專利名稱：基于iec61850的斷路器狀態(tài)監(jiān)測(cè)與壽命分析系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及斷路器運(yùn)行狀態(tài)的在線監(jiān)測(cè)領(lǐng)域，具體是基于IEC61850的斷路器狀態(tài)監(jiān)測(cè)與壽命分析系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
目前斷路器離線監(jiān)測(cè)的比較多，在線監(jiān)測(cè)的產(chǎn)品比較少。市場(chǎng)上同類產(chǎn)品主要是監(jiān)測(cè)機(jī)械特性為主，與同類產(chǎn)品的特點(diǎn)是1、本產(chǎn)品是對(duì)多種狀態(tài)的綜合監(jiān)測(cè)，除了對(duì)行程和分合閘線圈電流、儲(chǔ)能電機(jī)的在線監(jiān)測(cè)外還對(duì)其他量包括SF6微水和密度的監(jiān)測(cè)、振動(dòng)監(jiān)測(cè)、觸頭電壽命進(jìn)行在線監(jiān)測(cè)。2、采用IEC61850通訊協(xié)議進(jìn)行通訊，符合智能電網(wǎng)的發(fā)展趨勢(shì)。

實(shí)用新型內(nèi)容本實(shí)用新型的目的是提供一種基于IEC61850的斷路器狀態(tài)監(jiān)測(cè)與壽命分析系統(tǒng)。本實(shí)用新型解決上述技術(shù)問(wèn)題采用如下技術(shù)方案I.基于IEC61850的斷路器狀態(tài)監(jiān)測(cè)與壽命分析系統(tǒng)，本系統(tǒng)主要由IED主機(jī)、SF6微水及密度傳感器、主回路電流互感器模組、分合閘線圈及儲(chǔ)能電機(jī)電流互感器模組、旋轉(zhuǎn)光電編碼器、加速度傳感器六大部分組成所述IED主機(jī)設(shè)有I、II、III、IV、V接口，其中接口 I通過(guò)電源和信號(hào)電纜與SF6微水及密度傳感器連接；接口 II通過(guò)電源和信號(hào)電纜與主回路電流互感器模組連接；接口III通過(guò)電源和信號(hào)電纜與旋轉(zhuǎn)光電編碼器連接；接口IV通過(guò)電源和信號(hào)電纜與旋轉(zhuǎn)光電編碼器連接；接口 V通過(guò)電源和信號(hào)電纜與分合閘線圈及儲(chǔ)能電機(jī)電流互感器模組連接。上述IED主機(jī)的主要功能是將電流互感器模組和分合閘線圈及儲(chǔ)能電機(jī)電流互感器模組和加速度傳感器輸出的電壓信號(hào)進(jìn)行放大濾波等信號(hào)調(diào)理后變成數(shù)字信號(hào)；將旋轉(zhuǎn)編碼器輸出的脈沖信號(hào)進(jìn)行解碼后變成角度信號(hào)；通過(guò)485通訊接口與SF6微水及密度傳感器進(jìn)行通訊；對(duì)采集到的波形數(shù)據(jù)進(jìn)行分析處理，計(jì)算三相不同期、電壽命等斷路器參數(shù)；上述SF6微水及密度傳感器。SF6微水及密度傳感器一端通過(guò)三通閥門與斷路器的取氣口連接，另一端通過(guò)485通訊電纜和24V電源電纜與IED主機(jī)進(jìn)行連接。內(nèi)部具有氣體的壓力和溫度傳感器，將采集到的SF6氣體壓力、溫度、濕度等數(shù)據(jù)分析處理后通過(guò)485通訊接口同IED主機(jī)通訊。上述主回路電流互感器模組。主回路電流互感器模組上有三個(gè)穿心的電流互感器，電源變換電路、互感器輸出電壓信號(hào)調(diào)理電路等。主回路CT輸出電纜以穿心方式穿過(guò)三個(gè)電路互感器，電流互感器將電纜中流過(guò)電流變成電壓信號(hào)，再經(jīng)過(guò)電路板上的信號(hào)調(diào)理電路進(jìn)行放大濾波后輸出的一個(gè)差分的電壓信號(hào)通過(guò)信號(hào)電纜連接到IED主機(jī)的接線端子上，由IED主機(jī)進(jìn)行模數(shù)變換和數(shù)據(jù)分析處理。[0009]上述分合閘線圈及儲(chǔ)能電機(jī)電流互感器模組。分合閘線圈及儲(chǔ)能電機(jī)電流互感器模組上有三個(gè)穿心的電流互感器，電源變換電路、互感器輸出電壓信號(hào)調(diào)理電路等。三個(gè)電流互感器為閘線圈電流測(cè)量互感器、合閘線圈電流測(cè)量互感器、儲(chǔ)能電機(jī)電流測(cè)量互感器。分閘線圈、合閘線圈、儲(chǔ)能電機(jī)電源分別以穿心方式穿過(guò)三個(gè)電路互感器，電流互感器將電纜中流過(guò)電流變成電壓信號(hào)，再經(jīng)過(guò)電路板上的信號(hào)調(diào)理電路進(jìn)行放大濾波后輸出的一個(gè)差分的電壓信號(hào)通過(guò)信號(hào)電纜連接到IED主機(jī)的接線端子上，由IED主機(jī)I進(jìn)行模數(shù)變換和數(shù)據(jù)分析處理。上述旋轉(zhuǎn)光電編碼器。旋轉(zhuǎn)光電編碼器用于測(cè)量斷路器觸頭的動(dòng)作行程。旋轉(zhuǎn)編碼器與斷路器連桿的旋轉(zhuǎn)部分同軸連接。當(dāng)連桿動(dòng)作后旋轉(zhuǎn)部分旋轉(zhuǎn)一定角度，帶動(dòng)旋轉(zhuǎn)編碼器旋轉(zhuǎn)同樣的角度。旋轉(zhuǎn)編碼器輸出脈沖信號(hào)通過(guò)信號(hào)電纜送到IED主機(jī)的接線端子上，IED主機(jī)對(duì)接收到的脈沖信號(hào)進(jìn)行解碼和變換后后變成旋轉(zhuǎn)角度，再根據(jù)斷路器的機(jī)械參數(shù)變換成觸頭的行程。上述加速度傳感器。加速度傳感器用與測(cè)量斷路器的振動(dòng)波形。加速度傳感器的原理是利用了其內(nèi)部的由于加速度造成的壓電晶體變形這個(gè)特性。由于這個(gè)變形會(huì)產(chǎn)生電壓，計(jì)算出產(chǎn)生電壓和所施加的加速度之間的關(guān)系，并且將加速度轉(zhuǎn)化成電壓輸出。加速傳感器采用24V、5mA恒流源供電。傳感器內(nèi)置信號(hào)調(diào)理電路將電荷放大變成電壓信號(hào)。輸出的信號(hào)通過(guò)同軸電纜送給IED主機(jī)的接線端子，IED主機(jī)上的振動(dòng)信號(hào)調(diào)理電路對(duì)信號(hào)進(jìn)行放大濾波和模數(shù)轉(zhuǎn)換后變成數(shù)字信號(hào)。本實(shí)用新型的優(yōu)點(diǎn)I.采用高精度的電流互感器、電氣性能號(hào)、電流測(cè)量誤差小。2.將每3個(gè)電流互感器做成一個(gè)模組、獨(dú)立的電源進(jìn)行供電、抗干擾能力強(qiáng)、提高電流測(cè)量精度并且便于安裝。3.主IED具有光纖接口、網(wǎng)絡(luò)接口、485通訊接口、串口多種通訊接口，便于系統(tǒng)的擴(kuò)展。4.系統(tǒng)光纖接口和網(wǎng)絡(luò)接口采用IEC61850通訊協(xié)議，便于與智能電網(wǎng)后臺(tái)連接。485通訊接口和串口實(shí)現(xiàn)modbus等通訊協(xié)議,便于連接SF6微水密度傳感器等智能傳感器。5.回路電流波形、行程波形、SF6微水和密度參數(shù)、振動(dòng)波形。系統(tǒng)還對(duì)采集到數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，計(jì)算出設(shè)備的電壽命參數(shù)、分合閘時(shí)間、三相不同期時(shí)間等。

圖I為本實(shí)用新型基于IEC61850的斷路器狀態(tài)監(jiān)測(cè)與壽命分析系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖。圖中，IED主機(jī)1、SF6微水及密度傳感器2、主回路電流互感器模組3、分合閘線圈及儲(chǔ)能電機(jī)電流互感器模組4、旋轉(zhuǎn)光電編碼器5、加速度傳感器6。
具體實(shí)施方式
以下結(jié)合附圖和最佳使用實(shí)施例對(duì)本實(shí)用新型作進(jìn)一步的說(shuō)明。本實(shí)用新型結(jié)構(gòu)如圖I所示，基于IEC61850的斷路器狀態(tài)監(jiān)測(cè)與壽命分析系統(tǒng)結(jié)構(gòu)由IED主機(jī)I、SF6微水及密度傳感器2、主回路電流互感器模組3、分合閘線圈及儲(chǔ)能電機(jī)電流互感器模組4、旋轉(zhuǎn)光電編碼器5、加速度傳感器6組成。[0022]上述IED主機(jī)I設(shè)有I、II、III、IV、V接口，其中接口 I與SF6微水及密度傳感器2連接；接口 II與主回路電流互感器模組3連接；接口III與旋轉(zhuǎn)光電編碼器5連接；接口IV與旋轉(zhuǎn)光電編碼器5連接；接口 V與分合閘線圈及儲(chǔ)能電機(jī)電流互感器模組4連接。上述IED主機(jī)I的主要功能是將電流互感器模組3和分合閘線圈及儲(chǔ)能電機(jī)電流互感器模組4和加速度傳感器6輸出的電壓信號(hào)進(jìn)行放大濾波等信號(hào)調(diào)理后變成數(shù)字信號(hào)；將旋轉(zhuǎn)編碼器5輸出的脈沖信號(hào)進(jìn)行解碼后變成角度信號(hào)；通過(guò)485通訊接口與SF6微水及密度傳感器2進(jìn)行通訊；對(duì)采集到的波形數(shù)據(jù)進(jìn)行分析處理，計(jì)算三相不同期、電壽命參數(shù)等斷路器參數(shù)；上述SF6微水及密度傳感器2。SF6微水及密度傳感器一端通過(guò)三通閥門與斷路器的取氣口連接，另一端通過(guò)485通訊電纜和24V電源電纜與IED主機(jī)I進(jìn)行連接。內(nèi)部具有氣體的壓力和溫度傳感器，將采集到的SF6氣體壓力、溫度、濕度等數(shù)據(jù)分析處理后通過(guò)485通訊接口同IED主機(jī)I通訊?！0026]上述主回路電流互感器模組3。主回路電流互感器模組3上有三個(gè)穿心的電流互感器，電源變換電路、互感器輸出電壓信號(hào)調(diào)理電路等。主回路CT輸出電纜以穿心方式穿過(guò)三個(gè)電路互感器，電流互感器將電纜中流過(guò)電流變成電壓信號(hào)，再經(jīng)過(guò)電路板上的信號(hào)調(diào)理電路進(jìn)行放大濾波后輸出的一個(gè)差分的電壓信號(hào)通過(guò)信號(hào)電纜連接到IED主機(jī)I的接線端子上，由IED主機(jī)I進(jìn)行模數(shù)變換和數(shù)據(jù)分析處理。上述分合閘線圈及儲(chǔ)能電機(jī)電流互感器模組4。分合閘線圈及儲(chǔ)能電機(jī)電流互感器模組4上有三個(gè)穿心的電流互感器，電源變換電路、互感器輸出電壓信號(hào)調(diào)理電路等。三個(gè)電流互感器為閘線圈電流測(cè)量互感器、合閘線圈電流測(cè)量互感器、儲(chǔ)能電機(jī)電流測(cè)量互感器。分閘線圈、合閘線圈、儲(chǔ)能電機(jī)電源分別以穿心方式穿過(guò)三個(gè)電路互感器，電流互感器將電纜中流過(guò)電流變成電壓信號(hào)，再經(jīng)過(guò)電路板上的信號(hào)調(diào)理電路進(jìn)行放大濾波后輸出的一個(gè)差分的電壓信號(hào)通過(guò)信號(hào)電纜連接到IED主機(jī)I的接線端子上，由IED主機(jī)I進(jìn)行模數(shù)變換和數(shù)據(jù)分析處理。上述旋轉(zhuǎn)光電編碼器5。旋轉(zhuǎn)光電編碼器5用于測(cè)量斷路器觸頭的動(dòng)作行程。旋轉(zhuǎn)編碼器5與斷路器連桿的旋轉(zhuǎn)部分同軸連接。當(dāng)連桿動(dòng)作后旋轉(zhuǎn)部分旋轉(zhuǎn)一定角度，帶動(dòng)旋轉(zhuǎn)編碼器旋轉(zhuǎn)同樣的角度。旋轉(zhuǎn)編碼器5輸出脈沖信號(hào)通過(guò)信號(hào)電纜送到IED主機(jī)I的接線端子上，IED主機(jī)I對(duì)接收到的脈沖信號(hào)進(jìn)行解碼和變換后后變成旋轉(zhuǎn)角度，再根據(jù)斷路器的機(jī)械參數(shù)變換成觸頭的行程。上述加速度傳感器6。加速度傳感器6用與測(cè)量斷路器的振動(dòng)波形。加速度傳感器6的原理是利用了其內(nèi)部的由于加速度造成的壓電晶體變形這個(gè)特性。由于這個(gè)變形會(huì)產(chǎn)生電壓，計(jì)算出產(chǎn)生電壓和所施加的加速度之間的關(guān)系，并且將加速度轉(zhuǎn)化成電壓輸出。加速傳感器6采用24V、5mA恒流源供電。傳感器內(nèi)置信號(hào)調(diào)理電路將電荷放大變成電壓信號(hào)。輸出的信號(hào)通過(guò)同軸電纜送給IED主機(jī)I的接線端子，IED主機(jī)I上的振動(dòng)信號(hào)調(diào)理電路對(duì)信號(hào)進(jìn)行放大濾波和模數(shù)轉(zhuǎn)換后變成數(shù)字信號(hào)。本實(shí)用新型的最佳使用步驟如下I.斷路器發(fā)生分合閘動(dòng)作時(shí)。分合閘線圈及儲(chǔ)能電機(jī)電流互感器模組4的分合閘線圈產(chǎn)生電流，分合閘線圈及儲(chǔ)能電機(jī)電流互感器模組4將電流變成電壓信號(hào)后被IED主機(jī)I采集并且變成數(shù)字信號(hào)并保存到波形數(shù)據(jù)區(qū)中保存。分合閘線圈及儲(chǔ)能電機(jī)電流互感器模組4采集的儲(chǔ)能電機(jī)電流波形和主回路電流互感器模組3采集的主回路電流波形也被變換成電壓信號(hào)后被IED主機(jī)I同步采集，并且變換成數(shù)字信號(hào)送到波形數(shù)據(jù)區(qū)中保存。光電編碼器5輸出的脈沖信號(hào)被IED主機(jī)I同步采集保存到數(shù)據(jù)區(qū)中。加速度傳感器6輸出的電壓信號(hào)經(jīng)過(guò)IED主機(jī)I放大濾波和模數(shù)變換后變成數(shù)字信號(hào)同步保存到數(shù)據(jù)區(qū)中。當(dāng)動(dòng)作完畢后IED主機(jī)I對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行處理分析然后打包成IEC61850通訊數(shù)據(jù)包通過(guò)光纖通訊接口發(fā)送到智能電網(wǎng)后臺(tái)。2.在設(shè)定的時(shí)間間隔內(nèi)IED主機(jī)I通過(guò)I接口請(qǐng)求SF6微水及密度傳感器2發(fā)送采集到的微水和密度數(shù)據(jù)。收到應(yīng)答數(shù)據(jù)后將數(shù)據(jù)打包成IEC61850通訊協(xié)議數(shù)據(jù)包發(fā)送給智能電網(wǎng)后臺(tái)。·
權(quán)利要求1 .基于IEC61850的斷路器狀態(tài)監(jiān)測(cè)與壽命分析系統(tǒng)，其特征在于，本系統(tǒng)主要由IED主機(jī)、SF6微水及密度傳感器、主回路電流互感器模組、分合閘線圈及儲(chǔ)能電機(jī)電流互感器模組、旋轉(zhuǎn)光電編碼器、加速度傳感器六大部分組成 所述IED主機(jī)設(shè)有I、II、III、IV、V接口，其中接口 I與SF6微水及密度傳感器連接；接口 II與主回路電流互感器模組連接；接口III與旋轉(zhuǎn)光電編碼器連接；接口IV與旋轉(zhuǎn)光電編碼器(5)連接；接口 V與分合閘線圈及儲(chǔ)能電機(jī)電流互感器模組連接。
專利摘要本實(shí)用新型公開了基于IEC61850的斷路器狀態(tài)監(jiān)測(cè)與壽命分析系統(tǒng)，本系統(tǒng)主要由IED主機(jī)、SF6微水及密度傳感器、主回路電流互感器模組、分合閘線圈及儲(chǔ)能電機(jī)電流互感器模組、旋轉(zhuǎn)光電編碼器、加速度傳感器六大部分組成所述IED主機(jī)設(shè)有Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ、Ⅴ接口，其中接口Ⅰ與SF6微水及密度傳感器連接；接口Ⅱ與主回路電流互感器模組連接；接口Ⅲ與旋轉(zhuǎn)光電編碼器連接；接口Ⅳ與旋轉(zhuǎn)光電編碼器連接；接口Ⅴ與分合閘線圈及儲(chǔ)能電機(jī)電流互感器模組連接。本實(shí)用新型的優(yōu)點(diǎn)1. 本實(shí)用新型采用高精度的電流互感器、電氣性能好、電流測(cè)量誤差小。2.電流互感器模組、獨(dú)立的電源進(jìn)行供電、抗干擾能力強(qiáng)、提高電流測(cè)量精度并且便于安裝。3.主IED具有多種通訊接口，便于系統(tǒng)的擴(kuò)展。
文檔編號(hào)G01R31/327GK202631703SQ20122031990
公開日2012年12月26日 申請(qǐng)日期2012年7月4日 優(yōu)先權(quán)日2012年7月4日
發(fā)明者郭麗娟, 鄧雨榮, 張煒, 呂澤承, 許任陽(yáng) 申請(qǐng)人:廣西電網(wǎng)公司電力科學(xué)研究院, 珠海潤(rùn)科電力設(shè)備有限公司