CN203405547U - 一种断路器监测系统 - Google Patents

Abstract

一种断路器监测系统，包括独立的电源模块、脉冲群抑制器、核心处理模块、板卡模块和显示模块，电源模块、显示模块、板卡模块分别与核心处理模块连接，显示模块与板卡模块连接，脉冲群抑制器与电源模块连接。本实用新型可应用于10KV到750KV各类型断路器的状态在线监测装置，实现了模块化设计，方便对于单个模块进行维修，实现了对分合闸触头的直接测量，并可接入多路网络设备，兼容多种协议的设备连接，从而提高了断路器监测系统的准确性和外接性能。

Description

一种断路器监测系统

技术领域

本实用新型涉及电力设备监测技术领域，尤其是应用于10KV到750KV各类型断路器（少油、多油、真空、SF6）的状态在线监测装置。

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，它的可靠性直接关系到整个系统的安全与稳定，诸多发生的重大事故或系统解裂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、绝缘故障、灭弧故障和导体部分发热故障等，其中尤以机械故障发生最为频繁。

市面上的断路器状态监测系统一般主要由以下几部分组成：模拟量输入变送部分、开关量变送部分、采集部分、数据处理部分、网络通讯部分、RS485/RS232通讯接口部分等，且各个功能模块集成固定在一个底板上，给生产和后续的维护造成很多不便。中华人民共和国实用新型专利授权公告号为CN 201689159 U公开的一种断路器状态检测系统，其包括了两并列固定在底板上的电源模块、输入保护模块、脉冲群抑制器和核心处理模块，该专利实现了分体式设计，但是同一底板上仍固定了几个不同功能的模块，不利于生产和维修。此外，目前市面上的断路器监测产品普遍仅能间接地监测分合闸过程，实现简单的485通讯，且无法与其他设备连接，这极大地限制了断路器监测产品的准确性和外接性能。

实用新型内容

针对现有技术的上述缺陷和问题，本实用新型的目的是提供一种按照功能模块划分的分体式断路器监测系统，并实现分合闸触头的直接测量，可接入多路网络设备，兼容多种协议设备的连接。

为了达到上述目的，本实用新型提供如下技术方案：

一种断路器监测系统，包括电源模块、脉冲群抑制器、核心处理模块、板卡模块和显示模块，电源模块、显示模块、板卡模块分别与核心处理模块连接，显示模块与板卡模块连接，脉冲群抑制器与电源模块连接。

进一步的技术方案，所述脉冲群抑制器上连接AC接线端子。

进一步的技术方案，所述的板卡模块由系统盘、CONGA-CA945部分、电源输入端子、RS485通讯端子、RS232通讯端子、ST光口、硬盘接口、VGA接口和USB接口组成；其中，系统盘、RS485通讯端子、RS232通讯端子、ST光口、硬盘接口、VGA接口、USB接口均与CONGA-CA945部分连接；系统盘、CONGA-CA945部分、RS485通讯端子、RS232通讯端子、ST光口、硬盘接口、VGA接口和USB接口均连接到电源输入端子。

进一步的技术方案，所述的核心处理模块由DSP核心处理模块、SD存储卡、RS485处理部分、RS232处理部分、传感器信号处理部分、辅助开关输入处理部分、行程信号处理部分和电源输入端子组成；其中，SD存储卡、RS485处理部分、RS232处理部分、传感器信号处理部分、辅助开关输入处理部分、行程信号处理部分和电源输入端子均与DSP核心处理模块连接；SD存储卡、RS485处理部分、RS232处理部分、传感器信号处理部分、辅助开关输入处理部分、行程信号处理部分均连接到电源输入端子。

进一步的技术方案，所述的板卡模块连接网络接口。

进一步的技术方案，所述的RS485通讯接口为8路。

进一步的技术方案，所述行程处理部分连接旋转编码器。

本实用新型采用上述技术方案后，在发生设备故障时可以有效地避免整体拆卸维修的问题，并实现了分合闸触头的直接监测，可接入多路网络设备、多种协议的设备，提高了断路器监测系统的准确性和外接性能。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一个实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是本实用新型所述断路器监测系统的结构示意图；

图2是本实用新型所述断路器监测系统的核心处理模块结构示意图；

图3是本实用新型所述断路器监测系统的板卡模块结构示意图；

图4是本实用新型所述断路器监测系统的断路器分闸动作时序图；

图5是本实用新型所述断路器监测系统的开关量监测原理图；

图6是本实用新型所述断路器监测系统的断路器合闸动作时序图。

其中：1、核心处理模块，2、脉冲群抑制器，3、AC接线端子，4、电源模块，5、板卡模块，6、显示模块，7、行程信号处理部分，8、旋转编码器，9、辅助开关输入处理部分，10、传感器信号处理部分，11、RS232处理部分，12、SD储存卡，13、DSP核心处理模块，14、电源输入端子，15、RS485处理部分，16、RS485通讯端子，17、网络接口，18、ST光口，19、CONGA-CA945部分，20、VGA接口，21、RS232通讯端口，22、USB接口，23、硬盘接口，24、系统盘。

具体实施方式

下面将结合本实用新型的附图，对本实用新型的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅是本实用新型一个实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

 如图1所示，本实用新型实施例所述的断路器监测系统，包括通过螺丝分别固定在外壳上的电源模块、脉冲群抑制器、核心处理模块、板卡模块和显示模块，电源模块、显示模块、板卡模块分别与核心处理模块连接，显示模块与板卡模块连接，脉冲群抑制器一端与电源模块连接，脉冲群抑制器另一端连接AC接线端子。采用模块化的技术方案，在某一模块发生故障时，可以对各个模块单独进行检查或拆卸维修，从而加快了维修的速度。

如图2和图3所示，本实用新型实施例中板卡模块和核心处理模块的具体组成如下：板卡模块中包括了系统盘、CONGA-CA945部分、8路RS485通讯端子、ST光口、硬盘接口、VAG接口、RS232接口，USB接口、RJ45网口和电源输入端子；核心处理模块为DSP核心处理模块，其还包括了SD存储卡、RS 485处理部分、RS232处理部分、传感器信号处理部分、辅助开关输入处理部分、行程信号处理部分和电源输入端子。

本实用新型实施例中：

电源模块将AC220V转换为电路板上其它模块所需电源；

脉冲群抑制器过滤输入AC的高频脉冲；

AC接线端子接入AC220V电源；

核心处理模块和板卡模块上的电源输入端子均接收电源模块输出的电压；

核心处理模块主要完成辅助开关输入处理部分输入的判别、RS232与RS485信号的处理，传感器和行程信号的处理，并完成输入数据的处理；

辅助开关输入处理部分将其输入的信号隔离变送为核心处理模块可以接收的信号；

RS485处理模块将RS-485隔离变送为核心处理模块可以处理的信号；

RS232处理模块将RS-232隔离变送为核心处理模块可以处理的信号；

传感器信号处理部分将输入的信号变送为核心处理模块可以接收的信号；

行程信号处理部分将输入的信号变送为核心处理模块可以接收的信号；

辅助开关输入处理部分连接断路器的辅助开关输入信号；

RS485通讯端子连接RS-485信号；

RS232通讯端子连接RS-232信号；

传感器信号处理部分接入断路器的电流信号；

行程信号处理部分接入旋转编码器所测量的动静触头度数；

RJ45网口通过网络接入外部信号。

通过上述技术方案，本实用新型实现了按照功能模块的分体式设计，采用旋转编码器实现了分合闸触头的直接测量，提高了监测的准确性；板卡模块上的多路RS485通讯端子可用于连接多种外部设备，网路接口实现了断路器监测系统的网络化，从而提高了断路器监测系统的外接性能。

本实用新型实施例所述的断路器监测系统的工作原理为：

1、断路器分闸过程

当故障发生时，继电保护装置监测到故障电流，经响应时间延时后保护启动，再经保护定值延时后发出分闸命令，同时断路器分闸线圈带电，经断路器固有分闸时间延时后，断路器动静触头分离，再经燃弧时间后故障电流切除，分闸完成。如图4所示，分闸动作时序如下：

t₁——故障开始时刻；

t₂——保护分闸命令输出时刻（分闸线圈开始带电）；

t₃——动静触头分离时刻；

t₄——故障电流灭弧时刻；

t₅——分闸线圈回路辅助触点断开时刻。

在分闸过程中可以完成以下参数的监测：保护动作时间（含定值延时T₁）；分闸线圈带电时间T₂；分闸时间T₃；燃弧时间T₄；固有分闸时间T₅。

2、监测方法

将保护操作箱分闸继电器空接点接入监测系统，可监测保护发令（分闸线圈带电）时刻，将断路器分闸辅助接点的空接点接入 监测系统，可监测断路器分闸线圈失电时刻。开关量通过光电隔离芯片隔离后，送到前置机CPU板，其原理如图5所示。

各参数的计算

T₁:保护动作时间（含定值延时）：T₁=t₂-t₁

T₂:分闸线圈带电时间： T₂=t₅-t₂

T₃：分闸时间：T₃=t₄-t₂

T₄：燃弧时间：T₄=t₄-t₃

T₅：固有分闸时间：T₅=t₃-t₂

然后与规定值比较。规定下限≤T₃≤规定上限。否则报警、记录、打印。

3、断路器合闸过程

继电保护装置发出合闸命令（或手动合闸），同时断路器合闸线圈带电，经断路器固有合闸时间延时后，断路器动静触头接触，再经插入行程后，合闸完成。如图6所示，合闸动作如下：

t₆——合闸命令发出时刻（合闸线圈开始带电时刻）；

t₇——断路器一次断口电弧接通时刻；

t₈——动静触头接触时刻；

t₉——合闸线圈回路辅助触点断开时刻。

在合闸过程中可以完成以下参数的监测：合闸时间T₆；固有合闸时间T₇；合闸线圈带电时间T₈.

各参数的计算：

T₆：合闸时间：T₆=t₇-t₆；

T₇：固有合闸时间：T₇=t₈-t₆；

T₈：合闸线圈带电时间T₈=t₉-t₆。

4、断路器触头寿命评估

开断容量∑I²t可以反映断路器触头烧蚀程度，其值越大则触头烧蚀越严重。用∑I²t值与断路器制作厂给定的允许值比较，当∑I²t值超过其允许值时，应检修断路器触头。

1）在故障录波器上获取开断断路电流I（故障录波器从电流互感器二次侧监测到的短路电流乘以互感器变比）；

2）根据上述监测方法获取燃弧时间t；

3）断路器每开断一次短路电流，计算一次开断容量I²t；

4）累加断路器历次开断容量∑I²t：断路器每开断一次短路电流累加一次I²t。

5、监测储能电机打压时间

电机打压时间反映断路器机构储能系统工作是否正常，液压系统是否有内漏，电机频繁打压或打压时间过长，说明机构储能系统需要检修。

监测方法：在电机启动信号回路采样，并记录电机启动/停止时刻，计算电机打压时间。

6、统计断路器分闸操作次数

断路器分闸回路辅助触点每一次带电，则记录一次，监测系统装置列加一次。

7、统计断路器合闸操作次数

断路器合闸回路辅助触点每一次带电，则记录一次，监测系统装置列加一次。

8、统计断路器开断短路电流次数

当断路器一次电流大于某值（如：保护定值）时记录一次。

本实用新型实施例所述的断路器监测系统通过监测断路器每一次分合闸动作期间产生的下列参数，来实现上述功能：

1）分合闸时刻；

2）断路器分/合状态；

3）分合闸动作次数；

4）电弧持续时间；

5）主触头累计电磨损（以I²t表示）；

6）线圈分合闸时间；

7）辅助触点动作时间；

8）储能时刻；

9）储能次数；

10）分合闸过程三相电流波形；

11）分合闸线圈电流波形；

12）储能电机工作电流波形。

以上所述，仅为本实用新型的具体实施方式，但本实用新型的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本实用新型揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本实用新型的保护范围之内。因此，本实用新型的保护范围应所述以权利要求的保护范围为准。

Claims (7)

1.一种断路器监测系统，其特征在于：包括电源模块、脉冲群抑制器、核心处理模块、板卡模块和显示模块，所述电源模块、显示模块、板卡模块分别与核心处理模块连接，所述显示模块与板卡模块连接，所述脉冲群抑制器与电源模块连接。

2.根据权利要求1所述的一种断路器监测系统，其特征在于：所述脉冲群抑制器的另一端连接AC接线端子。

3.根据权利要求1或2所述的一种断路器监测系统，其特征在于：所述的板卡模块由系统盘、CONGA-CA945部分、电源输入端子、RS485通讯端子、RS232通讯端子、ST光口、硬盘接口、VGA接口和USB接口组成；所述系统盘、RS485通讯端子、RS232通讯端子、ST光口、硬盘接口、VGA接口、USB接口均与CONGA-CA945部分连接；所述的系统盘、CONGA-CA945部分、RS485通讯端子、RS232通讯端子、ST光口、硬盘接口、VGA接口和USB接口均连接到电源输入端子。

4.根据权利要求3所述的一种断路器监测系统，其特征在于：所述的板卡模块连接网络接口。

5.根据权利要求3所述的一种断路器监测系统，其特征在于：所述的RS485通讯端子为8路。

6.根据权利要求1或2所述的一种断路器监测系统，其特征在于：所述的核心处理模块由DSP核心处理模块、SD存储卡、RS485处理部分、RS232处理部分、传感器信号处理部分、辅助开关输入处理部分、行程信号处理部分和电源输入端子组成；所述的SD存储卡、RS485处理部分、RS232处理部分、传感器信号处理部分、辅助开关输入处理部分、行程信号处理部分和电源输入端子均与DSP核心处理模块连接；所述的SD存储卡、RS485处理部分、RS232处理部分、传感器信号处理部分、辅助开关输入处理部分、行程信号处理部分均连接到电源输入端子。

7.根据权利要求6所述的一种断路器监测系统，其特征在于：所述的行程处理部分连接旋转编码器。

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