一种高压断路器电机操动机构在线监测装置及方法制造方法及图纸

本发明专利技术提供一种高压断路器电机操动机构在线监测装置及方法，涉及电气自动化控制技术领域。该装置包括DSP控制器、上位机、检测储能电容电压的储能电压检测电路，检测驱动电机三相绕组电流的霍尔电流传感器，检测动触头运动加速度和机械振动信息的加速度传感器，检测动触头温度的温度传感器，检测动触头关合信息的动触头关合检测电路，检测驱动电机转子位置的转子位置检测单元，显示动触头关合信息的示波器，实现DSP控制器与上位机信息互通的通信单元，分别为储能电压检测电路、霍尔电流传感器、DSP控制器、加速度传感器、温度传感器、光电编码器供电的低压直流电源。本发明专利技术能够大大提高高压断路器电机操动机构的可靠性，降低电力系统故障风险。

An On-line Monitoring Device and Method for Motor Operating Mechanism of High Voltage Circuit Breaker

【技术实现步骤摘要】
一种高压断路器电机操动机构在线监测装置及方法
本专利技术涉及电气自动化控制
，尤其涉及一种高压断路器电机操动机构在线监测装置及方法。
技术介绍
高压断路器是电力系统中重要的开关设备。当高压电路发生故障通过继电器保护装置将故障电流从高压断路器中快速切断，从而确保高压断路器无故障部分正常运行。因此高压断路器电机操动机构的可靠性对电力系统的安全运行具有重要的意义。高压断路器电机需要监测的状态量有很多类型，包括高压断路器电机操动机构储能装置的电压检测、高压断路器电机操动机构驱动电机三相绕组电流检测、高压断路器电机操动机构驱动电机转速检测、高压断路器电机操动机构动触头速度、行程检测、高压断路器电机操动机构动触头温度检测、高压断路器电机操动机构机械振动检测、高压断路器电机操动机构关合信号检测。早期的监测手段基本上是离线监测，离线监测主要存在两个弊端，一是发现故障征兆不及时，二是过度拆装影响断路器使用寿命。
技术实现思路
本专利技术要解决的技术问题是针对上述现有技术的不足，提供一种高压断路器电机操动机构在线监测装置及方法，实现对高压断路器电机操动机构的在线监测。为解决上述技术问题，本专利技术所采取的技术方案是：一方面，本专利技术提供一种高压断路器电机操动机构在线监测装置，包括储能电压检测电路、霍尔电流传感器、加速度传感器、温度传感器、动触头关合检测电路、转子位置检测单元、DSP控制器、上位机、通信单元、电流调理电路、加速度调理电路、低压直流电源；所述储能电压检测电路输入端连接到高压断路器电机操动机构储能电容的正极和负极两端，输出端连接到DSP控制器；所述霍尔电流传感器穿过高压断路器电机操动机构的驱动电机三相绕组线圈，输出端连接到电流调理电路输入端，电流调理电路的输出端连接到DSP控制器；所述转子位置检测单元安装在高压断路器电机操动机构驱动电机主轴侧，输出端连接到DSP控制器；所述温度传感器安装在高压断路器动触头上，输出端连接到DSP控制器；所述加速传感器安装在高压断路器电机操动机构的绝缘拉杆上，输出端连接到加速度调理电路输入端，加速度调理电路输出端连接到DSP控制器；所述动触头关合检测电路连接在高压断路器的动触头与静触头两侧；所述上位机通过通信单元与DSP控制器连接；所述储能电压检测电路检测储能电容电压，所述霍尔电流传感器检测驱动电机三相绕组电流，所述加速度传感器检测动触头运动加速度机械振动信息，所述温度传感器检测动触头温度，所述动触头关合检测电路检测动触头关合信息，所述转子位置检测单元检测驱动电机转子位置，所述示波器显示动触头关合信息，所述通信单元实现DSP控制器与上位机信息互通，所述低压直流电源分别为储能电压检测电路、霍尔电流传感器、DSP控制器、加速度传感器、温度传感器及动触头关合检测电路供电。优选地，所述储能电压检测电路包括依次连接的第一电压传感器，第一运算放大器OP07，第一运算放大器LM358，两个运算放大器串联。优选地，所述动触头关合检测电路包括检测电阻和示波器，检测电阻连接在高压断路器的动触头与静触头两侧，示波器并联在检测电阻R1两端。优选地，所述DSP控制器采用型号为TMS320F28335的DSP芯片；所述转子位置检测单元采用光电编码器；所述通信单元包括上位机第一RS232串口，第一MAX3232芯片，第一控制器接口。优选地，所述电流调理电路采用两个串联的运算放大器对霍尔电流传感器采集的驱动电机三相绕组电流转换到DSP芯片的识别范围内。优选地，所述加速度调理电路包括依次连接的第一ISOO124隔离芯片、第一TL1082运算放大器和第二TL1082运算放大器。另一方面，本专利技术还提供一种高压断路器电机操动机构在线监测方法，包括以下步骤：步骤1：市电电网经过整流器给高压断路器电机操动机构的储能电容充电，储能电压检测电路实时检测储能电容两端电压若到达目标电压，DSP控制器等待上位机分合闸控制指令；市电电网经低压直流电源对霍尔电流传感器、储能电压检测电路、光电编码器、温度传感器、电流调理电路、加速度传感器、加速度调理电路和DSP控制器进行供电；步骤2：上位机给DSP控制器发送合闸指令，DSP控制器控制高压断路器电机操动机构开始工作，高压断路器电机操动机构的动触头按照预先设定好的理想行程特性曲线进行合闸动作；步骤3：储能电压检测电路实时检测高压断路器电机操动机构储能电容两端的电压，并传输给DSP控制器的ADC单元，电流传感器实时检测高压断路器电机操动机构驱动电机三相绕组线圈电流，并通过电流调理电路传输给DSP控制器的ADC单元，加速度传感器实时检测高压断路器电机操动机构的振动信号和高压断路器动触头的加速度信号，并通过加速度调理电路传输给DSP控制器的ADC单元，温度传感器实时检测高压断路器电机操动机构动触头温度，并传输给DSP控制器的ADC单元；动触头关合检测电路实时检测高压断路器电机操动机构动触头和静触头的关合和弹跳信息；步骤4：若数字示波器检测到检测电阻两端电压则证明动触头和静触头合闸结束，同时若检测电阻电压波形不稳定，则表明动触头和静触头发生多次触头弹跳；步骤5：DSP控制器处理接收到的高压断路器电机操动机构的储能电压信号、驱动电机绕组电流信号、动触头加速度信号、动触头温度信号、和机械结构振动信号；并将动触头的加速度信号进行时间积分得到动触头速度信息，将速度信息进行时间积分得到动触头行程信息；步骤6：DSP控制器将处理后的高压断路器电机操动机构的储能电压信息、驱动电机三相绕组电流信息、动触头加速度信息、动触头速度信息、动触头行程信息、机械结构振动信息与现有的高压断路器电机操动机构控制参数数据库中预先设定好的电容电压信息、驱动电机绕组电流信息、电机操动机构动触头信息、电机操动机构机械振动固有信息进行比对判断，如果实际机械振动信号与机械固有振动频率不同，则证明机械结构发生故障；如果动触头实际运动行程、速度曲线与给定动触头行程、速度曲线相符则证明控制参数合理，否则控制参数不合理；步骤7：DSP控制器将储能电容电压信息、驱动电机三相绕组电流、断路器动触头温度、速度、行程，绝缘拉杆振动信息通过通信串口传输给上位机，工作人员根据上位机显示的信息对高压断路器电机操动机构进行检修或者将调整好的PI控制参数反馈给DSP控制器，DSP控制器控制高压断路器电机操动机构做出相应的调整。采用上述技术方案所产生的有益效果在于：本专利技术提供的一种高压断路器电机操动机构在线监测装置及方法，(1)加速度传感器、温度传感器安装方便、不需要特定的安装支架，能够直接对高压断路器电机操动机构的机械结构和动触头的加速度、速度、行程和温度进行监测，检测精度高，测量误差小；(2)多种灵敏、精度高的传感器相互配合能够在高压断路器复杂环境下很好的完成在线监测与故障诊断的任务，并为后台远程控制无人运行、大数据故障诊断提供了良好的平台；(3)加速度传感器、光电编码器、霍尔电流传感器共同配合构成高压断路器电机操动机构加速度、位置、电流三反馈控制系统。能够更好的控制断路器动触头按照预先设定好的理想行程曲线运动，能够有效减少触头碰撞，避免线圈烧毁，延长电机操动机构使用寿命。附图说明图1为本专利技术实施例提供的一种高压断路器电机操动机构在线监测装置的结构框图；图2为本发本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种高压断路器电机操动机构在线监测装置，其特征在于：包括储能电压检测电路、霍尔电流传感器、加速度传感器、温度传感器、动触头关合检测电路、转子位置检测单元、DSP控制器、上位机、通信单元、电流调理电路、加速度调理电路、低压直流电源；所述储能电压检测电路输入端连接到高压断路器电机操动机构储能电容的正极和负极两端，输出端连接到DSP控制器；所述霍尔电流传感器穿过高压断路器电机操动机构的驱动电机三相绕组线圈，输出端连接到电流调理电路输入端，电流调理电路的输出端连接到DSP控制器；所述转子位置检测单元安装在高压断路器电机操动机构驱动电机主轴侧，输出端连接到DSP控制器；所述温度传感器安装在高压断路器动触头上，输出端连接到DSP控制器；所述加速传感器安装在高压断路器电机操动机构的绝缘拉杆上，输出端连接到加速度调理电路输入端，加速度调理电路输出端连接到DSP控制器；所述动触头关合检测电路连接在高压断路器的动触头与静触头两侧；所述上位机通过通信单元与DSP控制器连接；所述储能电压检测电路检测储能电容电压，所述霍尔电流传感器检测驱动电机三相绕组电流，所述加速度传感器检测动触头运动加速度机械振动信息，所述温度传感器检测动触头温度，所述动触头关合检测电路检测动触头关合信息，所述转子位置检测单元检测驱动电机转子位置，所述示波器显示动触头关合信息，所述通信单元实现DSP控制器与上位机信息互通，所述低压直流电源分别为储能电压检测电路、霍尔电流传感器、DSP控制器、加速度传感器、温度传感器及动触头关合检测电路供电。...

【技术特征摘要】
1.一种高压断路器电机操动机构在线监测装置，其特征在于：包括储能电压检测电路、霍尔电流传感器、加速度传感器、温度传感器、动触头关合检测电路、转子位置检测单元、DSP控制器、上位机、通信单元、电流调理电路、加速度调理电路、低压直流电源；所述储能电压检测电路输入端连接到高压断路器电机操动机构储能电容的正极和负极两端，输出端连接到DSP控制器；所述霍尔电流传感器穿过高压断路器电机操动机构的驱动电机三相绕组线圈，输出端连接到电流调理电路输入端，电流调理电路的输出端连接到DSP控制器；所述转子位置检测单元安装在高压断路器电机操动机构驱动电机主轴侧，输出端连接到DSP控制器；所述温度传感器安装在高压断路器动触头上，输出端连接到DSP控制器；所述加速传感器安装在高压断路器电机操动机构的绝缘拉杆上，输出端连接到加速度调理电路输入端，加速度调理电路输出端连接到DSP控制器；所述动触头关合检测电路连接在高压断路器的动触头与静触头两侧；所述上位机通过通信单元与DSP控制器连接；所述储能电压检测电路检测储能电容电压，所述霍尔电流传感器检测驱动电机三相绕组电流，所述加速度传感器检测动触头运动加速度机械振动信息，所述温度传感器检测动触头温度，所述动触头关合检测电路检测动触头关合信息，所述转子位置检测单元检测驱动电机转子位置，所述示波器显示动触头关合信息，所述通信单元实现DSP控制器与上位机信息互通，所述低压直流电源分别为储能电压检测电路、霍尔电流传感器、DSP控制器、加速度传感器、温度传感器及动触头关合检测电路供电。2.根据权利要求1所述的一种高压断路器电机操动机构在线监测装置，其特征在于：所述储能电压检测电路包括依次连接的第一电压传感器，第一运算放大器OP07，第一运算放大器LM358，两个运算放大器串联。3.根据权利要求2所述的一种高压断路器电机操动机构在线监测装置，其特征在于：所述动触头关合检测电路包括检测电阻和示波器，检测电阻连接在高压断路器的动触头与静触头两侧，示波器并联在检测电阻R1两端。4.根据权利要求3所述的一种高压断路器电机操动机构在线监测装置，其特征在于：所述DSP控制器采用型号为TMS320F28335的DSP芯片；所述转子位置检测单元采用光电编码器；所述通信单元包括上位机第一RS232串口，第一MAX3232芯片，第一控制器接口。5.根据权利要求4所述的一种高压断路器电机操动机构在线监测装置，其特征在于：所述电流调理电路采用两个串联的运算放大器对霍尔电流传感器采集的驱动电机三相绕组电流转换到DSP芯片的识别范围内。6.根据权利要求5所述的一种高压断路器电机操动机构在线监测装置，其特征在于：所述加速度调理电路包括依次连接的第一ISOO124隔离芯片、第一TL1082运算放大器和第二T...

【专利技术属性】
技术研发人员：张大鹏，林莘，徐建源，厉伟，史可鉴，王佳田，王强，滕云龙，刘洋，张世维，韩东鹏，张彬，李家珏，
申请(专利权)人：沈阳工业大学，国网辽宁省电力有限公司电力科学研究院，
类型：发明
国别省市：辽宁,21