亚星游戏官网-www.yaxin868.com

专利名称：断路器在线监测装置的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种对6KV～500KV各类型高压断路器进行在线监测的监测装置。
断路器是变电的重要主设备，其所占数量最多，故障率在电网中所占比例仅次于线路故障，是变电设备中的主要监测对象。供电企业长期以来采用的都是计划检修和故障检修制度。即无论设备实际状况如何，只要“到期”就要“检修”，盲目性大。不仅需投入大量人力物力，增大计划停电时间，同时还增大了人身事故和误操作事故的可能性，严重制约了供电可靠率的提高，也影响了电网的先进性。现有技术的缺点详述如下1、定期检修造成大量浪费。例如，断路器可能在检修期间内并无动作，其性能完好，但按照定期检修的要求必修对其进行检修并更换备件，从而造成不必要的人力与物力的损失；2、定期检修增大了误操作事故与人身事故的可能性。很多断路器故障都是由于检修不当引起的，同时，由于断路器用于高电压等级的切换，极小的疏忽就可能给检修人员造成人身事故，检修次数的增加增大了事故机率；3、频繁的操作及过度的折卸检修会降低高压断路器动作的可靠性。且随着生活水平的提高，人们对供电可靠性的要求也越来越高，定期检修带来的频繁停电将造成诸多不便；4、定期检修无法进行实时监测，不能确保断路器在运行过程中保持完好，有些部件未到检修时间时已损坏，因此仍无法避免事故的发生。
本实用新型的目的在于避免上述现有技术中的不足之处，而提供一种实时监测，大大降低了运行、维护成本及故障率，延长了设备使用寿命的断路器在线监测装置本实用新型的设计方案如下一种断路器在线监测装置，包括单片机1和通过数据总线与之相接的存储器3，其特殊之处在于所述的单片机1，其输入端分别接有模拟量8和开入6，其输出端接有开出量7，其串行口接有通信接口5，其通过数据总线还接有现场可编程器件2和时钟4，所述单片机1为80C196。
上述模拟量8可包括分别接于传感器G采集信号输出端和实时信号输出端的运放U6和运放U7，所述运放U7输出端接单片机1内的A/D采集接口，所述运放U6的输出端经电阻R、电容C构成的滤波电路接单片机1内的A/D采样接口。
上述开入量6可包括光耦U4，其输出端接单片机1的高速输入口；所述开出量7包括光耦U5，其输入端接于单片机1的高速输出端，其输出端接继电器J。
上述通信接口5可包括光耦U1，其输入端接单片机1的串行口，其输出端接有电平转换U2、U3。
上述现场可编程器件2可采用把单片机1需要的外围扩展电路都集成在一个封装内的芯片；所述时钟4可采用含锂电池、石英晶振和写保护电路的实时时钟芯片。
附图图面说明如下

图1为本实用新型的原理框图；图2为本实用新型的通信接口的电路原理图图3为本实用新型的开入量电路原理图；图4为本实用新型的开出量电路原理图；图5为本实用新型的模拟量一路输入的电路原理图。
下面将结合附图对本实用新型作进一步详述参见图1，本实用新型的单片机1，其输入端分别接有模拟量8和开入量6，其输出端接有开出量7，其串行口接有通信接口5。时钟4、存储器3和现场可编程器件2通过数据总线与单片机1相接。本实用新型的单片机1可采用80C196，其是INTER公司推出的高性能的CHMOS16位单片机，它包含了以往被认为是外部设备的各种电路，如时钟发生器，I/O口，A/D转换器，PWM，串行口，定时/计数器，监视定时器，高速输入/输出器，外设事务服务器PTS，波形发生器等。该单片机最大特点是RALU没有采用常规的累加器结构，其操作直接面向256字节寄存器空间。消除了累加器的瓶颈效应，加速了数据交换和更改的能力，提高了单片机CPU的吞吐力。因而尤其适用于接收、存储、处理和传送采集数据。现场可编程器件2采用WSI公司生产的PSD813F1，它把单片机1需要的外围扩展电路都集成在一个封装内，减少了硬件电路的元件数目，提高了系统的可靠性。PSD813F1器件内部构造包括以下几部分(1)作为核心的可编程逻辑PLD，由闪速译码PLD，闪速通用PLD等构成，由开发工具编程实现特定的逻辑；(2)总线控制逻辑能够直接译码，直接与单片机CPU相连接而不需要其他附加逻辑，AD0-AD15数据总线与CPU的P3口与P4口连接；(3)内含1M位的FLASH用来存储程序，256K位的EPROM,16K位的SRAM用来存放CPU采集和处理的数据；(4)A,B,C,D四个I/O端口，每一个I/O引脚都可单独构造。通过CPU指令进行设定。
存储器3采用62256，其通过数据总线与单片机1连接，片选信号由现场可编程器件2，即PSD813的PC7给出，用来存放单片机1通过A/D转换口采集来的录波数据。时钟4采用DS12887，是实时时钟器件，集成度高，不需要外围电路支持，与用户接口极为方便。尤其是该芯片内含锂电池、石英晶振和写保护电路，是一个完整的子系统。其与单片机1通过RD、WR脚及数据总线连接，片选信号由现场可编程器件2的PD1脚给出，单片机1可对其进行时间的设置和读取。
参见图2，本实用新型通信接口5采用的RS-485总线通过四根通信线将所有装置连接，实现多点总线结构。为了减少线路干扰，采用TIL521光耦U1进行隔离。电平转换U2、U3可采用MAX1487，用来将单片机1输出的TTL电平转换为总线需要的差分电平和将差分电平转换为TTL电平。单片机1由串行口TXD、RXD经光耦U1输出通讯信息，通过HSO3控制允许或禁止通信。
参见图3，为了避免电站强电场对信号的干扰，采用TIP521光耦U4对开入的断路器辅助接点信号进行隔离后输入单片机1的高速输入口。其中断路器常闭接点通过光耦U4连入单片机1的HSI0，常开辅助接点连入HSI1。
参见图4，系统开出量是断电器J的接点信号，采用带达林顿输出的光耦U5控制24V继电器J的输出。当装置产生报警信号时，由单片机1的高速输出脚HSO0输出控制信号，通过光耦U5的光隔放大后使继电器J闭合。
参见图5，系统通过传感器G将需采集的信号转换为0-20ma标准信号输入，运放U6即U402B的LF353进行一极跟随，经电阻R与电容C进行滤波后送入单片机1的A/D采样接口。传感器G输出的实时信号为-2.5V-2.5V交流信号，而单片机1只能采集0-5V直流信号，因此，将实时信号选加一2.5V将其转换为0-5V信号经运放U7一极跟随后输入单片机1的A/D采样接口。
工作时，断路器在线监测装置由CT二次采集系统电流信号，分别经高精度穿心式霍尔传感器将三相电流与分、闸线圈电流、油泵电机电流转换为电流信号输入单片机1的A/D转换口，通过位移传感器、温湿度传感器、压力传感器将断路器位移信号、温湿度信号、压力信号经模拟量8输入单片机1。
a、断路器正常工作时，装置实时采集三相电流值、分合闸线圈电流值、温湿度变化情况、油泵打压状况、SF6气体压力情况。单片机1通过A/D口将这些采集来的模拟量信号处理后经模拟量8存放在现场可编程器件2即PSD813的SRAM中。
b、断路器分断时，单片机1检测到分闸线圈上电流突变，对分闸线圈与三相电流波形及触头运动位移进行高密度采样，并将采集的结果放入存储器3，即RAM芯片62256中。若分闸线圈通电结束时，断路器无动作，则单片机1通过HSO0发出报警信号。若接到断路器辅助接点开入量6的动作信号，记录动作时间，并根据接入的手跳断电器信号与保护信号以及电流大小判断分断的类型，累计动作次数一次。
c、每次断路器分断后，系统将累计三相电流的开断电流与保存在EEPROM中设定的空载、负载、故障一段、故障二段、故障三段的操作次数与设定值比较，超过设定的检修计划时通过HSO0由开出量7发出检修报警。
d、断路器闭合时，CPU检修到合闸线圈电流突变，对合闸线圈、三相状态及断路器、触头运动位移、辅助接点进行采样并将采集的结果放入存储器3，即RAM芯片62256中。若合闸线圈通电结束时断路器无动作，则经开出量7发出报警信号。
e、当CPU监测到电机电流突变时，采集并计算电机打压时间，1S平均电流、5S稳定电流，将采集的数据结果保存在PSD813的SRAM中如，发现打压时间过长或电流值过高或过低，均会产生报警。同时，系统记录下打压日期、时间等参数并保存在现场可编程器件2即PSD813的EEROM中。
f、当CPU监测到SF6气体压力小于PSD813中EEROM的设定值时，将发出报警信号。
g、当CPU监测到温湿度超过PSD813中EEROM的设定值时，将发出报警信号。
h、当单片机1通过通信接口5监测到上位机通信呼唤时，即将采集的数据由串行口通过RS-485总线传递给上位机。
本实用新型与现有技术相比具有如下优点1、大大降低了检修人员的现场试验和测量工作量，降低了维护成本，避免了不必要的备件消耗；2、减少定期设备大修，降低了由于不当或不必要的检修引起故障的可能性；3、实时监测，发现问题于萌芽状态，可节省大量的人力和物力，可靠避免事故和故障的发生，并可建立临时的运行约束，提示问题向更严重化的方向发展；4、降低了非计划停电时间，提高了供电可靠率；5、延长了断路器寿命，有设备运行数据库和参数动态监视能力，可以更准确地预见设备的寿命。
6、原来在线时无法采集的断路器运行数据，现在可通过特殊的传感器在线采集，通过微处理器处理与上传，从而实现断路器的在线实时监测，提高了运行的可靠性。
权利要求1.一种断路器在线监测装置，包括单片机(1)和通过数据总线与之相接的存储器(3)，其特征在于所述的单片机(1)，其输入端分别接有模拟量(8)和开入量(6)，其输出端接有开出量(7)，其串行口接有通信接口(5)，其通过数据总线还接有现场可编程器件(2)和时钟(4)，所述单片机(1)为80C196。
2.如权利要求1所述的断路器在线监测装置，其特征在于所述模拟量(8)包括分别接于传感器G采集信号输出端和实时信号输出端的运放U6和运放U7，所述运放U7输出端接单片机(1)内的A/D采集接口，所述运放U6的输出端经电阻R、电容C构成的滤波电路接单片机(1)内的A/D采样接口。
3.如权利要求1或2所述的断路器在线监测装置，其特征在于所述开入量(6)包括光耦U4，其输出端接单片机(1)的高速输入口；所述开出量(7)包括光耦U5，其输入端接于单片机(1)的高速输出端，其输出端接继电器J。
4.如权利要求3所述的断路器在线监测装置，其特征在于所述通信接口(5)包括光耦U1，其输入端接单片机(1)的串行口，其输出端接有电平转换U2、U3。
5.如权利要求4所述的断路器在线监测装置，其特征在于所述现场可编程器件(2)采用把单片机(1)需要的外围扩展电路都集成在一个封装内的芯片；所述时钟(4)是含锂电池、石英晶振和写保护电路的实时时钟芯片。
专利摘要一种断路器在线监测装置,包括单片机和通过数据总线与之相接的存储,其特殊之处在于:所述的单片机,其输入端分别接有模拟量和开入量,其输出端接有开出量,其串行口接有通信接口,其通过数据总线还接有现场可编程器件和时钟,所述单片机为80C196。本实用新型可实时监测,大大降低了运行、维护成本及故障率,延长了设备使用寿命。
文档编号G01R31/327GK2456176SQ0026138
公开日2001年10月24日 申请日期2000年12月4日 优先权日2000年12月4日
发明者刘正祥, 李青峰, 赵永辉, 张安社 申请人:王农