CN211291959U - 一种基于无线无源的开关柜机械特性智能监测装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种基于无线无源的开关柜机械特性智能监测装置，包括用于检测断路器机械特性状态信息的无线信号采集传感器、无源取电传感器和机械特性监测前端，所述无线信号采集传感器以CT开口方式卡接在二次回路中，无源取电传感器以CT开口方式卡接在交流小母线负荷回路中；本实用新型可应用于6kV‑‑35kV开关柜的机械特性监测，也可用于110kV及以上敞开式、GIS、罐式断路器等设备的机械特性监测，并可获得可信度较高的故障判断结论。简化了开关柜二次室由于机械特性监测装置安装带来的线缆繁杂问题，防范了安装人员低压触电风险，通过感应取电技术与二次回路不存在直接接触，提高了交流小母线、控制小母线的运行稳定性。装置体积小、布线简单。

Description

一种基于无线无源的开关柜机械特性智能监测装置

技术领域

本实用新型涉及监测装置技术领域，具体是一种基于无线无源的开关柜机械特性智能监测装置。

背景技术

随着我国电网的不断发展和系统结构愈来愈复杂，电力系统中使用数量最多的一次设备--高压开关柜用以实现高压电路中正常运行负荷电流关合、开断以及系统发生故障时在规定时间内开断短路电流。加之，目前全社会各行各业对于电能连续可靠供应要求越来越高，高压开关柜的运行可靠性和稳定性也显得尤为重要。

而高压开关柜除了一次载流部分的母线及相应绝缘件外，最核心部件为断路器，负荷电流的关合、开断以及短路电流的开断需要灵敏度和动作可靠性极高的断路器来实现。断路器在运行过程中由于机械机构卡涩、分合闸线圈电阻变化、线圈烧损、三相机构特性不匹配导致的分合闸不到位、分合闸不同期、无法分闸/合闸等故障，将导致不能按时送电、增加停电时间、发生故障时不能及时切除故障点而导致直接、间接经济损失等。

然而，对于断路器在运行过程中的上述故障目前的检修方式主要依赖于定期检修，又称为预防检修、计划检修；定期检修存在盲目性和检修成本高、故障检测不全面等弊端。而状态检修可以解决以上问题，将在高压开关柜中安装机械特性智能监测装置用以监测断路器机械特性运行参数、对设备检修提供可靠预测及检修策略。

目前，在高压开关柜中安装的机械特性智能监测装置以有线连接的方式进行信号采集及装置供电。在安装过程中线缆繁多、接线人员存在低压触电风险、容易碰触到开关柜二次室其他线缆而引起运行中的二次线松动或端子掉落，引发断路器跳闸或保护误动等故障，严重的还将引发火灾或大面积停电事故；接线错误、装置内部短路等容易引起交流小母线跳闸而引发事故。

因此，本发明人对此进行了研究，设计一种无线无源的开关柜机械特性智能监测装置，解决安装布线困难、二次室线线缆混乱问题；预防接线引发二次回路断开、端子松动或掉落、小母线跳闸等事故；降低现场安装人员低压触电风险；提高现场安装工作效率。

实用新型内容

本实用新型的目的在于提供一种基于无线无源的开关柜机械特性智能监测装置，以解决上述背景技术中提出的问题。

为实现上述目的，本实用新型提供如下技术方案：

一种基于无线无源的开关柜机械特性智能监测装置，包括用于检测断路器机械特性状态信息的无线信号采集传感器、无源取电传感器和机械特性监测前端，所述无线信号采集传感器以CT开口方式卡接在二次回路中，无源取电传感器以CT开口方式卡接在交流小母线负荷回路中；机械特性监测前端固定在开关柜二次室端子排导轨上，无源取电传感器通过电源线电缆连接机械特性监测前端，无线信号采集传感器通过传感器连接电缆连接机械特性监测前端。

作为本实用新型的进一步方案：所述无线信号采集传感器包括储能电机电压信号采集传感器、储能电机电流信号采集传感器、分闸线圈电压信号采集传感器、分闸线圈电流信号采集传感器、合闸线圈电压信号采集传感器、合闸线圈电流信号采集传感器、A相断路器分/合闸状态信号采集传感器、B相断路器分/合闸状态信号采集传感器和C相断路器分/合闸状态信号采集传感器。

作为本实用新型的进一步方案：所述合闸线圈电流信号采集传感器内径φ₁=8mm，外径φ₂=40mm，分闸线圈电压信号采集传感器内径φ₁=8mm，外径φ₂=36mm。

作为本实用新型的进一步方案：所述无源取电传感器由两个半圆形开口传感器、卡扣及尾端的稳压、整流、滤波和储能电容模块组成。

作为本实用新型的进一步方案：所述机械特性监测前端由接线端口、内存储器、信号收发器、数据处理器、预留扩展板槽、显示屏、操作按键、指示灯及外置扬声器组成，机械特性监测前端外形尺寸为140mm×140mm×300mm的长方体，前端面板设计60mm×120mm的电容屏、6个操作按键、1个外置扬声器及3个信号指示灯、1个电源状态指示灯；装置的底部设计固定导轨；接线端口具有传感器接口、电源输入接口及USB接口、RJ45以太网接口。

与现有技术相比，本实用新型的有益效果是：1）简化开关柜二次室由于机械特性监测装置安装带来的线缆繁杂问题，简化了原有的电压、电流接线夹及接线端子，简化了原有从交流小母线供电的电源线。

2）降低了安装人员低压触电风险，本实用新型的安装只需要将传感器卡接在二次线回路上，安装简便。并且提高了安装效率。

3）提高了交流小母线、控制小母线的运行稳定性，避免了因安装碰触或装置故障而引起的安全隐患或停电事故，实现了装置与二次电缆的电气隔离，无直接连接，提高整个电力系统的运行稳定性；

4）取电传感器通过电磁感应方式获取电能，与二次回路不存在实质性接触，自身具有隔离作用，传感器体积小，易于安装。

5）该装置应用广泛，可应用于6kV--35kV开关柜的机械特性监测，也可用于110kV及以上敞开式、GIS、罐式断路器等设备的机械特性监测，并可获得可信度较高的故障判断结论，为状态检修提供可靠依据。

附图说明

图1为无线信号采集传感器原理图；

图2为无源取电传感器原理图；

图3为机械特性智能监测前端原理模块图；

图4为机械特性智能监测前端外形图；

图5为无线无源的开关柜机械特性智能监测装置接线结构图。

图中：1-机械特性智能监测前端；2-无源取电传感器；3-储能电机电压信号采集传感器；4-储能电机电流信号采集传感器；5-分闸线圈电压信号采集传感器；6-分闸线圈电流信号采集传感器；7-合闸线圈电压信号采集传感器；8-合闸线圈电流信号采集传感器；9-A相断路器分/合闸状态信号采集传感器；10-B相断路器分/合闸状态信号采集传感器；11-C相断路器分/合闸状态信号采集传感器；12-传感器连接电缆；13-电源线电缆。

具体实施方式

下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

请参阅图1-5，实施例1：本实用新型实施例中，一种基于无线无源的开关柜机械特性智能监测装置，包括用于检测断路器机械特性状态信息的无线信号采集传感器、无源取电传感器2和机械特性监测前端1，所述无线信号采集传感器以CT开口方式卡接在二次回路中，无源取电传感器2为整套装置提供DC 5V电源，以CT开口方式卡接在交流小母线负荷回路中；机械特性监测前端1固定在开关柜二次室端子排导轨上，无源取电传感器2通过电源线电缆13连接机械特性监测前端1，无线信号采集传感器通过传感器连接电缆12连接机械特性监测前端1，存储并处理数据，综合判断断路器具体机械故障类型及故障元器件。

无线信号采集传感器外形为两个半圆形开口传感器及卡扣，包括储能电机电压信号采集传感器3、储能电机电流信号采集传感器4、分闸线圈电压信号采集传感器5、分闸线圈电流信号采集传感器6、合闸线圈电压信号采集传感器7、合闸线圈电流信号采集传感器8、A相断路器分/合闸状态信号采集传感器9、B相断路器分/合闸状态信号采集传感器10和C相断路器分/合闸状态信号采集传感器11。其中，合闸线圈电流信号采集传感器8内径φ₁=8mm，外径φ₂=40mm，分闸线圈电压信号采集传感器5传感器内径φ₁=8mm，外径φ₂=36mm。

无源取电传感器2由两个半圆形开口传感器、卡扣及尾端的稳压、整流、滤波和储能电容模块组成，无源取电传感器内径φ₁=12mm，外径φ₂=50mm；开口传感器穿心式卡接，用于获取电源；卡扣用于固定传感器开口闭合；稳压电路是在输入功率、负载功率、环境温度、电路参数等发生变化时能够保持输出恒定电压；整流电路是通过整流二极管将交流电变换为装置所需的直流电源；滤波电路是将整流电路输出电压中的纹波滤除，使直流电压波形变得更加平滑。

实施例2：在实施例1的基础上，机械特性监测前端1由接线端口、内存储器、信号收发器、数据处理器、预留扩展板槽、显示屏、操作按键、指示灯及外置扬声器组成，机械特性监测前端1外形尺寸为140mm×140mm×300mm的长方体，前端面板设计60mm×120mm的电容屏、6个操作按键、1个外置扬声器及3个信号指示灯、1个电源状态指示灯；装置的底部设计固定导轨；接线端口具有传感器接口、电源输入接口及USB接口、RJ45以太网接口。内存储器具备存储数据和读写数据功能；信号收发器具备wifi、4G、以太网通讯功能，数据处理器具有操作控制、取指令和执行指令、时间控制、二级缓存功能，以及搭载断路器状态信息的识别及运算分析；预留扩展板槽用于增加装置的输入输出点数及后期软硬件升级所备；显示器用于装置的输出显示、外置扬声器用于报警提醒、信号指示灯指示装置状态。

对于本领域技术人员而言，显然本实用新型不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本实用新型的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本实用新型。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本实用新型的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本实用新型内。不应将权利要求中的任何附图标记视为限制所涉及的权利要求。

此外，应当理解，虽然本说明书按照实施方式加以描述，但并非每个实施方式仅包含一个独立的技术方案，说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见，本领域技术人员应当将说明书作为一个整体，各实施例中的技术方案也可以经适当组合，形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。

Claims (5)

1.一种基于无线无源的开关柜机械特性智能监测装置，包括用于检测断路器机械特性状态信息的无线信号采集传感器、无源取电传感器（2）和机械特性监测前端（1），其特征在于，所述无线信号采集传感器以CT开口方式卡接在二次回路中，无源取电传感器（2）以CT开口方式卡接在交流小母线负荷回路中；机械特性监测前端（1）固定在开关柜二次室端子排导轨上，无源取电传感器（2）通过电源线电缆（13）连接机械特性监测前端（1），无线信号采集传感器通过传感器连接电缆（12）连接机械特性监测前端（1）。

2.根据权利要求1所述的一种基于无线无源的开关柜机械特性智能监测装置，其特征在于，所述无线信号采集传感器包括储能电机电压信号采集传感器（3）、储能电机电流信号采集传感器（4）、分闸线圈电压信号采集传感器（5）、分闸线圈电流信号采集传感器（6）、合闸线圈电压信号采集传感器（7）、合闸线圈电流信号采集传感器（8）、A相断路器分/合闸状态信号采集传感器（9）、B相断路器分/合闸状态信号采集传感器（10）和C相断路器分/合闸状态信号采集传感器（11）。

3.根据权利要求2所述的一种基于无线无源的开关柜机械特性智能监测装置，其特征在于，所述合闸线圈电流信号采集传感器（8）内径φ₁=8mm，外径φ₂=40mm，分闸线圈电压信号采集传感器（5）传感器内径φ₁=8mm，外径φ₂=36mm。

4.根据权利要求1所述的一种基于无线无源的开关柜机械特性智能监测装置，其特征在于，所述无源取电传感器（2）由两个半圆形开口传感器、卡扣及尾端的稳压、整流、滤波和储能电容模块组成。

5.根据权利要求1-4任一所述的一种基于无线无源的开关柜机械特性智能监测装置，其特征在于，所述机械特性监测前端（1）由接线端口、内存储器、信号收发器、数据处理器、预留扩展板槽、显示屏、操作按键、指示灯及外置扬声器组成，机械特性监测前端（1）外形尺寸为140mm×140mm×300mm的长方体，前端面板设计60mm×120mm的电容屏、6个操作按键、1个外置扬声器及3个信号指示灯、1个电源状态指示灯；装置的底部设计固定导轨；接线端口具有传感器接口、电源输入接口及USB接口、RJ45以太网接口。

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