CN206096376U - 一种断路器在线监测装置及系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种断路器在线监测装置及系统，该装置包括检测传感器模块、滤波放大电路、A/D转换器及主处理器，所述检测传感器模块连接滤波放大电路，滤波放大电路连接A/D转换器，A/D转换器连接主处理器，该装置还包括用于连接断路器分合闸辅助节点或储能电机辅助节点的开入量输入模块，所述开入量输入模块连接主处理器。该系统包括至少两个所述断路器在线监测装置，各断路器在线监测装置通信连接后台数据库管理服务器。本实用新型的监测装置考虑了断路器分合闸状态及储能状态，监测参数更加完善和全面，减少了系统对装置的误判几率。本实用新型的系统实现了对多台不同型号的真空断路器进行集中智能监控。

Description

一种断路器在线监测装置及系统

技术领域

本实用新型涉及智能电网真空断路器智能在线监测领域，具体涉及一种断路器在线监测装置及系统。

背景技术

电力系统中存在大量的断路器元件，其工作状况直接影响到电力系统的安全问题。对断路器元件的运行状况进行实时跟踪和监控有利于用户及时掌握其动作过程中产生的各种信息。传统的监控技术是利用监控装置对断路器的运行状态信息进行现场采集后送终端监控系统进行控制和处理。

当今，随着信息技术、电子技术、网络技术和传感器技术的蓬勃发展，电力行业已将新的技术应用到对断路器状态的监测中，即通过在线监测断路器动作操作产生的数据信息，对数据进行分析处理以评价断路器的故障隐患，进而为用户提供一定的防护决策。

专利号为CN202693757U的专利文献《一种高压断路器在线监测装置》公开了一种断路器在线监测装置，包括传感器模块、单片机、人机交互模块、报警模块等，虽然该装置设置了多种类型的传感器对断路器的多种参数进行了监测，但是也仅仅限于电流、压力、湿度等参数，还缺少对断路器其他状态的监测，所以该装置的功能还不够全面。

而且，对单台真空断路器实现实时在线监测容易，但在一个变电站工程中有大量的真空断路器元件均需要被监控。如何综合分析来自多台断路器元件的运行数据，实现对多台断路器的集成化、综合管理是一个亟待解决的技术问题。

实用新型内容

本实用新型提供了一种断路器在线监测装置及系统，以解决现有断路器在线监测装置功能单一、不全面的缺陷。

为解决上述技术问题，本实用新型的断路器在线监测装置包括检测传感器模块、滤波放大电路、A/D转换器及主处理器，所述检测传感器模块连接滤波放大电路，滤波放大电路连接A/D转换器，A/D转换器连接主处理器，该装置还包括用于连接断路器分合闸辅助节点或储能电机辅助节点的开入量输入模块，所述开入量输入模块连接主处理器。

所述检测传感器模块包括温度传感器、霍尔电流传感器、位移传感器或/和压力传感器。

该装置包括用于检测断路器温度信号的无线测温模块，所述无线测温模块与主处理器无线通信连接。

该装置包括人机交互模块、报警模块和/或通信模块，所述人机交互模块、报警模块和/或通信模块与主处理器连接。

该装置包括用于控制断路器分合闸的继电器输出模块，所述继电器输出模块连接主处理器。

本实用新型的断路器在线监测系统包括至少两个所述断路器在线监测装置，各断路器在线监测装置通信连接后台数据库管理服务器。

所述后台数据库管理服务器包括用于显示断路器实时运行状态及历史运行状态的显示装置及用于在断路器误动作时发出报警信息的断路器故障报警模块。

所述断路器在线监测装置包括用于检测断路器温度信号的无线测温模块，所述无线测温模块与主处理器无线通信连接。

所述断路器在线监测装置的检测传感器模块包括温度传感器、霍尔电流传感器、位移传感器或/和压力传感器。

所述断路器在线监测装置包括通信模块、人机交互模块和/或报警模块，所述通信模块、人机交互模块和/或报警模块与主处理器连接。

本实用新型的有益效果：本实用新型的断路器在线监测装置设置有开入量输入模块能够判断断路器的分合闸状态或储能状态，设置有传感器模块能够对断路器的分合闸电流、三相分合闸压力、三相分合闸位移以及三相触头温度进行检测，将检测到的断路器的分合闸状态或储能状态、分合闸线圈电流、储能电机电流及触头温度送入主处理器中，主处理器进行分析处理，最终控制断路器动作及报警。本实用新型的监测装置考虑了断路器分合闸状态及储能状态，监测参数更加完善和全面，减少了系统对装置的误判几率。

本实用新型的监测系统中包括后台数据库管理服务器，该服务器将各监测装置采集及处理后的数据进行汇总、存储、显示，并进行分析处理，便于为下一步的数据管理和分析奠定一定的基础，并便于用户对断路器状态信息的查询及浏览。该系统不仅可以实现对单台真空断路器的监控，还实现了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为本实用新型断路器在线监测装置的硬件结构示意图；

图2为本实用新型断路器在线监测系统的结构框架图；

图3为本实用新型断路器在线监测系统中后台数据管理系统的功能图。

具体实施方式

下面结合附图，对本实用新型的技术方案作进一步详细的介绍。

本实用新型的断路器在线监测装置实施例

如图1所示，本实用新型的断路器在线监测装置包括检测传感器模块、滤波放大电路、A/D转换器及主处理器，检测传感器模块连接滤波放大电路，滤波放大电路连接A/D转换器，A/D转换器连接主处理器，主处理器上还设置有用于连接断路器分合闸辅助节点或储能电机辅助节点的开入量输入接口。其中，滤波放大电路：用以对检测到的分合闸电流、三相分合闸压力、三相分合闸位移等数据信息进行滤波放大；A\D转换器：用以对经过滤波放大电路的数据信息实现模数转换送主处理器。

检测传感器包括温度传感器、霍尔电流传感器、压力传感器和位移传感器，温度传感器、霍尔电流传感器、压力传感器和位移传感器将采集到的真空断路器机械动作数据经滤波放大电路送入A/D转换器中，经过A/D转换送入主处理器，利用主处理器的高速运算能力完成对真空断路器机械动作数据的运算处理。其中，温度传感器若设置为无线测温模块，那么无线测温模块将采集到的真空断路器三相触头的温度信号直接送到A/D转换器中。

在具体应用时，霍尔电流传感器设置在真空断路器的分闸线圈、合闸线圈上，压力传感器连接真空断路器的绝缘拉杆并固定在真空断路器的框架上，位移传感器连接在真空断路器的触头上。

主处理器的开入量接口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或储能状态。当监测的分合闸线圈电流、储能电机电流及触头温度等机械特征数据超过其各自所设置的限值时，装置发出报警信号并记录下对应的报警事件。

为了便于数据信息的显示及人工操作，监测装置上设置有人机交互单元，该单元包括LED指示灯显示模块、LCD液晶显示模块及按键操作模块。LED指示灯显示模块能够显示真空断路器的机械动作状态、装置能否正常运行及是否报警；LCD液晶显示模块能够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、报警事件等信息；按键操作模块用于通过按键实现操作控制查看相关数据信息。

该监测装置的主控制器上还连接有2组继电器，提供了2路常开、2路常闭的继电器输出，可控制真空断路器的分合闸动作。

该监测装置还包括RAM、FLASH存储、晶振电路、复位电路、WDT看门狗电路、RTC计时器电路等一些外围电路。这些外围电路均与主处理器连接。

该监测装置还包括电源模块，用以给滤波放大电路、主处理器及相关外围电路提供稳定电源。

为了便于与后台监测系统通信，该监测装置还包括通信单元，支持无线通信和RS485有线通信两种通信方式；无线通信如Zigbee。

主处理器采用DSP芯片，如TMS320F812芯片，用以对前端采集到的真空断路器各数据信息进行分析、处理得到真空断路器的机械特性参数。所述的数据信息为在线监测装置采集真空断路器动作操作过程产生的一系列数据；其包括分合闸线圈电流、储能电机电流、三相分闸位移、三相合闸位移、三相分闸压力和三相合闸压力；所述的机械特性参数为在线监测装置对所述数据信息进行数据分析处理得到的一系列数据值或数据曲线，其包括分、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。

本实用新型的断路器在线监测系统实施例

如图2所示，本实施例的断路器在线监测系统包括至少两个上述断路器在线监测装置和一台后台数据管理服务器，各断路器在线监测装置与后台数据管理服务器通信连接，后台数据管理服务器接收来自现场在线监测装置采集到的真空断路器动作操作过程中产生的各种数据信息和经在线监测装置处理后的机械特性参数，以构建真空断路器数据库，于用户管理和查询真空断路器的运行状态信息。

如图3所示，后台数据库管理服务器上设置有后台数据管理系统，后台数据库管理系统包括系统功能管理模块、断路器数据采集通讯模块、断路器数据库模块、断路器技术参数模块、断路器机械特性参数模块、断路器运行状态显示模块、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；所述用户管理模块包括添加新用户模块和修改用户密码模块；将用户设置为系统管理员、普通用户两大类以实现对断路器后台数据库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；

断路器数据采集通讯模块用于显示真空断路器后台数据库管理系统与多台现场断路器在线监测装置进行信息交互的通讯设置；

断路器数据库模块包括断路器实时数据库模块和断路器历史数据库模块；所述断路器实时数据库模块用于存储经所述断路器数据采集通讯模块得到的断路器当前动作操作产生的实时数据信息，而所述断路器历史数据库模块用于累计并存储断路器每次动作操作产生的历史数据信息；

断路器技术参数模块包括断路器技术参数维护模块和断路器技术参数查询模块；断路器技术参数维护模块用于对断路器的技术参数信息进行添加、修改和删除；断路器技术参数查询模块用于对断路器的技术参数信息进行查询和浏览；

断路器机械特性参数模块包括断路器机械特性参数维护模块和断路器机械特性参数查询模块；断路器机械特性参数维护模块用于对断路器的机械特性参数信息进行添加、修改和删除；断路器机械特性参数查询模块用于对断路器的机械特性参数信息进行查询和浏览；

断路器运行状态显示模块包括断路器实时运行状态显示模块和断路器历史运行状态显示模块；所述断路器实时运行状态显示模块包括断路器实时分闸运行状态模块、断路器实时合闸运行状态模块和断路器实时储能运行状态模块；所述断路器历史运行状态模块包括断路器历史分闸运行状态模块、断路器历史合闸运行状态模块和断路器历史储能运行状态模块；

断路器信息查询模块用于查询不同型号断路器的参数信息、动作操作产生的数据信息和运行状态显示信息；

断路器故障报警模块用于在断路器误动作时发出报警信息。当断路器出现拒分、拒合等误动作时，现场断路在线监测装置无法采集到精准的数据信息，进而无法得到精确的机械特性参数。通过综合分析比较当前断路器运行状态的机械特性参数和标准机械特性参数，该系统发出故障报警，便于用户对断路器元件进行排查故障。

所述数据信息为现场断路器在线监测装置采集断路器动作操作过程产生的一系列数据；其包括分合闸线圈电流、储能电机电流、三相分闸位移、三相合闸位移、三相分闸压力和三相合闸压力；所述机械特性参数为现场断路器在线监测装置对所述数据信息进行数据分析处理得到的一系列数据值或数据曲线；其包括分、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。

该系统与现场断路器在线监测装置可采用有线或无线通信方式。

可采用Delphi进行前端界面设计，采用Sqlserver作为后台数据库对所述系统进行开发设计。

断路器后台数据库管理系统可采用多窗体程序界面显示，包括用户登录、系统功能管理模块、断路器数据库模块、断路器技术参数模块、断路器机械特性参数模块、断路器运行状态显示模块、断路器信息查询模块和断路器数据采集通讯模块窗体。

多窗体还包括一个主窗体，所述主窗体便于用户通过点击该窗体上不同控件进入其他窗体，以实现所述断路器后台数据库管理系统的功能需求。

以上给出了具体的实施方式，但本实用新型不局限于所描述的实施方式。本实用新型的基本思路在于上述基本方案，对本领域普通技术人员而言，根据本实用新型的教导，设计出各种变形的模型、公式、参数并不需要花费创造性劳动。在不脱离本实用新型的原理和精神的情况下对实施方式进行的变化、修改、替换和变型仍落入本实用新型的保护范围内。

Claims (10)

1.一种断路器在线监测装置，该装置包括检测传感器模块、滤波放大电路、A/D转换器及主处理器，所述检测传感器模块连接滤波放大电路，滤波放大电路连接A/D转换器，A/D转换器连接主处理器，其特征在于，该装置还包括用于连接断路器分合闸辅助节点或储能电机辅助节点的开入量输入模块，所述开入量输入模块连接主处理器。

2.根据权利要求1所述断路器在线监测装置，其特征在于，所述检测传感器模块包括温度传感器、霍尔电流传感器、位移传感器或/和压力传感器。

3.根据权利要求1所述断路器在线监测装置，其特征在于，该装置包括用于检测断路器温度信号的无线测温模块，所述无线测温模块与主处理器无线通信连接。

4.根据权利要求1所述断路器在线监测装置，其特征在于，该装置包括人机交互模块、报警模块和/或通信模块，所述人机交互模块、报警模块和/或通信模块与主处理器连接。

5.根据权利要求1-4任一所述断路器在线监测装置，其特征在于，该装置包括用于控制断路器分合闸的继电器输出模块，所述继电器输出模块连接主处理器。

6.一种采用权利要求1所述断路器在线监测装置的断路器在线监测系统，其特征在于，该系统包括至少两个所述断路器在线监测装置，各断路器在线监测装置通信连接后台数据库管理服务器。

7.根据权利要求6所述断路器在线监测系统，其特征在于，所述后台数据库管理服务器包括用于显示断路器实时运行状态及历史运行状态的显示装置及用于在断路器误动作时发出报警信息的断路器故障报警模块。

8.根据权利要求6所述断路器在线监测系统，其特征在于，所述断路器在线监测装置包括用于检测断路器温度信号的无线测温模块，所述无线测温模块与主处理器无线通信连接。

9.根据权利要求6所述断路器在线监测系统，其特征在于，所述断路器在线监测装置的检测传感器模块包括温度传感器、霍尔电流传感器、位移传感器或/和压力传感器。

10.根据权利要求6-9任一所述断路器在线监测系统，其特征在于，所述断路器在线监测装置包括通信模块、人机交互模块和/或报警模块，所述通信模块、人机交互模块和/或报警模块与主处理器连接。