CN219893021U - 一种带系统故障诊断的一二次融合开关 - Google Patents

Abstract

本申请属于配电自动化的技术领域，涉及一种带系统故障诊断的一二次融合开关，包括第一单片机MCU1，第一单片机MCU1电连接于FTU终端内的第二单片机MCU2，第一单片机MCU1分别电连接于FTU终端内的运放模块、遥信模块和遥控模块，第一单片机MCU1内置有故障诊断模块；相较于现有技术，本申请的一二次融合开关实现了故障诊断的模块化，便于其他故障诊断的拓展应用，解决了FTU终端因工作负荷过重而导致难以及时发现故障预兆的问题，使运维人员能够在测控终端故障发生的前及时处理测控终端的异常。

Description

一种带系统故障诊断的一二次融合开关

技术领域

本申请属于配电自动化的技术领域，尤其是涉及一种带系统故障诊断的一二次融合开关。

背景技术

配电开关监控终端(FTU终端)，是一种包括遥控模块、遥测模块、遥信模块的用于连接测控终端的监控端，FTU终端的信号输出端连接有主站，用于将测控终端发出的采样信号经过处理后传输给主站，使运维人员能够监控测控终端的具体情况。

目前的测控终端结合FTU终端运维具有被动性，当测控终端发生故障而不能正常工作后，还需要派人去现场排除具体故障情况，这种方式不仅效率低、而且没有预见性，FTU终端难以及时发现故障预兆使运维人员采取对应的预防措施。

针对上述相关技术，现有的FTU终端存在难以及时发现测控终端的故障预兆的问题。

实用新型内容

本申请提供一种带系统故障诊断的一二次融合开关，用于解决现有的FTU终端难以及时发现测控终端的故障预兆的问题。

本申请需要解决的技术问题采取如下技术方案实现：

一种带系统故障诊断的一二次融合开关，包括第一单片机MCU1，所述第一单片机MCU1电连接于FTU终端内的第二单片机MCU2，所述第一单片机MCU1分别电连接于FTU终端内的运放模块、遥信模块和遥控模块，所述第一单片机MCU1内置有故障诊断模块。

通过上述技术方案，第一单片机MCU1内置有故障诊断模块，实现了故障诊断的模块化，便于其他故障诊断的拓展应用，故障诊断模块用于对第一单片机MCU1接收到的信号进行分析诊断；第一单片机MCU1分别电连接于FTU终端内的运放模块、遥信模块和遥控模块，使第一单片机MCU1能够为FTU终端分担工作负荷，以提高故障诊断的可靠性，进而提高故障诊断的效率，解决了FTU终端因工作负荷过重而导致难以及时发现测控终端的故障预兆的问题。

可选的，还包括用于对雷击电流进行采样的第三单片机MCU3，所述第三单片机MCU3电连接于第二单片机MCU2。

通过上述技术方案，第三单片机MCU3用于将采集到的雷击电流发送给第二单片机MCU2，使第二单片机MCU2能够通过雷击电流进行故障分析。

可选的，还包括避雷器，所述避雷器的一端电连接于测控终端内的操动机构，所述避雷器的另一端接地。

通过上述技术方案，避雷器用于将雷击电流导入地面，以降低雷击损害测控终端的可能性。

可选的，所述避雷器的接地端电连接有雷击采样传感器，所述雷击采样传感器电连接于所述第三单片机MCU3。

通过上述技术方案，雷击采样传感器用于采集雷击电流，将采集到的雷击电流感应信号发送给第三单片机MCU3。

可选的，所述第一单片机MCU1通过串口通讯连接于第二单片机MCU2。

通过上述技术方案，用于提高第一单片机MCU1和第二单片机MCU2之间通讯的稳定性。

可选的，所述第三单片机MCU3通过串口通讯连接于第二单片机MCU2。

通过上述技术方案，用于提高第三单片机MCU3和第二单片机MCU2之间通讯的稳定性。

可选的，所述第一单片机MCU1内置有采样模块，所述采样模块电连接于FTU终端。

通过上述技术方案，第一单片机MCU1设置有独立的采样模块，采样模块用于接收FTU终端处理后的电流电压信号，将该信号进行转化并发送给故障诊断模块。

可选的，所述雷击采样传感器为罗氏线圈型传感器。

通过上述技术方案，在测控终端出现故障时，罗氏线圈型传感器可以快速地定位出具体故障部位，以提高运维人员的检修效率。

综上，本申请包括以下至少一种有益技术效果：

1、相较于现有技术，本申请的一二次融合开关用专门的第一单片机MCU1和故障诊断模块故障诊断，不仅提高故障诊断的可靠性，还减轻了FTU终端的第二单片机MCU2的工作负担，进而提高故障诊断的效率，解决了FTU终端因工作负荷过重而导致难以及时发现故障预兆的问题，使运维人员能够在测控终端故障发生的前及时处理测控终端的异常。

2、相较于现有技术，本申请的一二次融合开关实现了故障诊断的模块化，便于其它故障诊断的扩展应用。

3、相较于现有技术，本申请的一二次融合开关设置了避雷器，避雷器用于将雷击电流导入地面，以降低雷击损害测控终端的可能性。

附图说明

图1是本申请实施例中第一单片机MCU1和FTU终端的电路连接图；

图2是本申请实施例中带系统故障诊断的一二次融合开关、测控终端、FTU终端和主站的电路连接图。

附图标记说明：

101、运放模块；102、遥信模块；103、遥控模块；200、测控终端；201、操动机构；300、主站；1、故障诊断模块；2、避雷器；3、雷击采样传感器；4、采样模块。

具体实施方式

以下结合附图1-2对本申请作进一步详细说明。

参照图1和图2，配电开关监控终端(FTU终端)，是一种包括遥控模块103、遥测模块、遥信模块102的用于连接测控终端200的监控端，FTU终端的信号输出端连接有主站300，用于将测控终端200的监控信号经过处理后传输给主站300，测控终端200内置有操动机构201，操动机构201用于控制测控终端200开合闸。

本申请实施例公开一种带系统故障诊断的一二次融合开关，用于解决现有的FTU终端难以及时发现测控终端200的故障预兆的问题。

参照图1和图2，带系统故障诊断的一二次融合开关包括第一单片机MCU1，第一单片机MUC1内置有故障诊断模块1和采样模块4，采样模块4电连接于FTU终端内的运放模块101，以在接收运放模块101的处理后的电流电压信号时，将该信号进行转化为采样信号并发送给故障诊断模块1；故障诊断模块1内预设有现有的故障诊断软件（例如PSPICE），以在接收到采样信号时，对采样信号进行分析诊断，生成诊断信号；第一单片机MCU1分别电连接于FTU终端内的遥信模块102和遥控模块103，并且第一单片机MCU1通过串口通讯连接于FTU终端内的第二单片机MCU2，使第一单片机MCU1和第二单片机MCU2具有较好的通讯稳定性，相较于现有技术，第一单片机MCU1能够分担FTU终端数据处理量，对获取到的数据进行处理，以提高了故障诊断的效率，故障诊断模块1解决了FTU终端因工作负荷过重而难以及时发现故障预兆的问题，使运维人员能够在测控终端200故障发生前及时处理测控终端200的异常。

优选的，故障诊断模块1内置有计时子模块，用于计量操动机构201的开合闸时间。

参照图2，本申请的一二次融合开关还包括第三单片机MCU3、避雷器2和雷击采样传感器3，避雷器2的一端电连接于测控终端200内的操动机构201，避雷器2的另一端电连接于雷击采样传感器3后接地，避雷器2用于将雷击电导入地面，以降低雷击对测控终端200进行损害的可能性；雷击采样传感器3为罗氏线圈型传感器，当测控终端200因遭受雷击而出现故障时，可以快速地定位出具体故障部位，以提高运维人员的检修效率；雷击采样传感器3的感应线圈套设于避雷器2的接地端，雷击采样传感器3的信号输出端连接于第三单片机MCU3，当避雷器2遭受雷击时，雷击采样传感器3能够基于电磁感应原理获取雷击电流感应信号，并将雷击电流感应信号发送给第三单片机MCU3；第三单片机MCU3通过串口通讯连接于第二单片机MCU2，以保持第三单片机MCU3和第二单片机MCU2通讯的稳定性，第三单片机MCU3将采集到雷击电流感应信号进行故障分析，并将故障分析后的雷击电流感应信号发送给第二单片机MCU2，以减少第二单片机MCU2的工作负荷。

本实施例的具体工作原理为：第一单片机MCU1用于分担FTU终端的数据处理量，对获取到的数据进行处理，以提高了故障诊断的效率，从而解决了FTU终端因工作负荷过重而难以及时发现故障预兆的问题；第三单片机MCU3将采集到雷击电流感应信号进行故障分析，并将故障分析后的雷击电流感应信号发送给第二单片机MCU2，以减少第二单片机MCU2的工作负荷；避雷器2用于降低雷击对测控终端200进行损害的可能性。

本实施例的具体工作方法为：

测控终端200拒动与缺相的故障诊断：

将测控终端200的操动机构201的机械特性值在生产时存储在第一单片机MCU1中，测控终端200的在进行分合闸过程时，启动第一单片机MCU1的计时子模块，以检测测控终端200分合闸过程所用的时间，当时间超过正常所需的时间而未完成分合闸时，第一单片机MCU1判断测控终端200为“拒动”；当分合闸成功时，若第一单片机MCU1检测到测控终端200的某一相缺少电流和电压时，第一单片机MCU1的诊断信号为“缺相”，其具体方法有两种：

1.电流法：

当测控终端200配接的FTU终端检测到有合闸信号（可能是按键操作、遥控操作、重合闸等合闸信号）时，FTU终端发出合闸指令、合闸回路接通，合闸线圈得电，测控终端200内的操动机构201动作直至触头连接、供电线路接通；由于测控终端200接通的瞬间，即使无负载，为测控终端200供电的变压器，也会产生电流（变压器励磁产生浪涌电流），此电流通过可以被第一单片机MCU1检测到，根据操动机构201的类型，测控终端200可以分为弹操机构测控终端和永磁机构测控终端；两类测控终端200的机构驱动方式不同，弹操机构测控终端的驱动电流比较小，一般用继电器触点即可，如果采用继电器控制弹操机构测控终端，第一单片机MCU1，计算合闸时间时，应该在合闸动作时间内扣除继电器动作的时间；而永磁机构测控终端则一般采用IGBT驱动，IGBT 的响应速度快，可以认为动作指令发出后，线圈立即得电、没有延时，即瞬间同时动作；此外两种测控终端200的动作速度也有比较大的差别；综上所述，如果从永磁机构测控终端动作指令发出开始计时，第一单片机MCU1检测到线路有瞬态电流的维持时间，对永磁机构测控终端而言，此段时间即为测控终端200合闸时间；对弹操机构测控终端而言，此段时间减掉继电器动作时间（一般为8ms）即为测控终端200的合闸时间。

设测控终端200的A、B、C三相测得的合闸时间分别为Ta、Tb和Tc，第一单片机MCU1将Ta-Tb和Ta-Tc以及Tb-Tc的绝对值与标准规定值进行比较，若大于标准规定值，可以判断为测控终端200出现不同期异常，此时第一单片机MCU1可向主站300发送告警信息（诊断信号），让运维人员及时处理。

在Ta、Tb和Tc中，如果第一单片机MCU1测得的任一时间均大于标准最大合闸时间，则可判断为测控终端200出现合闸异常；特别出现某一值远大于正常合闸时间时，可判断为测控终端200被卡死，向主站300发送告警信息（诊断信号）。

同样地，可以通过测量电流的方法，测量分闸过程的故障诊断。

2.电压法：

利用测控终端200内的6个高精度、宽量程的电压传感器：电源侧A、B、C三相电压传感器和负荷侧A、B、C三相电压传感器，当测控终端200未合闸时，负荷侧电压为零。

测控终端200合闸过程如下：

当测控终端200配接的FTU终端检测到有合闸信号（可能是按键操作、遥控操作、重合闸等合闸信号）时，FTU终端发出合闸指令、合闸回路接通，合闸线圈得电，机构动作直至触头连接、供电线路接通，第一单片机MCU1可以检测到负荷侧电压。

同“电流法”相似，当第一单片机MCU1开始计算合闸时间时，到检测到测控终端200负荷侧有电压的瞬间为止，对永磁机构测控终端而言，此段时间即为测控终端200的合闸时间；对弹操机构测控终端而言，第一单片机MCU1将此段时间减掉继电器动作时间（一般为8ms）生成测控终端200的合闸时间。

类似地，设A、B、C三相测得的合闸时间分别为Ta、Tb和Tc，第一单片机MCU1将Ta-Tb和Ta-Tc以及Tb-Tc的绝对值与标准规定值进行比较，若比较值大于标准规定值，可以判断为测控终端200出现不同期异常，第一单片机MCU1可向主站300发送告警信息（诊断信号）。

如果Ta、Tb和Tc中，若第一单片机MCU1测得的任一时间大于标准最大合闸时间，则可判断测控终端200出现合闸异常；特别出现某一值出现远大于正常合闸时间时，第一单片机MCU1判断测控终端200被卡死，可向主站300发送告警信息（诊断信号），以提醒运维人员及时处理。

同样地，第一单片机MCU1可以通过测量电源侧和负荷侧电压的方法，可以对分闸过程的故障进行诊断。

3.电源（或PT）的故障诊断：

第一单片机MCU1对FTU终端的电源模块的输出电压进行检测，取AC/DC后端的电压，若为PT去电，则取开关电源输出端，若取AC/DC后端的电压为直流信号，第一单片机MCU1检测到电压不正常时，第一单片机MCU1诊断为主电源故障（一般输出电压为27V，当超出27V±20%时，判断为故障）。

4. 测控终端200的蓄电池的故障诊断：

第一单片机MCU1监控测控终端200的蓄电池的活化状态，在电池活化进行中时计算电压降与放电时间的比例。

并实时检测电池的放电的电流和电池端的电压，通过计算电池的放电的电功率（UxIxT）判断电池是否正常。即在一定的能量输出条件下其电压降是否大于规格书的指标。

5. 测控终端200的开出回路故障诊断

开出回路故障(开出光耦或反馈光耦击穿故障)诊断，基于第一单片机MCU1的串口信号进行故障诊断，第一单片机MCU1定周期检测（约24H检测一次）开出回路，通过串口传入端口电平变化信号：

第一单片机MCU1闭锁开出回路的出口，不再发出开出命令，而第一单片机MCU1的反馈端口检测到电平变化，判断为开出光耦或反馈光耦断线故障。

第一单片机MCU1闭锁开出回路的出口，给开出回路的出口发开出命令，而反馈端口检测不到电平变化。

6. FTU终端交流采样故障诊断

第一单片机MCU1和第二单片机MCU2均对交流电压与电流进行采样，采样后将结果进行比较，数据一致时证明FTU终端的ADC正常，如果不一致，则第二单片机MCU2上报采样故障遥信。

7.开入回路故障诊断

采用两个以上的测控终端200量互相矛盾原理来诊断故障：如：测控终端200合位（HW）、分位（FW）同时存在或同时存在。FW、HW同时存在反映开入回路异常；FW、HW同时不存在反映控制回路断线异常；

不应长时间为1的测控终端200量。如：手合、手分、信号复归等开入量长期为1，反映开入回路异常；

开入量与模拟采集量矛盾。如：测控终端200分闸状态同时检测到有负荷电流，反映开入回路异常；

8. 存储器故障诊断

第一单片机MCU1发一串数据在存储器中保存，第二单片机MCU2从存储器中读取数据，再发回第一单片机MCU1，由第一单片机MCU1校验数据。

9.后台系统通信

9.1通信：

以太网：终端通过以太网，第一单片机MCU1将诊断信号发给第二单片机MCU2，再由第二单片机MCU2发送给主站300，然后由主站300返回给第二单片机MCU2，再由第一单片机MCU1比较，以测试以太网及GPRS 通信是否正常。

以上均为本申请的较佳实施例，并非依此限制本申请的保护范围，故：凡依本申请的结构、形状、原理所做的等效变化，均应涵盖于本申请的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种带系统故障诊断的一二次融合开关，其特征在于：包括第一单片机MCU1，所述第一单片机MCU1电连接于FTU终端内的第二单片机MCU2，所述第一单片机MCU1分别电连接于FTU终端内的运放模块(101)、遥信模块(102)和遥控模块(103)，所述第一单片机MCU1内置有故障诊断模块(1)。

2.根据权利要求1所述的一种带系统故障诊断的一二次融合开关，其特征在于：还包括用于对雷击电流进行采样的第三单片机MCU3，所述第三单片机MCU3电连接于第二单片机MCU2。

3.根据权利要求2所述的一种带系统故障诊断的一二次融合开关，其特征在于：还包括避雷器(2)，所述避雷器(2)的一端电连接于测控终端(200)内的操动机构(201)，所述避雷器(2)的另一端接地。

4.根据权利要求3所述的一种带系统故障诊断的一二次融合开关，其特征在于：所述避雷器(2)的接地端电连接有雷击采样传感器(3)，所述雷击采样传感器(3)电连接于所述第三单片机MCU3。

5.根据权利要求1所述的一种带系统故障诊断的一二次融合开关，其特征在于：所述第一单片机MCU1通过串口通讯连接于第二单片机MCU2。

6.根据权利要求2所述的一种带系统故障诊断的一二次融合开关，其特征在于：所述第三单片机MCU3通过串口通讯连接于第二单片机MCU2。

7.根据权利要求1所述的一种带系统故障诊断的一二次融合开关，其特征在于：所述第一单片机MCU1内置有采样模块(4)，所述采样模块(4)电连接于FTU终端。

8.根据权利要求4所述的一种带系统故障诊断的一二次融合开关，其特征在于：所述雷击采样传感器(3)为罗氏线圈型传感器。