智能插拔式斷路器及其監(jiān)控預(yù)警系統(tǒng)的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種智能插拔式斷路器及其監(jiān)控預(yù)警系統(tǒng)，特別是涉及一種帶有觸頭溫度保護(hù)、預(yù)警和運行參數(shù)記錄分析的智能型插拔式斷路器及其智能監(jiān)控預(yù)警系統(tǒng)，屬于智能電氣設(shè)備領(lǐng)域。
【背景技術(shù)】
[0002]目前，斷路器沒有集成的智能電參數(shù)測量裝置，而為解決這一問題，通常將通用電參數(shù)測量儀表與其形成臨時組合，往往由于沒有預(yù)留空間導(dǎo)致無法安裝，或是限于安裝空間只能安裝功能單一的儀表，而且，基本不具備運行數(shù)據(jù)記錄和分析功能。
[0003]傳統(tǒng)的插拔式斷路器，功能單一，沒有集成的監(jiān)測儀表。需要測量參數(shù)時，采用電壓表、電流表、電能表等外接，只能簡單的顯示運行數(shù)據(jù)，不具備數(shù)據(jù)分析處理功能；或者臨時外接測量儀表，測量完畢后撤掉。而且，與其他儀器儀表配合使用時，存在接線復(fù)雜、占用空間大、十分瑣碎、不利于管理、有較大的安全隱患等諸多問題。如中國專利“一種電能表與斷路器的組合裝置”(申請?zhí)?201120341803.5)提出將智能電能表與插拔型斷路器安裝結(jié)合為一體，解決了將電能表與斷路器分開安裝的不方便、不安全的問題，但只具備了電能計量功能，還難以達(dá)到保護(hù)、預(yù)警、運行記錄及監(jiān)測等多方面功能的需求，難以符合智能電網(wǎng)和智慧城市發(fā)展的要求。
[0004]在此背景下，智能化插拔式斷路器有著十分大的優(yōu)勢和市場需求，除了具有常規(guī)的運行監(jiān)測和電能計量功能外，還可以實現(xiàn)更加復(fù)雜的數(shù)據(jù)分析、記錄、預(yù)警、報警、保護(hù)等多種功能。智能化插拔式斷路器具有數(shù)字化的接口，可以根據(jù)需要搭載位置信息模塊，狀態(tài)信息模塊和電參數(shù)測控模塊等，并通過這些接口對相應(yīng)數(shù)據(jù)進(jìn)行傳輸。而目前尚沒有智能化的插拔式斷路器系統(tǒng)。
[0005]此外，在使用安全性方面，由于斷路器長期通過較大負(fù)載電流，插拔觸頭很容易出現(xiàn)過熱現(xiàn)象，而且觸頭接觸部分受到熱作用氧化或機(jī)械變形等影響，形成惡性循環(huán)，導(dǎo)致觸頭過熱燒毀等問題時有發(fā)生，而目前電力系統(tǒng)的保護(hù)都是針對線路及其連接的電氣設(shè)備的，沒有直接針對斷路器本體的，現(xiàn)場運行往往由于短路器觸頭故障導(dǎo)致斷電事故，因此，對斷路器觸頭過熱的監(jiān)測、保護(hù)和狀態(tài)預(yù)警十分必要。目前尚沒有針對插拔式斷路器觸頭溫度保護(hù)、預(yù)警和運行參數(shù)記錄分析的智能監(jiān)控預(yù)警系統(tǒng)的相關(guān)專利和技術(shù)。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]本發(fā)明的目的是針對上述問題，提供一種高度集成、結(jié)構(gòu)緊湊、成本較低、安裝使用方便的智能插拔式斷路器及其監(jiān)控預(yù)警系統(tǒng)，方便了現(xiàn)場的實時運行監(jiān)控和生產(chǎn)管理，并能對觸頭過熱做出預(yù)警、對觸頭燒毀及時保護(hù)，進(jìn)行溫度和電參數(shù)的綜合分析，降低了設(shè)備故障率和損壞率、提高了供電的可靠性；并方便進(jìn)行設(shè)備改造，將普通斷路器升級為符合智能電網(wǎng)發(fā)展需求的智能化斷路器。此外，本系統(tǒng)還可用于其它帶有電氣開關(guān)觸頭的類似設(shè)備和場合。
[0007]本發(fā)明為了解決上述問題采用的技術(shù)方案是:
所述系統(tǒng)由插拔式斷路器(I)和監(jiān)控預(yù)警裝置(2)構(gòu)成，插拔式斷路器(I)包括殼體(101)、面板(102)、觸頭(103)、接線端子(104)、脫扣器(105);監(jiān)控預(yù)警裝置(2)包括測控模塊(201)、溫度采集模塊(202)、電壓電流采集模塊(203)、通訊模塊(204)、電源模塊(205), —般安裝于插拔式斷路器(I)的殼體(101)內(nèi)，還包括顯不模塊(206)和聲光報警模塊(207)，一般安裝于殼體(101)外，主要是方便運行人員平時監(jiān)視察看。
[0008]溫度采集模塊(202)實時測量插拔式斷路器(I)的觸頭(103)溫度，送給測控模塊(201)進(jìn)行計算分析，同時將相關(guān)數(shù)據(jù)送顯示模塊(206)顯示，需要進(jìn)行溫度預(yù)警時或判斷超過溫度預(yù)警值時驅(qū)動聲光報警模塊(207)發(fā)出預(yù)警信號，判斷超過溫度動作值時驅(qū)動聲光報警模塊(207)發(fā)報警信號并驅(qū)動脫扣器(105)斷開主電路，從而實現(xiàn)直接溫度保護(hù)。運行人員觀察到聲光報警信號后，即可在顯示模塊(206)看到相關(guān)數(shù)據(jù)，知道報警或預(yù)警的原因，并采取相關(guān)措施。
[0009]電壓電流采集模塊(203)實時測量插拔式斷路器(I)的接線端子(104)上的運行電壓和電流數(shù)據(jù)，送給測控模塊(201)進(jìn)行計算分析，并將相關(guān)數(shù)據(jù)送顯示模塊(206)顯示，使運行人員能夠隨時察看斷路器及其所在線路的運行情況，發(fā)現(xiàn)異常時驅(qū)動聲光報警模塊(207)發(fā)出預(yù)警信號。
[0010]監(jiān)控預(yù)警裝置(2)經(jīng)通訊模塊(204)與外部進(jìn)行本地或遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)交換，進(jìn)行遠(yuǎn)程監(jiān)視、獲取運行數(shù)據(jù)進(jìn)行分析等；電源模塊(202)連接到接線端子(104)上取電，為監(jiān)控預(yù)警裝置(2)供電。
[0011]由于插拔式斷路器(I)的各個觸頭(103 )長期工作時，其性能劣化程度可能不同，因此只進(jìn)行單一觸頭(103)的溫度監(jiān)測是不完善的。溫度采集模塊(202)測量插拔式斷路器(I)的每個觸頭(103)的實時溫度，測控模塊(201)進(jìn)行每個觸頭(103)的溫度是否超過設(shè)定溫度預(yù)警值和溫度動作值的判斷；對于溫度預(yù)警值的設(shè)定，主要是提醒運行人員有觸頭(103)運行溫度過高，為了防止出現(xiàn)問題，需要及時檢修；而溫度動作值的設(shè)定，是指觸頭(103)運行溫度太高，可能或已經(jīng)對設(shè)備造成一定程度損壞，需要馬上斷開主回路，避免故障進(jìn)一步發(fā)展或擴(kuò)大，因此，一般溫度動作值是高于溫度預(yù)警值的。
[0012]同時，負(fù)載的變化會導(dǎo)致流經(jīng)每個觸頭(103)的電流變化，從而引起觸頭(103)溫度的變化波動，要結(jié)合每個觸頭(103)對應(yīng)相的電流測量數(shù)據(jù)，在消除負(fù)載波動影響后，與歷史數(shù)據(jù)及正常工作數(shù)據(jù)相比較，在設(shè)定的時間長度內(nèi)范圍內(nèi)，判斷每個觸頭(103)溫度是否出現(xiàn)持續(xù)上升、短時間快速上升的變化趨勢，前者可能是由于觸頭(103)劣化后導(dǎo)致接觸電阻逐漸變大引起，后者可能是觸頭(103)受到機(jī)械或電氣損傷迅速劣化引起，都說明觸頭(103)已經(jīng)存在問題，需要進(jìn)行本地和遠(yuǎn)程預(yù)警，及時通知運行人員檢修，以提前有效避免故障的發(fā)生。本系統(tǒng)中采用的這種基于直接溫度測量的保護(hù)方式和預(yù)警的判斷的方法在傳統(tǒng)斷路器中都是沒有的。
[0013]作為提高斷路器及其所在線路的運行智能化程度的方式，電壓電流采集模塊
(203)采集三相電壓和電流，并由測控模塊(2)計算出電量、視在功率、有功功率、無功功率、功率因數(shù)、頻率和諧波等運行參數(shù)，有助于對線路及電氣設(shè)備的運行情況進(jìn)行監(jiān)測，可作為輔助生產(chǎn)管理的運行數(shù)據(jù)；此外，統(tǒng)計分析各參數(shù)的變化規(guī)律及尋找參數(shù)異常情況，可以評估斷路器的生存環(huán)境，進(jìn)行壽命估計和故障原因分析，輔助進(jìn)行溫度報警和預(yù)警。
[0014]這里針對電參數(shù)的異常變化判斷，也是基于與歷史數(shù)據(jù)和正常數(shù)據(jù)相比較，同時結(jié)合如過載等特定故障的特征模式識別的方式來實現(xiàn)。
[0015]為了方便運行人員進(jìn)行管理，本系統(tǒng)還包括便攜式終端(3)，由運行人員隨身攜帶，可以通過通訊模塊(204 )延伸到面板(102 )上的接口與監(jiān)控預(yù)警裝置(2 )進(jìn)行本地有線連接，讀取監(jiān)控預(yù)警裝置(2)監(jiān)測和計算分析得到的實時數(shù)據(jù)以及歷史數(shù)據(jù)；便攜式終端
(3)還可設(shè)計成無線通訊的方式，對監(jiān)控預(yù)警裝置(2)發(fā)送控制指令或獲取其運行數(shù)據(jù)，當(dāng)便攜式終端(3 )設(shè)計為具備遠(yuǎn)程無線通訊功能時，監(jiān)控預(yù)警裝置(2 )還可向便攜式終端(3 )發(fā)送報警、預(yù)警信息，遠(yuǎn)程通知運行人員，以及時進(jìn)行處理。
[0016]為了進(jìn)一步提高生產(chǎn)管理效率和系統(tǒng)的智能化程度，系統(tǒng)還包括監(jiān)控中心服務(wù)器
(4)，監(jiān)控預(yù)警裝置(2)測量和計算分析得到的數(shù)據(jù)由測控模塊(201)保存，并經(jīng)通訊模塊
(204)與監(jiān)控中心服務(wù)器(4)進(jìn)行遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)交換。由監(jiān)控中心服務(wù)器(4)向監(jiān)控預(yù)警裝置
(2)發(fā)送控制指令，進(jìn)行工作方式、報警限值等的設(shè)置；監(jiān)控預(yù)警裝置(2)向監(jiān)控中心服務(wù)器(4)主動發(fā)送報警、預(yù)警信息，或主動、被動方式向監(jiān)控中心服務(wù)器(4)發(fā)送監(jiān)測、計算得到的各種運行數(shù)據(jù)。據(jù)此，進(jìn)行生產(chǎn)的管理、調(diào)度、檢修等工作。
[0017]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的有益效果是:
I)在插拔式斷路器上設(shè)計監(jiān)控預(yù)警裝置對應(yīng)的安裝位置，使得插拔式斷路器與監(jiān)控預(yù)警裝置高度集成，結(jié)構(gòu)簡單、安裝方便、安全可靠。
[0018]2)智能監(jiān)控預(yù)警裝置實現(xiàn)插拔式斷路器保護(hù)、預(yù)警、運行記錄及監(jiān)測等多方面功能，實現(xiàn)了插拔式斷路器的智能化運行，方便了現(xiàn)場的實時運行監(jiān)控和生產(chǎn)管理，且成本低廉、不需要對傳統(tǒng)插拔式斷路器的結(jié)構(gòu)作大的改動，生產(chǎn)和改造都易于實現(xiàn)，而且可將普通斷路器升級為符合智能電網(wǎng)發(fā)展需求的智能型斷路器。
[0019]3)基于觸頭的直接溫度監(jiān)測，進(jìn)行過熱的預(yù)警、報警以及保護(hù)，解決了目前沒有斷路器專用保護(hù)預(yù)警裝置的問題，提高了保護(hù)和預(yù)警的準(zhǔn)確性，有效降低了設(shè)備故障率和損壞率、提高了供電的可靠性。
[0020]4)采用溫度變化特征并結(jié)合負(fù)載情況進(jìn)行預(yù)警分析判斷，能夠更早發(fā)現(xiàn)斷路器可能存在的問題，及時進(jìn)行設(shè)備的檢修維護(hù)、改善設(shè)備的運行環(huán)境。
[0021 ] 5)采用便攜式終端以及網(wǎng)絡(luò)服務(wù)器數(shù)據(jù)傳輸，結(jié)合在線監(jiān)測的溫度及電參數(shù)等運行數(shù)據(jù)，便于掌控斷路器及其所在線路的運行情況，輔助