CN2645324Y - 高压断路器二次回路全工况监视装置 - Google Patents

高压断路器二次回路全工况监视装置 Download PDF

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Abstract

本实用新型公开了一种高压断路器二次回路全工况监视的装置，包括合闸回路完整性监视电路、分闸回路完整性监视电路、电参量的采集转换电路、开关信号检测及保护隔离电路、微处理器、键盘输入电路和控制报警信号输出电路；所述开关信号检测及保扩隔离电路、键盘输入电路、控制报警信号输出电路与微处理器中的相应I/O接口相连；所述两个监视电路经电参量的采集转换电路与微处理器的相应I/O接口相连。本实用新型能同时实现对分闸回路、合闸回路进行全工况监视的装置，解决高压断路器二次回路非全工况监视的问题，减小高压断路器在正常工作中出现的拒跳闸、拒合闸的可能性，保证了高压断路器安全运行，提高了电力系统供电的可靠性。

Description

高压断路器二次回路全工况监视装置
技术领域
本实用新型涉及一种高压断路器的监视设备，尤其是涉及一种高压断路器中跳闸、合闸二次回路的全工况监视装置。
背景技术
在电力系统中，高压断路器的可靠性直接影响着电力系统的供电可靠性和安全稳定运行。因此，及时对高压断路器二次回路的工作状态进行了解、分析，并采取科学有效的手段进行完整性的监视和保护，对提高电网的供电可靠性和安全稳定运行具有决定性的意义。而国内现有的高压断路器时有发生断路器跳合闸线圈烧毁，以及断路器拒跳闸、拒合闸的现象，其二次回路完整性监视方法有很多，但基本上采用的技术措施有四种：一是采用简单直观的红(绿)灯回路直接监视；二是采用跳(合)闸位置继电器常闭接点串联启动中央信号的间接监视；三是部分厂家提供的操作箱中配有在合闸状态下的跳闸回路完整性监视信号灯(氖灯)；四是串接高内阻继电器于跳闸回路。以上的措施都有局限性，只能提供简单的故障信号，都不能同时实现对跳闸回路、合闸回路的全工况监视，不具备对断路器合闸线圈的保护；以至高压断路器时有发生断路器跳合闸线圈烧毁，以及断路器拒跳闸、拒合闸的现象。
实用新型内容
本实用新型的目的在于提供一种能同时实现对分闸回路、合闸回路进行全工况监视的装置，解决高压断路器二次回路非全工况监视的问题，减小高压断路器在正常工作中出现的拒跳闸、拒合闸的可能性，保证了高压断路器安全运行，提高了电力系统供电的可靠性。
本实用新型的目的可通过下述技术方案予以实现：包括合闸回路完整性监视电路、分闸回路完整性监视电路、电参量的采集转换电路、用于反映处于合闸状态或分闸状态的开关信号检测及保护隔离电路、微处理器、用于定值参数的设定或更改的键盘输入电路和用于控制外围设备的控制报警信号输出电路；所述开关信号检测及保护隔离电路、键盘输入电路、控制报警信号输出电路与微处理器中的相应I/O接口相连；其特征在于：所述合闸回路完整性监视电路由电阻R3、断路器辅助常开接点QF1、合闸接触器线圈KM、跳合闸线圈保护继电器和霍尔传感器FY1组成，电阻R3与断路器辅助常开接点QF1串接后并联在正电源的控制母线和合闸接触器线圈KM的一端，合闸接触器线圈KM的另一端经跳合闸线圈保护继电器的常闭接点KH1连接到负电源上，霍尔传感器FY1串接在负电源的控制母线上；所述分闸回路完整性监视电路是由电阻R5、断路器辅助常闭接点QG2、跳闸线圈YT、跳合闸线圈保护继电器和霍尔传感器FY1组成，电阻R5与断路器辅助常闭接点QG2串接后并联在正电源控制母线和跳闸线圈YT的一端，跳闸线圈YT的另一端经跳合闸线圈保护继电器的常闭接点KH2连接到负电源上，霍尔传感器FY1串接在负电源的控制母线上；所述霍尔传感器FY1的输出端经电参量的采集转换电路与微处理器的相应I/O接口相连。串接在高压断路器跳合闸回路上的霍尔传感器检测跳合闸回路上的工作电流，将此电参量经过电流与电压变换，通过A/D转换成数字信号送入CPU处理，通过对跳合闸回路是否有工作电流，工作电流的大小进行判别，即可判定跳合闸回路的完整性，并经过CPU对输入的数据进行处理，输出控制外围设备的控制信号。
本实用新型还包括合闸线圈回路完整性监视电路，该电路由正电源经熔断保险F3、并联于合闸接触器常开接点KF1的电阻R6、霍尔传感器FY2、合闸线圈YC、并联于合闸接触器常开接点KF2的电阻R7、熔断保险F4、跳合闸线圈保护继电器常闭接点KH3至负电源串接而成；所述霍尔传感器FY2的输出端经电参量的采集转换电路与微处理器的相应I/O接口相连。
本实用新型还包括用于显示各种状态数据及发生时间的液晶显示电路和串行通信接口电路，所述两个电路与微处理器的相应I/O接口相连。串行通信接口电路实现与主控室计算机主监控系统的联系，向计算机主监控系统发送断路器状态数据和故障代码，接受计算机主监控系统的操作命令。
本实用新型通过在现有高压断路器二次回路中引入分闸回路监视电路、合闸回路监视电路和合闸线圈回路监视电路，从根本上解决了高压断路器二次回路非全工况监视问题，减小高压断路器在正常工作中出现拒跳闸、拒合闸的可能性，保正了高压断路器安全运行，提高了电力系统供电的可靠性。本实用新型自成体系，既可独立工作，在必要时断开跳合闸线圈回路，实现对跳合闸线圈的保护，又可受控于计算机主监控系统，通过通信接口接受计算机主监控系统的操作命令和向计算机主监控系统发送断路器状态数据。
附图说明
图1是本实用新型的原理框图；
图2是现有高压断路器二次回路的电原理图；
图3是增设本实用新型中三个完整性监视电路的高压断路器二次回路的电原理图；
图4是本实用新型中信号处理部分的电路原理图；
图5是本实用新型分、合闸回路完整性检测的处理流程图；
图6为本实用新型合闸线圈保护的处理流程图。
具体实施方式
如图1所示，本实施例包括合闸回路完整性监视电路、分闸回路完整性监视电路、合闸线圈回路完整性监视电路、电参量的采集转换电路、开关信号检测及保护隔离电路、微处理器、键盘输入电路、控制报警信号输出电路、液晶显示电路和串行通信接口电路；三个监视电路中检测出的电流信号经电参量的采集转换电路的I/U变换、A/D转换后接入微处理器的相应I/O接口，完成高压断路器工作电流信号的检测、采集、处理。其中开关检测电路检测相应三个监视电路中合闸接触器常开接点KF1、KF2、断路器辅助常闭接点QG2、断路器辅助常开接点QF1的状态，其开关状态信号经过保护隔离电路与微处理器的相应I/O接口相连，对开关状态信号进行分析处理，即可以知道高压断路器是处在合闸状态还是分闸状态。输入键盘电路接口与微处理器的相应I/O接口相连，完成定值参数的设定、更改，液晶显示电路采用大屏幕液晶显示屏，可以提供内容丰富的显示内容。控制报警信号输出电路输出的信号包括声光报警、线圈保护的跳闸命令等。串行通信接口电路实现与主控室计算机主监控系统的联系，向计算机主监控系统发送断路器状态数据和故障代码，接受计算机主监控系统的操作命令。
如图2、图3所示，在原有的高压断路器的分闸回路、合闸回路、合闸线圈回路中增加了回路电流监视元件、合闸线圈保护继电器和电阻，电阻R3为合闸监视回路附加电阻，R5为分闸监视回路附加电阻，R6、R7为合闸线圈回路附加电阻，FY1、FY2为霍尔传感器，KH1、KH2、KH3为跳合闸线圈保护继电器的常闭开关。
如图3所示，合闸回路完整性监视电路由电阻R3、断路器辅助常开接点QF1、合闸接触器线圈KM、跳合闸线圈保护继电器和霍尔传感器FY1组成，电阻R3与断路器辅助常开接点QF1串接后并联在正电源的控制母线和合闸接触器线圈KM的一端，合闸接触器线圈KM的另一端经跳合闸线圈保护继电器的常闭接点KH1连接到负电源上，霍尔传感器FY1串接在负电源的控制母线上。当断路器在分闸状态下，正电源经熔断保险F1、SA的触点11-10、绿灯L1、电阻R1、断路器辅助常闭接点QG1、合闸接触器线圈KM、保护继电器常闭开关KH1、熔断保险F2至负电源，形成通路，霍尔传感器FY1有电流输出。另一路在断路器合闸状态下，正电源经附加电阻R3、断路器辅助常开接点QF1、合闸接触器线圈KM、保护继电器常闭开关KH1、熔断保险F2至负电源，形成通路，霍尔传感器FY1有电流输出，表明合闸回路完好。
如图3所示，分闸回路完整性监视电路是由电阻R5、断路器辅助常闭接点QG2、跳闸线圈YT、跳合闸线圈保护继电器和霍尔传感器FY1组成，电阻R5与断路器辅助常闭接点QG2串接后并联在正电源控制母线和跳闸线圈YT的一端，跳闸线圈YT的另一端经跳合闸线圈保护继电器的常闭接点KH2连接到负电源上，霍尔传感器FY1串接在负电源的控制母线上。当断路器在合闸状态下，正电源经熔断保险F1、SA的触点16-13、红灯L2、电阻R2、断路器辅助常开点QF2、跳闸线圈YT、保护继电器常闭开关KH2、熔断保险F2至负电源，形成通路，霍尔传感器FY1有电流输出。另一路在断路器分闸状态下，正电源经附加电阻R5、断路器辅助常闭接点QG2、跳闸线圈YT、保护继电器常闭开关KH2、熔断保险F2至负电源，形成通路，霍尔传感器FY1有电流输出，表明分闸回路完好。
如图3所示，合闸线圈回路完整性监视电路由正电源经熔断保险F3、并联于合闸接触器常开接点KF1的电阻R6、霍尔传感器FY2、合闸线圈YC、并联于合闸接触器常开接点KF2的电阻R7、熔断保险F4、跳合闸线圈保护继电器常闭接点KH3至负电源串接而成，形成通路，霍尔传感器FY2有电流输出，表明合闸线圈回路完好。
如图4所示，霍尔传感器FY1、FY2输出的电流信号经运算放大器U1、U2变换成电压信号A1、A2，分别输入A/D转换芯片U8、U9，输出的数字信号与微处理器的I/O接口P20、P21、P22、P23相连，完成电流量的隔离、变换、采集。微处理器U7的型号是AT87C51，运算放大器U1、U2采用超低失调电压的通用运算放大器OP07，A/D转换芯片U8、U9采用TLC1549。
电阻R14、R15、R16、R17、光电藕合器U13、U14、U15、U16构成开关信号的检测保护隔离电路。光电藕合器U13、U14、U15、U16采用的型号为TLP627，可以有效的隔离种电磁干扰信号，光电藕合器U13、U14、U15、U16的输出脚分别与CPU的I/O接P34、P35、P36、P37相连接，完成三个监视电路中合闸接触器常开接点KF1、KF2、断路器辅助常闭接点QG2、断路器辅助常开接点QF1状态信号的隔离、采集。
电阻R10、R11、R12、R13、R9、移位寄存器U17、光电藕合器U18、按键SW-PB构成高压断路器状态检测和键盘输入电路，电容C10、C11、C12、C13、C14是电源滤波电容。移位寄存器U17的型号是74ALS164，光电藕合器U18采用的型号为TLP627-4。微处理器U7的I/O接口P21输出串行扫描信号，在P20输出的时钟信号控制下，在移位积存器U17的输出端Q0-Q7并行输出。高压断路器跳合状态信号经过光电藕合器U18隔离，在移位寄存器U17输出端Q0、Q1、Q2、Q3的信号控制下，其状态信号送入微处理器U7的I/O接口P32。键盘按键盘在移位寄存器U17输出端Q4、Q5、Q6、Q7的信号控制下，其状态信号送入微处理器的I/O接口P32。
通过对断路器各种开关状态数据的检测采集，经处理后输出的控制信号通过型为74ALS138译码芯片U4译码输出到光电藕合器芯片U5、U6进行隔离放大，推动继电器J1-J8的继电器线圈，形成合闸线圈保护动作，分、合闸回路故障，合、分闸回路过电流的声光报警信号。
本装置与主控室计算机监控系统的通信采用RS-485通信接口，RS-485通信接口采用MAX485专用芯片U3，光电藕合器芯片U10、U11的型号为6N137，发送给主控室的断路器状态数据从微处理器U7的I/O接口P31经R4送入光电藕合器芯片U11，经隔离后从通信接口专用芯片U3的输出端口TA、TB传输至计算机主监控系统；计算机主监控系统的操作命令经通信接口专用芯片U3的TA、TB端口，经过光电藕合器芯片U10的隔离送入微处理器U7的I/O接口P30，完成与计算机主监控系统的相互通信。U12是时钟及非易失存储器芯片DS1242，它可以记录断路器故障时的状态数据及发生时间。微处理器U7的I/O接口P00-P07、P32通过连接插座CON14连接液晶显示板。
如图5所示，是跳合闸回路完整性检测的操作流程。在高压断路二次回路工作正常的情况下，跳合闸回路中，由于霍尔感应器与附加电阻的分压作用，不足以使跳合闸接触器和跳合闸线圈动作，霍尔传感器FY1有电流输出。
如果FY1没有电流输出。证明高压断路器的操作回路失电，本保护器的跳合闸路故障报警继电器J3、J4同时动作，接通主控室的声光报警信号，通知值班人员，并且记录发生故障的时间和故障代码，通过LCD显示屏显示有关数据，同时向计算机主监控系统发送断路器状态数据和故障代码。
如图6所示，是跳合闸线圈保护的操作流程。在高压断路二次回路工作正常的情况下，当跳合闸线圈动作时，霍尔传感器FY1、FY2检测出跳合闸线圈的动作电流，本保护器启动计时单元开始计时。
如果合闸时间超时，跳合闸线圈的动作电流还没有消失，保护器将发出命令使跳合闸线圈保护继电器J1、J2动作，保护跳合闸线圈免于烧毁，报警继电器J8动作，接通主控室外的声光报警信号，通知值班人员，并且记录发生故障的时间和故障代码，通过LCD显示屏显示有关数据，同时向计算机主监控系统发送断路器状态数据和故障代码。

Claims (3)

1、一种高压断路器二次回路全工况监视装置，其特征在于：包括合闸回路完整性监视电路、分闸回路完整性监视电路、电参量的采集转换电路、用于反映处于合闸状态或分闸状态的开关信号检测及保护隔离电路、微处理器、用于定值参数的设定或更改的键盘输入电路和用于控制外围设备的控制报警信号输出电路；所述开关信号检测及保护隔离电路、键盘输入电路、控制报警信号输出电路与微处理器中的相应I/O接口相连；所述合闸回路完整性监视电路由电阻(R3)、断路器辅助常开接点(QF1)、合闸接触器线圈(KM)、跳合闸线圈保护继电器和霍尔传感器(FY1)组成，电阻(R3)与断路器辅助常开接点(QF1)串接后并联在正电源的控制母线和合闸接触器线圈(KM)的一端，合闸接触器线圈(KM)的另一端经跳合闸线圈保护继电器的常闭接点(KH1)连接到负电源上，霍尔传感器(FY1)串接在负电源的控制母线上；所述分闸回路完整性监视电路是由电阻(R5)、断路器辅助常闭接点(QG2)、跳闸线圈(YT)、跳合闸线圈保护继电器和霍尔传感器(FY1)组成，电阻(R5)与断路器辅助常闭接点(QG2)串接后并联在正电源控制母线和跳闸线圈(YT)的一端，跳闸线圈(YT)的另一端经跳合闸线圈保护继电器的常闭接点(KH2)连接到负电源上，霍尔传感器(FY1)串接在负电源的控制母线上；所述霍尔传感器(FY1)的输出端经电参量的采集转换电路与微处理器的相应I/O接口相连。
2、根据权利要求1所述的高压断路器二次回路全工况监视装置，其特征在于：还包括合闸线圈回路完整性监视电路，该电路由正电源经熔断保险(F3)、并联于合闸接触器常开接点(KF1)的电阻(R6)、霍尔传感器(FY2)、合闸线圈(YC)、并联于合闸接触器常开接点(KF2)的电阻(R7)、熔断保险(F4)、跳合闸线圈保护继电器常闭接点(KH3)至负电源串接而成；所述霍尔传感器(FY2)的输出端经电参量的采集转换电路与微处理器的相应I/O接口相连。
3、根据权利要求1所述的高压断路器二次回路全工况监视装置，其特征在于：还包括用于显示各种状态数据及发生时间的液晶显示电路和串行通信接口电路，所述两个电路与微处理器的相应I/O接口相连。
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