一種斷路器在線監測系統的制作方法
【專利摘要】一種斷路器在線監測系統，屬于電力設備的監測領域，涉及一種對斷路器進行遠端實時在線監測的監測系統，所述斷路器在線監測系統包括用于采集斷路器的監測信號并提取監測數據的斷路器監測裝置（1），用于存儲監測數據的服務器（4），用于讀取服務器（4）中的監測數據，提取監測參數，以及根據該監測參數對斷路器的運行狀態進行評估和監控的終端設備（5）。本實用新型的斷路器在線監測系統可實現對斷路器運行狀態的遠端實時在線監測。用戶可通過終端設備（5）讀取服務器（4）的監測數據，并處理監測數據，以此來了解斷路器的運行狀態，根據斷路器的運行狀態合理安排檢修計劃。
【專利說明】一種斷路器在線監測系統
【技術領域】
[0001]本實用新型涉及電力設備的監測領域，更具體地說，涉及一種斷路器在線監測系統。
【背景技術】
[0002]高壓斷路器是電力系統中最重要的控制和保護設備，發電廠和變電所配電裝置中大量使用高壓斷路器。高壓斷路器在電站設備中數量多、投資大，其性能的可靠性直接關系到電力系統的安全運行。據統計，在變、配電系統中，由高壓斷路器故障所引起的非計劃停電事故占停電事故總次數百分之六十以上。因此，為了能夠及早預測斷路器故障，對斷路器進行在線監測，意義重大。目前斷路器的檢修方式有計劃檢修和故障檢修這兩種檢修方式，計劃檢修方式的特點在于不管斷路器是否出現故障，維修人員也會定時打開斷路器進行檢修。計劃檢修方式盲目性大，不僅造成人力和物力的浪費，而且在計劃檢修期間需要對線路進行停電，影響了居民的生活。故障檢修方式的特點在于只有當斷路器已經發生故障時才進行檢修。然而，斷路器停止工作可能導致電力系統無法正常運轉，電力系統的安全也會受到影響，在檢修并排除故障之前可能已經造成了巨大損失。因此，研制一種無需斷電就能實時監測斷路器運行狀態的信號，且工作不受斷路器本身故障影響的斷路器在線監測系統顯得很有必要。
實用新型內容
[0003]本實用新型要解決的技術問題在于針對現有技術的上述缺陷，提供一種斷路器在線監測系統，本系統可實現對斷路器運行狀態的實時在線監測和評估，用戶可通過終端設備進行遠程操作來了解斷路器的運行狀態，根據斷路器的運行狀態合理地安排檢修計劃。
[0004]本實用新型上述技術問題這樣解決，構造一種斷路器在線監測系統，包括多個與被監測的斷路器相連接，用于監測所述斷路器的工作狀態，采集與所述斷路器的工作狀態對應的監測信號，并提取所述監測信號中的監測數據的斷路器監測裝置、與所述多個的斷路器監測裝置連接，用于接收并存儲所述斷路器監測裝置的監測數據的服務器、以及與所述服務器連接，用于讀取所述服務器中的監測數據，并對該監測數據進行處理而獲取斷路器的運行狀態的終端設備。
[0005]在本實用新型上述斷路器在線監測系統中，所述斷路器監測裝置包括用于采集所述斷路器的監測信號的信號采集單元、與所述信號采集單元連接，用于對所述信號采集單元采集的監測信號進行處理，以獲取所述斷路器的監測數據的信號處理單元、以及與所述信號處理單元連接，用于在所述斷路器監測裝置與所述服務器之間進行數據傳輸的傳輸單
J Li ο
[0006]在本實用新型上述斷路器在線監測系統中，所述信號采集單元包括用于采集所述斷路器的觸頭的位移信號的位移傳感器、用于采集所述斷路器的分/合閘線圈電流信號以及斷路器的儲能電機的電流信號的霍爾電流傳感器、用于將所述斷路器開關分/合時的振動信號轉換成電信號的加速度傳感器、用于測量所述斷路器機構箱內部溫度信號的溫度傳感器、以及用于測量所述斷路器的一次電流信號的電流互感器。
[0007]在本實用新型上述斷路器在線監測系統中，所述信號處理單元包括與所述信號采集單元連接，用于對所述數據采集單元采集的監測信號進行放大和濾波處理的信號處理電路、與所述信號處理電路連接，用于將處理后的監測信號轉換為數字信號的A/D轉換電路、與所述A/D轉換電路連接，用于提取該數字信號中的監測數據的數據處理電路、以及與所述數據處理電路連接，用于存儲該監測數據的第三存儲模塊。
[0008]在本實用新型上述斷路器在線監測系統中，所述斷路器在線監測系統還包括與所述斷路器監測裝置連接，用于將所述斷路器監測裝置的輸出信號進行轉換和傳輸的信號轉換裝置。
[0009]在本實用新型上述斷路器在線監測系統中，所述信號轉換裝置包括與所述傳輸單元連接，用于接收所述傳輸單元的數字信號，并將該數字信號轉換成光信號的第一光電轉換器、以及與所述第一光電轉換器連接，用于接收所述第一光電轉換器的光信號，并將該光信號轉換成數字信號的第二光電轉換器。
[0010]在本實用新型上述斷路器在線監測系統中，所述服務器包括與所述第二光電轉換器連接，用于接收所述斷路器監測裝置的監測數據的第一通信模塊、與所述第一通信模塊連接，用于處理所述斷路器監測裝置和所述終端設備對所述服務器的訪問請求的CPU、以及與所述CPU連接，用于存儲所述監測數據的第一存儲模塊。
[0011]在本實用新型上述斷路器在線監測系統中，所述終端設備包括與所述服務器的所述第一通信模塊連接，用于接收所述服務器的監測數據的第二通信模塊、與所述第二通信模塊連接，用于提取該監測數據中表征所述斷路器的運行狀況的監測參數，并將該監測參數與預設的低級警告閾值或高級警告閾值進行比較，以此來評估所述斷路器的運行狀態的診斷模塊、與所述診斷模塊連接，用于當該監測參數的值超過該低級警告閾值時給出警告提示，或當該監測參數的值超過該高級警告閾值時給出報警提示的提醒模塊、與所述診斷模塊連接，用于存儲所述診斷模塊的診斷結果的第二存儲模塊、以及與所述診斷模塊連接，用于顯示所述診斷模塊的診斷結果的顯示模塊。
[0012]實施本實用新型的有益效果是:1)本實用新型的斷路器在線監測系統在無需停電的情況下即可實現對斷路器的運行狀態的遠程監控，并為用戶提供斷路器的運行狀態的趨勢分析曲線圖，方便用戶制定斷路器的檢修計劃；2)本實用新型斷路器在線監測系統還能為用戶提供斷路器運行狀態的報警功能，將有危險的斷路器在顯示裝置上進行標示并產生警報信號來提示用戶，降低了斷路器的故障發生率；3)本實用新型在斷路器監測裝置和服務器之間采用光纖進行數據的傳輸，提高了兩者之間數據的傳輸速率；4)用戶無需親臨監測現場來讀取斷路器的監測數據，僅通過便攜式電腦或手機等終端設備進行相關操作，即可實現對斷路器的運行狀態的了解和掌控。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0013]圖1為本實用新型的第一個較佳實施例提供的斷路器在線監測系統的第一種結構框圖；
[0014]圖2為本實用新型的第二個較佳實施例提供的斷路器在線監測系統的第二種結構框圖；
[0015]圖3為本實用新型的上述第一或第二較佳實施例提供的斷路器在線監測系統中的斷路器監測裝置的結構框圖；
[0016]圖4為本實用新型的上述第一或第二較佳實施例提供的斷路器在線監測系統中的服務器的結構框圖；
[0017]圖5為本實用新型的上述第一或第二較佳實施例提供的斷路器在線監測系統中的終端設備的結構框圖。
【具體實施方式】
[0018]下面將結合附圖及實施例，對本實用新型作進一步說明:
[0019]如圖1和圖2所示，在本實用新型的斷路器在線監測系統中，包括多個與被監測的斷路器相連接，用于監測該斷路器的工作狀態，采集與該斷路器的工作狀態對應的監測信號，并提取該監測信號中的監測數據的斷路器監測裝置1、與該斷路器監測裝置I連接，用于對該斷路器監測裝置I的輸出信號進行信號轉換和傳輸的信號轉換裝置25、與該信號轉換裝置25連接，用于接收并存儲監測數據的服務器4、以及與該服務器4連接，用于讀取該服務器4的監測數據的終端設備5。該終端設備5通過無線互聯網訪問服務器4并讀取存儲于該服務器4的監測數據，提取該監測數據中表征斷路器的運行狀況的監測參數，以及根據提取的監測參數對斷路器的運行狀態進行監控和評估，給出斷路器運行狀態的診斷結果及對應的解決方案。該信號轉換裝置25包括與斷路器監測裝置I的傳輸單元17連接，用于將該傳輸單元17輸出的數字信號轉換成光信號的第一光電轉換器2、以及與該第一光電轉換器2連接，用于將光信號轉換成數字信號的第二光電轉換器3。
[0020]其中，該多個斷路器監測裝置I之間可通過屏蔽的銅雙絞線(如圖1的第一實施例所示)或光纖(如圖2的第二實施例所示)進行連接，且該多個斷路器監測裝置I與服務器4之間通過光纖進行連接。該服務器4可安置于斷路器監測現場，與斷路器監測裝置I集成在一個箱體內。在本實用新型中，該終端設備5可以是現有的智能終端設備，包括臺式電腦或筆記本電腦或智能手機，且該終端設備5的數量不受限制。
[0021]如圖3所示，該斷路器監測裝置I包括用于采集與被監測的斷路器的工作狀態對應的監測信號的信號采集單元6、與該信號采集單元6連接，用于對該信號采集單元6采集的監測信號進行處理，以獲取監測數據的信號處理單元12、與該信號處理單元12連接，用于將該信號處理單元12存儲的監測數據傳輸至服務器4的傳輸單元17。
[0022]該信號采集單元6包括用于采集被監測的斷路器的觸頭的位移信號的位移傳感器11、用于采集該斷路器的分/合閘線圈電流信號，以及該斷路器的儲能電機的電流信號的霍爾電流傳感器8、用于將該斷路器開關分/合時的振動信號轉換成電信號的加速度傳感器9、用于測量該斷路器機構箱的內部溫度信號的溫度傳感器7、以及用于測量該斷路器的一次電流信號的電流互感器10。
[0023]該信號處理單元12包括用于對該數據采集單元6所采集的監測信號進行放大和濾波處理的信號處理電路13、與該信號處理電路13連接，用于將處理后的監測信號轉換為數字信號的A/D轉換電路14、與該A/D轉換電路14連接，用于提取上述的數字信號中的監測數據的數據處理電路15、以及與該數據處理電路15連接，用于存儲該監測數據的第三存儲模塊16。該信號處理單元12通過數據處理電路15與傳輸單元17進行連接。該數據處理電路15可以是現有的DSP或基于ARM架構的移動處理器。
[0024]如圖4所示，該服務器4包括與信號轉換模塊25連接，用于接收斷路器監測裝置I的監測數據的第一通信模塊18、與該第一通信模塊連接，用于處理斷路器監測裝置I和終端設備5對服務器4的訪問請求的CPU26、與該CPU26連接，用于存儲該第一通信模塊18接收的監測數據的第一存儲模塊19。該CPU26可以是現有的服務器CPU，該第一存儲模塊19可以是現有的服務器硬盤，該第一通信模塊18可以是現有的服務器網卡。
[0025]如圖5所示，該終端設備5包括與該服務器4的第一通信模塊18連接，用于接收該服務器4存儲的監測數據的第二通信模塊20、與該第二通信模塊20連接，用于提取該第二通信模塊20所接收的監測數據中表征斷路器工作狀況的監測參數，并將該監測參數與預設警告值或報警值進行比較，以及根據比較結果對斷路器的運行狀態進行評估，給出斷路器的工作狀況的診斷結果的診斷模塊21、與該診斷模塊21連接，用于當該診斷模塊21所提取的監測參數的值超過該警告值時給出警告提示，或當該診斷模塊21所提取的特征參數的值超過該報警值時給出報警提示的提醒模塊22、與該診斷模塊21連接，用于存儲該診斷模塊21的診斷結果的第二存儲模塊24、與該診斷模塊21連接，用于顯示該診斷模塊21的診斷結果的顯示模塊23。該診斷模塊21可以是現有的計算機處理器或基于ARM架構的移動處理器，該顯示模塊23可以是現有的液晶顯示器，該第三存儲模塊16可以是現有的硬盤或閃存。
[0026]在本實用新型斷路器在線監測系統中，該斷路器監測模塊I用于對斷路器的運行狀況進行實時在線監測，收集并處理與被監測的斷路器的工作狀態對應的監測信號，提取該監測信號中的監測數據。該監測信號包括斷路器的一次電流信號、分/合閘線圈的電流信號、儲能電機的電流信號，以及斷路器機構箱內部的溫度信號。該服務器4用于將斷路器監測模塊I所獲取的監測數據存儲于第一存儲模塊19。該終端設備5先通過第一通信模塊18向該服務器4發出訪問請求。待獲取服務器4的訪問權限后，該終端設備5讀取該服務器5所存儲的監測數據，提取該監測數據中用于表征斷路器的運行狀態的監測參數。該終端設備5進一步將該提取的監測參數與預設警告值或報警值進行比較，以及根據比較結果來判斷被監測的斷路器的工作狀況，對斷路器的觸頭的燒損狀態、儲能電機和分/合閘機構的機械磨損情況進行評估。用戶通過本實用新型斷路器在線監測系統的使用，可及時發現被監測的斷路器的隱藏故障。用戶可在本實用新型斷路器在線監測系統的提示信號的提示下，對運行狀態不佳的斷路器進行預先處理，以防患于未然。
[0027]本實用新型斷路器在線監測系統的工作原理如下所示:
[0028]本實用新型斷路器在線監測系統運行后，斷路器監測模塊I通過信號采集單元6啟動對被監測的斷路器的監測信號的采集工作。信號采集單元6通過霍爾電流傳感器8、位移傳感器11、溫度傳感器7、加速度傳感器9和電流互感器10等傳感器來采集與斷路器的工作狀態對應的監測信號。該監測信號包括斷路器的分/合閘線圈電流信號、斷路器的儲能電機的電流信號、斷路器開關分/合時的振動信號以及斷路器機構箱內部的溫度信號。信號采集單元6所采集的監測信號由信號處理電路13進行放大、濾波處理后，再由A/D轉換電路14對該監測信號進行模數轉換。該A/D轉換電路14將監測信號轉換成數字信號后發送給數據處理電路15。數據處理電路15接收由A/D轉換電路14轉換的數字信號，提取該數字信號中的監測數據，并將監測數據存儲于第三存儲模塊16。該數據處理電路15可周期性地將第三存儲模塊16中的監測數據通過傳輸單元17發送給服務器4，或者當該數據處理電路15判斷該第三存儲模塊16的存儲空間不足時，再將該第三存儲模塊16中的監測數據通過傳輸單元17發送給服務器4。當數據處理電路15收到將監測數據傳輸至服務器4的指令時，該數據處理電路15將包含監測數據的數字信號發送給傳輸單元19。傳輸單元19將包含監測數據的數字信號通過RS485接口傳輸給接口標準為RS485轉USB/RS232C的第一光電轉換器2。該第一光電轉換器2接收傳輸單元19傳輸的數字信號，將該數字信號轉換成光信號，再通過光纖將光信號傳輸給第二光電轉換器3。第二光電轉換器3接收光信號，并將光信號轉換成數字信號，通過光纖傳輸給接口標準為RS232C的服務器4。服務器4通過第一通信模塊19接收數字信號，并將監測數據存儲于第二存儲模塊19。
[0029]用戶可運行終端設備5上的斷路器在線監測軟件，在終端設備5的顯示模塊23上顯示斷路器在線監測界面。用戶在該斷路器在線監測界面下進行相關操作，向服務器4發出遠程訪問請求，以讀取服務器4中的監測數據。用戶先下載服務器4中所需監測數據，再通過該斷路器在線監測軟件對監測數據進行處理和分析，以實現對斷路器的運行狀態的遠程控制，為制定斷路器的檢修方案，合理安排斷路器的維修計劃做好準備。即用戶先通過終端設備5的第二通信模塊20向服務器4發出訪問請求。CPU26收到訪問請求后，查找存儲于第一存儲模塊19中的監測數據，并將該監測數據通過第一通信模塊19發送給終端設備
5。終端設備5先通過第二通信模塊來接收所需監測數據，再通過診斷模塊21來提取監測數據中表征斷路器的工作狀態的監測參數。該診斷模塊21將提取的監測參數值與預設的低級警告閾值或高級警告閾值進行比較，以判斷該監測參數值是否超過該低級警告閾值或該高級警告閾值。若該監測參數值介于該低級警告閾值與該高級警告閾值之間，則表示被監測的斷路器可以工作，但工作狀態不佳，可能出現問題。此時該診斷模塊21將該監測參數對應的工作狀態不佳的斷路器在顯示模塊23上進行標示，并執行警告指令，將警告的控制信號發送給提醒模塊22。提醒模塊22收到控制信號后，間歇地播放警告聲音，并發出黃色的閃爍燈光，以提醒用戶及時更換在顯示模塊23上被標示的斷路器。如該診斷模塊21判斷該監測參數值超過該高級警告閾值，則表示被監測的斷路器已經完全不能工作，此時該診斷模塊21向提醒模塊22發出報警的控制信號。提醒模塊22收到該控制信號后，連續不斷地播放報警聲音，并發出紅色的閃爍燈光，以提醒用戶立即更換在顯示模塊23上被標示的斷路器。
[0030]即用戶通過終端設備5對斷路器的運行狀態進行實時在線監測是通過安裝在該終端設備5上的斷路器在線監測軟件實現的。用戶通過該斷路器在線監測軟件來讀取服務器4中的監測數據，并提取表征斷路器的工作狀態的監測參數。用戶還可通過該斷路器在線監測軟件對斷路器的運行狀態進行趨勢分析。用戶通過終端設備5從服務器4下載的監測數據，以及通過該斷路器在線監測軟件所得的斷路器運行狀態的趨勢分析數據由第二存儲模塊24進行存儲。終端設備5在顯示模塊23上顯示出斷路器的運行狀態的趨勢曲線供用戶進行參考。用戶根據提取的監測參數，并結合由上述斷路器在線監測軟件所提供的斷路器運行狀態的趨勢曲線，可得到被監測的斷路器的工作狀況，并根據斷路器的工作狀況來合理安排維修計劃。用戶打開安裝在終端設備5上的斷路器在線監測軟件后，終端設備5在顯示模塊23上顯示出斷路器在線監測界面。用戶可在該斷路器在線監測界面下設置斷路器機構箱內部溫度等監測參數的正常值、低級警告閾值和高級警告閾值，以降低斷路器的事故發生率。
[0031]上面結合附圖對本實用新型的實施例進行了描述，但是本實用新型并不局限于上述的【具體實施方式】，上述的【具體實施方式】僅僅是示意性的，而不是限制性的，本領域的普通技術人員在本實用新型的啟示下，在不脫離本實用新型宗旨和權利要求所保護的范圍情況下，還可做出很多形式，這些均屬于本實用新型的保護之內。
【權利要求】
1.一種斷路器在線監測系統，其特征在于，包括多個與被監測的斷路器相連接，用于監測所述斷路器的工作狀態，采集與所述斷路器的工作狀態對應的監測信號，并提取所述監測信號中的監測數據的斷路器監測裝置(I )、與所述多個的斷路器監測裝置(I)連接，用于接收并存儲所述斷路器監測裝置(I)的監測數據的服務器(4)、以及與所述服務器(4)連接，用于讀取所述服務器(4 )中的監測數據，并對該監測數據進行處理而獲取斷路器的運行狀態的終端設備(5)。
2.根據權利要求1所述的斷路器在線監測系統，其特征在于，所述斷路器監測裝置(I)包括用于采集所述斷路器的監測信號的信號采集單元(6)、與所述信號采集單元(6)連接，用于對所述信號采集單元(6)采集的監測信號進行處理，以獲取所述斷路器的監測數據的信號處理單元(12)、以及與所述信號處理單元(12)連接，用于在所述斷路器監測裝置(I)與所述服務器(4)之間進行數據傳輸的傳輸單元(17)。
3.根據權利要求2所述的斷路器在線監測系統，其特征在于，所述信號采集單元(6)包括用于采集所述斷路器的觸頭的位移信號的位移傳感器(11)、用于采集所述斷路器的分/合閘線圈電流信號以及斷路器的儲能電機的電流信號的霍爾電流傳感器(8)、用于將所述斷路器開關分/合時的振動信號轉換成電信號的加速度傳感器(9)、用于測量所述斷路器機構箱內部溫度信號的溫度傳感器(7)、以及用于測量所述斷路器的一次電流信號的電流互感器(10)。
4.根據權利要求2所述的斷路器在線監測系統，其特征在于，所述信號處理單元(12)包括與所述信號采集單元(6)連接，用于對所述信號采集單元(6)采集的監測信號進行放大和濾波處理的信號處理電路(13)、與所述信號處理電路(13)連接，用于將處理后的監測信號轉換為數字信號的A/D轉換電路(14)、與所述A/D轉換電路(14)連接，用于提取該數字信號中的監測數據的數據處理電路(15)、以及與所述數據處理電路(15)連接，用于存儲該監測數據的第三存儲模塊(16)。
5.根據權利要求1所述的斷路器在線監測系統，其特征在于，所述斷路器在線監測系統還包括與所述斷路器監測裝置(I)連接，用于將所述斷路器監測裝置(I)的輸出信號進行轉換和傳輸的信號轉換裝置(25 )。
6.根據權利要求5所述的斷路器在線監測系統，其特征在于，所述信號轉換裝置(25)包括與所述傳輸單元(17 )連接，用于接收所述傳輸單元(17)的數字信號，并將該數字信號轉換成光信號的第一光電轉換器(2)、以及與所述第一光電轉換器(2)連接，用于接收所述第一光電轉換器(2 )的光信號，并將該光信號轉換成數字信號的第二光電轉換器(3 )。
7.根據權利要求1所述的斷路器在線監測系統，其特征在于，所述服務器(4)包括與所述第二光電轉換器(3)連接，用于接收所述斷路器監測裝置(I)的監測數據的第一通信模塊(18)、與所述第一通信模塊(18)連接，用于處理所述斷路器監測裝置(I)和所述終端設備(5 )對所述服務器(4)的訪問請求的CPU (26)、以及與所述CPU (26 )連接，用于存儲所述監測數據的第一存儲模塊(19)。
【文檔編號】G01R31/327GK203479988SQ201320352672
【公開日】2014年3月12日 申請日期:2013年6月19日 優先權日:2013年6月19日
【發明者】黃興倉, 周丹, 馬慶龍, 段軍鵬, 熊超, 劉譞, 李文輝, 曹蕾, 董俊賢, 劉麗琴 申請人:云南電網公司楚雄供電局, 昆明盛潤泰電子技術有限公司
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