CN212844307U - 一种基于物联网的真空开关机械特性试验系统 - Google Patents

Abstract

一种基于物联网的真空开关机械特性试验系统，包括智能采集模块和智能控制模块；所述的智能采集模块的信号输入端连接有行程曲线测量模块、分闸线圈传感器、合闸线圈传感器、断口电压传感器，智能采集模块的信号输出端连接智能控制模块的信号输入端，智能控制模块的信号输出端连接分合闸输出；所述的行程曲线测量模块包括行程传感器，行程传感器的输出信号依次经过采样电阻R6、静电保护元件TV1‑TV3、干扰信号消除元件L2、运算放大器U6，传输至ADC转换芯片中，ADC转换芯片的信号输出端连接智能控制模块。本实用新型通过上述结构，提供了一种能够准确采集真空断路器的分合闸线圈电流和行程曲线的真空开关机械特性试验系统。

Description

一种基于物联网的真空开关机械特性试验系统

技术领域

本实用新型属于电气工程领域，尤其涉及一种基于物联网的真空开关机械特性试验系统。

背景技术

真空断路器是在中压配电系统中广泛应用的开关设备，其主要职能是关合和开断大容量突发性负荷，包括短路和接地等故障状态，是电力系统中最重要的保护执行元件。真空断路器的关合和开断使其最主要功能，而其开关过程主要由弹簧操作机构来实现，是一种机械控制系统，因此，真空开关的机械特性就成为其开合功能有效与否的重要指标，机械特性试验成为真空开关的最重要试验之一。而目前主要采用传统机械特性测试仪和接触式的滑线变阻器为行程曲线的主要测量方式，操作复杂，扩展性差，试验稳定性不好，从而导致试验费事费力，测量数据不稳定，并且无法与试验管控系统通信和整合，大大影响该实验的效率和效果。因此，在实验室条件下，对真空开关样品进行完整高效地机械特性试验，采用新兴的激光传感器对断路器的行程曲线进行测量，并实现数字化和网络化接口，使其具有自动化智能化的特点，能够满足实验室的数字化网络化，是当前各检测实验室的一个重要需求。

发明内容

针对以上问题，本实用新型提出了一种基于物联网的真空开关机械特性试验系统，解决真空开关机械特性试验的可靠性不高、操作复杂和自动化水平低等方面存在的问题。

为了实现上述目的，本实用新型采用的技术方案为：

一种基于物联网的真空开关机械特性试验系统，包括智能采集模块和智能控制模块；所述的智能采集模块的信号输入端连接有行程曲线测量模块、分闸线圈传感器、合闸线圈传感器、断口电压传感器，智能采集模块的信号输出端连接智能控制模块的信号输入端，智能控制模块的信号输出端连接分合闸输出。

所述的行程曲线测量模块包括行程传感器，行程传感器的输出信号依次经过采样电阻 R6、静电保护元件TV1-TV3、干扰信号消除元件L2、运算放大器U6，传输至ADC转换芯片中，ADC转换芯片的信号输出端连接智能控制模块。

所述的智能采集模块包括芯片NI9381。

所述的智能控制模块包括芯片NI9476，智能控制模块信号输出端连接有分合闸输出和储能输出，所述的智能控制模块信号输入端连接有状态输入。

所述的程传感器为HL-C205B。

本实用新型的有益效果为：

1、可以准确采集真空断路器的分合闸线圈电流、行程曲线的实时值和波形描绘。

2、试验系统稳定可靠，操作方便，自动化程度高。

3、分层分模块设计，易于扩展，灵活性高，适应性强。

4、能够对结果进行精确同步分析，满足断路器机械特性标准的要求。

5、能够实现与实验室管理系统的无缝连接，提高试验效率和流程管控水平。

6、该系统可以作为产品广泛生产，效益可观。

附图说明

图1：本实用新型的试验系统结构示意图。

图2：行程曲线测量模块的电路原理图。

图3：行程曲线测量模块的供电电路图。

图4：ADC转换电路原理图。

具体实施方式

一种基于物联网的真空开关机械特性试验系统，包括智能采集模块1和智能控制模块 2。

所述的智能采集模块1的信号输入端连接有行程曲线测量模块3、分闸线圈传感器4、合闸线圈传感器5、断口电压传感器6，智能采集模块1的信号输出端连接智能控制模块2的信号输入端。

行程曲线测量模块3包括激光行程传感HL-C205B，激光行程传感HL-C205B通过DCDC 隔离电源模块U1供电，并将采集到的行程距离值通过4～20mA信号输出。MCU通过采样电阻R6将4～20mA信号转成电压信号，经过静电保护元件TV1～TV3，并且经过L2消除干扰信号进入到运算放大器U6进入ADC转换芯片U5，U5具有2MSPS的采样率，最低功耗 80uW，然后通过SPI将转换结果传给MCU。其中运放的型号为AD628。ADC转换芯片采用16 位高精度的AD4005。

智能采集模块1核心处理芯片型号为NI9381。

分闸线圈传感器4安装在真空断路器的分闸控制回路中适当位置，采用CB25-CT型号，用于将分闸线圈中的操作电流变换为采集器可以处理的电信号。

合闸线圈传感器5安装在真空断路器的合闸控制回路中适当位置，采用CB25-CT型号，用于将合闸线圈中的操作电流变换为采集器可以处理的电信号。

断口电压传感器6安装在断路器断口两端的导体位置，采用CB25-PT型号，用于将机械操作过程中断口的开合电压信号变换后输入采集器。

智能控制模块2的信号输出端连接分合闸输出7和储能输出8，智能控制模块2的信号输入端连接智能采集模块1和状态输入9。

智能控制模块2核心处理芯片型号为NI9476。

分合闸输出7具体为控制量节点输出，用于控制真空断路器的分闸和合闸操作。

储能输出8具体为一路直流电源输出，用于使真空断路器的储能电机获取电源后转动带动储能机构完成储能操作。

状态输入9具体为一对开关量输入，即干接点输入，用于随时采集真空断路器的分合闸状态。

模块中还设有可调供电模块10，通过可调供电模块10为整个系统供电。所述的可调供电模块10具体由SW-500-250组成，可输出9V电压以及从12V到250V连续可调的直流电压的电压为系统中各个模块供电。

具体使用时：

系统的具体连接方式如下：

a将图1中的分闸线圈电流传感器的两个输出端分别接到智能采集模块NI9381的第一路电流输入端子上，传感器的极性根据实际需要选择；合闸线圈电流传感器的两个输出端接入智能采集模块的第二路电流输入端子上，极性根据需要选择。

b将图1中的断口电压传感器的电压输出端子接入到智能采集模块NI9381的第一路电压输入端子上，正负端应连接准确；断口电压传感器的电源输入端的正负端子应分别连接至可调节电源模块SW-500-250的第二路直流输出的正负端子上；行程传感器也是电压输出，接入到智能采集模块NI9381的第二路电压输入端子上，正负端应连接准确；将行程传感器的电源输入端的正负端子分别连接至可调节电源模块SW-500-250的第二路直流输出的正负端子上。

c将图1智能控制模块NI9476的分闸输出端子分别连接到被试断路器的分闸线圈的两个端子上，正负端应对应正确；智能控制模块NI9476的合闸输出端子分别连接到被试断路器的合闸线圈的两个端子上，正负端应对应正确；智能控制模块NI9476的储能电源输出端子分别连接到被试断路器的储能电机的两个电源端子上，正负端应对应正确。

d图1中的可调节电源控制模块SW-500-250可以输出9V电压以及从12V到250V连续可调的直流电压。前者用于为断口电压和行程曲线的测量提供直流电源，后者为被试断路器的分合闸回路以及储能回路提供直流电源。

e另外，智能采集模块上还可设有wifi通信模块，通过通信模块，将上述系统与其他控制后台连接。

具体操作时，包括以下步骤：

1、首先确定各模块的电源处于断开状态。并确保各传感器和模块连接正确。

2、将各模块完成自检工作。

3、设置分合闸和储能操作的操作电压额定值，得到最大试验电压值和最低试验电压值。

4、设定好试验中需要的断路器操作顺序。

5、执行自动试验过程。

6、试验结束后自动读取所测得的分合闸线圈电流曲线、断口电压曲线、行程曲线等所有的数据并自动在应用软件中描绘这些曲线。

7、生成检测记录，记录里将包括所有曲线以及对应的计算参数。

8、自动判断各种曲线和参数是否符合检测标准的要求。

9、连接试验管理系统，将试验记录以及试验过程信息统一进行上传。

Claims (4)

1.一种基于物联网的真空开关机械特性试验系统，其特征在于：包括智能采集模块(1)和智能控制模块(2)；所述的智能采集模块(1)的信号输入端连接有行程曲线测量模块(3)、分闸线圈传感器(4)、合闸线圈传感器(5)、断口电压传感器(6)，智能采集模块(1)的信号输出端连接智能控制模块(2)的信号输入端，智能控制模块(2)的信号输出端连接分合闸输出(7)；

所述的行程曲线测量模块(3)包括行程传感器，行程传感器的输出信号依次经过采样电阻R6、静电保护元件TV1-TV3、干扰信号消除元件L2、运算放大器U6，传输至ADC转换芯片中，ADC转换芯片的信号输出端连接智能控制模块(2)。

2.根据权利要求1所述的一种基于物联网的真空开关机械特性试验系统，其特征在于：所述的智能采集模块(1)包括芯片NI9381。

3.根据权利要求1所述的一种基于物联网的真空开关机械特性试验系统，其特征在于：所述的智能控制模块(2)包括芯片NI9476，智能控制模块(2)信号输出端连接有分合闸输出(7)和储能输出(8)，所述的智能控制模块(2)信号输入端连接有状态输入(9)。

4.根据权利要求1所述的一种基于物联网的真空开关机械特性试验系统，其特征在于：所述的程传感器为HL-C205B。

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