24kV高压真空断路器机械特性在线监测方法及监测装置制造方法及图纸

２４ｋＶ高压真空断路器机械特性在线监测方法，通过监测真空断路器动作时的分、合闸线圈电流特性曲线和动触头的行程特性曲线，得到真空断路器的机械特性参数，对应的监测装置包括ＤＳＰ单片机、断路器线圈电流监测模块、断路器动触头行程监测模块和断路器主回路电流监测模块，还包括ＧＰＲＳ通信模块。同现有断路器机械特性在线监测方法和装置相比，本发明专利技术采用先进的传感技术、信号处理技术、无线通信技术、计算机技术等，实现对户外高压真空断路器的在线监测，通过监测数据实时显示真空断路器动作时的分、合闸线圈电流特性曲线和动触头的行程特性曲线，可计算出真空断路器的分、合闸时间、动作速度、动触头行程、开距等机械特性参数，方便对监测结果进行分析。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及电力保护设备，具体涉及一种与24 kV真空断路器相配合使用的24kV 高压真空断路器机械特性在线监测方法及监测装置。
技术介绍
随着社会经济和科学技术的高速发展，城乡电网对高质量、高可靠性的电能供应提 出了越来越高的要求，逐步实现城乡电网的配电自动化、电气化、智能化，以提高整个 配电系统的电能和供电可靠性，其社会效益和经济效益都是非常明显的。为此，我国目 前正投以巨资对城乡电网进行建设与改造。而随着我国大中城市的用电负荷急剧增大， 以及农村电网线路长、设备老、线损高的问题日益突出，原有的10kV供电已经难以满足供电要求，逐渐暴露出其供电距离过大、线损率高、电压质量难以合乎要求等弱点，而采用20kV电压等级供电具有增加供电能力、保证电压质量、降低电网电能损耗、节 省电网的建设费用等一系列优势，所以采用20kV电压配电等级是发展的必然趋势，势 在必行。我国目前正投以巨资对20kV电网进行建设，其中已经对江苏省部分地区进行 了20kV配电线路的全面建设。24kV高压交流真空断路器作为一种高压开关设备，是20kV 配电网的重要组成部分，其作用举足轻重。但是，据国际权威机构对高压开关事故的统计分析均表明，高压断路器的大多数故 障，即主要故障的70%和次要故障的86%，发生在断路器的机械机构，主要涉及操动机 构、监视装置和辅助装置等，主要是由于机械特性不良造成的，例如拒分、拒合或误动 作等。真空断路器的电气性能是通过其机械特性来保证的，对真空断路器的运行状态实施 在线测量，主要包括分、合闸操作机械特性的测量，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，保障电力系统安全十分重要。传统的针对高压断路器机械特性在线监测的装置由可控硅直流电源测速器控制电 路、门控电路及计时显示电路和同期灯等几部分组成，存在自动化程度低、测量误差大 和功能不强等缺点，而且目前大多数产品只能对其中的一个或几个机械特性参量进行监 测的问题，检测结果的适用性和部分项目的检测方法仍然很不理想。
技术实现思路
本专利技术要解决的问题是现有的高压真空断路器机械特性监测方法和监测装置存在 自动化程度低、测量误差大和功能不强等缺点，而且大多只能对断路器的一个或几个机 械特性参量进行监测，监测结果的适用性和监测方法仍然很不理想。本专利技术的技术方案是24kV高压真空断路器机械特性在线监测方法，通过监测真 空断路器动作时的分、合闸线圈电流特性曲线和动触头的行程特性曲线，计算出真空断 路器的分、合闸时间、动作速度，动触头行程、开距等机械特性参数首先确定分、合闸时间分、合闸操作起始的依据是分、合闸线圈中有电流通过， 启动电流的定值，即门坎值设为lmA，从启动时刻开始计时，到动触头移动到换位点的 时间，即是分、合闸时间，合闸的换位点取主回路三相电流都出现的时刻，分闸的换位 点是根据已测的合闸超行程，结合分闸时动触头的行程曲线确定的；其次是动触头行程、超行程以及开距等参量从动触头合闸前的稳态位置到合闸后 的稳态位置之间的位移量之差，为动触头合闸行程，从分闸前的稳态位置到分闸后的稳 态位置之间的位移量之差，为动触头分闸行程，超行程随着开断次数增多而减小，合闸 超行程为三相动触头全接触开始到合闸后稳态位置为止的动触头位移量之差；动作速度的确定在确定分、合闸操作起始的同时确定动触头刚合、刚分位置点， 结合动触头的行程一时间特性曲线，得到分、合闸平均速度和刚合、刚分速度，动触头 的速度一时间曲线可以由行程一时间曲线计算得到，从而可以得出最大速度，任一点的 瞬时速度可以通过该点在分、合闸操作中发生的时刻，由速度一时间曲线确定。断路器的位置信号通过其辅助触点引出，通过采集辅助触点的信息得到断路器位置 状态信号。通过远程通信方式将监测的真空断路器分、合闸线圈电流信号和动触头的行 程信号传送到上位机，再进行真空断路器机械特性的计算分析。对应于上述监测方法的24kV高压真空断路器机械特性监测装置，包括DSP单片机、断路器线圈电流监测模块、断路器动触头行程监测模块和断路器主回路电流监测模块， 断路器线圈电流监测模块、断路器动触头行程监测模块和断路器主回路电流监测模块的输出连接DSP单片机。断路器线圈电流监测模块包括磁平衡式霍尔电流传感器，其对瞬时信号反应十分灵 敏，真空断路器的分、合闸线圈引线穿过磁平衡式霍尔电流传感器测量孔径，由此取得 分、合闸电流信号记录；断路器动触头行程监测模块包括光栅式位移传感器，光栅式位 移传感器设在真空断路器的动触头旁，将动触头的机械位移转换成同步变化的电压信号 输出；断路器主回路电流监测模块包括CT传感器和霍尔传感器，断路器主回路相电流信号输入CT传感器，主回路交流信号输入霍尔传感器。监测装置还包括GPRS通信模块，GPRS通信模块连接DSP单片机，实现真空断路 器监测装置与上位机之间数据的直接交换。数据在GPRS通信模块经过编码、调制后， 通过GPRS网络以数据包的形式将数据传输到上位机，如用户端的服务器，用户通过访 问服务器所分配的IP地址和端口号来获取远端真空断路器的监测信息。DSP单片机还 连接开关量输入模块、开关量输出模块、数码显示和键盘电路，开关量输入模块连接断 路器的辅助触点，实时监测真空断路器的分合状态，开关量输出模块连接断路器的分、 合闸继电器，根据DSP单片机传输的指令控制真空断路器的分、合闸，数码显示和键 盘电路便于用户现场观测真空断路器的监测数据及输入控制指令。同现有断路器机械特性在线监测方法和装置相比，本专利技术针对24kV高压输电线路， 采用先进的传感技术、信号处理技术、无线通信技术、计算机技术等，实现对户外高压 真空断路器的分、合闸时间、合闸弹跳时间，分、合闸平均速度，触头行程、开距、超 行程等机械特性参数的在线监测。针对待测信号的特点，采用磁平衡式霍尔电流传感器 对真空断路器操动机构动作时的分、合闸线圈电流信号进行测量，选用光栅式位移传感 器对动触头的行程信号进行测量，以便方便、迅速、准确、可靠地完成检测任务；监测 装置与远方监测中心的上位机的数据传输采用GPRS无线通信方式，依靠移动通信现有 通信网络，将现场采集的信号和处理后的数据及时传输到远方的监控中心上，通过监测 数据而得到的机械特性曲线，实时显示真空断路器动作时的分、合闸线圈电流特性曲线 和动触头的行程特性曲线，可计算出真空断路器的分、合闸时间、动作速度、动触头行 程、开距等机械特性参数，方便对监测结果进行分析。附图说明图1为本专利技术真空断路器机械特性在线监测装置的结构原理框图。图2为本专利技术霍尔电流传感器接线图。图3为本专利技术合闸线圈电流信号调理电路。图4为本专利技术光栅式位移传感器的正交编码脉冲信号。图5为本专利技术光栅式位移传感器的输出接口 YC-18-7。图6为本专利技术光栅式位移传感器与DSP单片机间的电平转换电路图。图7为本专利技术光栅式位移传感器安装示意图。图8为本专利技术的主回路电流输入调理电路。图9为本专利技术开关量输入模块的电路图。图io为本专利技术开关量输出模块的电路图。图11为本专利技术数码显示及键盘电路图。 图12为本专利技术电源原理图。图13为本专利技术GPRS模块与DSP单片机的通信连接图。图14为本专利技术运行的流程图。图15为本专利技术合闸动作本文档来自技高网...

【技术保护点】
２４ｋＶ高压真空断路器机械特性在线监测方法，其特征是通过监测真空断路器动作时的分、合闸线圈电流特性曲线和动触头的行程特性曲线，计算出真空断路器的分、合闸时间、动作速度，动触头行程、开距等机械特性参数，首先确定分、合闸时间：分、合闸操作起始的依据是分、合闸线圈中有电流通过，启动电流的定值，即门坎值设为１ｍＡ，从启动时刻开始计时，到动触头移动到换位点的时间，即是分、合闸时间，合闸的换位点取主回路三相电流都出现的时刻，分闸的换位点是根据已测的合闸超行程，结合分闸时动触头的行程曲线确定的；其次是动触头行程、超行程以及开距等参量：从动触头合闸前的稳态位置到合闸后的稳态位置之间的位移量之差，为动触头合闸行程，从分闸前的稳态位置到分闸后的稳态位置之间的位移量之差，为动触头分闸行程，超行程随着开断次数增多而减小，合闸超行程为三相动触头全接触开始到合闸后稳态位置为止的动触头位移量之差；动作速度的确定：在确定分、合闸操作起始的同时确定动触头刚合、刚分位置点，结合监测所得的动触头的行程－时间特性曲线，得到分、合闸平均速度和刚合、刚分速度，动触头的速度－时间曲线可以由行程－时间曲线计算得到，从而可以得出最大速度，任一点的瞬时速度可以通过该点在分、合闸操作中发生的时刻，由速度－时间曲线确定。...

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：徐建源，张海龙，王博，
申请(专利权)人：南京因泰莱配电自动化设备有限公司，
类型：发明
国别省市：84[中国|南京]