高压断路器状态监测系统技术方案

本实用新型专利技术涉及高压断路器状态监测系统，包括第一至第三SF6传感器、第一至第三位移传感器、第一至第四电流传感器、断路器状态监测IED、站控层交换机和一体化监测平台；所述断路器状态监测IED包括FPGA模块、PPC模块、A/D模块、信号调理模块、保护模块、第一至第三RS485接口、光隔和光纤以太网接口；其有益效果在于可以实时在线监测断路器的机械特性，能反映断路器运行的基本状态；能捕捉设备动作时的环境和实时数据，能确保系统能捕获到有效的数据，实现了多系统基于网络的信息共享，克服了当前主流技术存在的数据监测盲区问题，能够直观地、实时地发现断路器在运行过程中出现的问题。（*该技术在2023年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】
【专利摘要】本技术涉及高压断路器状态监测系统，包括第一至第三SF6传感器、第一至第三位移传感器、第一至第四电流传感器、断路器状态监测IED、站控层交换机和一体化监测平台；所述断路器状态监测IED包括FPGA模块、PPC模块、A/D模块、信号调理模块、保护模块、第一至第三RS485接口、光隔和光纤以太网接口；其有益效果在于可以实时在线监测断路器的机械特性，能反映断路器运行的基本状态；能捕捉设备动作时的环境和实时数据，能确保系统能捕获到有效的数据，实现了多系统基于网络的信息共享，克服了当前主流技术存在的数据监测盲区问题，能够直观地、实时地发现断路器在运行过程中出现的问题。【专利说明】高压断路器状态监测系统
本技术属于电力系统高压断路器在线监测系统，特别涉及高压断路器状态监测系统。
技术介绍
众所周知，断路器与其他电气设备相比，机械部分零部件特别多，加之这些部分动作频繁，因此造成故障的可能性就较多。我国电科院对全国6kV以上高压开关故障原因统计分析中看出，在拒动、误动故障中因操动机构及其传动系统导致的机械故障占41.63%。国际大电网会议(CIGRE)调查了 1988年以后运行的高压断路器，涉及到22个国家的132家电力公司的70708台.年，操作机构故障占43.5%，列在首位；列在第二、第三位占20%至30%的是SF6气体的泄漏和附件及二次回路的故障。
技术实现思路
本技术所要解决的技术问题是提供一种可监测断路器实时运行状态的智能化的高压断路器状态监测系统。为解决上述技术问题所采取的技术方案是:一种高压断路器状态监测系统，包括第一至第三SF6传感器、第一至第三位移传感器、第一至第四电流传感器、断路器状态监测IED、站控层交换机和一体化监测平台；所述断路器状态监测IED包括FPGA模块、PPC模块、A/D模块、信号调理模块、保护模块、第一至第三RS485接口、光隔和光纤以太网接口 ；所述第一 SF6传感器的输入端接被测断路器的数字远传表A相输出端；所述第一SF6传感器的输出端经第一 RS485接口与所述PPC模块的第一 RS485接口端Rl双向连接；所述第二 SF6传感器的输入端接被测断路器的数字远传表B相输出端；所述第二 SF6传感器的输出端经第二 RS485接口与所述PPC模块的第二 RS485接口端R2双向连接；所述第三SF6传感器的输入端接被测断路器的数字远传表C相输出端；所述第三SF6传感器的输出端经第三RS485接口与所述PPC模块的第三RS485接口端R3双向连接；所述第一位移传感器的输入端接被测断路器的传动机构A相端口 ；所述第一位移传感器的输出端接所述FPGA模块的相应输入端；所述第二位移传感器的输入端接被测断路器的传动机构B相端口 ；所述第二位移传感器的输出端接所述FPGA模块的相应输入端；所述第三位移传感器的输入端接被测断路器的传动机构C相端口 ；所述第三位移传感器的输出端接所述FPGA模块的相应输入端；所述第一电流传感器的输入端接被测断路器的二次线圈A相端口 ；所述第一电流传感器的输出端依次经所述保护模块、调理信号模块、A/D模块接所述FPGA的相应输入端；所述第二电流传感器的输入端接被测断路器的二次线圈B相端口 ；所述第二电流传感器的输出端依次经所述保护模块、调理信号模块、A/D模块接所述FPGA模块的相应输入端;所述第三电流传感器的输入端接被测断路器的二次线圈C相端口 ；所述第三电流传感器的输出端依次经所述保护模块、调理信号模块、A/D模块接所述FPGA模块的相应输入端;所述第四电流传感器的输入端接被测断路器的保护感应线圈；所述第四电流传感器的输出端依次经所述保护模块、调理信号模块、A/D模块接所述FPGA模块的相应输入端；被测断路器的辅助触点接所述光隔的输入端；所述光隔的输出端与所述FPGA模块的相应输入端双向连接；所述FPGA通过并行总线与所述PPC模块双向连接；所述PPC模块的以太网接口经所述光纤以太网接口与所述站控层交换机双向连接；所述一体化监测平台的输入端与所述站控层交换机的输出端双向连接。所述第一至第三SF6传感器的型号均为WP-WPGS-100 ;所述第一至第三位移传感器的型号均为Baumer G1355 ;所述第一至第三电流传感器的型号均为SC04-A ;所述第四电流传感器的型号为SC04-AM。所述FPGA模块的型号为EPM570 ;所述PPC模块的型号为MPC8315 ;所述光纤以太网接口的型号为HFBR5801。所述A/D模块的型号为AD7606 ;所述信号调理模块的型号为0P282 ;所述保护模块的型号为SPX350F ;所述光隔的型号为PS2801。所述站控层交换机的型号为MIER-4226MT16 ;所述一体化监测平台为PC服务器。采用上述技术方案所产生的有益效果在于:1、本技术可以实时地在线监测断路器的机械特性，包括分合闸线圈电流、SF6气室状态，当断路器出现异常趋势时，本技术能及时提示检修信息；2、本技术通过对采集数据的分析，能反映断路器运行的基本状态；3、本技术能捕捉设备动作时的环境和实时数据，并对采集到的数据进行分析诊断，为确定发生故障的部位和原因提供科学依据；4、本技术能提供完善的网络平台，实现对断路器状态的远程监测和管理；5、本技术选择第三代Cyclone FPGA芯片实现对各相数据的同步高速采集，并能实时分析出当前设备的运行状态，确保系统能捕获到有效的数据，通过该方法解决了以往技术中不同相数据同步难、存储难的问题；6、本技术选择具有双千兆以太网的MPC8315高性能网络处理器，不但解决了当前状态监测系统中数据通讯速率的瓶颈问题，也将到站控层的通讯网络和到间隔层的网络进行了分离，提高了网络的效率和稳定性；7、本技术在断路器监测方面首次实现多系统基于网络的信息共享，能将数据实时转发到网络上，将数据分享给其它系统，同时也能分享其它系统的数据，如局放信号数据等，实现基于更多参量的分析和判断；8、本技术将当前采集到的所有信号临时放到几个缓冲区，每个通道采用循环保存的方法，确保一段时间内的数据暂存；当该数据缓冲区的数据满足条件需要上传时，系统将切换到另外一个缓冲区，保证系统能不间断地捕获到异常情况下的数据，不会出现数据监测的盲区；本技术克服了当前主流技术存在的数据监测盲区问题，对于智能电网高压断路在线连续监测的实现具有重要的意义，为国内首创；9、本技术波形曲线的形状与断路器的运行状态密切相关，它能够反映断路器动作的机械特性；断路器状态监测IED通过前述各类传感器获取信号并形成波形文件通过内置的算法，把这些波形文件和与正常波形比对分析处理；IED把分析处理结果通过网络上传到一体化监测平台，使得能够直观地、实时地发现断路器在运行过程中出现的问题，大大节省了相关工作的人力物力。因此，本技术能够全面、科学、准确地监测断路器的实时运行状态并有效避免强大的电磁干扰，完整安全地把数据传送至监视终端，是一种高可靠性的在线监测系统。系统能不间断地捕获到异常情况下的数据，不会出现数据监测的盲区，克服了当前主流技术存在的数据监测盲区问题，对于智能电网高压断路在线连续监测的实现具有重要的意义。本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种高压断路器状态监测系统，其特征在于：包括第一至第三SF6传感器、第一至第三位移传感器、第一至第四电流传感器、断路器状态监测IED、站控层交换机和一体化监测平台；所述断路器状态监测IED包括FPGA模块、PPC模块、A/D模块、信号调理模块、保护模块、第一至第三RS485接口、光隔和光纤以太网接口；所述第一SF6传感器的输入端接被测断路器的数字远传表A相输出端；所述第一SF6传感器的输出端经第一RS485接口与所述PPC模块的第一RS485接口端R1双向连接；所述第二SF6传感器的输入端接被测断路器的数字远传表B相输出端；所述第二SF6传感器的输出端经第二RS485接口与所述PPC模块的第二RS485接口端R2双向连接；所述第三SF6传感器的输入端接被测断路器的数字远传表C相输出端；所述第三SF6传感器的输出端经第三RS485接口与所述PPC模块的第三RS485接口端R3双向连接； 所述第一位移传感器的输入端接被测断路器的传动机构A相端口；所述第一位移传感器的输出端接所述FPGA模块的相应输入端；所述第二位移传感器的输入端接被测断路器的传动机构B相端口；所述第二位移传感器的输出端接所述FPGA模块的相应输入端；所述第三位移传感器的输入端接被测断路器的传动机构C相端口；所述第三位移传感器的输出端接所述FPGA模块的相应输入端；所述第一电流传感器的输入端接被测断路器的二次线圈A相端口；所述第一电流传感器的输出端依次经所述保护模块、调理信号模块、A/D模块接所述FPGA的相应输入端；所述第二电流传感器的输入端接被测断路器的二次线圈B相端口；所述第二电流传感器的输出端依次经所述保护模块、调理信号模块、A/D模块接所述FPGA模块的相应输入端；所述第三电流传感器的输入端接被测断路器的二次线圈C相端口；所述第三电流传感器的输出端依次经所述保护模块、调理信号模块、A/D模块接所述FPGA模块的相应输入端；所述第四电流传感器的输入端接被测断路器的保护感应线圈；所述第四电流传感器的输出端依次经所述保护模块、调理信号模块、A/D模块接所述FPGA模块的相应输入端；被测断路器的辅助触点接所述光隔的输入端；所述光隔的输出端与所述FPGA模块的相应输入端双向连接；所述FPGA通过并行总线与所述PPC模块双向连接；所述PPC模块的以太网接口经所述光纤以太网接口与所述站控层交换机双向连接；所述一体化监测平台的输入端与所述站控层交换机的输出端双向连接。...

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：刘海锋，李强，
申请(专利权)人：国家电网公司，国网河北省电力公司检修分公司，
类型：新型
国别省市：北京;11