CN206807138U - 一种电气化铁道专用的智能断路器 - Google Patents

Abstract

一种电气化铁道专用的智能断路器，包括底盘轨道车、安装在底盘轨道车上的框架壳体、安装在框架壳体上的27.5kV电流互感器、位移传感器、温度传感器、27.5kV单相真空断路器本体、永磁机构控制器、电压监视装置、分合闸人机交互接口、智能监测装置、合智单元、保护测控装置，27.5kV电流互感器、位移传感器、温度传感器、27.5kV单相真空断路器本体、永磁机构控制器，电压监视装置、智能监测装置、合智单元、保护测控装置之间通过导线或光纤连接。本新型具有单相真空断路器本身功能，还能对断路器的运行参数进行实时监测、离线监测、动作特性参数监测，实现断路器就地化状态评估诊断及就地化保护，还可延伸采用云技术在云服务终端进行监测，将计划检修转为状态检修。

Description

一种电气化铁道专用的智能断路器

技术领域

本实用新型涉及电气化铁道使用的电气设备，尤其是涉及一种电气化铁道专用的智能断路器。

背景技术

随着我国电气化铁路的飞速发展，铁路供电系统的运行标准也随之提高，主要电气设备的运营、检修、维护及管理等工作日趋复杂，供电设备安全性、可靠性也日益凸现出来，铁路机车牵引变电所电气设备的在线监测和智能化管理已成为铁路供电系统自动化的一大热点和技术发展趋势；在我国的铁路行业中，目前断路器等电气设备的维护基本上采取定期检修（预防检修或计划检修）制定，造成对断路器的盲目解体拆卸，浪费了大量人力、物力和财力，同时也造成了停电损失和设备寿命的降低。

发明内容

为了克服现有技术存在的不足，本实用新型提供了除具有实现铁道27.5kV单相真空断路器本身功能外，还能对27.5kV单相真空断路器的运行参数实时进行监测、离线数据进行监测、动作特性参数进行监测，且能够自动生成报表，实现出厂试验、现场调试验收、产品维护的数据自动化记录和备份；通过趋势分析和所得数据比对，就能实现27.5kV单相真空断路器就地化状态评估诊断、就地化保护功能，还可延伸采用云技术在云服务终端上进行状态监测；由此实现铁道27.5kV单相真空断路器由计划检修到状态检修的转变，不仅有效减少过早或不必要的停电试验和检修，减小维护工作量，降低维护费用，提高检修的针对性，也可显著提高铁路牵引供电可靠性、经济性的一种电气化铁道专用的智能断路器。

本实用新型解决其技术问题所采用的技术方案是：

一种电气化铁道专用的智能断路器，其特征在于由底盘轨道车、安装在底盘轨道车上的框架壳体、安装在框架壳体上的27.5kV电流互感器、位移传感器、温度传感器、27.5kV单相真空断路器本体、永磁机构控制器，以及安装在框架壳体上的电压监视装置、分合闸人机交互接口、智能监测装置、合智单元、保护测控装置及安装在智能监测装置内的状态评估诊断软件构成，框架壳体下端四周具有四个轮子，温度传感器有三套，第一套、第二套温度传感器分别安装在27.5kV单相真空断路器本体的前上下两部，第三套温度传感器安装在27.5kV电流互感器上端，220V直流电源和永磁机构控制器的电源输入端通过导线连接，永磁机构控制器的电源输出端和电压监视装置电源输入端通过导线连接， 智能监测装置电源输入端和220V直流电源通过导线连接，27.5kV电流互感器信号输出端和智能监测装置第一组信号输入端通过信号线连接，永磁机构控制器的输入动作轴和27.5kV单相真空断路器本体的输出动作轴经连接杆连接，永磁机构控制器的输入动作轴、27.5kV单相真空断路器本体的输出动作轴能分别能经连接杆两端的轴孔自由转动，位移传感器电源输入端和智能监测装置输出电源端通过导线连接，位移传感器的动作输入轴和连接杆左部的另一个轴孔连接，位移传感器的动作输入轴能沿连接杆左部另一个轴孔自由转动，位移传感器的信号输出端和智能监测装置第二组信号输入端通过信号线连接，三套温度传感器采用无源方式，三套温度传感器信号输出端和智能监测装置采用无线连接，合智单元电源输入端和220V直流电源通过导线连接，合智单元信号交互端和智能监测装置信号交互端通过光纤连接，保护测控装置电源输入端和220V直流电源通过导线连接，保护测控装置信号交互端与和合智单元及智能监测装置信号交互端通过光纤连接，合智单元、保护测控装置和智能监测装置之间可实现信息交互。

所述框架壳体上设有27.5kV电流互感器、位移传感器、温度传感器、27.5kV单相真空断路器本体、永磁机构控制器、电压监视装置、分合闸人机交互接口、智能监测装置、合智单元、保护测控装置的安装位置，便于安装及维护。

所述智能监测装置配套的电流互感器采用无需辅助电源的非接触式穿芯电源互感器，具有精度高、体积小、重量轻且无插入损耗，实现一、二级电源完全隔离的功能，增强了耐受冲击电流及电磁兼容能力。

所述智能监测装置能通过位移传感器能实现27.5kV单相真空断路器本体动作位移－时间曲线的动态特征参数监测、触头位移－时间信息的实时监测及超行程监测。

所述智能监测装置嵌入了状态评估软件，可实现就地化状态评估诊断、数据远程管理，亦可采用云技术在云服务终端上进行状态监测。

所述智能监测装置状态评估诊断软件嵌入了27.5kV单相真空断路器各种故障状态的模型，可过趋势分析和数据比对完成状态评估、诊断。

所述智能监测装置能与合智单元、保护测控装置实现信息交互，从而实现27.5kV单相真空断路器就地化保护及监测。

所述智能监测装置设置有3G/4G无线网络接口、以太网通信接口、光纤通信接口、串口通信接口，通信规约可采用IEC61850、TCP/IP、RS485。

所述智能监测装置和外部云服务终端经接口采用光纤通信方式连接，解决了电磁兼容问题，具有传输频带宽，通信容量大，传输损耗低，抗干扰能力强和耐潮、耐温及抗腐等特点。

所述智能监测装置通过内部的状态评估诊断软件，可实现对27.5kV单相真空断路器就地化状态评估诊断、数据远程管理，还能采用云服务终端和3G/4G无线网络接口，通过云技术在云服务终端上进行状态监测。

所述电压监视装置采用液晶显示屏仪表，用于实时监视控制电压和27.5kV单相真空断路器储能电容的电压。

所述分合闸人机交互接口具有分合闸操作、闭锁及显示功能，分合闸的显示采用液晶显示屏及指示灯措施，分合闸的操作采用按钮及旋转把手措施，分合闸人机交互接口按钮及旋转把手信号接入永磁机构控制器的输入回路中，分合闸的闭锁采用自锁按钮及旋转把手固定措施。

本实用新型的有益效果是，本新型不但具有27.5kV单相真空断路器本身功能，还能对27.5kV铁道单相真空断路器的运行参数实时进行监测、离线数据进行监测、动作特性参数进行监测，不仅能准确了解断路器的工作状态、缺陷的部位，而且还能够自动生成报表，实现出厂试验、现场调试验收、产品维护的数据自动化记录和备份；经智能组件、保护测控装置作用，实现断路器就地化保护及监测功能；通过趋势分析和所得数据比对，就能实现27.5kV单相真空断路器就地化状态评估诊断、就地化保护功能；将现有27.5kV单相真空断路器的维护由计划检修转变为状态检修。还可延伸采用云技术在云服务终端上进行状态监测。基于以上，所以本新型具有好的应用前景。

附图说明

下面结合附图对本实用新型作进一步说明。

图1是本实用新型结构示意图。

图2是本实用新型电气部分安装在框架壳体上位置结构示意图。

图3是本实用新型前视结构示意图。

图4是本实用新型的智能监测装置结构示意图。

图5是本实用型延伸采用云技术，通过云端服务器在手机或IPAD等终端上进行远程管理及维护的工作流程框图。

具体实施方式

图1、图2、图3、图4中所示，一种电气化铁道专用的智能断路器，由底盘轨道车1、安装在底盘轨道车1上的框架壳体2、安装在框架壳体2上的27.5kV电流互感器3、位移传感器4、温度传感器、27.5kV单相真空断路器本体6、永磁机构控制器7，以及安装在框架壳体2上的电压监视装置8、分合闸人机交互接口9、智能监测装置10、合智单元11、保护测控装置13及安装在智能监测装置10内的状态评估诊断软件构成，框架壳体2下端四周具有四个轮子，温度传感器有三套，第一套、第二套温度传感器5-1、5-2分别安装在27.5kV单相真空断路器本体6的前上下两部，第三套温度传感器5-3安装在27.5kV电流互感器3上端，220V直流电源和永磁机构控制器7的电源输入端通过导线连接，永磁机构控制器7的电源输出端和电压监视装置8电源输入端通过导线连接， 智能监测装置10电源输入端和220V直流电源通过导线连接，27.5kV电流互感器3信号输出端和智能监测装置10第一组信号输入端通过信号线连接，永磁机构控制器7的输入动作轴和27.5kV单相真空断路器本体6的输出动作轴经连接杆12连接，永磁机构控制器7的输入动作轴、27.5kV单相真空断路器本体6的输出动作轴能分别能经连接杆12两端的轴孔自由转动，位移传感器4电源输入端和智能监测装置10输出电源端通过导线连接，位移传感器4的动作输入轴和连接杆12左部的另一个轴孔连接，位移传感器4的动作输入轴能沿连接杆12左部另一个轴孔自由转动，位移传感器4的信号输出端和智能监测装置10第二组信号输入端通过信号线连接，三套温度传感器采用无源方式，三套温度传感器信号输出端和智能监测装置10采用无线连接，合智单元11电源输入端和220V直流电源通过导线连接，合智单元11信号交互端和智能监测装置10信号交互端通过光纤连接，保护测控装置13电源输入端和220V直流电源通过导线连接，保护测控装置13信号交互端与和合智单元11及智能监测装置10信号交互端通过光纤连接，合智单元11、保护测控装置13和智能监测装置10之间可实现信息交互。框架壳体2上设有27.5kV电流互感器3、位移传感器4、温度传感器、27.5kV单相真空断路器本体6、永磁机构控制器7、电压监视装置8、分合闸人机交互接口9、智能监测装置10、合智单元11、保护测控装置13的安装位置，便于安装及维护。智能监测装置10配套的电流互感器采用无需辅助电源的非接触式穿芯电源互感器，具有精度高、体积小、重量轻且无插入损耗，实现一、二级电源完全隔离的功能，增强了耐受冲击电流及电磁兼容能力。智能监测装置10能通过位移传感器4能实现27.5kV单相真空断路器本体6动作位移－时间曲线的动态特征参数监测、触头位移－时间信息的实时监测及超行程监测。智能监测装置10嵌入了状态评估软件，可实现就地化状态评估诊断、数据远程管理，亦可采用云技术在云服务终端上进行状态监测。智能监测装置10状态评估诊断软件嵌入了27.5kV单相真空断路器各种故障状态的模型，可过趋势分析和数据比对完成状态评估、诊断。智能监测装置10能与合智单元11、保护测控装置13实现信息交互，从而实现27.5kV单相真空断路器就地化保护及监测。智能监测装置10设置有3G/4G无线网络接口、以太网通信接口、光纤通信接口、串口通信接口，通信规约可采用IEC61850、TCP/IP、RS485。智能监测装置10和外部云服务终端经接口采用光纤通信方式连接，解决了电磁兼容问题，具有传输频带宽，通信容量大，传输损耗低，抗干扰能力强和耐潮、耐温及抗腐等特点。智能监测装置10通过内部的状态评估诊断软件，可实现对27.5kV单相真空断路器就地化状态评估诊断、数据远程管理，还能采用云服务终端和3G/4G无线网络接口，通过云技术在云服务终端上进行状态监测。电压监视装置8采用液晶显示屏仪表，用于实时监视控制电压和27.5kV单相真空断路器储能电容的电压。分合闸人机交互接口9具有分合闸操作、闭锁及显示功能，分合闸的显示采用液晶显示屏及指示灯措施，分合闸的操作采用按钮及旋转把手措施，分合闸人机交互接口按钮及旋转把手信号接入永磁机构控制器7的输入回路中，分合闸的闭锁采用自锁按钮及旋转把手固定措施。

图1、图2、图3、图4中，智能监测装置10可监测经27.5kV电流互感器3流入27.5kV单相真空断路器本体6的实时电流，包括开断电流、正常工作电流及分合闸线圈电流；智能监测装置10可通过位移传感器4获取27.5kV单相真空断路器本体6的位移量，从而完成27.5kV单相真空断路器本体6触头位移---时间监测、开关动作位移---时间曲线的实时监测及超行程的离线数据监测等信息；智能监测装置10通过温度传感器5-1、5-2、5-3无线或有线传输的方式获取27.5kV单相真空断路器本体6开口处的实时温度；通过智能监测装置10监测27.5kV单相真空断路器本体6的位置状态量，可获得27.5kV单相真空断路器本体6分合闸速度、开断次数、燃弧时间及电寿命实时数据，分合闸速度、分合闸时间的离线数据等信息。由于智能监测装置10的状态评估诊断软件嵌入了27.5kV单相真空断路器各种故障状态的模型，所以，通过趋势分析和数据比对就可完成27.5kV单相真空断路器的状态评估、诊断，经合智单元11、保护测控装置13和智能监测装置10进行信息交互后，实现就地化保护及监测功能。经过以上作用，本新型不但具有27.5kV单相真空断路器本身功能，还能对27.5kV铁道单相真空断路器的运行参数实时进行监测、离线数据进行监测、动作特性参数进行监测，不仅能准确了解27.5kV铁道单相真空断路器的工作状态、缺陷的部位，而且还能够自动生成报表，实现出厂试验、现场调试验收、产品维护的数据自动化记录和备份；通过趋势分析和所得数据比对，就能实现27.5kV单相真空断路器就地化状态评估诊断、就地化保护功能，还可延伸采用云技术在云服务终端上进行状态监测；由此实现铁道27.5kV单相真空断路器由计划检修到状态检修的转变，不仅有效减少过早或不必要的停电试验和检修，减小维护工作量，降低维护费用，提高检修的针对性，也可显著提高铁路牵引供电可靠性和经济性。

如图5，本实用新型延伸采用云技术在云服务终端上进行状态监测时，在智能监测装置10和合智单元11、保护测控装置13作用下，信号数据通过网络交换机或采用点对点方式将实时监测数据、离线检测数据、动作特征监测参数上传至站内或供电段主机监测，同时经远程装置远传给供电段运维系统或调度系统，也可通过云技术，通过云端服务器在手机或IPAD等终端上进行远程管理及维护。

需要说明的是，本实施例为本实用新型较佳实例，并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型原则范围内做任何修改、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 (6)

1.一种电气化铁道专用的智能断路器，其特征在于由底盘轨道车、安装在底盘轨道车上的框架壳体、安装在框架壳体上的27.5kV电流互感器、位移传感器、温度传感器、27.5kV单相真空断路器本体、永磁机构控制器，以及安装在框架壳体上的电压监视装置、分合闸人机交互接口、智能监测装置、合智单元、保护测控装置及安装在智能监测装置内的状态评估诊断软件构成，框架壳体下端四周具有四个轮子，温度传感器有三套，第一套、第二套温度传感器分别安装在27.5kV单相真空断路器本体的前上下两部，第三套温度传感器安装在27.5kV电流互感器上端，220V直流电源和永磁机构控制器的电源输入端通过导线连接，永磁机构控制器的电源输出端和电压监视装置电源输入端通过导线连接， 智能监测装置电源输入端和220V直流电源通过导线连接，27.5kV电流互感器信号输出端和智能监测装置第一组信号输入端通过信号线连接，永磁机构控制器的输入动作轴和27.5kV单相真空断路器本体的输出动作轴经连接杆连接，永磁机构控制器的输入动作轴、27.5kV单相真空断路器本体的输出动作轴能分别能经连接杆两端的轴孔自由转动，位移传感器电源输入端和智能监测装置输出电源端通过导线连接，位移传感器的动作输入轴和连接杆左部的另一个轴孔连接，位移传感器的动作输入轴能沿连接杆左部另一个轴孔自由转动，位移传感器的信号输出端和智能监测装置第二组信号输入端通过信号线连接，三套温度传感器采用无源方式，三套温度传感器信号输出端和智能监测装置采用无线连接，合智单元电源输入端和220V直流电源通过导线连接，合智单元信号交互端和智能监测装置信号交互端通过光纤连接，保护测控装置电源输入端和220V直流电源通过导线连接，保护测控装置信号交互端与和合智单元及智能监测装置信号交互端通过光纤连接，合智单元、保护测控装置和智能监测装置之间可实现信息交互。

2.根据权利要求1所述的一种电气化铁道专用的智能断路器，其特征在于智能监测装置配套的电流互感器采用无需辅助电源的非接触式穿芯电源互感器，具有精度高、体积小、重量轻且无插入损耗，实现一、二级电源完全隔离的功能，增强了耐受冲击电流及电磁兼容能力。

3.根据权利要求1所述的一种电气化铁道专用的智能断路器，其特征在于智能监测装置通过位移传感器能实现27.5kV单相真空断路器本体动作位移－时间曲线的动态特征参数监测、触头位移－时间信息的实时监测及超行程监测。

4.根据权利要求1所述的一种电气化铁道专用的智能断路器，其特征在于智能监测装置嵌入了状态评估软件，可实现就地化状态评估诊断、数据远程管理，亦可采用云技术在云服务终端上进行状态监测。

5.根据权利要求4所述的一种电气化铁道专用的智能断路器，其特征在于智能监测装置状态评估诊断软件嵌入了27.5kV单相真空断路器各种故障状态的模型，可过趋势分析和数据比对完成状态评估、诊断。

6.根据权利要求1所述的一种电气化铁道专用的智能断路器，其特征在于智能监测装置能与合智单元、保护测控装置实现信息交互，从而实现27.5kV单相真空断路器就地化保护及监测。