断路器触头电寿命监测装置制造方法及图纸

本实用新型专利技术提供一种断路器触头电寿命监测装置，包括上位机和下位机，上位机为工控机，下位机由多块采样板组成，其上位机和下位机之间通过双口ＲＡＭ连接，即上、下位机的地址和数据总线都接到双口ＲＡＭ上，每块信号采样板包括信号采集电路的取样电阻Ｒ２通过由Ｃ１、Ｄ１－Ｄ４组成的保护电路接多路开关，多路开关后面接射级跟随器，射级跟随器的输出接精密整流电路，精密整流电路的输出端接Ａ／Ｄ转换器，Ａ／Ｄ转换器的输出接ＣＰＵ，ＣＰＵ的地址和数据总线接到双口ＲＡＭ上。（*该技术在2011年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本技术涉及一种断路器触头电寿命监测装置，属于对断路器电寿命的在线监测，即为断路器状态检修服务的监测装置。实施断路器电寿命在线监测对断路器状态检修有重大意义和很大的经济效益，但是断路器的电寿命是一个很复杂的问题。现代化的发展对供电可靠性和供电质量的要求越来越高，现代大型电网是由数目庞大的发、送、输、配电设备连接而成的大系统，这些电力设备的可靠性及性能直接决定供电的可靠性及供电质量。我们知道在这些设备中断路器不但数量多而且非常重要，它们承担着故障电流和负荷电流的开断任务，而断路器的每一次开断都相应地减少了断路器的使用寿命，降低了断路器的开断性能，在使用一定时间后，若不能及时发现和排除断路器的隐伏故障，就有可能不能正常开断而给电力系统和用户造成灾难性的后果。针对这种情况，国内外已有很多关于断路器电寿命的文章发表，提出了很多有关断路器电寿命的看法和一些解决办法。近十年来国内许多科研单位及生产厂家对开制出一种能记录累计开断电流及累计开断次数的装置以科学地确定断路器的检修周期付出了很大努力，已研制出多种仪器，如一九八二年初，苏州开关厂和水电部电力科学研究院共同研制出了DJY-1型短路电流记录仪，它将电流按大小分为九等，按电流等级记录累计开断次数；一九九三年，中国科学院空间中心与全国侨联北京华友实业公司共同研制的KG型断路器开断电流记录仪，可随时读出断路器已开断的各相总电流以及每次开断时间和最近100次的电流值；目前，根据国内、外的研究及试验，我们认为从累计电磨损的角度讲，在其它条件一定时，断路器的电磨损主要决定于电弧能量，用记录断路器的累计开断电流或电弧能量(I2t)反映断路器的电寿命有一定道理，但是，断路器的电磨损并不与电弧能量或开断电流成比例关系，因此用累计开断电流、累计开断次数等来反映断路器的电寿命并不科学，也不直观；另外，不同断路器的电磨损与电弧能量和累计开断电流的关系显然各不相同，因此，上面的记录方法也显得过于简单。本技术的目的是在不影响电力系统继电保护设备的前提下，从电流信号本身想办法，即不停地采集每相电流信号，对每个半波进行监测，找到平均开断电流，根据断路器开断电流与电磨损关系曲线参数进行计算，实现科学监测的目的。本技术的技术方案是这种断路器触头电寿命监测装置包括上位机和下位机，上位机为工控机，下位机由多块采样板组成，其上位机和下位机之间通过双口RAM连接，即上位机的地址和数据总线接到双口RAM上，下位机的地址和数据总线也接到双口RAM上，每块信号采样板1包括信号采集电路1-1、保护电路1-2、多路开关、射级跟随器、精密整流电路、A/D转换器和CPU，信号采集电路的取样电阻R2的取样信号通过由C1、D1-D4组成的保护电路接多路开关，多路开关后面接射级跟随器，射级跟随器的输出接精密整流电路，精密整流电路的输出端接A/D转换器，A/D转换器的输出接CPU，CPU的地址和数据总线接到双口RAM上。所述的断路器触头电寿命监测装置，其信号采集电路采用穿心式二次电流互感器，该互感器套于断路器一次CT的接保护继电器的二次线上，取样电阻R2通过屏蔽电缆与互感器二次线圈相联。所述的断路器触头电寿命监测装置，其信号采样电路采用的穿心式二次互感器电路中有电阻R1并联在二次CT的次级，取样电阻R2取40Ω时，互感器的变比取1000/1，使铁芯不易饱和。所述的断路器触头电寿命监测装置，其多路开关采用数字芯片4067，有16个信号通道，采样板的个数由工控机的扩展槽的个数。本技术的优点是；1、我们选择了不需要通信时间的双口RAM实现工控机(上位机)与采样板(下位机)共享存储区的方式，双口RAM对上位机作为扩展存储器(内存直接映象)，而对下位机(MCS96单片机系统)则作为数据存储器。我们将需要共享的数据或通信代码放在双口RAM中，则PC机和单片机即可进行共享数据和相互通信，双口RAM对PC机和单片机系统均看作独立的RAM区，而且有两套各自不同的地址和总线，当两边访问同一单元时，IDT7132内部仲裁器可自动仲裁。保证了监测系统的可靠性与准确性。2、我们选用了变比为1000/1的铁芯不易饱和的微型穿心式电流互感器，则二次互感器的次级电流范围是0～0.12A，在二次CT的次级接有两个电阻R1和R2，R1并接在二次CT的次级，而R2是在采样板上，R1起保护互感器和分流作用，R2为取样电阻，由于从二次互感器到微机的距离较长，我们选用同样型号和长度相差不大的屏蔽电缆，选取合适的R1、R2，就能保证进入采样板的电压信号在允许范围之内，不仅保证一定的精度，而且不影响电力系统的保护装置。3、由于我们的采样频率很快，每个点的采样及数据处理时间约60us左右，因此大约每60us左右需要更换一次采样通道，而每路信号又各不相同，因此对信号通道中的电路来说就存在频率相应和电压的跟随速率问题，我们的采样板电路数据处理的可靠性。它与A/D转换器的结合，使采样通道结构简单、成本低廉。4、下位机(采样板)的主要作用就是记录每一路的开断电流，每块采样板同时监测16路信号，每个正弦半波采集10个点，即每1ms完成对16路的一次巡回采样，一台工控机一般可接10个采样板，监测容量大，可满足一般变电站的需要。下面对附图进行说明附图说明图1是本技术总体电路框图，图2是采样电路原理图，图3是采样板中射级跟随器、精密整流电路的电路原理图，图4是双口RAM与CPU总线和PC总线连接图，图5是下位机主程序流程图，图6是中断服务程序流程图，图7是上位机软件功能结构图。图中L是互感器线圈、T是铁芯、R1是互感器回路电阻，R2是取样电阻，R3是限流电阻，C1是滤波电容，D1-D4是稳压管和二级管组成的保护电路，M是电缆，TL084是采样电路集成块，R4-R13是采样电路电阻，D4-D5是采样电路二级管。以下结合附图进一步说明本技术的实施例一、信号采集我们这里的信号取自特制的微型穿心式二次互感器，该互感器套装于断路器一次CT的接保护继电器的二次线上(见图1和图2)，这样就将大电流变为小电流，再接上取样电阻，即可将电流信号转化为-5V～+5V的电压信号供采样用。由于断路器的分断电流的范围很大，有很小的负荷电流，也有很大的短路电流，这就是说我们需要采样的电流范围很宽，如我们设定一次CT的二次侧的电流为5A时，断路器的工作电流为满负荷电流，而一般大的短路电流可达满负荷电流的20倍左右，因此，一次CT的二次侧电流范围可达0～120A，我们选用了变比为1000/1的铁芯不易饱和的微型穿心式电流互感器，则二次互感器的次级电流范围是0～0.12A，在二次CT的次级接有两个电阻R1和R2，R1并接在二次CT的次级，R1起保护互感器和分流作用，R2为取样电阻，由于从二次互感器到微机的距离较长，我们选用同样型号和长度相差不大的屏蔽电缆，选取合适的R1、R2，就能保证进入采样板的电压信号在允许范围之内且保证一定的精度。二、信号处理对于我们监测断路器的电寿命来说，我们只关心断路器的开断电流的有效值，而对各个通道之间的同时性并无要求，另外由前面我们知道，我们的采样算法很简单，每次采样的完成时间很短，大约每完成一点的采样时间为60us左右，对每路的电流信号每半个波采样本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种断路器触头电寿命监测装置，包括上位机和下位机，上位机为工控机，下位机由多块采样板组成，其特征是上位机和下位机之间通过双口ＲＡＭ连接，即上位机的地址和数据总线接到双口ＲＡＭ上，下位机的地址和数据总线也接到双口ＲＡＭ上，每块信号采样板包括信号采集电路（１）、保护电路（２）、多路开关、射级跟随器、精密整流电路、Ａ／Ｄ转换器和ＣＰＵ，信号采集电路的取样电阻Ｒ２通过由Ｃ１、Ｄ１－Ｄ４组成的保护电路接多路开关，多路开关后面接射级跟随器，射级跟随器的输出接精密整流电路，精密整流电路的输出端接Ａ／Ｄ转换器，Ａ／Ｄ转换器的输出接ＣＰＵ，ＣＰＵ的地址和数据总线接到双口ＲＡＭ上。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】

【专利技术属性】
技术研发人员：郭贤珊，
申请(专利权)人：国家电力公司华中公司，
类型：实用新型
国别省市：42[中国|湖北]