CN211785953U - 一种低压断路器三相触头寿命检测系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种低压断路器三相触头寿命检测系统。一种低压断路器三相触头寿命检测系统，包括A相检测组件、B相检测组件、C相检测组件、检测装置和控制器；所述控制器分别与所述A相检测组件、所述B相检测组件、所述C相检测组件、所述检测装置连接；所述检测装置，用于检测触头是否处于合闸状态；所述A相检测组件、所述B相检测组件和所述C相检测组件为相同的检测组件；所述检测组件包括：基准电阻、信号调理装置、隔离装置、电流互感器。本装置在内置一个基准电阻，在使用过程中，通过计算三相触头和相应的基准电阻两端的电压差值，并实时检测即时电流进而计算触头，实现触头接触电阻变化的实时检测，高效准确，是本领域的极大进步。

Description

一种低压断路器三相触头寿命检测系统

技术领域

本实用新型涉及触头检测领域，尤其涉及一种低压断路器三相触头寿命检测系统。

背景技术

低压断路器的电气寿命与断路器的触头息息相关。当触头系统出现烧损时，造成断路器接触电阻增加，断路器的温升升高，分断能力下降。从而给设备运行带来风险。但断路器的触头寿命随着分断次数增加而不断减少，因此需要一种能够在线监测断路器的触头寿命的方法来评估断路器的电气寿命。有效预防因此类问题引起的故障。

申请号为201811008454.8的专利文献公开了一种高精度断路器触头磨损率在线检测方法，需要测定周围的环境温度以及电流，并根据开关次数计算触头的磨损率，可以解决部分问题，但是需要的考量的参数很多，同时计算相对复杂，且磨损率也是计算得到，准确性受型号和材料等限制。

现有的低压断路器触头寿命多通过对断路器的跳闸的分断次数与分断时电流来实现电磨损的统计数据分析进行评估，此种方式准确性较低，只能作为一个大致参考，不能准确评估断路器的触头寿命状态。因此，本领域存在不足，需要进行研发与创新。

实用新型内容

鉴于上述现有技术的不足之处，本实用新型的目的在于提供一种低压断路器三相触头寿命检测系统，为解决低压断路器触头寿命不能准确评估的问题，通过触头的电阻变化判断触头的寿命，可有效、准确的实现监测，评估触头寿命。

为了达到上述目的，本实用新型采取了以下技术方案：

一种低压断路器三相触头寿命检测系统，包括A相检测组件、B相检测组件、C相检测组件、检测装置和控制器；

所述控制器分别与所述A相检测组件、所述B相检测组件、所述C相检测组件、所述检测装置连接；

所述检测装置，用于检测触头是否处于合闸状态；

所述A相检测组件、所述B相检测组件和所述C相检测组件为相同的检测组件；

所述检测组件包括：基准电阻、信号调理装置、隔离装置、电流互感器；

所述基准电阻，与所在相的触头串联；

所述信号调理装置，用于检测触头和所述基准电阻两端电压的差值；

所述隔离装置，用于隔离三相检测组件，防止信号串行，分别与所述信号调理装置、所述控制器连接；

所述电流互感器，用于检测本相电路的电流，与所述控制器连接。

优选的所述的低压断路器三相触头寿命检测系统，所述信号调理装置包括第一分压电阻、第二分压电阻、第三分压电阻、压差检测装置和模数转换装置；

所述第一分压电阻和第二分压电阻分别连接在所述触头的两端；所述第二分压电阻和所述第三分压电阻分别连接在所述基准电阻的两端；

所述第一分压电阻、所述第二分压电阻、所述第三分压电阻分别与所述压差检测装置连接；

所述压差检测装置与所述模数转换装置连接；所述模数转换装置与所述隔离装置连接。

优选的所述的低压断路器三相触头寿命检测系统，所述压差检测装置为运算放大器，所述第一分压电阻和所述第三分压电阻的另一端分别与所述运算放大器的输入端的负极连接；所述第二分压电阻的另一端与所述运算放大器的输入端的正极连接。

优选的所述的低压断路器三相触头寿命检测系统，所述第一分压电阻、所述第二分压电阻、所述第三分压电阻的阻值之间具有以下关系：

R₁:R₂:R₃＝2:1:2；

其中，R₁为所述第一分压电阻的阻值；R₂为所述第二分压电阻的阻值；R₃为所述第三分压电阻的阻值。

优选的所述的低压断路器三相触头寿命检测系统，所述隔离装置包括隔离信号器和隔离电源，所述信号调理装置分别与所述隔离信号器和所述隔离电源连接；所述隔离信号器与所述控制器连接。

优选的所述的低压断路器三相触头寿命检测系统，所述基准电阻的阻值与所述触头的初始电阻值相同。

优选的所述的低压断路器三相触头寿命检测系统，所述控制器包括数据处理器和电流采集器；所述电流采集器与所述电流互感器、所述数据处理器分别连接。

相较于现有技术，本实用新型提供的一种低压断路器三相触头寿命检测系统，本装置在内置一个基准电阻，在使用过程中，通过计算三相触头和相应的基准电阻两端的电压差值，并实时检测即时电流进而计算触头，实现触头接触电阻变化的实时检测，高效准确，是本领域的极大进步。

附图说明

图1是本实用新型提供的低压断路器三相触头寿命检测系统结构框图一；

图2是本实用新型提供的检测组件的结构框图；

图3是本实用新型提供的信号调理装置的结构框图；

图4是本实用新型提供的低压断路器三相触头寿命检测系统结构框图二；

图5是本实用新型提供的低压断路器三相触头寿命检测系统一种实施电路图。

具体实施方式

为使本实用新型的目的、技术方案及效果更加清楚、明确，以下参照附图并举实施例对本实用新型进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本实用新型，并不用于限定本实用新型。

请参阅图1-图4，本实用新型提供一种低压断路器三相触头寿命检测系统，包括A相检测组,1、B相检测组件2、C相检测组件3、检测装置4和控制器5；

所述控制器5分别与所述A相检测组件1、所述B相检测组件2、所述C相检测组件3、所述检测装置4连接；

所述检测装置4，用于检测触头是否处于合闸状态；

所述A相检测组件1、所述B相检测组件2和所述C相检测组件3为相同的检测组件；

所述检测组件包括：基准电阻12、信号调理装置13、隔离装置14、电流互感器15；

所述基准电阻12，与所在相的触头11串联；

所述信号调理装置13，用于检测触头11和所述基准电阻12两端电压的差值；

所述隔离装置14，用于隔离三相检测组件，防止信号串行，分别与所述信号调理装置13、所述控制器5连接；

所述电流互感器15，用于检测所在相电路的电流，与所述控制器5连接。

相应的，本实用新型还提供一种用于所述的系统的低压断路器三相触头寿命检测方法，包括步骤：

S1、所述检测装置4检测三相的触头是否都处于合闸状态，若否，则结束检测；若是，则执行步骤S2；

S2、所述控制器分别接收所述A相检测组件1、所述B相检测组件2和所述C相检测组件3的触头与基准电阻的压差信号和线路即时电流，分别计算三相中每相的触头增长电阻值；

S3、分别与预定阻值进行对比，判断是否大于所述预定阻值，若是，则相应的断路器触头存在故障风险或故障；若否，则相应的断路器触头正常，执行步骤S1。

具体的，由于三相线路之间的电压差较大，所以相互之间需隔离，三相线路中的触头的寿命检测装置具有三组检测组件，分别为所述A相检测组件1、所述B相检测组件2和所述C相检测组件3，所述A/B/C相检测组件为相同的检测组件，所述检测组件包括所述基准电阻12、所述信号调理装置13、所述隔离装置14、所述电流互感器15；进一步的，所述A相检测组件1包括A相基准电阻102、A相信号调理装置103、A相隔离装置104、A相电流互感器105；所述A相基准电阻102与A相触头101串联；所述B相检测组件2包括B相基准电阻202、B相信号调理装置203、B相隔离装置204、B相电流互感器205；所述B相基准电阻202与B相触头201串联；所述C相检测组件3包括C相基准电阻302、C相信号调理装置303、C相隔离装置304、C相电流互感器305；所述C相基准电阻302与C相触头301 串联。

在检测开始前，所述检测装置检测三相触头(即A相触头101、B相触头201、C相触头301)是否都同时处于合闸状态，即三相线路为正常导通状态，在确定三相触头都是合闸状态的情况下，则三相的信号调理装置分别检测本相的触头与本相的基准电阻之间的电压差数据，三相的电流互感器分别检测本相的即时电流值，然后所述控制器分别接收三相所述检测组件中的隔离装置传输的压差数据和即时电流数据，分别计算三相触头各自的增长电阻值；在计算完后，分别将A/B/C相触头的增长电阻值分别与预定阻值进行比对，以此判断各自的触头是否出现故障，只要三相的触头中任一触头出现故障风险就判断所述断路器存在故障。

作为优选方案，本实施例中，所述信号调理装置13包括第一分压电阻131、第二分压电阻132、第三分压电阻133、压差检测装置134和模数转换装置135；

所述第一分压电阻131和第二分压电阻132分别连接在所述触头11的两端；所述第二分压电阻132和所述第三分压电阻133分别连接在所述基准电阻12的两端；

所述第一分压电阻131、所述第二分压电阻132、所述第三分压电阻133分别与所述压差检测装置134连接；

所述压差检测装置134与所述模数转换装置135连接；所述模数转换装置135与所述隔离装置14连接。

应当说明的是，所述信号调理装置分别为A相信号调理装置103、B相信号调理装置203、 C相信号调理装置303；所述A相信号调理装置103包括A相第一分压电阻1031、A相第二分压电阻1032、A相第三分压电阻1033、A相压差检测装置1034、A相模数转换装置U2；所述B相信号调理装置203包括B相第一分压电阻2031、B相第二分压电阻2032、B相第三分压电阻2033、B相压差检测装置2034、B相模数转换装置U4；所述C相信号调理装置303包括C相第一分压电阻3031、C相第二分压电阻3032、C相第三分压电阻3033、C相压差检测装置3034、C相模数转换装置U6。

作为优选方案，本实施例中，所述压差检测装置134为运算放大器，所述第一分压电阻 131和所述第三分压电阻133的另一端分别与所述运算放大器的输入端的负极连接；所述第二分压电阻132的另一端与所述运算放大器的输入端的正极连接。

作为优选方案，本实施例中，所述第一分压电阻131、所述第二分压电阻132、所述第三分压电阻133的阻值之间具有以下关系：

R₁:R₂:R₃＝2:1:2；

其中，R₁为所述第一分压电阻131的阻值；R₂为所述第二分压电阻132的阻值；R₃为所述第三分压电阻133的阻值。

具体的，在采集断路器触头与基准电阻两端电压时，通过所述第一分压电阻131、所述第二分压电阻132、所述第三分压电阻133进行分压，在分压后接入所述放大器的信号输入端，因此可以比较断路器触头电压与基准电阻两端电压差值，并对该差值信号进行放大和调理，在再通过所述模数转换装置135将所述差值信号转换成数字信号供控制器5进行分析判别，再配合所述电流互感器检测到的即时电流值，确定断路器触头的接触电阻。

具体的，由于短路器的触头在分闸与合闸时，其电阻的变化由极小变为极大。且一次回路带电，因此需要通过大电阻(兆欧级)对信号进行分压来实现信号范围控制在信号调理模块的电压承受范围内。因此，所述第一/二/三分压电阻的电阻值为兆欧(MΩ)级，所述分压器由三个分压电阻组成，所述第一/三分压电阻131/133的电阻值取值范围为：20-200MΩ，所述第二分压电阻132的电阻值取值范围为10-100MΩ。因此，当断路器触头断开时，其触头两端电压高达几百伏也不会损坏电路。

作为优选方案，本实施例中，所述滤波器包括滤波电阻和和滤波电容，所述滤波电阻的一端与所述放大器连接，另一端分别与所述滤波电容、所述模数转换器连接；所述滤波电容的另一端接地，组成低通滤波器，以滤除高频噪声。

由于其所述触头和所述基准电阻的电阻值极小，因此二者两端电压信号很小，因此二者之间的压力差值需要通过放大电路对信号进行放大处理，再经过滤波器进行滤波处理，以滤除高频噪声，最后送入模数转换电路将模拟信号转换为数字信号，输送到所述隔离装置中，进而输送给所述控制器。

作为优选方案，本实施例中，所述隔离装置14包括隔离信号器和隔离电源，所述信号调理装置分别与所述隔离信号器和所述隔离电源连接；所述隔离信号器与所述控制器连接。

请一并参阅图5，图中接线柱的标识相同的连接在一起，未标号的元器件为外围组件。具体的，为了防止三相检测组件之间的信号互扰，在所述模数转换装置与所述控制器之间增加隔离装置，所述隔离装置包括所述隔离信号器和所述隔离电源，所述模数转换装置与所述隔离信号器连接，所述隔离信号器与所述控制器连接；所述隔离信号器用于将信号传输到所述控制器中，所述隔离电源用于为所述压差检测供电。所述隔离信号器与所述控制器连接，用于将每相的差压数据传送到所述控制器中。所述A相隔离装置包括A相隔离信号器U20 和A相隔离电源U8；所述B相隔离装置包括B相隔离信号器U21和B相隔离电源U9；所述C相隔离装置包括C相隔离信号器U23和C相隔离电源U10。

作为优选方案，本实施例中，所述控制器包括数据处理器U3和电流采集器U11；所述电流采集器U11与所述电流互感器15、所述数据处理器U3分别连接。

具体的，所述电流互感器15为磁感应元件，具备隔离功能，因此电流互感器无需再做隔离，可以直接与所述控制器进行连接并传送即时电流的数据。

作为优选方案，本实施例中，所述基准电阻的阻值与所述触头的初始电阻值相同。

作为优选方案，本实施例中，还包括报警装置，用于在断路器故障的情况下，根据控制器的指令发出警示信息。

所述步骤S3中，当断路器触头存在故障风险或故障的情况下，对外发出警示信息。

作为优选方案，本实施例中，所述预定阻值为1-1.5毫欧。

可以理解的是，对本领域普通技术人员来说，可以根据本实用新型的技术方案及其实用新型构思加以等同替换或改变，而所有这些改变或替换都应属于本实用新型所附的权利要求的保护范围。

Claims (7)

1.一种低压断路器三相触头寿命检测系统，其特征在于，包括A相检测组件、B相检测组件、C相检测组件、检测装置和控制器；

所述控制器分别与所述A相检测组件、所述B相检测组件、所述C相检测组件、所述检测装置连接；

所述检测装置，用于检测触头是否处于合闸状态；

所述A相检测组件、所述B相检测组件和所述C相检测组件为相同的检测组件；

所述检测组件包括：基准电阻、信号调理装置、隔离装置、电流互感器；

所述基准电阻，与所在相的触头串联；

所述信号调理装置，用于检测触头和所述基准电阻两端电压的差值；

所述隔离装置，用于隔离三相检测组件，防止信号串行，分别与所述信号调理装置、所述控制器连接；

所述电流互感器，用于检测本相电路的电流，与所述控制器连接。

2.根据权利要求1所述的低压断路器三相触头寿命检测系统，其特征在于，所述信号调理装置包括第一分压电阻、第二分压电阻、第三分压电阻、压差检测装置和模数转换装置；

所述第一分压电阻和第二分压电阻分别连接在所述触头的两端；所述第二分压电阻和所述第三分压电阻分别连接在所述基准电阻的两端；

所述第一分压电阻、所述第二分压电阻、所述第三分压电阻分别与所述压差检测装置连接；

所述压差检测装置与所述模数转换装置连接；所述模数转换装置与所述隔离装置连接。

3.根据权利要求2所述的低压断路器三相触头寿命检测系统，其特征在于，所述压差检测装置为运算放大器，所述第一分压电阻和所述第三分压电阻的另一端分别与所述运算放大器的输入端的负极连接；所述第二分压电阻的另一端与所述运算放大器的输入端的正极连接。

4.根据权利要求2所述的低压断路器三相触头寿命检测系统，其特征在于，所述第一分压电阻、所述第二分压电阻、所述第三分压电阻的阻值之间具有以下关系：

R₁:R₂:R₃＝2:1:2；

其中，R₁为所述第一分压电阻的阻值；R₂为所述第二分压电阻的阻值；R₃为所述第三分压电阻的阻值。

5.根据权利要求1所述的低压断路器三相触头寿命检测系统，其特征在于，所述隔离装置包括隔离信号器和隔离电源，所述信号调理装置分别与所述隔离信号器和所述隔离电源连接；所述隔离信号器与所述控制器连接。

6.根据权利要求1所述的低压断路器三相触头寿命检测系统，其特征在于，所述基准电阻的阻值与所述触头的初始电阻值相同。

7.根据权利要求1所述的低压断路器三相触头寿命检测系统，其特征在于，所述控制器包括数据处理器和电流采集器；所述电流采集器与所述电流互感器、所述数据处理器分别连接。

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