專利名稱：斷路器跳閘脈沖監(jiān)測系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型涉及一種斷路器跳閘脈沖信號監(jiān)測系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
電力系統(tǒng)中高壓斷路器偷跳時有發(fā)生，給系統(tǒng)安全穩(wěn)定運行帶來了一定的危害。一般造成斷路器偷跳的原因有 兩方面，一是斷路器機構(gòu)本身的機械故障引起的跳閘，二是二次回路故障引起的跳閘。由于在可能導(dǎo)致斷路器跳閘的各個電氣回路沒有對應(yīng)的具有記錄功能的跳閘脈沖監(jiān)測設(shè)備，往往使得斷路器發(fā)生偷跳后無法可靠區(qū)分是機構(gòu)原因造成的偷跳，還是二次回路故障造成的偷跳，要費時費力地區(qū)甄別偷跳的原因，排除故障效率低。

實用新型內(nèi)容本實用新型的是提供一種有助于快速排除跳閘故障的斷路器跳閘脈沖監(jiān)測系統(tǒng)。為解決上述技術(shù)問題，本實用新型采用如下技術(shù)方案一種斷路器跳閘脈沖監(jiān)測系統(tǒng)，安裝于二次跳閘回路上，其特征在于，包括用于監(jiān)測斷路器二次跳閘回路中的跳閘信號并記錄及保存跳閘發(fā)生的相關(guān)數(shù)據(jù)的跳閘脈沖監(jiān)測器、通過無線通信方式從所述的跳閘脈沖監(jiān)測器中讀取所述的相關(guān)數(shù)據(jù)并轉(zhuǎn)換后進行顯示的跳閘信號閱讀器，其中，所述的跳閘脈沖監(jiān)測器包括電流互感器，所述的跳閘脈沖監(jiān)測器通過該電流互感器監(jiān)測二次跳閘回路中電流信號；所述的跳閘信號閱讀器內(nèi)部具有GPS授時模塊，通過該GPS授時模塊將讀取的所述的相關(guān)數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為GPS授時時間并顯示，跳閘發(fā)生的所述的相關(guān)數(shù)據(jù)包括跳閘發(fā)生時刻和跳閘脈沖寬度。優(yōu)選地，所述的跳閘脈沖監(jiān)測器包括第一微控制器、接入該第一微控制器第一實時時鐘芯片及用于實現(xiàn)無線通信的第一紅外收發(fā)模塊，所述的電流互感器監(jiān)測到的電流信號經(jīng)過低通濾波及全波整流放大電路處理后由一個三極管將其轉(zhuǎn)化為TTL電平信號而送至所述的第一微控制器的外部中斷接口，所述的第一微控制器記錄并保存跳閘信號引起的中斷響應(yīng)的時間和二次跳閘回路由于通電與斷電脈沖所引起的兩次中斷響應(yīng)的時間間隔。優(yōu)選地，所述的電流互感器采用開口式磁感應(yīng)探頭以滿足不停電安裝。優(yōu)選地，所述的跳閘脈沖監(jiān)測器包括按鍵和指示燈。優(yōu)選地，所述的跳閘信號閱讀器包括第二微控制器、接入該第二微控制器的第二實時時鐘芯片及與所述的第一紅外收發(fā)模塊相匹配的第二紅外收發(fā)模塊、存儲器及LCD顯示模塊，所述的跳閘信號閱讀器通過第一、第二紅外收發(fā)模塊讀取所述的跳閘脈沖監(jiān)測器中保存的跳閘相關(guān)數(shù)據(jù)后轉(zhuǎn)換為GPS授時時間并通過所述的LCD顯示模塊進行顯示。 優(yōu)選地，所述的存儲器選用EEPR0M。優(yōu)選地，所述的跳閘信號閱讀器包括跳閘試驗信號發(fā)生模塊、按鍵及指示燈。本實用新型現(xiàn)對于現(xiàn)有技術(shù)的有益效果在于該監(jiān)測器具有外形小巧、功耗低、免維修的特點，適應(yīng)不停電安裝的特點，合理布置監(jiān)測點，可以快速有效地縮小故障查找范圍，通過無線通信的方式利用跳閘信號閱讀器從跳閘脈沖監(jiān)測器中讀取跳閘相關(guān)數(shù)據(jù)以便于進行分析比對，以快速排除故障，保障系統(tǒng)安全運行。

附圖I為本實用新型的斷路器跳閘脈沖監(jiān)測系統(tǒng)中跳閘脈沖監(jiān)測器的原理框圖；附圖2為本實用新型的斷路器跳閘脈沖監(jiān)測系統(tǒng)中跳閘信號閱讀器的原理框圖；附圖3為跳閘脈沖監(jiān)測器中實時時鐘芯片與單片機的硬件連接示意圖；附圖4為跳閘脈沖監(jiān)測器中紅外收發(fā)模塊與單片機的硬件連接示意圖；附圖5為跳閘脈沖監(jiān)測器中跳閘脈沖模塊與單片機的硬件連接示意圖；附圖6為跳閘信號閱讀器中GPS模塊與單片機的硬件連接示意圖；附圖7為跳閘信號閱讀器中EEPROM與單片機的硬件連接示意圖；附圖8為跳閘信號閱讀器中MOSFET繼電器與單片機的電路硬件連接示意圖；附圖9為跳閘脈沖監(jiān)測器內(nèi)部主程序流程圖；附圖10為跳閘脈沖監(jiān)測器內(nèi)部跳閘監(jiān)測中斷程序流程圖；附圖11為跳閘脈沖監(jiān)測器按鍵中斷程度流程圖；附圖12為跳閘信號閱讀器內(nèi)部主程序流程圖；附圖13為跳閘信號閱讀器按鍵中斷程序流程圖。
具體實施方式
以下結(jié)合附圖所示的實施例對本實用新型的技術(shù)方案作以下詳細描述一種斷路器跳閘脈沖監(jiān)測系統(tǒng)，包括跳閘脈沖監(jiān)測器和跳閘信號閱讀器兩部分，跳閘脈沖監(jiān)測器包括電流互感器，通過該電流互感器監(jiān)測斷路器二次跳閘回路中的跳閘信號，該跳閘脈沖監(jiān)測器記錄跳閘發(fā)生的相關(guān)數(shù)據(jù)并進行保存，其中相關(guān)數(shù)據(jù)包括跳閘發(fā)生時刻和跳閘脈沖寬度，跳閘信號閱讀器內(nèi)部具有GPS授時模塊，該跳閘信號閱讀器通過無線通信方式從跳閘脈沖監(jiān)測器讀取相關(guān)數(shù)據(jù)并將其轉(zhuǎn)換為GPS授時時間進行顯示，對于無保護動作信號的斷路器偷跳事件，可以快速甄別本次斷路器跳閘是由二次回路故障所引起，還是由斷路器機構(gòu)本身原因所引起，如果是二次回路故障所引起通過合理地布置監(jiān)測點，可以有效地縮小查找范圍，快速接近故障點，有效地提高了排除故障的效率，為電力系統(tǒng)的正常運行提供保障。如附圖I所示的原理框圖，跳閘脈沖監(jiān)測器包括第一微控制器、接入該第一微控制器第一實時時鐘芯片及用于實現(xiàn)無線通信的第一紅外收發(fā)模塊，電流互感器監(jiān)測到的電流信號經(jīng)過低通濾波及全波整流放大電路處理后由一個三極管將其轉(zhuǎn)化為TTL電平信號而送至第一微控制器的外部中斷接口，第一微控制器記錄并保存跳閘信號引起的中斷響應(yīng)的時間和二次跳閘回路由于通電與斷電脈沖所引起的兩次中斷響應(yīng)的時間間隔，電流互感器采用開口式磁感應(yīng)探頭以滿足不停電安裝，跳閘脈沖監(jiān)測器包括按鍵和指示燈；如附圖2所示的原理框圖，跳閘信號閱讀器包括第二微控制器、接入該第二微控制器的第二實時時鐘芯片及與第一紅外收發(fā)模塊相匹配的第二紅外收發(fā)模塊、存儲器及IXD顯示模塊，跳閘信號閱讀器通過第一、第二紅外收發(fā)模塊讀取跳閘脈沖監(jiān)測器中保存的跳閘相關(guān)數(shù)據(jù)后轉(zhuǎn)換為GPS授時時間并通過LCD顯示模塊進行顯示，存儲器選用EEPR0M，跳閘信號閱讀器包括跳閘試驗信號發(fā)生模塊、按鍵及指示燈。硬件部分具體實施方式
一)、跳閘脈沖監(jiān)測器I)、第一微控制器選用TI公司超低功耗MSP430F2132單片機，帶8kB Program、512kB SRAM和一組IrDA接口和一組I2C接口，工作電壓I. 8-3. 6V，低功耗模式可達O. IuA,適合電池供電系統(tǒng)。、第一實時時鐘芯片采用ST公司的M41T62高精度低功耗的實時時鐘芯片，時間精確到10ms，提供給系統(tǒng)一個精確日歷時間，低功耗模式電流為O. 35uA。串行接口支持I2C總線，與第一微控制器硬件連接如附圖3所示。)、第一紅外收發(fā)模塊采用SHARP公司的GP2W0110YPS紅外收發(fā)模塊。該模塊體積 小，低功耗，關(guān)斷狀態(tài)電流不大于O. luA，符合irDAl. 2串行紅外傳輸標準，其最高的紅外傳輸速度可達115. 2kbit/s，可以和第一微控制器IrDA接口直接連接，不需要編碼/解碼芯片，即可實現(xiàn)對數(shù)據(jù)的發(fā)送和接收，硬件連接如附圖4所示。、按鍵和指示燈采用一個獨立式按鍵，兩個LED指示燈(紅色和綠色)有單片機直接驅(qū)動，根據(jù)按鍵按下到松開的時間確定三種不同狀態(tài)，分別是數(shù)據(jù)發(fā)送狀態(tài)，數(shù)據(jù)接收狀態(tài)和數(shù)據(jù)擦除狀態(tài)。、跳閘脈沖感應(yīng)模塊由電流互感器，低功耗運放，濾波電路和三極管組成。低功耗運放MAX4474在無信號的狀態(tài)下，工作電流小于O. SuA0電流互感器感應(yīng)跳閘回路通電及斷電瞬間的瞬變電流得到通電及斷電的脈沖信號后，經(jīng)過低通濾波、全波整流放大和三極管轉(zhuǎn)換為第一微控制器可認的TTL電平信號,觸發(fā)第一微控制器中斷。第一微控制器監(jiān)測該中斷響應(yīng)的時間和由跳閘回路通電及斷電的脈沖引起的兩次第一微控制器中斷的間隔時間就可以測量出二次回路上跳閘回路跳閘脈沖發(fā)生的時間和脈寬。電路圖如附圖5所示，其中Hl為電流互感器，Ul-A和Ul-B為MAX4474，Dl為二極管，Ql為三極管。二)、跳閘信號閱讀器I)第二微控制器選用TI公司超低功耗MSP430F248單片機，帶48kBProgram, 4096kB SRAM 和一組 IrDA 接口，兩組 I2C 接口，一組 USCI 接口，最大 48 個 I/O 接口，工作電壓1.8-3. 6V，低功耗模式可達O. luA，適合電池供電系統(tǒng)。)第一實時時鐘采用ST公司的M41T62芯片，第二紅外模塊采用SHARP公司的GP2W0110YPS紅外數(shù)據(jù)收發(fā)模塊，硬件連接圖等同于附圖3和附圖4。) GPS授時模塊集成了 RF射頻芯片、基帶芯片和核心CPU，并加上相關(guān)外圍電路而組成的一個集成電路，支持準確Ipps輸出信號接軌GPS校準，其脈沖前沿與UTC的同步誤差不超過I μ S，實現(xiàn)對系統(tǒng)的精確對時，達到電力系統(tǒng)要求的精度。支持串口 9600波特率通信，與第二微控制器的硬件連接如附圖6所示。) IXD模塊采用規(guī)格240*160，和第二微控制器并口連接，進行接收數(shù)據(jù)顯示，或者系統(tǒng)其它顯示。) EEPROM (Electrically Erasable Programmable),電可擦可編程只讀存儲器一一種掉電后數(shù)據(jù)不丟失的存儲芯片，對紅外接收到的數(shù)據(jù)進行保存，以便于以后的查看。EEPROM采用常用的AT24C08芯片，可以存儲約80組跳閘監(jiān)測器的數(shù)據(jù)，串行接口支持I2C總線，與第二微控制器硬件連接如附圖7所示。[0043])按鍵為獨立式按鍵，使用按鍵完成對系統(tǒng)的時間設(shè)置，數(shù)據(jù)收發(fā)，數(shù)據(jù)存儲或擦除，自檢等等。指示燈采用兩個LED指示燈(紅色和綠色)，用微控制器直接驅(qū)動，對系統(tǒng)的不同狀態(tài)進行指示。)跳閘試驗信號電路，如附圖8所示，由大容量電池，電阻，MOSFET繼電器和第二微控制器組成。MOSFET繼電器選用歐姆龍G3VM-2IHR型號，可實現(xiàn)最大2. 5A開閉電流。第二微控制器通過控制MOSFET繼電器模擬跳閘時的脈沖電流，用于檢驗跳閘回路脈沖監(jiān)測器能否監(jiān)測到跳閘信號。同時第二微控制器記錄繼電器閉合時的系統(tǒng)準確時間，然后再接收跳閘回路脈沖監(jiān)測器的數(shù)據(jù)，兩個時間進行對比，就可檢驗出跳閘回路脈沖監(jiān)測器工作是否正常。)硬件抗干擾措施主要通過低通濾波電路和外加接地屏蔽罩對一些雜波和其他干擾進行濾除，可以達到良好的抗干擾性能。低通濾波電路見附圖5中，電流互感器檢測到脈沖后通過低通濾波電路，濾除一些高頻信號，再全波整流放大。另外，電路加接地屏蔽罩后可以防止其他設(shè)備對系統(tǒng)干擾。兩種硬件抗干擾措施基本可以達到抗干擾目的，再加軟件上設(shè)置一些濾波處理。將大大提高系統(tǒng)的抗干擾性能。軟件部分具體實施方式
(一)、跳閘脈沖監(jiān)測器跳閘脈沖監(jiān)測器主要由主程序和兩個中斷服務(wù)程序組成。主程序主要是進行初始化以及外圍設(shè)備初始化，然后進入低功耗模式，中斷服務(wù)程序包括跳閘監(jiān)測中斷服務(wù)程序和按鍵中斷服務(wù)程序。跳閘中斷服務(wù)程序主要是完成記錄跳閘脈沖發(fā)生的時間和脈寬。按鍵中斷程序則主要完成對數(shù)據(jù)的收發(fā)、擦除及系統(tǒng)設(shè)置。流程圖如附圖9、附圖10及附圖11所示。二 )跳閘信號手持閱讀器跳閘信號手持閱讀器系統(tǒng)程序要由主程序和按鍵中斷程序組成。(I)、主程序完成對設(shè)備的初始化及IXD顯示，等待按鍵中斷響應(yīng)，如附圖12所示。(2)、按鍵中斷程序，如附圖13所示，按確定鍵進入主菜單，上下鍵選擇要設(shè)置的功能，再按確認鍵進入，左右鍵選擇設(shè)置的位，如需退出按返回鍵。(3)軟件抗干擾措施首先通過檢測電流互感器感應(yīng)跳閘回路通電及斷電瞬間的單個脈沖信號寬度，濾除小于O. 5ms脈寬的脈沖信號，解決高頻干擾；其次通過檢測電流互感器感應(yīng)跳閘回路通電及斷電瞬間的兩次脈沖信號寬度，判斷是否大于20ms，即判斷是否為正常的分閘信號；最后再通過設(shè)置軟件“看門狗”定時監(jiān)視程序循環(huán)運行，若超出已知的循環(huán)設(shè)定時間進入死循環(huán)，則強迫系統(tǒng)復(fù)位，使系統(tǒng)恢復(fù)正常運行。本實用新型的系統(tǒng)有監(jiān)測器和閱讀器兩部分組成，其中，監(jiān)測器具有外形小巧、功耗低、免維修的特點，適應(yīng)不停電安裝的特點，合理布置監(jiān)測點，可以快速有效地縮小故障查找范圍，通過無線通信的方式利用跳閘信號閱讀器從跳閘脈沖監(jiān)測器中讀取跳閘相關(guān)數(shù)據(jù)以便于后續(xù)進行分析比對，以快速排除故障，保障系統(tǒng)安全運行。上述實施例只為說明本實用新型的技術(shù)構(gòu)思及特點，其目的在于讓熟悉此項技術(shù)的人士能夠了解本實用新型的內(nèi)容并據(jù)以實施，并不能以此限制本實用新型的保護范圍。凡根據(jù)本實用新型精神所作的等效變化或修飾，都應(yīng)涵蓋在本實用新型的保護范圍之內(nèi)。權(quán)利要求1.一種斷路器跳閘脈沖監(jiān)測系統(tǒng)，安裝于二次跳閘回路上，其特征在于，包括用于監(jiān)測斷路器二次跳閘回路中的跳閘信號并記錄及保存跳閘發(fā)生的相關(guān)數(shù)據(jù)的跳閘脈沖監(jiān)測器、通過無線通信方式從所述的跳閘脈沖監(jiān)測器中讀取所述的相關(guān)數(shù)據(jù)并轉(zhuǎn)換后進行顯示的跳閘信號閱讀器， 其中，所述的跳閘脈沖監(jiān)測器包括電流互感器，所述的跳閘脈沖監(jiān)測器通過該電流互感器監(jiān)測二次跳閘回路中的電流信號；所述的跳閘信號閱讀器內(nèi)部具有GPS授時模塊，通過該GPS授時模塊將讀取的所述的相關(guān)數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為GPS授時時間并顯示，跳閘發(fā)生的所述的相關(guān)數(shù)據(jù)包括跳閘發(fā)生時刻和跳閘脈沖寬度。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的斷路器跳閘脈沖監(jiān)測系統(tǒng)，其特征在于所述的跳閘脈沖監(jiān)測器包括第一微控制器、接入該第一微控制器第一實時時鐘芯片及用于實現(xiàn)無線通信的第一紅外收發(fā)模塊，所述的電流互感器監(jiān)測到的電流信號經(jīng)過低通濾波及全波整流放大電路處理后由一個三極管將其轉(zhuǎn)化為TTL電平信號而送至所述的第一微控制器的外部中斷接口，所述的第一微控制器記錄并保存跳閘信號引起的中斷響應(yīng)的時間和二次跳閘回路由于通電與斷電脈沖所引起的兩次中斷響應(yīng)的時間間隔。
3.根據(jù)權(quán)利要求I或2所述的斷路器跳閘脈沖監(jiān)測系統(tǒng)，其特征在于所述的電流互感器采用開口式磁感應(yīng)探頭以滿足不停電安裝。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的斷路器跳閘脈沖監(jiān)測系統(tǒng)，其特征在于所述的跳閘脈沖監(jiān)測器包括按鍵和指示燈。
5.根據(jù)權(quán)利要求2所述的斷路器跳閘脈沖監(jiān)測系統(tǒng)，其特征在于所述的跳閘信號閱讀器包括第二微控制器、接入該第二微控制器的第二實時時鐘芯片及與所述的第一紅外收發(fā)模塊相匹配的第二紅外收發(fā)模塊、存儲器及LCD顯示模塊，所述的跳閘信號閱讀器通過第一、第二紅外收發(fā)模塊讀取所述的跳閘脈沖監(jiān)測器中保存的跳閘相關(guān)數(shù)據(jù)后轉(zhuǎn)換為GPS授時時間并通過所述的LCD顯示模塊進行顯示。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的斷路器跳閘脈沖監(jiān)測系統(tǒng)，其特征在于所述的存儲器選用EEPROM。
7.根據(jù)權(quán)利要求5所述的斷路器跳閘脈沖監(jiān)測系統(tǒng)，其特征在于所述的跳閘信號閱讀器包括跳閘試驗信號發(fā)生模塊、按鍵及指示燈。
專利摘要本實用新型公開一種斷路器跳閘脈沖監(jiān)測系統(tǒng)，包括跳閘脈沖監(jiān)測器和跳閘信號閱讀器，跳閘信號閱讀器從跳閘脈沖監(jiān)測器中讀取監(jiān)測到的跳閘發(fā)生時刻和跳閘脈沖寬度并轉(zhuǎn)換為GPS授時時間進行顯示，對于無保護動作信號的斷路器偷跳事件,可以快速甄別本次斷路器跳閘是由二次回路故障所引起，還是由斷路器機構(gòu)本身原因所引起，從而確定跳閘原因，使得采取相應(yīng)的對策而盡快恢復(fù)運行，該監(jiān)測器具有外形小巧、功耗低、免維修的特點，適應(yīng)不停電安裝的特點，合理布置監(jiān)測點，可以快速有效地縮小故障查找范圍，通過無線通信的方式利用跳閘信號閱讀器從跳閘脈沖監(jiān)測器中讀取跳閘相關(guān)數(shù)據(jù)以便于進行分析比對，以快速排除故障，保障系統(tǒng)安全運行。
文檔編號G01R31/327GK202383254SQ20112045608
公開日2012年8月15日 申請日期2011年11月17日 優(yōu)先權(quán)日2011年11月17日
發(fā)明者李棟, 童勤毅, 薛峰, 謝夏寅, 趙二川, 陸鳳楊 申請人:江蘇省電力公司蘇州供電公司, 蘇州通源自動化設(shè)備有限公司