模块又包括断路器实时机械特性数据信息模块和断路器历史机械特性数据信息模块；分别用于存储当前时刻真空断路器动作操作得到的机械特性数据信息和当前时刻之前真空断路器每次动作操作后得到机械特性数据信息。

断路器运行状态模块包括断路器实时运行状态和断路器历史运行状态。断路器实时运行状态包括断路器实时分闸运行状态、断路器实时合闸运行状态和断路器实时储能运行状态。断路器历史运行状态包括断路器历史分闸运行状态、断路器历史合闸运行状态和断路器历史储能运行状态。用户可根据获得的断路器动作数据信息和机械特性数据信息，并结合所述断路器运行状态所提供的断路器运行状态的趋势曲线，可得到被监测的断路器的工作状况，并根据断路器的工作状况来合理安排维修计划。

断路器信息查询模块便于用户查询各断路器的技术参数数据信息、动作数据信息、机械特性数据信息及运行状态显示信息。断路器故障报警模块用于在断路器出现拒分、拒合、误分、误合等误动作时发出报警信息，通过在此模块设置断路器机械特性数据的标准值、低级警告阈值和高级警告阈值，以提高对断路器的运行状况的故障预测能力，降低断路器事故的发生率。

本实施例中的后台数据监控管理系统可以Vb、Delphi、VC等为前端界面开发平台，以Sqlserver、Oracle为后台数据库进行开发设计。采用后台数据监控管理系统多界面显示的形式来设计。其中，包括一个主界面并设置主界面的名称为后台数据监控管理系统。在主界面内可设置分别标识所述系统功能管理模块、断路器数据信息模块、断路器运行状态模块、断路器信息查询模块和断路器故障报警模块的名称的5个菜单按钮。监控人员可通过点击功能标识名称不同的菜单按钮可进入其他界面，以实现所述断路器后台数据库管理系统的功能需求。

本实用新型不局限于上述实施例所述的具体技术方案，凡采用等同替换形成的技术方案均为本实用新型要求的保护范围。

Claims (10)

1.一种基于物联网的真空断路器数字化监控系统，其特征在于，该数字化监控系统包括真空断路器智能监控单元和用于与N个真空断路器对应连接的N个真空断路器数据采集单元，各真空断路器数据采集单元均与真空断路器智能监控单元通信连接，所述真空断路器数据采集单元包括测温模块、机械特性采集模块、在线监测模块和通信模块，所述的测温模块与机械特性采集模块均与在线监测模块通信连接，所述的在线监测模块通过通信模块与真空断路器智能监控单元通信。

2.根据权利要求1所述的基于物联网的真空断路器数字化监控系统，其特征在于，所述的真空断路器数据采集单元还包括二维码识别模块，该二维码识别模块通过通信模块与真空断路器智能监控单元通信连接，用于识别真空断路器上包含有技术参数和产品防伪信息的二维码并将其传输给真空断路器智能监控单元，所述的二维码识别模块包括二维码读取模块、解码模块、加密模块和数据传送模块。

3.根据权利要求1所述的基于物联网的真空断路器数字化监控系统，其特征在于，所述的机械特性采集模块包括用于采集真空断路器本体的分、合闸线圈电流和储能电机电流的霍尔电流传感器、用于采集真空断路器本体的三相分、合闸压力的压力传感器和用于采集真空断路器本体的三相分、合闸位移的位移传感器。

4.根据权利要求2所述的基于物联网的真空断路器数字化监控系统，其特征在于，所述的在线监测模块包括处理器以及与处理器连接的人机交互模块，该人机交互模块包括LED指示灯、LCD液晶显示器和按键。

5.根据权利要求4所述的基于物联网的真空断路器数字化监控系统，其特征在于，所述的在线监测模块还包括越限报警模块，该越限报警模块由在处理器控制连接，用于在分闸电流机械特性数据、合闸电流机械特性数据、储能电流机械特性数据和触头温度数据超过其各自所设置的限制条件时发出报警信号。

6.根据权利要求4所述的基于物联网的真空断路器数字化监控系统，其特征在于，所述的在线监测模块还包括开入量输入模块，该开入量输入模块的输出端与在处理器相连，开入量输入模块的输入端用于连接真空断路器的分合闸辅助节点、储能电机辅助节点，以监测真空断路器的分合闸状态和储能状态。

7.根据权利要求4所述的基于物联网的真空断路器数字化监控系统，其特征在于，所述的在线监测模块还包括2组继电器，该2组继电器与处理器连接，用于在处理器控制下输出控制断路器分合闸动作的信号。

8.根据权利要求4所述的基于物联网的真空断路器数字化监控系统，其特征在于，所述的处理器为微处理器TMS320F2812。

9.根据权利要求1-8中任一项所述的基于物联网的真空断路器数字化监控系统，其特征在于，所述的通信模块为无线通信模块，测温模块为无线测温模块。

10.根据权利要求1所述的基于物联网的真空断路器数字化监控系统，其特征在于，所述的真空断路器智能监控单元包括网关和后台数据监控管理系统，后台数据监控管理系统通过网关与各真空断路器数据采集单元通信连接，用于收集各真空断路器数据采集单元采集到所有数据信息，所述的后台数据监控管理系统包括系统功能管理模块、断路器数据信息模块、断路器运行状态模块、断路器信息查询模块和断路器故障报警模块。