CN207215977U - 一种开关设备智能检测终端 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供一种开关设备智能检测终端，包括：信号采集装置、信号调理装置和控制器，其中：所述信号采集装置的输入端用于采集开关设备分合闸的行程和速度信号、开关设备分合闸线圈电流信号、开关设备分合闸操作中的振动信号，输出端连接到所述信号调理装置；所述信号调理装置的输入端连接所述信号采集装置的输入端，对所述信号采集装置采集的信号进行调理，输出端连接所述控制器；所述控制器的输入端连接所述信号调理装置的输出端，根据所述信号调理装置的信号判断开关设备工作是否正常。本实用新型通过对分、合闸操作线圈动作电流等信号的监测来实现开关设备缺陷检测。

Description

一种开关设备智能检测终端

技术领域

本实用新型涉及一种电气工程技术领域的开关设备，具体地说，涉及的是一种开关设备智能检测终端。

背景技术

与变压器、发电机相比，高压开关设备在线监测技术起步较晚。从某种意义上讲“GIS技术”和“状态检修”的概念促进了开关设备在线监测技术的发展。但直到90年代以后开关设备特别是高压断路器在线监测技术才逐渐发展起来，这主要是因为现在的电力系统事故已经不在单纯以其对电力系统的危害来衡量它造成的经济损失。

美国学者率先给出断路器寿命与开断电流的关系，提出“灭弧触头电寿命”的概念，“全工况跳合闸回路完整性监视”的概念也是同期提出的，此时的研究工作主要是围绕着断路器状态检修进行的。近些年随着研究的深入，各国先后都生产了自己的高压断路器在线监测装置，不过都存在检测结果的适应性和部分项目的检测手段仍然很不理想。

根据现有开关设备的工作原理，其中分合闸线圈是高压开关设备操动机构中的重要元件，作为开关设备操作的一级控制单元，其结构一般为螺管电磁铁。当分合闸线圈中通过电流时产生磁通，线圈内部的铁心受磁力吸动，从而控制断路器完成分闸或合闸操作。线圈电流随时间而变化，该电流波形反映了分合闸线圈本身以及所控制的机构在操作过程中的工作情况，包含了大量可作为诊断机械故障用的信号。

经检索，目前还尚未发现采用分合闸线圈相关信号进行开关设备智能检测的技术报道。

实用新型内容

针对现有技术中的缺陷，本实用新型的目的是提供一种开关设备智能检测终端，通过对分、合闸操作线圈动作电流等的监测来实现开关设备缺陷检测。

为实现上述目的，本实用新型采用以下技术方案：

本实用新型提供一种开关设备智能检测终端，包括：信号采集装置、信号调理装置和控制器，其中：

所述信号采集装置的输入端用于采集开关设备分合闸的行程和速度信号、开关设备分合闸线圈电流信号、开关设备分合闸操作中的振动信号，输出端连接到所述信号调理装置；

所述信号调理装置的输入端连接所述信号采集装置的输入端，对所述信号采集装置采集的信号进行调理，输出端连接所述控制器；

所述控制器的输入端连接所述信号调理装置的输出端，根据所述信号调理装置的信号判断开关设备工作是否正常。

优选地，所述信号采集装置包括电流传感器、振动传感器、位移传感器、温湿度传感器和负荷电流传感器，其中：

所述电流传感器用于采集开关设备分闸电流信号、开关设备合闸电流信号、开关设备储能电机电流信号；

所述振动传感器用于采集开关设备的振动信号；

所述位移传感器用于采集开关设备动触头的位移；

所述温湿度传感器用于采集开关设备母排温度信号、开关柜温湿度信号；

所述负荷电流传感器用于采集配电系统电流电压信号；

上述电流传感器、振动传感器、位移传感器、温湿度传感器和负荷电流传感器的信号均输入到所述信号调理电路。

更优选地，所述电流传感器采用穿心式分合闸电流及储能电机电流传感器，该传感器的拨叉一头固定在开关设备的动触头的螺杆上，一头固定在所述位移传感器的滑块上。

进一步优选地，所述穿心式分合闸电流及储能电机电流传感器为带霍尔元件的交直流钳式电流传感器。

进一步优选地，所述振动传感器为带永磁吸盘型集成加速度传感器。

更优选地，所述温湿度传感器，安装在开关设备触头臂套管外侧，或者安装在开关设备母排处。

更优选地，所述负荷电流传感器为感应式电流互感器。

优选地，所述控制器设有存储器，用于存储上述过程中产生的各种数据。

优选地，所述控制器连接有显示器，用于显示上述过程中产生的各种数据和/或报警信息。

优选地，所述控制器连接有时钟模块和电源模块，为整个终端提供电源和时钟信号。

优选地，所述控制器还设有JTAG接口。

优选地，所述控制器可以进一步通过通讯设备连接后台服务器，所述后台服务器可以对上述采集的数据进行进一步分析，并能实现远程控制等功能。

本实用新型所述控制器接收信号调理装置调理后的各传感器采集的数据，对这些数据进行判断分析，从而发出各种监测命令，并显示。通过上述的各个监测子装置和各个传感器，可实现分闸电流监测、合闸电流监测、储能电机电流监测、开关振动信号监测、开关位移监测、母排温度监测、开关柜温湿度监测，在这些参数出现异常时，进行报警。

与现有技术相比，本实用新型具有如下的有益效果：

本实用新型上述终端结构设置合理，采用信号采集装置采集开关设备分合闸的行程和速度信号、开关设备分合闸线圈电流信号、开关设备分合闸操作中的振动信号，实现对开关设备缺陷内的温度、湿度、分合闸电流、电机储能电流、振动等进行检测，并可以进一步结合控制器实现在线状态分析；通过对前述数据的监测，可以对出现异常及安全隐患的情况立即提醒相关责任人尽快处理，为有效预防和控制开关设备安全事故起到了很好的预警作用。

附图说明

通过阅读参照以下附图对非限制性实施例所作的详细描述，本实用新型的其它特征、目的和优点将会变得更明显：

图1为本实用新型监测终端的结构框图；

图2为本实用新型监测终端结构示意图；

图中：

信号采集装置1、信号调理装置2、控制器3、后台服务器4；

电流传感器101、振动传感器102、位移传感器103、温湿度传感器104、负荷电流传感器105；

存储器301、显示器302、时钟模块303、电源模块304、JTAG接口305、无线通讯设备306。

具体实施方式

下面结合具体实施例对本实用新型进行详细说明。以下实施例将有助于本领域的技术人员进一步理解本实用新型，但不以任何形式限制本实用新型。应当指出的是，对本领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型构思的前提下，还可以做出若干变形和改进。这些都属于本实用新型的保护范围。

如图1所示，为一种开关设备智能检测终端的实施例，包括：信号采集装置1、信号调理装置2和控制器3，其中：

所述信号采集装置1的输入端用于采集开关设备分合闸的行程和速度信号、开关设备分合闸线圈电流信号、开关设备分合闸操作中的振动信号，输出端连接到所述信号调理装置；

所述信号调理装置2的输入端连接所述信号采集装置1的输入端，对所述信号采集装置采集的信号进行调理，输出端连接所述控制器3；

所述控制器3的输入端连接所述信号调理装置的输出端，根据所述信号调理装置2的信号判断开关设备工作是否正常。

上述实施例通过信号采集装置1采集开关设备分合闸的相关信号，比如合闸的行程和速度信号、开关设备分合闸线圈电流信号、开关设备分合闸操作中的振动信号，通过这些信号的监测来实现开关设备缺陷检测。

在本实用新型部分实施例中，所述信号采集装置1包括电流传感器101、振动传感器102、位移传感器103、温湿度传感器104、负荷电流传感器105，其中：

所述电流传感器101用于采集开关设备分闸电流信号、开关设备合闸电流信号、开关设备储能电机电流信号；

所述振动传感器102用于采集开关设备的振动信号；

所述位移传感器103用于采集开关设备动触头的位移；

所述温湿度传感器104用于采集开关设备母排温度信号、开关柜温湿度信号；

所述负荷电流传感器105用于采集配电系统电流电压信号；

上述电流传感器101、振动传感器102、位移传感器103、温湿度传感器104、负荷电流传感器105的信号均输入到所述信号调理电路。

在部分优选实施例中，所述电流传感器101采用穿心式分合闸电流及储能电机电流传感器，该传感器的拨叉一头固定在开关设备的动触头的螺杆上，一头固定在所述位移传感器103的滑块上。进一步的，所述穿心式分合闸电流及储能电机电流传感器为带霍尔元件的交直流钳式电流传感器。比如，在一用于断路器的实施例中，所述电流传感器101拨叉一头固定在断路器的动触头的螺杆上，一头固定在位移传感器的滑块上。当执行分(合)闸操作时，终端内部的霍尔元件会检测脱扣器的电流，同时会检测断路器的状态(分/合闸，储能，工作/隔离)，动触头运动时就会带动位移传感器的滑块运动，从而得到机械特性的位移数据，该数据可以提供后续使用，比如结合电流数据和断路器状态换算得出要测试的参数等。

在部分优选实施例中，所述振动传感器102为带永磁吸盘型集成加速度传感器。

在部分优选实施例中，所述温湿度传感器104，安装在开关设备触头臂套管外侧，或者安装在开关设备母排处。实时采集温湿度数据，当温度值超出报警值(预先设定)时，控制器3发出报警信息。

在部分优选实施例中，所述负荷电流传感器105为感应式电流互感器。

上述实施例中，所述控制器3可以采用常用控制设备/部件，比如DSP，单片机，逻辑组合电路等等，其具体的各个部分连接如图2所示。

在部分优选实施例中，所述控制器3设有存储器301，用于存储上述过程中产生的各种数据，这些开关设备状态的监测数据，在后续可以结合状态诊断判据，为下一步开展开关设备运行状态评估、检修提供数据支撑。

在部分优选实施例中，所述控制器3连接有显示器302，用于显示上述过程中产生的各种数据和/或报警信息，方便工作人员监控和维修等。

在部分优选实施例中，所述控制器3连接有时钟模块303和电源模块304，为整个终端提供电源和时钟信号。

在部分优选实施例中，所述控制器3还设有JTAG接口305。

在部分优选实施例中，所述控制器3可以进一步通过通讯设备连接后台服务器4，所述后台服务器4可以对上述采集的数据进行进一步分析，并能实现远程控制等功能。

在部分优选实施例中，所述通讯装置为无线通讯设备306。更好的，所述无线通讯设备306采用基于ZigBee网络的无线设备，所述无线通讯设备连接ZigBee/RS232转换器。ZigBee网络具有自动组网功能，能更好地实现区域中终端的信息共享。

在部分优选实施例中，所述信号调理装置2可以采用现有的模拟信号调理电路，调理后使得传感器采集的信号能够被控制器3识别处理，具体调理技术可以采用现有技术，在此不再赘述。

本实用新型通过检测部件采集分合闸线圈电流，通过对分、合闸操作线圈动作电流的监测来实现开关设备缺陷检测。具体的：所述控制器3接收信号调理装置2调理后的各传感器采集的数据，对这些数据进行判断，从而发出各种开关设备缺陷信号，比如，当某些信号数据超过预设的警报值，则发出报警信号并显示，以提示工作人员。通过上述的各个监测子装置和各个传感器，可实现分闸电流监测、合闸电流监测、储能电机电流监测、开关振动信号监测、开关位移监测、母排温度监测、开关柜温湿度监测以及系统电流电压监测等。

在部分实施例中，本实用新型上述终端可以设置在现场，作为现场测控层的范围，控制器在开关柜内布置，以现场总线方式实现与所属区段各类监测用传感器的通信，完成对有关主要现场设备的数据釆集、在线实时监控、远程维护等。

在部分实施例中，采用上述现场智能监测终端中，各类传感器将其采集的信号上传至对应的控制器，实现对信号的实时处理和区段现场设备间信息共享，经初步处理的信息将进一步由控制器通过Zigbee无线组网通信方式上传至后台服务器；后台服务器在综合处理各类信息的基础上，通过Zigbee无线组网通信及现场总线向现场设备发布各类信号。更进一步的，后台服务器可以通过强大的信号处理能力，对采集的各种信号进行分析处理，

本实用新型通过各种传感器和监测装置实现对开关设备的智能检测，包括：对开关设备缺陷内的温度、湿度、分合闸电流、电机储能电流、振动等数据的实时采集，并能进一步结合控制器实现在线状态分析；

本实用新型通过对前述数据的监测，控制器可以对出现异常及安全隐患的情况立即提醒相关责任人尽快处理，为有效预防和控制开关设备安全事故起到了很好的预警作用。

以上对本实用新型的具体实施例进行了描述。需要理解的是，本实用新型并不局限于上述特定实施方式，本领域技术人员可以在权利要求的范围内做出各种变形或修改，这并不影响本实用新型的实质内容。

Claims (10)

1.一种开关设备智能检测终端，其特征在于，包括：信号采集装置、信号调理装置和控制器，其中：

所述信号采集装置的输入端用于采集开关设备分合闸的行程和速度信号、开关设备分合闸线圈电流信号、开关设备分合闸操作中的振动信号，输出端连接到所述信号调理装置；

所述信号调理装置的输入端连接所述信号采集装置的输入端，对所述信号采集装置采集的信号进行调理，输出端连接所述控制器；

所述控制器的输入端连接所述信号调理装置的输出端，根据所述信号调理装置的信号判断开关设备工作是否正常。

2.根据权利要求1所述的开关设备智能检测终端，其特征在于，所述信号采集装置包括电流传感器、振动传感器、位移传感器、温湿度传感器和负荷电流传感器，其中：

所述电流传感器用于采集开关设备分闸电流信号、开关设备合闸电流信号、开关设备储能电机电流信号；

所述振动传感器用于采集开关设备的振动信号；

所述位移传感器用于采集开关设备动触头的位移；

所述温湿度传感器用于采集开关设备母排温度信号、开关柜温湿度信号；

所述负荷电流传感器用于采集配电系统电流电压信号；

上述电流传感器、振动传感器、位移传感器、温湿度传感器和负荷电流传感器的信号均输入到所述信号调理电路。

3.根据权利要求2所述的开关设备智能检测终端，其特征在于，所述电流传感器采用穿心式分合闸电流及储能电机电流传感器，该传感器的拨叉一头固定在开关设备的动触头的螺杆上，一头固定在所述位移传感器的滑块上。

4.根据权利要求3所述的开关设备智能检测终端，其特征在于，所述穿心式分合闸电流及储能电机电流传感器为带霍尔元件的交直流钳式电流传感器。

5.根据权利要求2所述的开关设备智能检测终端，其特征在于，所述振动传感器为带永磁吸盘型集成加速度传感器。

6.根据权利要求2所述的开关设备智能检测终端，其特征在于，所述温湿度传感器，安装在开关设备触头臂套管外侧，或者安装在开关设备母排处。

7.根据权利要求2所述的开关设备智能检测终端，其特征在于，所述负荷电流传感器为感应式电流互感器。

8.根据权利要求1-7任一项所述的开关设备智能检测终端，其特征在于，所述控制器设有存储器，用于存储上述过程中产生的各种数据。

9.根据权利要求1-7任一项所述的开关设备智能检测终端，其特征在于，所述控制器连接有显示器，用于显示上述过程中产生的各种数据和/或报警信息。

10.根据权利要求1-7任一项所述的开关设备智能检测终端，其特征在于，所述控制器连接有时钟模块和电源模块，为整个终端提供电源和时钟信号。