CN213812850U - 一种断路器机械特性在线监测系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供一种断路器机械特性在线监测系统，包括无线行程模块、无线操作线圈电流模块、无线主回路电流模块、无线弹簧压力模块，四个模块均连接到一个无线接收主机单元上，将各自计算结果和原始数据通过无线通讯方式发送给无线接收主机单元，无线接收主机单元将接收到的各模块数据中的无效数据过滤删除，将有效数据通过无线通讯方式发送到无线后台服务器单元，无线后台服务器单元对数据读入和存储，实现数据累积趋势分析和对异常及时报警；四个模块和无线接收主机单元通过有源或无源方式供电。本实用新型通过采取机械特性传感模块无线通讯，使得现场设备安装调试、简单方便、免于布线。

Description

一种断路器机械特性在线监测系统

技术领域

本实用新型涉及电力系统领域，具体地，涉及一种断路器机械特性在线监测系统。

背景技术

GIS断路器是GIS变电站的大型设备，是高压输电设备、变电设备、传输线路、控制保护的关键设备之一。电力设备中，特别是大型设备的故障会造成巨大的经济损失。对GIS断路器的安全运行维护尤为重要。断路器的机械特性指标是GIS断路器在运行后关注的重点，对机械特性的综合在线监测系统对保障断路器安全运行非常重要。

实用新型内容

本实用新型的目的是提供一种断路器机械特性在线监测系统，通过采取机械特性传感模块无线通讯，使得现场设备安装简单、免于布线，通过无线方式通讯，调试方便。尤其适合某些改造项目的GIS断路器在线监测，不需要改动原有的通信线路和工程设施，就可实现增加机械特性的在线监测功能。

为达到上述目的，本实用新型所采用的技术方案如下：

一种断路器机械特性在线监测系统，包括四个模块，分别是：用于对GIS断路器的触头行程实时采集和计算的无线行程模块、用于对GIS断路器合闸线圈电流、分闸线圈电流、储能电机电流实时采集和分析的无线操作线圈电流模块、用于对GIS断路器主回路电流实时采集和计算的无线主回路电流模块、用于对GIS断路器合闸弹簧压力和分闸弹簧压力的定时采集的无线弹簧压力模块，四个模块均连接到一个无线接收主机单元上，将各自计算结果和原始数据通过无线通讯方式发送给无线接收主机单元，无线接收主机单元将接收到的各模块数据中的无效数据过滤删除，将有效数据通过无线通讯方式发送到无线后台服务器单元，无线后台服务器单元对数据读入和存储，实现数据累积趋势分析和对异常及时报警；四个模块和无线接收主机单元通过有源或无源方式供电。

所述无线行程模块包括：用于模块时间同步功能的授时模块，授时模块和编码器均连接到处理器上，处理器连接无线收发模块，处理器用于对编码器的转角测量，通过标定，测量断路器开关轴的转角转换为测量断路器触头行程，无线收发模块实现数据的无线交互功能。

所述编码器为增量式相对编码器，编码器分辨率不低于2500p/r,输出信号为差分信号。

所述无线操作线圈电流模块包括：用于对合闸线圈电流测量的合闸线圈电流传感器，用于对分闸线圈电流测量的分闸线圈电流传感器，用于对储能电机的电流测量的储能电机电流传感器，一个信号调理电路连接该三个电流传感器，用于对该三个电流传感器的输出模拟信号进行滤波、保护；处理器连接信号调理电路，用于对信号调理电路输出的信号进行采集，同时自动识别有效波形；无线收发模块连接处理器，实现数据的无线交互功能；还包括一个连接处理器的授时模块，用于模块时间同步功能。

所述无线主回路电流模块包括：用于对A相主回路电流测量的A相电流传感器，用于对B相主回路电流测量的B相电流传感器，用于对C相主回路电流测量的C相电流传感器，一个信号调理电路连接该三个相电流传感器，用于对该三个相电流传感器的输出模拟信号进行滤波、保护；处理器连接信号调理电路，用于对信号调理电路输出的信号进行采集，同时自动识别有效波形；无线收发模块连接处理器，实现数据的无线交互功能；还包括一个连接处理器的授时模块，用于模块时间同步功能。

所述无线弹簧压力模块包括：用于模块时间同步功能的授时模块，授时模块和数字式压力传感器均连接到处理器上，处理器连接无线收发模块，处理器用于接收数字式压力传感器的压力测量数据，无线收发模块实现数据的无线交互功能

处理器和数字式压力传感器之间可进行双向数据传输。

所述无线接收主机单元包括：用于模块时间同步功能的授时模块、计算单元、有线传输接口、无线接收模块，计算单元用于将接收到的系统测量数据进行综合计算分析，有线传输接口通过有线方式将综合计算分析结果传输到无线后台服务器单元，无线收发模块实现数据的无线交互功能。。

与现有技术相比，本实用新型具有如下的有益效果：

本实用新型所采用的技术方案，包括无线行程模块、无线操作线圈电流模块、无线主回路电流模块和无线弹簧压力模块，无线接收主机单元通过无线方式搜集上述四个模块的采集数据，并转发给无线后台服务器，无线后台服务器单元对GIS断路器机械特性监测的数据读入、展示、图谱展现以及连续或定时数据存储，实现数据累积趋势分析和对异常数据及时报警，方便工作人员判断当前断路器机械特性性能和及时发现断路器机械故障。

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为本实用新型所提供的系统组成框图；

图2为本实用新型所提供的无线行程模块的组成框图；

图3为本实用新型所提供的无线操作线圈电流模块的组成框图；

图4为本实用新型所提供的无线主回路电流模块的组成框图；

图5为本实用新型所提供的无线弹簧压力模块的组成框图；

图6为本实用新型所提供的无线接收主机单元的组成框图。

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，还可以做出若干变化和改进。这些都属于本实用新型的保护范围。

图1所示，本实用新型所公开的断路器机械特性在线监测系统一般构架方式，主要由无线行程模块1、无线操作线圈电流模块2、无线主回路电流模块3、无线弹簧压力模块4、无线接收主机单元5、无线后台服务器单元6组成。其中，无线行程模块1、无线操作线圈电流模块2、无线主回路电流模块3、无线弹簧压力模块4、无线接收主机单元5通过有源或无源取电模块供电。无线接收主机单元5通过无线方式搜集上述四个模块的采集数据，并转发给无线后台服务器单元6。无线后台服务器单元对GIS断路器机械特性监测的数据读入、展示、图谱展现以及连续或定时数据存储，实现数据累积趋势分析和对异常数据及时报警。

图2所示，无线行程模块1实现对GIS断路器的触头行程实时采集和计算，将计算结果和原始数据通过无线通讯方式发送给无线接收主机单元5。图2中，通过电源接口10对无线行程模块1供电，电源接口10可接电池或无源取电模块11；授时模块12采用GPS授时方式，用于模块时间同步功能。处理器13用于对编码器14的转角测量，通过标定，测量断路器开关轴的转角可转换为测量断路器触头行程。编码器14为增量式相对编码器，编码器分辨率不低于2500p/r,输出信号为差分信号；无线收发模块15实现数据的无线交互功能。

图3所示，无线操作线圈电流模块2实现对GIS断路器合闸线圈电流、分闸线圈电流、储能电机电流实时采集和分析，将分析结果和原始数据通过无线通讯方式发送给无线接收主机单元5。图3中，通过电源接口20对无线操作线圈电流模块2供电，电源接口20可接电池或无源取电模块21；合闸线圈电流传感器22用于对合闸线圈电流测量；分闸线圈电流传感器23用于对分闸线圈电流测量；储能电机电流传感器24用于对储能电机的电流测量；信号调理电路25用于对合闸线圈电流传感器22、分闸线圈电流传感器23、储能电机电流传感器25的输出模拟信号进行滤波、保护；处理器26用于对信号调理电路25输出的信号进行采集，同时自动识别有效波形；无线收发模块27实现数据的无线交互功能；授时模块28采用GPS授时方式，用于模块时间同步功能。

图4所示，无线主回路电流模块3实现对GIS断路器主回路电流实时采集和计算，将计算得到的结果数据通过无线通讯方式发送给无线接收主机单元5。图4中，通过电源接口30对无线主回路电流模块3供电，电源接口30可接电池或无源取电模块31；A相电流传感器32用于对A相主回路电流测量；B相电流传感器33用于对B相主回路电流测量；C相电流传感器34用于对C相主回路电流测量；信号调理电路35用于对A相电流传感器32、B相电流传感器33、C相电流传感器34的输出模拟信号进行滤波、保护；处理器36用于对信号调理电路35输出的信号进行采集，同时自动识别有效波形；无线收发模块37实现数据的无线交互功能；授时模块38采用GPS授时方式，用于模块时间同步功能。

图5所示，无线弹簧压力模块4实现对GIS断路器合闸弹簧压力和分闸弹簧压力的定时采集，将分析结果和原始数据通过无线通讯方式发送给无线接收主机单元5。图5中，通过电源接口40对无线弹簧压力模块4供电，单元接口40可接电池或无源取电模块41；授时模块42采用GPS授时方式，用于模块时间同步功能；处理器43用于接收数字式压力传感器44的压力测量数据；处理器43和数字式压力传感器44之间可以进行双向数据传输；无线收发模块45实现数据的无线交互功能。

图6所示，无线接收主机单元5将接收到各模块数据基于同步条件智能判断接收数据的有效性，将无效数据过滤删除，将有效数据通过无线通讯方式发送到无线后台服务器单元6。图6中，通过电源50对无线接收主机单元5供电，电源50可接电池或无源取电模块51；授时模块52采用GPS授时方式，用于模块时间同步功能；计算单元53用于将接收到的系统测量数据进行综合计算分析；有线传输接口54通过有线方式将综合计算分析结果传输到后台；无线收发模块55实现数据的无线交互功能。

本实用新型通过断路器触头行程采集、合闸线圈电流采集、分闸线圈电流采集、储能电机电流采集、主回路电流采集、数据无线传输、服务器实时显示、分析以及对分/合闸弹簧压力进行定时监测，将数据通过无线传输到无线后台服务器。此系统的监测可及时反应出断路器的机械特性性能，包括机构是否卡顿，线圈是否老化，分合闸速度是否正常，弹簧是否老化等潜在故障。

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化或修改，这并不影响本实用新型的实质内容。在不冲突的情况下，本申请的实施例和实施例中的特征可以任意相互组合。

Claims (8)

1.一种断路器机械特性在线监测系统，其特征在于，包括四个模块，分别是：用于对GIS断路器的触头行程实时采集和计算的无线行程模块、用于对GIS断路器合闸线圈电流、分闸线圈电流、储能电机电流实时采集和分析的无线操作线圈电流模块、用于对GIS断路器主回路电流实时采集和计算的无线主回路电流模块、用于对GIS断路器合闸弹簧压力和分闸弹簧压力的定时采集的无线弹簧压力模块，四个模块均连接到一个无线接收主机单元上，将各自计算结果和原始数据通过无线通讯方式发送给无线接收主机单元，无线接收主机单元将接收到的各模块数据中的无效数据过滤删除，将有效数据通过无线通讯方式发送到无线后台服务器单元，无线后台服务器单元对数据读入和存储，实现数据累积趋势分析和对异常及时报警；四个模块和无线接收主机单元通过有源或无源方式供电。

2.根据权利要求1所述的断路器机械特性在线监测系统，其特征在于，所述无线行程模块包括：用于模块时间同步功能的授时模块，授时模块和编码器均连接到处理器上，处理器连接无线收发模块，处理器用于对编码器的转角测量，通过标定，测量断路器开关轴的转角转换为测量断路器触头行程，无线收发模块实现数据的无线交互功能。

3.根据权利要求2所述的断路器机械特性在线监测系统，其特征在于，所述编码器为增量式相对编码器，编码器分辨率不低于2500p/r,输出信号为差分信号。

4.根据权利要求1所述的断路器机械特性在线监测系统，其特征在于，所述无线操作线圈电流模块包括：用于对合闸线圈电流测量的合闸线圈电流传感器，用于对分闸线圈电流测量的分闸线圈电流传感器，用于对储能电机的电流测量的储能电机电流传感器，一个信号调理电路连接该三个电流传感器，用于对该三个电流传感器的输出模拟信号进行滤波、保护；处理器连接信号调理电路，用于对信号调理电路输出的信号进行采集，同时自动识别有效波形；无线收发模块连接处理器，实现数据的无线交互功能；还包括一个连接处理器的授时模块，用于模块时间同步功能。

5.根据权利要求1所述的断路器机械特性在线监测系统，其特征在于，所述无线主回路电流模块包括：用于对A相主回路电流测量的A相电流传感器，用于对B相主回路电流测量的B相电流传感器，用于对C相主回路电流测量的C相电流传感器，一个信号调理电路连接该三个相电流传感器，用于对该三个相电流传感器的输出模拟信号进行滤波、保护；处理器连接信号调理电路，用于对信号调理电路输出的信号进行采集，同时自动识别有效波形；无线收发模块连接处理器，实现数据的无线交互功能；还包括一个连接处理器的授时模块，用于模块时间同步功能。

6.根据权利要求1所述的断路器机械特性在线监测系统，其特征在于，所述无线弹簧压力模块包括：用于模块时间同步功能的授时模块，授时模块和数字式压力传感器均连接到处理器上，处理器连接无线收发模块，处理器用于接收数字式压力传感器的压力测量数据，无线收发模块实现数据的无线交互功能。

7.根据权利要求6所述的断路器机械特性在线监测系统，其特征在于，处理器和数字式压力传感器之间可进行双向数据传输。

8.根据权利要求1所述的断路器机械特性在线监测系统，其特征在于，所述无线接收主机单元包括：用于模块时间同步功能的授时模块、计算单元、有线传输接口、无线接收模块，计算单元用于将接收到的系统测量数据进行综合计算分析，有线传输接口通过有线方式将综合计算分析结果传输到无线后台服务器单元，无线收发模块实现数据的无线交互功能。

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