专利名称：断路器状态监测系统的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及电力设备的监测装置，特别涉及一种断路器状态 监测系统。
背景技术：
在电力系统的电气设备中，高压断路器是唯一的控制设备，它的 动作可靠性直接关系到整个系统的安全与稳定，诸多发生的重特大事 故或系统解列停电都和高压断路器的失常有关。高压断路器的主要故 障有机械故障(包括操动机构及控制电路故障)、绝缘故障、灭弧故障 和导体部分发热故障等，其中尤以机械故障最为频繁发生。目前，为保障系统安全、稳定的运行通常对断路器进行定期检查， 通过打开断路器来了解断路器内部触头烧损等情况。采用这种监测方 法的缺点是不能实时了解断路器的状态，在无法确定断路器实际切断 电流大小及电磨损的情况下，对断路器盲目解体，不仅会造成巨大的 人力、财力浪费，而且不必要的停电会给带来很多麻烦。实用新型内容有鉴于此，本实用新型的主要目的在于提供一种断路器状态监测 系统，能够实时检测断路器的状态，从而避免不必要的停电检查。本实用新型提供的断路器状态监测系统，包括 信号获取单元100，用于获取反映断路器状态的参数信号； 信号转换单元101,用于将信号获取单元100获取的参数信号转 换成中央处理单元103可识别的数字信号；触头状态获取单元102,用于获取断路器触头的状态信息； 中央处理单元103,包括数据分析子单元1031、判断子单元1032数据分析子单元1031用于根据信号转换单元101转换的各项数 字信号和触头状态获取单元102获取的状态信息计算得到监测数值；判断子单元1032用于判断数据分析子单元1031计算出的监测数 值是否超出预存的设定值的范围；控制信号生成子单元1033用于在判断子单元1032判断监测数值 超过设定值范围时生成相应的控制信号；警示单元104，用于根据控制信号生成子单元1033生成的控制信 号产生相应的报警信号。由上可知，由上述单元组成的本实用新型能够实时检测断路器的 状态，根据监测数据发出报警信号，从而避免不必要的停电检查。其中，中央处理单元103还包括数据打包处理子单元1034，用于 将各项参数信号和监测数值按照 一 定的协议进行打包处理；传输单元106,用于将打包处理子单元1034打包的数据传输出去。由上可知，采用上述数据打包处理子单元和传输单元，能够将各 项参数信号和监测数值传输给外接的计算机，以便用户对数据进行存 储和进一步的分析。较佳的，还包括输出单元105,用于根据控制信号生成子单元1033 生成的控制信号进行通电或断电的开关量信号输出动作。由上可知，采用上述输出单元105，用户就能够根据需要通过输 出单元连接报警设备，如声光报警器、蜂鸣器等，提示用户进行相关 的维修工作。其中，所述信号获取单元100包括至少以下之一 电流信号获取子单元1004，用于获取断路器保护电流互感器的三 相电流信号；振动信号获取子单元1005，用于获取断路器开关分、合时的振动 信号；触点信号获取子单元1006,用于获取断路器状态触点的温度和电 流信号。由上可知，采用上述各单元能够获取反映断路器状态所需的参数 信号，能够为计算得到监测数值提供参数。其中，所述断路器为气体绝缘断路器，所述信号获取单元100还 包4舌至少以下之一湿度信号获取子单元1001,用于获取气体绝缘断路器气体的湿度信号；温度信号获取子单元1003,用于获取气体绝缘断路器气体的温度信号；压力信号获取子单元1002,用于获取气体绝缘断路器气体的压力信由上可知，采用上述各单元能够获取反映气体绝缘断路器所需的 参数信号，能够为计算得到监测数值提供过多的参数。


图1为断路器状态监测系统的原理图；图2为信号转换单元的电流信号调理电路图；图3为中央处理单元及其供电电路的电路图；图4为时4中电^各的电路图；图5为RS232接口子单元的电路图；图6为RS485接口子单元的电路图；图7为RS232接口子单元的过电压防护电路；图8为RS485接口子单元的过电压防护电路；图9为看门狗电路图；图10为LED控制电if各图。
具体实施方式
下面以针对SF6气体绝缘断路器(以SF6气体作为来弧和绝缘介 质的断路器)的监测为例，对本实用新型进行介绍，图l为本实用新 型的原理图，如图所示，本实用新型提供的断路器状态监测系统包括信号获取单元100、信号转换单元101、触头状态获取单元102、中央 处理单元103、警示单元104、输出单元105、传输单元106。其中， 信号转换单元101、触头状态获取单元102、警示单元104、输出单元 105和传输单元106分别与中央处理单元103连接，信号获取单元100 与信号转换单元101连接。信号获取单元100用于获取反映SF6气体绝缘断路器状态的各项 参数信号。其中，信号获取单元100包括电流信号获取子单元1004、 振动信号获取子单元1005、触点信号获取子单元1006、湿度信号获 取子单元1001、温度信号获取子单元1003和压力信号获取子单元 1002。其中，电流信号获取子单元1004用于获取断路器的保护电流互感器 (CT)的三相电流信号。振动信号获取子单元1005用于获取断路器开关开、合时的振动 信号。触点信号获取子单元1006用于获取断路器开关触点的温度和电 流信号。湿度信号获取子单元1001用于获取SF6气体中的湿度信号。 温度信号获取子单元1003用于获取SF6气体中的温度信号。 压力信号获取子单元1002用于获取SF6气体中的压力信号。 信号转换单元101用于将接收的各项参数信号转换成中央处理单 元103可识别的数字信号，并进行滤波处理。例如，图2中例示了三 组电路，采用如图2所示的电路将电流信号获取子单元1004获取的 三相电流模拟信号转换为相应的电压数字信号。实践中根据信号获取 单元100内子单元的数量可选择数量相对应的电路。如图2所示，电 流信号调理电路采用仪表放大器AD620、电压基准芯片REF02以及 低噪声高精度运算放大器OP07构成电路。触头状态获取单元102用于获取断路器开关触头的状态信息。触 头状态获取单元102内部包括数模转换电路，即触头状态获取单元 102可以输出数字信号。状态信息主要包括触头的行程、触头断开或闭合的时间以及触头的开、合状态。中央处理单元103包括数据分析子单元1031、判断子单元1032、 控制信号生成子单元1033和数据打包处理子单元1034。数据分析子单元1031用于根据接收到的各项数字信号和触头的 状态信息计算得到监测数值。例如，根据电流的大小和燃弧时间的长 短计算得到电弧能量(I2T)，统计断路器开关动作的次数，根据触头 断开或闭合的时间和触头的行程计算触头开、合的速度，根据触点的 温度和电流计算温度与电流的比值。判断子单元1032用于判断计算得到的监测数值是否超出预存的 设定值的范围。例如，判断子单元1032判断断路器开关动作的次数 是否超过规定的寿命。控制信号生成子单元1033用于在判断子单元1032判断监测数值 超过设定值范围时生成相应的控制信号。例如，当判断子单元1032 判断断路器开关动作的次数超过规定的寿命时，控制信号生成子单元1033生成相应的控制信号。数据打包处理子单元1034用于将各项参数信号和监测数值按照 一定的协议(如101协议)进行打包处理。图3为中央处理单元103电路图及其供电电路图，如图所示，中 央处理单元103采用MC9S12DG128芯片，MC9S12DG128芯片的时 钟电路如图4所示，时钟电路采用DS1302芯片。中央处理单元103 还连接有用于复位中央处理单元103的看门狗电路，如图9所示，该 看门狗电路釆用MAX1232芯片。警示单元104用于根据接收到的控制信号产生相应的报警信号。 不同的LED灯对应表示不同的监测数值。例如，当警示单元104接 收到表示断路器开关动作的次数超过规定寿命的控制信号时，对应表 示断路器开关动作的次数的LED14发光。警示单元104采用LED灯， LED控制电路如图IO所示。输出单元105用于根据从中央处理单元103接收的控制信号进行 通电或断电的开关量输出动作。输出单元105采用固态继电器，该固态继电器的输入端根据接收到的控制信号控制输出端的闭合或断开， 作为开关量输出信号。该固态继电器的输出端平时处于断开状态，当固态继电器的输入端接收到控制信号(高电平或低电平)后控制输出 端的闭合。用户可以根据需要在固态继电器的输出端连接报警设备， 如声光报警器、蜂鸣器等，上述报警设备在接通电源后就能发出报警， 提示用户进行相关的维修工作。传输单元106用于将打包的数据传输给外接的计算机。外接的计 算机可以将上述数据进行存储和进一步分析。传输单元106主要包括 RS232接口子单元和RS485接口子单元，分别用于低速数据传输和高 速数据传输。图5为RS232接口子单元的电路图，如图所示，该接口 釆用MAX232芯片，图6为RS485接口子单元的电路图，如图所示， 该接口采用MAX487芯片。上述两个接口电路不仅包括了暂态过电压 保护电路而且包括了光隔离电路，如图7和图8所示。下面对本实用新型的提供的断路器状态监测系统的工作原理进 行介绍。信号获取单元100实时获取反映SF6气体绝缘断路器状态的各项 参数信号，包括三相电流信号、振动信号、触点的温度和电流信号、 气体湿度信号、气体温度信号以及气体压力信号；信号转换单元101 将接收的各项参数信号转换成中央处理单元103可识别的数字信号， 并进行滤波处理；触头状态获取单元102获取触头的状态信息，主要 包括触头的行程、触头断开或闭合的时间以及触头的开、合状态。数据分析子单元1031根据接收到的各项数字信号和触头的状态 信息计算得到监测数值，检测数值主要包括电弧能量(I2T)、断路器 开关动作的次数、触头开、合的速度和温度与电流的比值；判断子单 元1032判断计算得到的监测数值是否超出预存的设定值的范围，例 如，判断断路器开关动作的次数是否超过规定的寿命；控制信号生成相应的控制信号，例如，当判断子单元1032判断断路器开关 作的 次数超过规定的寿命时，控制信号生成子单元1033生成相应的控制信号；警示单元104根据接收到的控制信号产生相应的报警信号，例 如，当警示单元104接收到表示断路器开关动作的次数超过规定寿命 的控制信号时，对应表示断路器开关动作的次数的LED报警灯接收 到控制信号后发光；输出单元103根据控制信号进行通电或断电的动 作。例如，输出单元103采用常开固态继电器，该固态继电器的输出 端平时处于断开状态，当固态继电器的输入端接收到闭合的控制信号 (高电平或低电平)后控制输出端闭合。这时与固态继电器的输出端 连接的报警设备(如声光报警器、蜂鸣器等)得电、发出声光报警。数据打包处理子单元1034将各项参数信号和监测数值按照一定 的协议(如101协议)进行打包处理；传输单元104将打包的数据传 输出去。数据可以经RS232接口子单元1042进行本地低速传输或经 RS485接口子单元1041进行本地高速传输。上述数据可以传输到外 接的计算机，以便用户对数据进行存储和进一步的分析。多台(本实施例中最多128台)断路器状态监测系统可以通过 RS485接口与一台计算机连接组成局域网，这样就方4更用户对多台断 路器状态监测系统获得的监测数据进行管理。本实用新型的断路器状态监测系统得到的监测结果能够及时、准 确的反映断路器的状态。用户可以根据监测结果对断路器进行适时的 维护、保养，提高断路器的运行可靠性。
权利要求1.一种断路器状态监测系统，其特征在于，包括信号获取单元(100)，用于获取反映断路器状态的参数信号；信号转换单元(101)，用于将信号获取单元(100)获取的参数信号转换成中央处理单元(103)可识别的数字信号；触头状态获取单元(102)，用于获取断路器触头的状态信息；中央处理单元(103)，包括数据分析子单元(1031)、判断子单元(1032)和控制信号生成子单元(1033)，其中，数据分析子单元(1031)用于根据信号转换单元(101)转换的数字信号和触头状态获取单元(102)获取的状态信息计算得到监测数值；判断子单元(1032)用于判断数据分析子单元(1031)计算出的监测数值是否超出预存的设定值的范围；控制信号生成子单元(1033)用于在判断子单元(1032)判断监测数值超过设定值范围时生成相应的控制信号；警示单元(104)，用于根据控制信号生成子单元(1033)生成的控制信号产生相应的报警信号。
2. 根据权利要求1所述的系统，其特征在于，中央处理单元(103) 还包括数据打包处理子单元(1034)，用于将参数信号和监测数值按 照 一 定的协议进行打包处理；传输单元(106),用于将打包处理子单元(1034 )打包的数据 传输出去。
3. 根据权利要求2所述的系统，其特征在于，还包括输出单元 (105)，用于根据控制信号生成子单元(1033 )生成的控制信号进行通电或断电的开关量信号输出动作。
4.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述信号获取单元 (100)包括至少以下之一电流信号获取子单元(1004),用于获取断路器保护电流互感器的三相电流信号；振动信号获取子单元(1005 ),用于获取断路器开关分、合时的 振动信号；触点信号获取子单元(1006)，用于获取断路器状态触点的温度 和电流信号。
5.根据权利要求4所述的系统，其特征在于，所述断路器为气 体绝缘断路器，所述信号获取单元(100)还包括至少以下之一湿度信号获取子单元(1001),用于获取气体绝缘断路器气体的 湿度信号；温度信号获取子单元(1003 ),用于获取气体绝缘断路器气体的 温度信号；压力信号获取子单元(1002),用于获取气体绝缘断路器气体的 压力信号。
专利摘要本实用新型提供了一种断路器状态监测系统，包括信号获取单元，用于获取反映断路器状态的参数信号；信号转换单元，用于将参数信号转换成中央处理单元可识别的数字信号；触头状态获取单元，用于获取断路器触头的状态信息；中央处理单元，包括数据分析子单元，用于根据数字信号和状态信息计算得到监测数值；判断子单元，用于判断数据分析子单元计算出的监测数值是否超出预存的设定值的范围；控制信号生成子单元，用于在判断子单元判断监测数值超过设定值范围时生成相应的控制信号；警示单元，用于根据控制信号生成子单元生成的控制信号产生相应的报警信号。本实用新型能够实时检测断路器的状态，从而避免不必要的停电检查。
文档编号G01R31/327GK201417300SQ20092010830
公开日2010年3月3日 申请日期2009年5月31日 优先权日2009年5月31日
发明者余忠源, 周继威, 孟凯峰, 徐长安, 栋 王, 烛 申, 范子超, 蒋修远 申请人:中能电力科技开发有限公司