CN2715322Y

CN2715322Y - 高压真空断路器机械特性在线监测装置

Info

Publication number: CN2715322Y
Application number: CN 200420078133
Authority: CN
Inventors: 郎福成; 徐建源
Original assignee: BEIJING INTELLIGENT DISTRIBUTION AUTOMATION EQUIPMENT Co Ltd
Current assignee: BEIJING INTELLIGENT DISTRIBUTION AUTOMATION EQUIPMENT Co Ltd
Priority date: 2004-07-28
Filing date: 2004-07-28
Publication date: 2005-08-03
Anticipated expiration: 2014-07-28

Abstract

本实用新型涉及电力保护设备，更具体地说涉及一种真空断路器用单线圈永磁机构驱动器。其技术方案是：它由分立的控制单元和用户面板单元组成，两单元间由双绞线连接，并采用一通讯协议进行通讯，控制单元包括中心对称半桥结构的主放电回路、合闸驱动单元、分闸驱动单元、备用电源投入控制摸快、电源模块、单片机，用户面板单元包括数码管、分闸按钮、合闸按钮和单片机，分闸按钮。本实用新型的有益效果是：1)省去了蓄电池，却造样具有备用电源的功能，且电能储备稳定可靠；2)控制部分和用户面板分离，便于安装，接线简单不易受干扰；3)结构简单，成本低，且使用寿命长。

Description

高压真空断路器机械特性在线监测装置

技术领域

本实用新型涉及电力保护设备，更具体地说涉及一种高压真空断路器机械特性在线监测装置。

背景技术

目前在电力保护设备中，对于高压真空断路器机械特性在线监测装置一般采用的监测方法是：用光栅编码器测断路器动触头的行程信号，用电流传感器测直流线圈电流信号，用互感器测量断路器主回路的电流信号，用光电耦合技术测辅助触点位置信号。采用上述的监测方法其部分物理信号的采集值误差较大，比如，用光栅编码器测断路器动触头的行程信号，由于光栅编码器响应速度慢，断路器动触头的行程很小，动作快，致使断路器动触头行程测量偏差大。再如，用辅助触点位置来判断断路器的位置信号，用位置信号来确定分、合闸时间，所测得的合闸时间是合闸线圈有电流到主回路三相都有电流的时间，但实际上，断路器在运行时，动触头没有到达合闸位置时已有预击穿电流通过，因此测量值比实际值偏小；所测得的分闸时间是分闸线圈有电流到辅助开关位置转换时间，由于辅助开关是机械式转换开关，响应速度很差，转换时间偏差很大，因此分闸时间也不准确，最终导致测量的分、合闸时间不准确。

发明内容

本实用新型的主要目在于：解决现有高压真空断路器机械特性在线监测装置存在的信号采集不精确，致使在线监测装置测量响应慢、误差大的问题，提出一种测量较精准，响应速度快，且线性度好，有较强的抗干扰能力的高压真空断路器机械特性在线监测装置，它通过下述技术方案予以实现：

它包括对采用直流差动变压器式位移传感器的行程监测单元1，采用霍尔电流传感器的电流监测单元2，采用机械振动信号加速度传感器的振动监测单元3和对监测数据、输入数据进行处理并输出结果的数据处理单元4。

所述电流监测单元2包括磁补偿式霍尔电流传感器11、信号调理电路12、A/D转换器10；数据处理单元4包括单片机15、接口芯片16、数码显示器17、按键18、打印机19和PC机20，信号调理电路12的输入端连接所述电流传感器11，其输出端通过A/D转换器10连接单片机15的输入端，单片机15对应输出端连接接口芯片16的输入端和打印机19，接口芯片16对应输出端连接数码显示器17和键盘18，PC机20和单片机间采用RS485通讯协议进行通讯连接。

所述振动监测单元3包括机械振动信号加速度传感器13、电荷放大电路14、A/D转换器10，电荷放大电路14的输入端连接所述传感器13，其输出端通过A/D转换器10连接单片机15的输入端。

所述行程监测单元1包括直流差动变压器式位移传感器8、信号调理电路9、A/D转换器10，信号调理电路9的输入端连接所述传感器8，其输出端通过A/D转换器10连接单片机15的输入端。

本实用新型与现有技术比较，其有益效果是：1)能较精确判断断路器动触头刚合位置和其时刻，从而能够真实准确地反映真空断路器的机械特性参数；2)测量行程量的线性度动态特性好，响应速度快，重复性好，并具有较强的抗干扰能力；3)测试方法简单、适用，且有实时打印和通讯等功能，系统设计较完善；4)测试元件体积小，安装方便，价格适宜，使用寿命长。

附图说明

图1是本实用新型的原理框图

图2是信号调理电路

图3是传感器安装结构示意图

图中1是行程监测单元，2是电流监测单元，3是振动监测单元，4是数据处理单元，5是动触头行程信号，6是线圈电流信号，7是机械振动加速度信号，8是直流差动变压器式位移传感器，9、11是信号调理电路，10是A/D转换器，12是磁补偿式霍尔电流传感器，13是机械振动信号加速度传感器，14是电荷放大电路，15是单片机，16是接口芯片，17是数码显示器，18是键盘，19是打印机，20是PC机，21是RS485通讯协议，22是断路器机构箱体，23是绝缘拉杆，24是动触头，25是静触头。

具体实施方式

下面结合附图对本实用新型及其优点做进一步说明。

对照图1，动触头行程信号5由DA-15型直流差动变压器式位移传感器13接收后，将动触头24的机械位移信号转换成同步变化的电压信号，其测量的位移范围0～30mm，可以将0～30mm直线位移信号转换成0～5V的直流电压信号输出，输出的电压信号送至信号调理电路9进行滤波，该电路是一种常用的二阶有源滤波电路，参见图2，主要是滤去高频干扰，使信号平滑后输至A/D转换器10进行模数转换，然后到单片机15进行处理，单片机15采用AT89C51，它将检测系统实时检测的位移量的大小通过打印机19实时打印出来。测量时，将直流差动变压器式位移传感器8安装在高压真空断路器操动机构22中的绝缘拉杆23上，请参见图3，可以实现触头行程特性的测量。它线性度好，响应速度快，重复性好，具有较强的抗干扰能力。断路器的合、分闸时的行程一时间特性是表征机械特性的重要参数，也是计算高压真空断路器合、分闸速度的依据。断路器动触头速度的测量，主要是通过测量动触头的行程一时间关系，然后经过计算得到动触头的速度等参数。PC机20存储这些数据后，进行必要的计算，然后得出断路器的机械特性参数。

本实施例中电流传感器采用CSB1V-100A霍尔电流传感器12，测量范围0～±200A，它体积小、电气性能好，精度高、线性度动态特性好等优点，且合、分闸线圈回路引线穿芯而过，不会对真空断路器主系统的正常运行造成影响。磁补偿式霍尔电流传感器11收集到线圈电流信号16后，送至信号进行滤波，调理电路12是二阶有源滤波电路与调理电路9一致，请参见图2，滤波后的电信号送入逐次比较AD574型A/D转换器10进行模数转换，然后进入单片机15进行处理。

机械振动信号加速度传感器13安装于断路器机构箱体22的底座上，参见图3，采用CZ3-46压电式加速度传感器，其测量范围是0～100m/s²，测取断路器本体垂直于水平方向的振动加速度信号7。机械振动波形是由一系列衰减的正弦波组合而成，外部振动响应的幅值与冲击作用力的大小成正比，最大响应振动信号对应断路器动触头合上时刻，通过振动信号的频率可以确定断路器的合闸时间。测取的信号经DHF-3型电荷放大器14放大，再经A/D674型A/D转换器10进行模数转换，然后进入单片机15进行处理。

合闸时间的确立是由合闸线圈中有电流到机械振动响应幅值的最大时刻。结合合闸过程中的行程—时间特性曲线，依次可以确定触头的开距和超行程。由超行程，结合分闸线圈电流出现的时刻及分闸过程中行程—时间特性曲线，可以确定出分闸时间。由合、分闸行程—时间特性曲线可以归算出速度—时间特性曲线，依次可求出合、分闸平均速度(及刚合、刚分速度，合、分闸最大速度)。所以本实用新型实时记录：合、分闸时间，合闸弹跳时间，合、分闸平均速度(及刚合、刚分速度，合、分闸最大速度)，触头行程、开距、超行程等机械特性参数。并通过接口芯片16在PC机上显示线圈电流特性曲线，触头行程—时间曲线，振动加速度波形曲线，这些曲线不仅反映真空断路器的机械特性参数的大小，还反映真空断路器的机械操动机构的动作特性，可以通过这些曲线，对机械操动机构判别，即故障诊断，较好地实现了断路器机械特性的在线监测。

按键18控制数码显示器17输出各项实时监测的数值，如：显示合、分闸时间的、显示速度的等等。指令通过接口芯片16传输至单片机15，单片机接到指令后与PC机通讯，将要显示的数据通过接口芯片16传输至数码显示器17显示。数码管显示的数据值有合、分闸时间，合、分闸平均速度，合、分闸最大速度，触头行程、开距、超行程等机械特性参数值的大小。这些计算和数据处理功能是由软件程序实现的。

本实用新型中测试元件的安装不会影响真空断路器的正常运行，能承受高电压、强电场、断路器操作的冲击与振动以及工作时的环境温度，并且运行稳定，测量精度较高，抗干扰能力强，能够真实地反映真空断路器机械特性参数。测试方法简单、适用，测试元件价格适宜，体积小，安装方便，使用寿命长。

Claims

1、高压真空断路器机械特性在线监测装置，其特征在于包括采用直流差动变压器式位移传感器的行程监测单元(1)，采用霍尔电流传感器的电流监测单元(2)，采用机械振动信号加速度传感器的振动监测单元(3)和对监测数据、输入数据进行处理并输出结果的数据处理单元(4)。

2、根据权利要求1所述的高压真空断路器机械特性在线监测装置，其特征在于所述的电流监测单元2包括磁补偿式霍尔电流传感器(11)、信号调理电路(12)、A/D转换器(10)；所述的数据处理单元(4)包括单片机(15)、接口芯片(16)、数码显示器(17)、键盘(18)、打印机(19)和PC机(20)，信号调理电路(12)的输入端连接所述电流传感器(11)，其输出端通过A/D转换器(10)连接单片机(15)的输入端，单片机(15)对应输出端连接接口芯片(16)的输入端和打印机(19)，接口芯片(16)对应输出端连接数码显示器(17)和键盘(18)，PC机(20)和单片机(15)之间采用RS485通讯协议进行通讯连接。

3、根据权利要求1所述的高压真空断路器机械特性在线监测装置，其特征在于所述的行程监测单元(1)包括直流差动变压器式位移传感器(8)、信号调理电路(9)和A/D转换器(10)，信号调理电路(9)的输入端连接所述传感器(8)，其输出端通过A/D转换器(10)连接单片机(15)的输入端。

4、根据权利要求1所述的高压真空断路器机械特性在线监测装置，其特征在于所述的振动监测单元(3)包括机械振动信号加速度传感器(13)、电荷放大电路(14)和A/D转换器(10)，电荷放大电路(14)的输入端连接所述传感器(13)，其输出端通过A/D转换器(10)连接单片机(15)的输入端。