CN218445863U - 一种断路器速度特性测量辅助装置 - Google Patents
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Abstract
本实用新型属于断路器速度测试技术领域，具体涉及一种断路器速度特性测量辅助装置；包括集抄单元和采集单元；采集单元包括有模拟传感器和数字传感器，模拟传感器和数字传感器设置于断路器开关的分合闸运动机构上；采集单元和集抄单元均包括有无线收发模块，集抄单元通过无线收发模块与各采集单元进行无线通信连接；集抄单元通过RS485总线把从采集单元收集到的行程数据传输给主机，由主机计算出断路器开关各相的速度值；采集单元和集抄单元均包括有GPS模块，GPS模块包括有GPS同步时钟；本实用新型可准确获取各相的测试数据，减少测试次数，保证测试结果的准确，提高作业效率的断路器速度特性无线测量装置。
Description
技术领域
本实用新型属于断路器速度测试技术领域，具体涉及一种断路器速度特性测量辅助装置。
背景技术
断路器是电力系统极其重要的电气设备，其运行状态、健康水平关系到整个电网的安全稳定运行，一旦发生故障，将会带来严重后果；断路器机械特性试验是反映断路器设备状态信息的重要手段，分合闸速度作为断路器机械特性试验的一大重要参数，反映出断路器的操动机构和传动机构在分合闸过程中的运动特性，是评价断路器操动机构和传动机构性能的重要指标，因此，断路器分合闸速度试验对于预防和发现断路器故障具有重要意义；断路器机械特性测试仪是用于断路器分合闸速度的测量分析仪器，在断路器分合闸速度测试过程中，机械特性测试仪采集断路器动作时的分合闸时间曲线和行程曲线，行程曲线由安装在断路器传动机构处的速度传感器进行信号采集，并通过测试线传输至测试仪，仪器采集断口的分合闸时间曲线并与行程曲线同步，根据厂家规定的速度定义，进行分合闸速度计算；而在实际断路器分合闸速度试验中，目前常见机械特性速度测试装置测试接口多为单一测试接口，无法对分相断路器同时进行三相分合闸速度测试，单相逐次测量增加接线次数，测试繁复，费时费力，同时由于不能同时获得三相数据，降低试验数据分析准确度；由于断路器相间距离较大，导致速度传感器测试线过长，在变电站强电磁场干扰下，测量数据易受干扰，降低分合闸速度的测量准确度，进而影响对一次设备状态评价，现场测试时只能采取移动试验仪器至操动机构处的方法，试验接线繁杂，增大测试时间，降低工作效率。
实用新型内容
本实用新型的目的是为了克服现有技术的不足，而提供一种结构简单合理，操作使用方便，可辅助断路器检测主机进行长距离无线化传输数据和同步触发采样，同时对三相速度传感器进行数据采集和处理，精确地对分合闸时间曲线和行程曲线进行同步，准确获取各相的测试数据，减少测试次数，减轻试验人员工作强度，缩短试验时间，保证测试结果的准确，提高作业效率的断路器速度特性测量辅助装置。
本实用新型的目的是这样实现的：断路器速度特性测量辅助装置，它包括有集抄单元和采集单元；
所述采集单元用于采集断路器分合闸动作时的行程波形，所述采集单元包括有模拟传感器和数字传感器，在进行断路器分合闸速度测试时，所述采集单元根据所述集抄单元送过来的配置数据，选择本次测量所使用的传感器是模拟传感器还是数字传感器；所述模拟传感器和所述数字传感器设置于断路器开关的分合闸运动机构上；所述模拟传感器包括模拟行程传感器及模数转换模块，所述数字传感器包括数字行程传感器；
所述采集单元和所述集抄单元均包括有无线收发模块，所述集抄单元通过无线收发模块与各所述采集单元进行无线通信连接，所述采集单元设置有三个，每个所述采集单元的相应模拟传感器和数字传感器设置于断路器各相的分合闸运动机构上，以对分相断路器的三相分合闸进行同时测量，各所述采集单元采集断路器分合闸相应的行程波形后，通过无线收发模块将行程数据传输给所述集抄单元；所述采集单元和所述集抄单元均包括有GPS模块，所述GPS模块包括有GPS同步时钟，所述GPS模块通过其GPS同步时钟的秒脉冲为所述采集单元和所述集抄单元提供同步时钟。
所述集抄单元通过RS485总线把从各所述采集单元收集到的行程数据传输给断路器检测主机，由检测主机计算出断路器开关各相的速度值。
所述采集单元包括采集单元微处理器STM32F429，所述GPS模块与所述采集单元微处理器STM32F429通过串口电连接，所述采集单元微处理器STM32F429通过MAX3232芯片，实现串口与GPS模块通信，通过串口设置GPS的秒脉冲参数。
所述采集单元还包括有采集状态指示灯，所述采集状态指示灯通过发光二极管指示所述采集单元的状态，所述采集状态指示灯包括有第一电源指示灯、第一欠压指示灯、第一通信指示灯和第一GPS秒脉冲指示灯。
所述集抄单元还包括有集抄状态指示灯，所述集抄状态指示灯通过发光二极管指示所述集抄单元的状态，所述集抄状态指示灯包括有第二电源指示灯、第二欠压指示灯、第二通信指示灯、在线指示灯和第二GPS秒脉冲指示灯；所示在线指示灯指示各采集单元的在线状态，当所述集抄单元检测到某相所述采集单元在线时，对应的在线指示灯亮，否则对应的在线指示灯灭。
所述模数转换模块的模数转换芯片采用AD7606，采集模拟行程传感器信号和锂电池电压信号；所述数字传感器包括数字行程传感器，输出信号是正交编码信号。
本实用新型的有益效果：本实用新型的断路器速度特性测量辅助装置，采集单元用于采集断路器分合闸动作时的行程波形，采集单元包括有模拟传感器和数字传感器，在进行断路器分合闸速度测试时，采集单元根据集抄单元送过来的配置数据，选择本次测量所使用的传感器是模拟传感器还是数字传感器；模拟传感器和数字传感器设置于断路器开关的分合闸运动机构上；模拟传感器包括模拟行程传感器及模数转换模块，数字传感器包括数字行程传感器；采集单元和集抄单元均包括有无线收发模块，集抄单元通过无线收发模块与各采集单元进行无线通信连接，采集单元设置有三个，每个采集单元的相应模拟传感器和数字传感器设置于断路器各相的分合闸运动机构上，以对分相断路器的三相分合闸进行同时测量，各采集单元采集断路器分合闸相应的行程波形后，通过无线收发模块将行程数据传输给集抄单元；采集单元和集抄单元均包括有GPS模块，GPS模块包括有GPS同步时钟，GPS模块通过其GPS同步时钟的秒脉冲为采集单元和集抄单元提供同步时钟；本实用新型的一种断路器速度特性测量辅助装置，结构简单合理，操作使用方便，可辅助断路器检测主机进行长距离无线化传输数据和同步触发采样，同时对三相速度传感器进行数据采集和处理，精确地对分合闸时间曲线和行程曲线进行同步，准确获取各相的测试数据，减少测试次数，减轻试验人员工作强度，缩短试验时间，保证测试结果的准确，提高作业效率。
附图说明
图1为本实用新型一种断路器速度特性测量辅助装置的结构示意图。
图2为本实用新型一种断路器速度特性测量辅助装置GPS模块与采集单元微处理器接口电路示意图。
图3为本实用新型一种断路器速度特性测量辅助装置采集单元微处理电路连接示意图。
图4为本实用新型一种断路器速度特性测量辅助装置模数转换芯片信号采集示意图。
图5为本实用新型一种断路器速度特性测量辅助装置模数转换芯片信号采集示意图。
图6为本实用新型一种断路器速度特性测量辅助装置数字行程传感器连接示意图。
图7为本实用新型一种断路器速度特性测量辅助装置采集状态指示灯示意图。
图8为本实用新型一种断路器速度特性测量辅助装置集抄状态指示灯示意图。
图9为本实用新型一种断路器速度特性测量辅助装置集抄单元锂电池电压采集示意图。
具体实施方式
下面结合附图对本实用新型做进一步的说明。
一种断路器速度特性测量辅助装置，它包括集抄单元和采集单元；
所述采集单元用于采集断路器分合闸动作时的行程波形，所述采集单元包括有模拟传感器和数字传感器，在进行断路器分合闸速度测试时，所述采集单元根据所述集抄单元送过来的配置数据，选择本次测量所使用的传感器是模拟传感器还是数字传感器；所述模拟传感器和所述数字传感器设置于断路器开关的分合闸运动机构上；
所述采集单元和所述集抄单元均包括有无线收发模块，所述集抄单元通过无线收发模块与各所述采集单元进行无线通信连接，所述采集单元采集断路器分合闸相应的行程波形后，通过所述无线收发模块将行程数据传输给所述集抄单元；
所述集抄单元通过RS485总线把从所述采集单元收集到的行程数据传输给断路器检测主机，由检测主机计算出断路器开关各相的速度值。
所述采集单元设置有三个，每个所述采集单元的相应模拟传感器和数字传感器设置于断路器各相的分合闸运动机构上，以对分相断路器的三相分合闸进行同时测量。
所述采集单元和所述集抄单元均包括有GPS模块，所述GPS模块包括有GPS同步时钟，所述GPS模块通过其GPS同步时钟的秒脉冲为所述采集单元和所述集抄单元提供同步时钟。
所述GPS模块与所述采集单元微处理器STM32F429的接口电路，如图2所示，在图2中，处理器通过MAX3232芯片，实现串口与GPS模块通信，通过串口设置GPS的秒脉冲参数；GPS的秒脉冲输出信号PPS，通过芯片U4的第16引脚，传输给处理器的PC8口线，如图3所示。
所述模拟传感器包括模拟行程传感器及模数转换模块，模数转换模块的模数转换芯片采用AD7606，共采集两路信号，一路是模拟行程传感器信号，如图4所示；一路是锂电池电压信号，如图5所示；所述数字传感器包括数字行程传感器，输出信号是正交编码信号，该传感器接在微处理器的捕获4的PB6,PB7引脚上，如图6所示。
采集单元与无线收发模块通过串口通信，无线收发模块经过接插件J3接入采集板后，通过芯片U4后，接在微处理器的串口5的PC12,PD2引脚上，其电路如图3所示。
所述主机通知所述集抄单元准备数据采集时，所述集抄单元通过无线收发模块群发给三个所述采集单元，让其处在准备数据采集状态，此后当所述采集单元收到所述GPS模块的秒脉冲信号下降沿时，立即开始采集，所述集抄单元逐相读取采集单元的数据，并等待所述主机进行的数据上行命令。
所述采集单元还包括有采集状态指示灯，所述采集状态指示灯通过发光二极管指示所述采集单元的状态，如图7所示，所述采集状态指示灯包括有第一电源指示灯、第一欠压指示灯、第一通信指示灯和第一GPS秒脉冲指示灯；第一电源指示灯不受微处理器控制，采集单元开机后自动亮；第一欠压指示灯当电池电量低于30%时灯亮，该灯受微处理器控制；第一通信指示灯当采集单元与集抄单元通信时，该灯闪烁，否则处于不亮状态，该灯受微处理器控制。
所述集抄单元还包括有集抄状态指示灯，所述集抄状态指示灯通过发光二极管指示所述集抄单元的状态，如图8所示，所述集抄状态指示灯包括有第二电源指示灯、第二欠压指示灯、第二通信指示灯、在线指示灯和第二GPS秒脉冲指示灯；所示在线指示灯指示各采集单元的在线状态，当所述集抄单元检测到某相所述采集单元在线时，对应的在线指示灯亮，否则对应的在线指示灯灭；所述第二电源指示灯不受微处理器控制，集抄单元开机后自动亮；第二欠压指示灯当电池电量低于30%时灯亮，该灯受微处理器控制；第二通信指示灯当采集单元与集抄单元通信时，该灯闪烁，否则处于不亮状态，该灯受微处理器控制。
所述第一GPS秒脉冲指示灯、所述第二GPS秒脉冲指示灯在搜星成功后，会发送秒脉冲，所述第一GPS秒脉冲指示灯和所述第二GPS秒脉冲指示灯为搜星成功指示灯，不受微处理器控制。
所述采集单元相对于所述集抄单元来说是从机，所述采集单元平时处于接收命令状态，一旦收到所述集抄单元命令后，立即处理，并响应后，再进入接收状态；所述集抄单元相对于所述主机来说是从机，所述集抄单元平时处于接收命令状态，一旦收到所述主机命令后，立即处理，并响应主机后，再进入接收状态。
为了降低成本，集抄单元的锂电池电压的采集由微处理器的片内ADC完成，该电压信号接在微处理器的PA2口线上，如图9所示。
本实用新型的断路器速度特性测量辅助装置，采集单元用于采集断路器分合闸动作时的行程波形，采集单元包括有模拟传感器和数字传感器，在进行断路器分合闸速度测试时，采集单元根据集抄单元送过来的配置数据，选择本次测量所使用的传感器是模拟传感器还是数字传感器；模拟传感器和数字传感器设置于断路器开关的分合闸运动机构上；模拟传感器包括模拟行程传感器及模数转换模块，数字传感器包括数字行程传感器；采集单元和集抄单元均包括有无线收发模块，集抄单元通过无线收发模块与各采集单元进行无线通信连接，采集单元设置有三个，每个采集单元的相应模拟传感器和数字传感器设置于断路器各相的分合闸运动机构上，以对分相断路器的三相分合闸进行同时测量，各采集单元采集断路器分合闸相应的行程波形后，通过无线收发模块将行程数据传输给集抄单元；采集单元和集抄单元均包括有GPS模块，GPS模块包括有GPS同步时钟，GPS模块通过其GPS同步时钟的秒脉冲为采集单元和集抄单元提供同步时钟；本实用新型的一种断路器速度特性测量辅助装置，结构简单合理，操作使用方便，可辅助断路器检测主机进行长距离无线化传输数据和同步触发采样，同时对三相速度传感器进行数据采集和处理，精确地对分合闸时间曲线和行程曲线进行同步，准确获取各相的测试数据，减少测试次数，减轻试验人员工作强度，缩短试验时间，保证测试结果的准确，提高作业效率。
Claims (6)
1.一种断路器速度特性测量辅助装置，其特征在于：它包括有集抄单元和采集单元；
所述采集单元用于采集断路器分合闸动作时的行程波形，所述采集单元包括有模拟传感器和数字传感器，在进行断路器分合闸速度测试时，所述采集单元根据所述集抄单元送过来的配置数据，选择本次测量所使用的传感器是模拟传感器还是数字传感器；所述模拟传感器和所述数字传感器设置于断路器开关的分合闸运动机构上；所述模拟传感器包括模拟行程传感器及模数转换模块，所述数字传感器包括数字行程传感器；
所述采集单元和所述集抄单元均包括有无线收发模块，所述集抄单元通过无线收发模块与各所述采集单元进行无线通信连接，所述采集单元设置有三个，每个所述采集单元的相应模拟传感器和数字传感器设置于断路器各相的分合闸运动机构上，以对分相断路器的三相分合闸进行同时测量，各所述采集单元采集断路器分合闸相应的行程波形后，通过无线收发模块将行程数据传输给所述集抄单元；所述采集单元和所述集抄单元均包括有GPS模块，所述GPS模块包括有GPS同步时钟，所述GPS模块通过其GPS同步时钟的秒脉冲为所述采集单元和所述集抄单元提供同步时钟。
2.根据权利要求1所述的一种断路器速度特性测量辅助装置，其特征在于：所述集抄单元通过RS485总线把从各所述采集单元收集到的行程数据传输给断路器检测主机，由检测主机计算出断路器开关各相的速度值。
3.根据权利要求1所述的一种断路器速度特性测量辅助装置，其特征在于：所述采集单元包括采集单元微处理器STM32F429，所述GPS模块与所述采集单元微处理器STM32F429通过串口电连接，所述采集单元微处理器STM32F429通过MAX3232芯片，实现串口与GPS模块通信，通过串口设置GPS的秒脉冲参数。
4.根据权利要求1所述的一种断路器速度特性测量辅助装置，其特征在于：所述采集单元还包括有采集状态指示灯，所述采集状态指示灯通过发光二极管指示所述采集单元的状态，所述采集状态指示灯包括有第一电源指示灯、第一欠压指示灯、第一通信指示灯和第一GPS秒脉冲指示灯。
5.根据权利要求1所述的一种断路器速度特性测量辅助装置，其特征在于：所述集抄单元还包括有集抄状态指示灯，所述集抄状态指示灯通过发光二极管指示所述集抄单元的状态，所述集抄状态指示灯包括有第二电源指示灯、第二欠压指示灯、第二通信指示灯、在线指示灯和第二GPS秒脉冲指示灯；所示在线指示灯指示各采集单元的在线状态，当所述集抄单元检测到某相所述采集单元在线时，对应的在线指示灯亮，否则对应的在线指示灯灭。
6.根据权利要求1所述的一种断路器速度特性测量辅助装置，其特征在于：所述模数转换模块的模数转换芯片采用AD7606，采集模拟行程传感器信号和锂电池电压信号；所述数字传感器包括数字行程传感器，输出信号是正交编码信号。
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