高壓斷路器操動機構負荷指數(shù)預測裝置制造方法
【專利摘要】高壓斷路器操動機構負荷指數(shù)預測裝置，屬于斷路器【技術領域】。提出利用直接測量斷路器的合閘時間、合閘彈簧長度、連桿長度、凸輪偏角、分閘彈簧長度和分閘連桿位移作為輸入量，并最終利用A/D轉(zhuǎn)換器、處理器、變換電路、工控機和傳輸模塊實現(xiàn)斷路器操動機構負荷指數(shù)的監(jiān)測。本裝置具有輸入量提取簡單，精確度高，準確度好，預測效率高的特點。
【專利說明】高壓斷路器操動機構負荷指數(shù)預測裝置
【技術領域】
[0001]本實用新型屬于斷路器【技術領域】，特別涉及一種高壓斷路器操動機構負荷指數(shù)預測裝置。
【背景技術】
[0002]高壓斷路器是電力系統(tǒng)中最重要的控制和保護設備。高壓斷路器能夠開斷、關合及承載運行線路的正常電流，也能在規(guī)定時間內(nèi)承載、關合及開斷規(guī)定的異常電流，如過載電流和短路電流。高壓斷路器與被保護的設備如發(fā)動機、變壓器等相比價格要低很多，但斷路器發(fā)生故障造成的損失，如引起其他設備的損壞和電力系統(tǒng)停電，比斷路器本身的價值要大得多。斷路器的操動機構是高壓斷路器的核心部件高壓斷路器的事故中，因操動機構故障造成的占全部故障的64.8%，其中操動機構機械故障占全部故障的43.8%。正是由于操動機構的重要性，所以研究它的運動特性及其優(yōu)化設計和故障診斷被引起高度重視。彈簧操動機構是以彈簧作為動力元件對斷路器進行分閘及合閘操作的操動機構。彈簧操動機構主要由儲能機構、傳動調(diào)節(jié)機構(凸輪機構)、合分閘鎖扣、脫扣部分及聯(lián)鎖部分構成。由于操動機構機械系統(tǒng)復雜、部件眾多、各部件之間的約束也多，因此能夠了解斷路器操動機構的狀態(tài)，減少過早或不必要的停電試驗和檢修，做到應修則修，就可顯著提高電力系統(tǒng)可靠性和經(jīng)濟性。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]針對現(xiàn)有技術存在的不足，本實用新型的目的是提供一種高壓斷路器操動機構負荷指數(shù)預測裝置，以達到提供斷路器操動機構故障的檢測精確、準確度及預測效率。
[0004]本實用新型的實施方案是這樣實現(xiàn)的:一種高壓斷路器操動機構負荷指數(shù)預測裝置，包括:
[0005]信號采集模塊、A / D轉(zhuǎn)換器、處理器、變換電路和傳輸模塊。所述信號采集模塊的輸出端連接A / D轉(zhuǎn)換器的輸入端，A / D轉(zhuǎn)換器的輸出端連接處理器的I / O端口，處理器經(jīng)變換電路、傳輸模塊與工控機通訊。
[0006]所述的信號采集模塊還進一步包括角度傳感器和位移傳感器。
[0007]本實用新型的有益效果:本實用新型斷路器操動機構負荷指數(shù)預測裝置，提出利用直接測量斷路器的合閘時間、合閘彈簧長度、連桿長度、凸輪偏角、分閘彈簧長度和分閘連桿位移作為輸入量，并最終利用A / D轉(zhuǎn)換器、處理器、變換電路、工控機和傳輸模塊實現(xiàn)斷路器操動機構負荷指數(shù)的監(jiān)測。這種方法避免傳統(tǒng)方法建立模型和選取參數(shù)時造成的誤差，并且具有輸入量提取簡單，精確度高，準確度好，預測效率高的特點。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0008]圖1為本實用新型實施方式高壓斷路器操動機構負荷指數(shù)預測裝置結構框圖；
[0009]圖2為本實用新型實施方式角度傳感器、位移傳感器與斷路器的連接示意圖；[0010]圖3為本實用新型實施方式A / D轉(zhuǎn)換器與處理器連接電路原理圖；
[0011]圖4為本實用新型實施方式MAX232電路原理圖；
[0012]圖5為本實用新型實施方式凸輪皮偏角示意圖；
[0013]圖6為本實用新型實施方式預測斷路器操動機構負荷指數(shù)與實際負荷指數(shù)曲線示意圖。
【具體實施方式】
[0014]下面結合附圖對本實用新型的實施方式作進一步詳細的說明。
[0015]本實施方式采用的高壓斷路器操動機構負荷指數(shù)預測裝置結構，如圖1所示。包括信號采集模塊2、A / D轉(zhuǎn)換器3、處理器4、變換電路5、工控機6和傳輸模塊7。本實施方式中斷路器I采用庫柏耐吉的12kv的VN3-12E系列，該斷路器已使用10年。
[0016]信號采集模塊2包括角度傳感器和位移傳感器。其中，角度傳感器的型號為HuaXiaMag-AM23-7，安裝在斷路器的接觸臂上，用于采集凸輪偏角。位移傳感器選用大行程拉繩位移傳感器CTL系列，安裝在斷路器的終點位置桿，用于采集合閘彈簧長度、分閘彈簧長度和分閘連桿位移，如圖2所示。
[0017]A / D轉(zhuǎn)換器選用TI公司的TLC254312位串行A/D轉(zhuǎn)換器，該器件使用開關電容逐次逼近技術完成A/D轉(zhuǎn)換過程。由于是串行輸入結構，能夠節(jié)省51系列單片機U/0資源，且價格適中。串行A/D轉(zhuǎn)換器與單片機的連接非常簡單。AIN0-AIN10為模擬輸入端；CS為片選端；DIN為串行數(shù)據(jù)輸入端；D0UT為A/D轉(zhuǎn)換結果的三態(tài)串行輸出端；E0C為轉(zhuǎn)換結束端；CLK為I / O時鐘；REF+為正基準電壓端；REF-為負基準電壓端；VCC為電源；GND為地。
[0018]處理器選用型號為STC89C516的單片機，使用單片機自帶的串行口，可實現(xiàn)與工控機的串行通信，如圖3所示。
[0019]現(xiàn)在PC機提供的C0M1、C0M2是采用RS-232接口標準的，而RS-232是用正負電壓來表示邏輯狀態(tài)，與TTL以高低電平來表示邏輯狀態(tài)的規(guī)定不同。因此，為了能夠同計算機接口或與終端的TTL器件(如單片機)連接，必須在RS-232與TTL電路之間進行電平和邏輯關系的變換，本實施方式的變換電路選用由德州儀器公司(TI)推出的一款兼容RS232標準的芯片MAX232。該器件包含2個驅(qū)動器、2個接收器和一個電壓發(fā)生器電路，該電壓發(fā)生器電路提供TIA / EIA-232-F電平。該器件符合TIA / EIA-232-F標準，每一個接收器將TIA / EIA-232-F電平轉(zhuǎn)換成5V TTL / CMOS電平。每一個發(fā)生器將TTL / CMOS電平轉(zhuǎn)換成TIA / EIA-232-F電平。單片機是整個裝置的核心，串行A/D轉(zhuǎn)換器TLC2543對輸入的模擬信號進行采集，采樣分辨率、轉(zhuǎn)換通道及輸出極性由軟件進行選擇，由于是串行輸入結構，能夠節(jié)省51系列單片機U/0資源，單片機采集的數(shù)據(jù)通過串口(10、11腳)經(jīng)MAX232轉(zhuǎn)換成RS232電平與工控機間實現(xiàn)傳輸，具體連接如圖4所示，
[0020]工控機選用采用UN0-2668系列嵌入式工控機。傳輸模塊采用H8000系列無線通信系統(tǒng)。
[0021]角度傳感器，位移傳感器的輸出端分別連接到A / D轉(zhuǎn)換器TLC2543的輸入端AIN0-AIN1，如圖3所示，A / D轉(zhuǎn)換器TLC2543的輸出端EOC，CLK, DIN, DOUT分別連接到單片機的P10，Pll, P12，P13，單片機STC89C51的10引腳(RXD)Ul引腳(TXD)與變換電路MAX232的9引腳(R2out)和10引腳(T2in)連接，工控機輸入端和傳輸模塊的輸入端與單片機輸出端連接；斷路器的電氣信息和機械信息經(jīng)由相應的器件由采樣芯片進行同步采樣、保持、A / D轉(zhuǎn)換，變?yōu)閿?shù)字信號，送入單片機進行計算和數(shù)據(jù)處理，通過通信接口與工控機相連并將數(shù)據(jù)送到傳輸模塊，為與遠方調(diào)度通訊做好準備；
[0022]采用高壓斷路器操動機構負荷指數(shù)預測裝置對操動機構負荷指數(shù)進行預測，過程為:首先采集斷路器的合閘時間，合閘彈簧長度，連桿長度，凸輪偏角，分閘彈簧長度。
[0023]將由合閘時間、合閘彈簧長度、連桿長度、凸輪偏角、分閘彈簧長度和分閘連桿長度組成的負荷指數(shù)時間序列Xi作為輸入量，采集樣本值見表1:
[0024]表1采集樣本值
[0025]
【權利要求】
1.一種高壓斷路器操動機構負荷指數(shù)預測裝置，其特征在于:包括:信號采集模塊、A/D轉(zhuǎn)換器、處理器、變換電路和傳輸模塊，所述信號米集模塊的輸出端連接A/D轉(zhuǎn)換器的輸入端，A/D轉(zhuǎn)換器的輸出端連接處理器的I/O端口，處理器經(jīng)變換電路、傳輸模塊與工控機通訊。
2.根據(jù)權利要求1所述的高壓斷路器操動機構負荷指數(shù)預測裝置，其特征在于:所述的信號采集模塊還進一步包括角度傳感器和位移傳感器。
【文檔編號】G01M13/00GK203534797SQ201320360257
【公開日】2014年4月9日 申請日期:2013年6月21日 優(yōu)先權日:2013年6月21日
【發(fā)明者】李君明, 于鑫 申請人:國家電網(wǎng)公司, 遼寧省電力有限公司丹東供電公司