專利名稱：一種永磁真空斷路器在線監(jiān)測(cè)與診斷裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于電力設(shè)備領(lǐng)域，尤其涉及一種永磁真空斷路器的在線監(jiān)測(cè)與診斷裝置。
背景技術(shù)：
永磁真空斷路器用于控制永磁真空斷路器的分合閘操作以及斷路器狀態(tài)的在線監(jiān)測(cè)并對(duì)斷路器潛在缺陷做出判斷，提高供電安全和可靠性。斷路器是電網(wǎng)中用來(lái)投入和切斷電力負(fù)荷的一次設(shè)備。傳統(tǒng)的彈簧操動(dòng)機(jī)構(gòu)斷路器由于機(jī)械零部件多，容易發(fā)生故障， 如拒分、拒合或不能開(kāi)斷，故障率高，并容易引起電網(wǎng)事故，造成巨大的經(jīng)濟(jì)損失。電力裝置對(duì)斷路器的運(yùn)行可靠性提出了非常高的要求，早期對(duì)斷路器的檢修是通過(guò)一次設(shè)備的定期檢修來(lái)完成，花費(fèi)的人力物力較多，而且往往不能及時(shí)發(fā)現(xiàn)問(wèn)題。雖然斷路器操動(dòng)機(jī)構(gòu)從電磁機(jī)構(gòu)、彈簧機(jī)構(gòu)發(fā)展到現(xiàn)在的永磁機(jī)構(gòu)，已經(jīng)在可靠性上取得了很大的提高，但是還存在著諸多問(wèn)題，如永磁的磁性退化，儲(chǔ)能電容的耐壓壽命等等，這些問(wèn)題將直接影響永磁操動(dòng)機(jī)構(gòu)在斷路器中的應(yīng)用。本發(fā)明專利公布了一種永磁真空斷路器的在線監(jiān)測(cè)與診斷技術(shù)，通過(guò)對(duì)永磁真空斷路器狀態(tài)在線監(jiān)測(cè)與診斷來(lái)提高斷路器的運(yùn)行可靠性，適應(yīng)智能電網(wǎng)對(duì)供電裝備的可靠性和安全水平的要求，進(jìn)而提升整個(gè)電網(wǎng)的智能化水平。

發(fā)明內(nèi)容
發(fā)明目的針對(duì)上述現(xiàn)有存在的問(wèn)題和不足，本發(fā)明提供了一種永磁真空斷路器的在線監(jiān)測(cè)與診斷裝置，通過(guò)對(duì)永磁真空斷路器狀態(tài)在線監(jiān)測(cè)與診斷來(lái)提高斷路器的運(yùn)行可靠性，適應(yīng)智能電網(wǎng)對(duì)供電裝備的可靠性和安全水平的要求，進(jìn)而提升整個(gè)電網(wǎng)的智能化水平。技術(shù)方案為實(shí)現(xiàn)上述發(fā)明目的，本發(fā)明采用以下技術(shù)方案一種永磁真空斷路器在線監(jiān)測(cè)與診斷裝置，包括控制模塊、分合間單元、模擬量采集模塊、三相電量采集模塊和按鍵顯示模塊，其中，
模擬量采集模塊，對(duì)觸頭壓力、觸頭位移、分合間單元電壓和電流進(jìn)行采樣，并傳輸?shù)剿隹刂颇K；
三相電量采集模塊，用于對(duì)三相輸電線路的電壓、電流進(jìn)行采樣，并傳輸?shù)剿隹刂颇?br> 塊；
控制模塊，根據(jù)模擬量采集模塊和三相電量采集模塊的采樣數(shù)據(jù)，對(duì)分合間單元發(fā)出驅(qū)動(dòng)信號(hào)；將采樣數(shù)據(jù)存儲(chǔ)并處理與按鍵顯示模塊進(jìn)行數(shù)據(jù)交換； 按鍵顯示模塊，與所述控制模塊實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)讀寫(xiě)功能； 分合間單元，根據(jù)控制模塊發(fā)出的驅(qū)動(dòng)信號(hào)進(jìn)行分間或合間操作。作為優(yōu)選，所述控制模塊包括第一單片機(jī)、第二單片機(jī)和雙口 RAM，所述第一單片機(jī)通過(guò)雙口 RAM與第二單片機(jī)實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)交換，所述第一單片機(jī)用于接收所述模擬量采集模塊和三相電量采集模塊傳輸?shù)牟蓸?，并?duì)所述分合間單元發(fā)出驅(qū)動(dòng)信號(hào)；所述第二單片機(jī)通過(guò)雙口 RAM與第一單片機(jī)進(jìn)行數(shù)據(jù)交換，并同時(shí)與所述按鍵顯示模塊實(shí)現(xiàn)讀寫(xiě)功能。作為優(yōu)選，所述分合閘單元包括分合閘線圈和MOSFET，將第一 MOSFET和第二 MOSFET的漏極相連作為驅(qū)動(dòng)電源的一個(gè)輸出端，同時(shí)構(gòu)成上橋臂；再將第三MOSFET和第四 MOSFET的源極相連作為驅(qū)動(dòng)電源另一輸出端，同時(shí)構(gòu)成下橋臂；所述第一 MOSFET源極、第三MOSFET漏極和分合閘線圈一端相連；所述第二 MOSFET源極、第四MOSFET漏極和分合閘線圈另一端相連；同時(shí)所有MOSFET由發(fā)光二極管控制，該發(fā)光二極管兩端分別接高電平和所述控制模塊的驅(qū)動(dòng)信號(hào)。作為優(yōu)選，所述第一單片機(jī)和第二單片機(jī)均采用STC12C5A32S2，所述雙口 RAM型號(hào)為IDT7132，所述三相電量采集模塊的芯片采用ATT7022B
有益效果與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有以下優(yōu)點(diǎn)對(duì)永磁真空斷路器速度、真空度、 觸頭壓力和供電電源進(jìn)行在線監(jiān)測(cè)與診斷，可以有效避免因斷路器故障運(yùn)行時(shí)所造成的損失，提高供電的整體運(yùn)行水平和安全性，進(jìn)而提升整個(gè)電網(wǎng)的智能化水平。


圖1為本發(fā)明裝置框架圖2為本發(fā)明所述分合閘單元電路原理圖； 圖3為本發(fā)明所述分合閘單元中MOSFET驅(qū)動(dòng)電路；
其中，控制模塊1、分合間單元2、模擬量采集模塊3、三相電量采集模塊4、按鍵顯示模 Ife 5、第一單片機(jī) 6、第二單片機(jī) 7、雙口 RAM8、第一 M0SFET9、第二 M0SFET10、第三 M0SFET11、 第四M0SFET12、分合閘線圈13。
具體實(shí)施例方式下面結(jié)合附圖和具體實(shí)施例，進(jìn)一步闡明本發(fā)明，應(yīng)理解這些實(shí)施例僅用于說(shuō)明本發(fā)明而不用于限制本發(fā)明的范圍，在閱讀了本發(fā)明之后，本領(lǐng)域技術(shù)人員對(duì)本發(fā)明的各種等價(jià)形式的修改均落于本申請(qǐng)所附權(quán)利要求所限定的范圍。如圖1 3所示，一種永磁真空斷路器在線監(jiān)測(cè)與診斷裝置，包括控制模塊1、分合閘單元2、模擬量采集模塊3、三相電量采集模塊4和按鍵顯示模塊5，本發(fā)明所述分合閘單元2的永磁機(jī)構(gòu)驅(qū)動(dòng)模塊采用MOSFET橋式電路組成，如圖2 3所示。通過(guò)導(dǎo)通MOSFET 來(lái)實(shí)現(xiàn)分合閘線圈13電流的控制，以驅(qū)動(dòng)操動(dòng)機(jī)構(gòu)實(shí)現(xiàn)斷路器的分合閘，分別導(dǎo)通上橋臂和下橋臂中相應(yīng)的MOSFET實(shí)現(xiàn)驅(qū)動(dòng)線圈的電流控制。橋臂中的每一個(gè)MOSFET的導(dǎo)通和關(guān)閉均由一組對(duì)應(yīng)的驅(qū)動(dòng)電路控制，即圖3所示的驅(qū)動(dòng)電路。驅(qū)動(dòng)電路中，來(lái)自第一單片機(jī)6 的驅(qū)動(dòng)信號(hào)通過(guò)腳14輸入，第一管腳15接MOSFET的驅(qū)動(dòng)電源(即DC5V轉(zhuǎn)DC12V的電源模塊)，第二管腳16接MOSFET的門極，第三管腳17接MOSFET的源極，這樣的接法保證在單片機(jī)上電時(shí)各管腳為高電平時(shí)不產(chǎn)生誤動(dòng)。具體的說(shuō)，所述分合閘單元包括分合閘線圈13和 MOSFET,將第一 M0SFET9和第二 M0SFET10的漏極相連作為驅(qū)動(dòng)電源的一個(gè)輸出端，同時(shí)構(gòu)成上橋臂；再將第三M0SFET11和第四M0SFET12的源極相連作為驅(qū)動(dòng)電源另一輸出端，同時(shí)構(gòu)成下橋臂；所述第一 M0SFET9源極、第三M0SFET11漏極和分合閘線圈13 —端相連；所述第二 M0SFET10源極、第四M0SFET12漏極和分合閘線圈13另一端相連；同時(shí)所有MOSFET由發(fā)光二極管控制，該發(fā)光二極管兩端分別接高電平和所述控制模塊的驅(qū)動(dòng)信號(hào)采用霍爾電壓電流元器件實(shí)現(xiàn)永磁機(jī)構(gòu)分合閘線圈13電流電壓的調(diào)理變換。
本發(fā)明的永磁真空斷路器在線監(jiān)測(cè)與診斷裝置的控制模塊1由兩片單片機(jī) STC12C5A32S2構(gòu)成，如圖1所示。其中第一單片機(jī)6通過(guò)鎖存器74HC573鎖存低8位地址，并通過(guò)第一單片機(jī)6U1P0 口、P2 口與雙口 RAM8進(jìn)行數(shù)據(jù)交換，第二單片機(jī)7也以同樣的方式對(duì)雙口 RAM8進(jìn)行讀寫(xiě)。第一單片機(jī)6、第二單片機(jī)7的數(shù)據(jù)交換通過(guò)中斷的方式實(shí)現(xiàn)，寫(xiě)入數(shù)據(jù)的同時(shí)提醒對(duì)方單片機(jī)進(jìn)行數(shù)據(jù)的接收。三相電量采集模塊4的芯片采用ATT7022B， 并通過(guò)芯片的SPI 口與第一單片機(jī)6的SPI 口通信，第一單片機(jī)6的SPI 口設(shè)置為P4.3為同步時(shí)鐘信號(hào)，再通過(guò)P4. 0實(shí)現(xiàn)三相電量采集模塊4芯片的片選。觸頭的壓力采樣、位移采樣、驅(qū)動(dòng)線圈的電壓電流采樣是通過(guò)第一單片機(jī)6的Pl 口采集完成，并構(gòu)成所述的模擬量采集模塊3。其中，Pl. 0為電源電壓采集口，Pl. 1為合閘線圈電壓采集口，Pl. 2為合閘線圈電流采集口，Pl. 3為分閘線圈電壓采集口，Pl. 4為分閘線圈電流采集口，Pl. 5為觸頭壓力采集口，Pl. 6為動(dòng)鐵心位移采集口。分合閘單元2通過(guò)P4. 4與P5. 3控制，驅(qū)動(dòng)信號(hào)通過(guò)光耦加載到MOSFET的門極，驅(qū)動(dòng)操動(dòng)機(jī)構(gòu)實(shí)現(xiàn)分合閘。裝置按鍵顯示模塊5包括采用 12864液晶顯示信息，液晶通過(guò)并口與第二單片機(jī)7進(jìn)行通信，并通過(guò)第二單片機(jī)7的Pl 口實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的讀寫(xiě)。裝置的按鍵信息通過(guò)SM162!3B處理并實(shí)現(xiàn)按鍵功能，并通過(guò)其SPI 口實(shí)現(xiàn)與第二單片機(jī)7的數(shù)據(jù)交換。第一單片機(jī)6采集到的信號(hào)通過(guò)雙口 RAM8將數(shù)據(jù)傳輸?shù)降诙纹瑱C(jī)7中，并被第二單片機(jī)7保存于其上的EEPROM里，以供查詢。使用第二單片機(jī) 7上的UART串口實(shí)現(xiàn)裝置的RS485通信，電平轉(zhuǎn)換芯片采用SN75176。
權(quán)利要求
1.一種永磁真空斷路器在線監(jiān)測(cè)與診斷裝置，其特征在于包括控制模塊、分合閘單元、模擬量采集模塊、三相電量采集模塊和按鍵顯示模塊，其中，模擬量采集模塊，對(duì)觸頭壓力、觸頭位移、分合間單元電壓和電流進(jìn)行采樣，并傳輸?shù)剿隹刂颇K；三相電量采集模塊，用于對(duì)三相輸電線路的電壓、電流進(jìn)行采樣，并傳輸?shù)剿隹刂颇K；控制模塊，根據(jù)模擬量采集模塊和三相電量采集模塊的采樣數(shù)據(jù)，對(duì)分合間單元發(fā)出驅(qū)動(dòng)信號(hào)；將采樣數(shù)據(jù)存儲(chǔ)并處理與按鍵顯示模塊進(jìn)行數(shù)據(jù)交換；按鍵顯示模塊，與所述控制模塊實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)讀寫(xiě)功能；分合間單元，根據(jù)控制模塊發(fā)出的驅(qū)動(dòng)信號(hào)進(jìn)行分間或合間操作。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述永磁真空斷路器在線監(jiān)測(cè)與診斷裝置，其特征在于所述控制模塊包括第一單片機(jī)、第二單片機(jī)和雙口 RAM，所述第一單片機(jī)通過(guò)雙口 RAM與第二單片機(jī)實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)交換，所述第一單片機(jī)用于接收所述模擬量采集模塊和三相電量采集模塊傳輸?shù)牟蓸?，并?duì)所述分合間單元發(fā)出驅(qū)動(dòng)信號(hào)；所述第二單片機(jī)通過(guò)雙口 RAM與第一單片機(jī)進(jìn)行數(shù)據(jù)交換，并同時(shí)與所述按鍵顯示模塊實(shí)現(xiàn)讀寫(xiě)功能。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述永磁真空斷路器在線監(jiān)測(cè)與診斷裝置，其特征在于所述分合閘單元包括分合閘線圈和M0SFET，將第一 MOSFET和第二 MOSFET的漏極相連作為驅(qū)動(dòng)電源的一個(gè)輸出端，同時(shí)構(gòu)成上橋臂；再將第三MOSFET和第四MOSFET的源極相連作為驅(qū)動(dòng)電源另一輸出端，同時(shí)構(gòu)成下橋臂；所述第一 MOSFET源極、第三MOSFET漏極和分合閘線圈一端相連；所述第二 MOSFET源極、第四MOSFET漏極和分合閘線圈另一端相連；同時(shí)所有MOSFET 由發(fā)光二極管控制，該發(fā)光二極管兩端分別接高電平和所述控制模塊的驅(qū)動(dòng)信號(hào)。
4.根據(jù)權(quán)利要求2所述永磁真空斷路器在線監(jiān)測(cè)與診斷裝置，其特征在于所述第一單片機(jī)和第二單片機(jī)均采用STC12C5A32S2，所述雙口 RAM型號(hào)為IDT7132，所述三相電量采集模塊的芯片采用ATT7022B。
全文摘要
本發(fā)明公開(kāi)了一種永磁真空斷路器的在線監(jiān)測(cè)與診斷裝置，包括控制模塊、分合閘單元、模擬量采集模塊、三相電量采集模塊和按鍵顯示模塊，所述控制模塊根據(jù)模擬量采集模塊和三相電量采集模塊的采樣數(shù)據(jù)，對(duì)分合閘單元發(fā)出驅(qū)動(dòng)信號(hào)；將采樣數(shù)據(jù)存儲(chǔ)并處理后，與按鍵顯示模塊進(jìn)行數(shù)據(jù)交換，從而通過(guò)永磁真空斷路器狀態(tài)在線監(jiān)測(cè)與診斷來(lái)提高斷路器的運(yùn)行可靠性，可以有效避免因斷路器故障運(yùn)行時(shí)所造成的損失，提高供電的整體運(yùn)行水平和安全性，適應(yīng)智能電網(wǎng)對(duì)供電裝備的可靠性和安全水平的要求，進(jìn)而提升整個(gè)電網(wǎng)的智能化水平。
文檔編號(hào)G01M13/00GK102520346SQ20111041502
公開(kāi)日2012年6月27日 申請(qǐng)日期2011年12月13日 優(yōu)先權(quán)日2011年12月13日
發(fā)明者夏苗, 張俊, 房淑華, 林鶴云, 柳慶東, 金平, 陳祥 申請(qǐng)人:東南大學(xué)