一種高壓斷路器在線檢測系統(tǒng)及方法
【技術領域】
[0001]本發(fā)明涉及開關測試儀領域，尤其涉及一種高壓斷路器在線檢測系統(tǒng)及方法。
【背景技術】
[0002]電力系統(tǒng)運行中經(jīng)常發(fā)生分/合閘線圈燒毀事故，分/合閘線圈是電力系統(tǒng)控制、保護回路的動作執(zhí)行元件，又是高壓斷路器操作機構中重要元件之一，對電力系統(tǒng)的安全可靠運行有著舉足輕重的作用。
[0003]分/合閘線圈作為一種瞬時工作元件，在運行中經(jīng)常發(fā)生分/合閘線圈燒毀事故。眾所周知，分/合閘線圈設計時都是按短時通電設計的，由于操作機構的不同，分/合閘線圈電流也不同。分/合閘線圈的燒毀，主要是由于分/合閘線圈回路的電流不能正常切斷，致使分/合閘線圈長時間通電造成的。
[0004]在電力系統(tǒng)出故障時，作為重要電氣元件斷路器接受繼電保護及自動裝置的分/合閘命令，并要求以毫秒級的速度去執(zhí)行分/合閘動作，以避免事故蔓延和擴大。因此，要求斷路器在投運中，能處于隨時待命狀態(tài)，并能不拒動、不誤動。尤其不允許出現(xiàn)有跳閘命令時，斷路器拒絕跳閘的現(xiàn)象。在GB_T_14285-2006繼電保護和安全自動裝置技術規(guī)程明確要求各斷路器的分/合閘回路、重要設備和線路斷路器的合閘回路等等，均應裝設監(jiān)視回路完整性的監(jiān)視裝置。
[0005]根據(jù)國家電力行業(yè)對電力設備所提出的進行狀態(tài)檢修的要求以及實現(xiàn)智能電網(wǎng)的要求，對電力設備運行狀況的監(jiān)測就成了必不可少的工作，國內(nèi)外很多專家學者都在從事這方面的工作。根據(jù)CIGRE與中國電科院的調(diào)研結果，機械故障占開關設備故障的近37%,因此對開關設備進行機械故障檢測顯得極為必要。在國家《高壓設備智能化技術導貝1J》中指出:高壓斷路器操動機構機構特性檢測包括分合閘線圈電流波形、分合閘時間、行程-時間曲線和振動信號。目前，現(xiàn)有技術中普遍需要停電檢測，這在一定程度上帶來了很大的不便。為此，需要開發(fā)一種高壓斷路器在線檢測系統(tǒng)，能在不斷電的情況下對高壓斷路器進行檢測，及時發(fā)現(xiàn)故障。
【發(fā)明內(nèi)容】
[0006]本發(fā)明所要解決的技術問題是針對上述現(xiàn)有技術的不足，提供一種高壓斷路器在線檢測系統(tǒng)及方法。
[0007]本發(fā)明解決上述技術問題的技術方案如下:
[0008]依據(jù)本發(fā)明的一個方面，提供了一種高壓斷路器在線檢測系統(tǒng)，包括傳感器模塊、第一開關電源、第二開關電源、中央處理電路和上位機，所述傳感器模塊設置在高壓斷路器的控制箱中并與所述中央處理電路連接，所述第一開關電源與所述中央處理電路連接，所述中央處理電路與所述上位機無線連接，所述第二開關電源與所述上位機連接。
[0009]其中，所述傳感器模塊用于采集所述高壓斷路器中的感應電流并發(fā)送至所述中央控制電路；所述中央處理電路用于接收所述感應信號并進行放大、模數(shù)轉(zhuǎn)換和計算處理，得到高壓斷路器中電流值并進行存儲，還用于接收所述上位機發(fā)送的詢問命令，讀取對應的電流值并發(fā)送至所述上位機；所述上位機用于向所述中央處理電路發(fā)送詢問命令，還用于接收所述中央處理電路發(fā)送的電流值并顯示；所述第一開關電源用于進行電壓轉(zhuǎn)換并為所述中央處理電路提供電源；所述第二開關電源用于進行電壓轉(zhuǎn)換并為所述上位機提供電源。
[0010]依據(jù)本發(fā)明的一個方面，提供了一種高壓斷路器在線檢測方法，包括:
[0011]步驟1:所述傳感器模塊采集高壓斷路器中的感應電流和/或振動信號，并發(fā)送至所述中央控制電路；
[0012]步驟2:所述中央控制電路對所述感應電流和/或振動信號進行放大、模數(shù)轉(zhuǎn)換和計算處理，得到高壓斷路器中電流值和/或振動幅度和波形并進行存儲；
[0013]步驟3:所述上位機向所述中央處理電路發(fā)出詢問命令；
[0014]步驟4:所述中央處理電路接收詢問命令后讀取高壓斷路器中電流值和/或振動幅度和波形并發(fā)送至所述上位機；
[0015]步驟5:所述上位機接收高壓斷路器中電流值和/或振動幅度和波形并進行顯示。
[0016]本發(fā)明的有益效果是:本發(fā)明的一種高壓斷路器在線檢測系統(tǒng)及方法，可以在電力設備帶電的情況下對高壓斷路器中的回路電路進行實時檢測，獲取高壓斷路器分閘或合閘過程中的電參數(shù)并通過主動詢問方式隨時調(diào)取，從而判斷高壓斷路器的運行狀態(tài)，同時還可以根據(jù)獲取的電參數(shù)的電氣特性和機械特性，估算高壓斷路器的電氣壽命，有效預防用于高壓斷路器的故障而引起的電力安全事故。
【附圖說明】
[0017]圖1為本發(fā)明的一種高壓斷路器在線檢測系統(tǒng)結構示意圖；
[0018]圖2為本發(fā)明的一種高壓斷路器在線檢測中放大平移電路的電路圖；
[0019]圖3為本發(fā)明的一種高壓斷路器在線檢測方法流程圖。
【具體實施方式】
[0020]以下結合附圖對本發(fā)明的原理和特征進行描述，所舉實例只用于解釋本發(fā)明，并非用于限定本發(fā)明的范圍。
[0021]實施例一、一種高壓斷路器在線檢測系統(tǒng)，下面將結合圖1對本實施例提供的一種高壓斷路器在線檢測系統(tǒng)進行詳細的說明。
[0022]如圖1所示，一種高壓斷路器在線檢測系統(tǒng)結構示意圖，包括傳感器模塊、第一開關電源、第二開關電源、中央處理電路和上位機，所述傳感器模塊設置在高壓斷路器的控制箱中并與所述中央處理電路連接，所述第一開關電源與所述中央處理電路連接，所述中央處理電路與所述上位機無線連接，所述第二開關電源與所述上位機連接。
[0023]其中，所述傳感器模塊用于采集所述高壓斷路器中的感應電流并發(fā)送至所述中央控制電路；所述中央處理電路用于接收所述感應信號并進行放大、模數(shù)轉(zhuǎn)換和計算處理，得到高壓斷路器中電流值并進行存儲，還用于接收所述上位機發(fā)送的詢問命令，讀取對應的電流值并發(fā)送至所述上位機；所述上位機用于向所述中央處理電路發(fā)送詢問命令，還用于接收所述中央處理電路發(fā)送的電流值并顯示；所述第一開關電源用于進行電壓轉(zhuǎn)換并為所述中央處理電路提供電源；所述第二開關電源用于進行電壓轉(zhuǎn)換并為所述上位機提供電源。
[0024]本實施例中，所述傳感器模塊包括交流傳感器、合閘電流傳感器和分閘電流傳感器，所述交流傳感器、合閘電流傳感器和分閘電流傳感器分別與所述中央控制電路連接。
[0025]所述交流傳感器用于采集高壓斷路器主回路中的感應電流；所述合閘電流傳感器用于采集高壓斷路器合閘回路中的感應電流；所述分閘電流傳感器用于采集高壓斷路器分閘回路中的感應電流。通過所述交流傳感器、合閘電流傳感器和分閘電流傳感器分別采集主回路、合閘回路和分閘回路中的電流，即可隨時監(jiān)控高壓斷路器各回路的電流，從而判斷各回路中是否正常工作。
[0026]需要指出的是，所述電流傳感器包括A相電流傳感器、B相電流傳感器和C相電流傳感器，所述A相電流傳感器、B相電流傳感器和C相電流傳感器分別與所述中央處理電路連接，且依次用于采集主回路中三相交流電的A相電流、B相電流和C相電流。通過所述A、B、C三相電流傳感器，可以隨時檢測主回路中三相交流電沒每一相電流的大小及波形變化，從而判斷主回路是否正常工作。這里A、B、C三相電流傳感器我們選用精密交流互感器，所述交流互感器的鐵心采用高導磁率軟磁材料卷制成型，經(jīng)過高溫保護熱處理，一二次線圈用高強度聚酯漆包線，并且用吸收率很低絕緣材料繞制，線圈表面罩漆處理，引線端導電桿足夠接觸面積，確保性能穩(wěn)定運行安全可靠。
[0027]優(yōu)選地，所述傳感器模塊還包括振動傳感器和儲能電流傳感器，所述振動傳感器和儲能電流傳感器分別與所述中央處理電路連接。所述振動傳感器用于采集高壓斷路器中操作機構動作時的振動信號；所述儲能傳感器用于采集高壓斷路器儲能回路中的感應電流。所述振動傳感器和儲能電流傳感器均采用霍爾電流傳感器，可以測量任意波形的電流和電壓，測量精度較高，線性度較好，電流測量范圍可以達到50KA，具有較強的抗外磁場干擾能力。
[0028]本實施例中，所述中央處理電路包括放大平移電路電路、AD轉(zhuǎn)換電路、CPU和Flash存儲單元，所述放大平移電路電路、AD轉(zhuǎn)換電路、所述CPU和所述Flash存儲單元順次連接。
[0029]所述放大平移電路用于對所述傳感器模塊采集到的感應電流和/或振動信號進行放大處理并發(fā)送至所述AD轉(zhuǎn)換電路；所述AD轉(zhuǎn)換電路用于對經(jīng)過放大處理的感應電流和/或振動信號進行AD轉(zhuǎn)換，生成數(shù)字信號并發(fā)送至所述CPU ;所述CPU用于對所述數(shù)字信號進行計算，得到高壓斷路器中主回路電流值、分閘回路電流值、合閘回路電流值以及儲能回路中的電流值和/或操作機構的振動幅度和波形，并發(fā)送至所述Flash單元；所述Flash存儲單元用于對高壓斷路器中主回路、分閘回路、合閘回路和儲能電機中的電流值以及操作機構的振動幅度和振動波形進行存儲。
[0030]這里，AD轉(zhuǎn)換電路采用ADS7864精密模數(shù)轉(zhuǎn)換器，ADS7864為6通道全差分輸入的雙12位A/D轉(zhuǎn)換器，它能以500kHz的采樣率同時進行六通道信號采樣，特別適用于馬達控制和電力監(jiān)控。ADS7864的6路輸入通道可分成3對，測量電機控制或電力監(jiān)控應用的三相，并將模擬信號轉(zhuǎn)換成DSP或微處理器所需的數(shù)字信號，對高噪聲環(huán)境中的輸入噪聲有較好的抑制作用。
[0031]CPU采用LPC1788微處理器，LPC1788微控制器是基于ARM Cortex_M3的微處理器，具有高達512kB的片上Flash程序存儲器，具有在系統(tǒng)編程(ISP)和在應用編程(IAP)功能，帶有標準的JTAG測試/調(diào)試接口，具有4個低功率模式:睡眠、深度睡眠、掉電、深度掉電，是一種高集成度和低功耗的嵌入式處理器。
[0032]如圖2所示，所述放大平移電路包括濾波單元、放大單元和電壓平移單元，所述濾波單元、放大單元和電壓平移單元順次串聯(lián)。所述濾波單元包括電阻Rl和電容Cl，電阻Rl和電容Cl并聯(lián)，電阻Rl和電容Cl的一個公共端接入傳感器采集信號并同時與所述放大單元輸入端連接，另一個公共端接地；所述放大單元包括電阻R2、電阻R3、電阻R4和運算放大器U1，所述電阻Rl和電容Cl的公共端通過所述電阻R2連接至運算放大器Ul的同相輸入端，所述運算放大器Ul輸出端與地之間順次串有電阻R3和R4，電阻R3和R4的公共端連接至運算放大器Ul的反相輸入