高压断路器机械特性长期在线监测装置制造方法及图纸

一种高压断路器机械特性长期在线监测装置，包括上位机、单片机、人机交互设备、信号采集部分和控制电路部分；所述上位机和单片机进行通讯；信号采集部分把采集到的高压断路器的动触头行程信号和分合闸线圈电流信号输出给单片机；单片机的控制信号通过控制电路部分输出；人机交互设备与单片机进行通讯；所述信号采集部分包括高压断路器的分合闸线圈电流采集电路和高压断路器的动触头行程的位移转换电路；两个电路的输出信号经处理后送给单片机；所述控制电路部分是断路器分合闸电路。本装置能自动地连续地进行监测、数据处理和存储；具有自检和报警功能；有可靠性和重复性以及合理的准确度；具有在线标定其监测灵敏度的功能；具有故障诊断能力。（*该技术在2020年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本技术涉及一种适用于检测高压断路器机械特性的装置，特别是涉及长期在 线监测。
技术介绍
断路器作为电力系统的核心元件，在维护和保证电力系统稳定运行方面发挥着不 可替代的作用。因此，及时了解断路器的工作状态对提高供电可靠性有重要的现实意义。真 空断路器的可靠性在很大程度上取决于其机械操动系统的可靠性。及时了解断路器的工作 状态、缺陷的部位，减少过早或不必要的停电试验和检修，减少维护工作量，降低维修费用， 提高检修的针对性，可显著提高电力系统可靠性和经济性。对断路器的维修传统上基本采用预防性维修即定期更换零部件进行维修的方法。 这样不能及时发现事故异常征兆，而且过度的拆卸检修可能会影响其正常运行，增加事故 率。所以对断路器的运行状态实施在线测量，包括分、合闸的机械特性的测量，能及时了解 其工作情况，实现从预防维修到状态检修的转变。对提高其运行可靠性，保障电力系统的安 全运行有很大意义。断路器的检测技术大体上经历了从离线测试、周期性在线检测、长期在线检测的 发展过程。所谓在线监测，是指对运行设备的状态量进行不间断的监测，通过实时提取故障 的特征信号，为故障诊断打下基础，正确的故障诊断为状态检修提供维修依据。传统的检测 方法只是预防性和周期性的检测，断路器很可能在故障情况下工作，这对电力系统的安全 运行起不到很有效地保护和维护作用。长期在线监测的目的是及时准确地掌握高压断路器的工作状态，及时发现并清除 故障隐患，使电力系统真正安全可靠地运行。在线监测高压断路器能及时发现早期故障的 征兆，以便运行维护人员在事故处于萌芽状态时，能及早消除隐患，从而避免恶性事故的发 生。对高压断路器进行在线监测，是实现预知性维修的前提，是保证高压断路器可靠运行的 关键，也是对传统离线预防性试验的重大补充和新的发展。
技术实现思路
为准确掌握高压断路器的工作状态，本技术的目的是提供一种高压断路器机 械特性长期在线监测装置。本技术的硬件结构是这样实现的一种高压断路器机械特性长期在线监测装置，包括上位机、单片机、人机交互设 备、信号采集部分和控制电路部分；所述上位机和单片机进行通讯；信号采集部分把采集到的高压断路器的动触头行 程信号和分合闸线圈电流信号输出给单片机；单片机的控制信号通过控制电路部分输出； 人机交互设备与单片机进行通讯；所述信号采集部分包括高压断路器的分合闸线圈电流采集电路和高压断路器的动触头行程的位移转换电路；两个电路的输出信号经处理后送给单片机；所述控制电路部分是断路器分合闸电路。所述分合闸线圈电流采集电路包括电流型电压互感器、采样电阻、滤波电路和集 成运放器；所述采样电阻有两个，分设在电流型电压互感器一次和二次侧；所述分合闸线 圈电流经一次侧的采样电阻转换成电压信号，该电压信号经电流型电压互感器的二次侧的 电流再经二次侧的采样电阻转换成电压信号，该电压信号先经滤波电路再经集成运放器后 输出。在分合闸线圈电流采集电路中，接入本电路的电压VCC和集成运放器的工作电压 VDD之间并联有电容。所述位移转换电路是以LVDT位移传感器为核心器件的电路；LVDT位移传感器的 可动铁芯与高压断路器的动触头在结构上连接；LVDT位移传感器输出电压信号即为动触 头行程信号。所述采集部分输出信号经过A/D转换后传给单片机。所述断路器分合间电路包括继电器和驱动器；所述驱动器的开关控制端连接单片 机的控制信号输出端；所述驱动器的开关输出端连接继电器的继电线圈的开关回路上，控 制继电线圈中电流的通断，进而，继电器控制分闸线圈和合闸线圈中电流的通断。所述人机交互设备包括数码显示部件和键盘；键盘的输出端连接单片机的输入 端；单片机的输出端连接数码显示部件的输入端。本技术的工作原理是，用上位机发出分、合闸命令给单片机，由单片机控制断 路器的分合闸操作。在断路器分合闸过程中，传感器采集开关运动的全过程，并将数据通过 A/D转换之后传送给单片机，并将采集的结果保存在单片机的存储器中。断口开关的各种 断口信息，如三相触头的速度、分合间线圈电流将被传送给上位机，由上位机进行显示和处理。与现有技术相比，本装置实现在线监测高压断路器机械特性中的动触头行程信号 和分合闸线圈电流信号。通过触头行程状态和分合闸状态判断断路器的工作状态，提供更 高的精度、更高的时间分辨率数据，保证电力系统安全可靠的运行。该装置的投入和使用不 改变和影响电气设备的正常运行，具有如下特点能自动地连续地进行监测、数据处理和存 储；具有自检和报警功能；具有较好地抗干扰能力和合理的监测灵敏度；监测结果具有较 好的可靠性和重复性以及合理的准确度；具有在线标定其监测灵敏度的功能；具有故障诊 断能力。附图说明图1为高压断路器机械特性在线监测原理框图。图2为分合闸线圈电流采集电路图。图3为位移转换电路图。图4为A/D转换电路图。图5为单片机主控芯片电路图。图6为供电电源电路图。图7为数码显示电路图。图8为单片机与上位机连接电路图。图9为单片机控制断路器分合闸电路图。具体实施方式以下结合附图与具体实施方式对本技术作进一步说明一种高压断路器机械特性长期在线监测装置，包括上位机、单片机、人机交互设 备、信号采集部分和控制电路部分；所述上位机和单片机进行通讯；信号采集部分把采集到的高压断路器的动触头行 程信号和分合闸线圈电流信号输出给单片机；单片机的控制信号通过控制电路部分输出； 人机交互设备与单片机进行通讯；所述信号采集部分包括高压断路器的分合闸线圈电流采集电路和高压断路器的 动触头行程的位移转换电路；两个电路的输出信号经处理后送给单片机；所述控制电路部分是断路器分合闸电路。本例中图1为高压断路器机械特性在线监测原理框图。本技术主要实现在线监测高 压断路器机械特性中的动触头行程信号和分合闸线圈电流信号。选用微芯(Micorchip)公 司8位高性能单片机PIC16F877为微处理器进行外围硬件电路设计，它是整个系统的核心 单元，主要完成对采样数据的数学处理、状态信息的逻辑推理以及与外部设备的信息交换 和通过继电器控制断路器的分合闸。该系统采用集成电路检测真空断路器机械操动机构中 分、合间线圈的电流信号，转换成电压信号输出。采用直流高精度差动变压器式位移传感器 测量动触头的行程，将触头的机械位移转换成同步变化的电压信号输出。信号经滤波放大 电路调理后，通过外设TLC2543进行模数转换，转换完成的数据送入单片机进行处理。单片 机通过RS232通讯接口协议将数据传送至上位机，完成机械特性曲线的显示，并结合曲线 图然后得出真空断路器的分(合)闸时间、分(合)闸平均速度、触头行程、等机械参数。图2为分合闸线圈电流采集电路图。分合闸线圈电流经过采样电阻转换成电压信 号，经过TV1013电流型电压互感器，二次侧额定电流为2mA，再经过R16采样电阻，电解电容 C20起滤波和隔直的作用。LM358是内部包括有两个独立的、高增益、内部频率补偿的双运 算放大器。通过LM358集成运放，把输入电压上提到0 5V的范围。由于在电路板上电的 时候，会有一个突然的高压，在VCC和VDD之间并联电容，起缓冲作用。图3为位移转换电路图。三相动触头行程信号通过LVDT位移传感器，再经过相敏 调节器得到转换本文档来自技高网...

【技术保护点】
１．一种高压断路器机械特性长期在线监测装置，其特征是包括上位机、单片机、人机交互设备、信号采集部分和控制电路部分；所述上位机和单片机进行通讯；信号采集部分把采集到的高压断路器的动触头行程信号和分合闸线圈电流信号输出给单片机；单片机的控制信号通过控制电路部分输出；人机交互设备与单片机进行通讯；所述信号采集部分包括高压断路器的分合闸线圈电流采集电路和高压断路器的动触头行程的位移转换电路；两个电路的输出信号经处理后送给单片机；所述控制电路部分是断路器分合闸电路。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：徐建源，吴世宝，
申请(专利权)人：南京因泰莱配电自动化设备有限公司，
类型：实用新型
国别省市：84