一種永磁機構斷路器的監(jiān)測與控制系統(tǒng)的制作方法
【專利摘要】本實用新型提供了一種永磁機構斷路器的監(jiān)測與控制系統(tǒng)，包括：控制單元、驅動單元、位置量信號輸入單元、數(shù)據(jù)采集單元以及通信單元；控制單元分別連接驅動單元、位置量信號輸入單元、數(shù)據(jù)采集單元以及通信單元；驅動單元用于根據(jù)控制單元發(fā)出的控制信號驅動斷路器的合分閘操作；位置量信號輸入單元將斷路器分合閘狀態(tài)及位置信號提供給控制單元；數(shù)據(jù)采集單元將采集到的斷路器的工作電流以及電容器組的工作電壓輸出至所述控制單元；通信單元傳送永磁機構故障參數(shù)以及所述斷路器的工作狀況。本實用新型實施例提供的系統(tǒng)不僅能夠實時監(jiān)測斷路器的運行參數(shù)，并利用電流波形檢測技術實現(xiàn)對斷路器觸頭開關位置的判斷，提高開關位置量信號判斷的準確性。
【專利說明】一種永磁機構斷路器的監(jiān)測與控制系統(tǒng)
【技術領域】
[0001]本實用新型涉及智能電器【技術領域】，尤其涉及一種永磁機構斷路器的監(jiān)測與控制系統(tǒng)。
【背景技術】
[0002]隨著國民經濟的發(fā)展和人民生活水平的提高，社會對電力的需求越來越大，同時，對供電質量的要求也越來越高。而建設智能電網(wǎng)不僅能將太陽能、風能、地熱能等新型可替代能源接入電網(wǎng)，解決電力的需求問題，還能大大提高電網(wǎng)的安全性、可控性、適應性和互動性，改善供電質量。斷路器作為電網(wǎng)中的重要一次設備，起著關、合電流及開斷短路故障電流的重要作用，但是因機械原因及控制電路方面出現(xiàn)斷路器故障時有發(fā)生，其中機械故障占了 70%，輔助電路和控制電路的故障占了 19%。近年來，永磁機構作為一種新型操作機構應用范圍越發(fā)廣泛，它有效地提高斷路器的可靠性，滿足當今社會對高質量、高可靠性產品的需求，但還尚未建立起完整的基于永磁機構斷路器的綜合監(jiān)測與控制系統(tǒng)?，F(xiàn)有永磁機構斷路器單獨配置一臺永磁驅動器去實現(xiàn)永磁開關的分合閘操作，此驅動器不具備對永磁機構斷路器的在線監(jiān)測功能，而現(xiàn)有的斷路器在線監(jiān)測裝置大部分集中在對其機械特性、觸頭電壽命及觸頭溫度的監(jiān)測中，忽略了分合閘過程本身及儲能位置的監(jiān)測。因此，研究斷路器的綜合監(jiān)測與控制技術，不斷提高斷路器的智能化程度，對堅強智能電網(wǎng)的快速發(fā)展具有重要意義。
實用新型內容
[0003]本實用新型實施例提供一種永磁機構斷路器的監(jiān)測與控制系統(tǒng)，用于解決現(xiàn)有技術中無法對分合閘、儲能電流峰值和波形進行記錄和監(jiān)測，對故障進行預測和判斷。
[0004]本實用新型實施例中一種永磁機構斷路器的監(jiān)測與控制系統(tǒng)，所述系統(tǒng)包括:
[0005]控制單元、驅動單元、位置量信號輸入單元、數(shù)據(jù)采集單元以及通信單元；
[0006]所述控制單元分別連接驅動單元、位置量信號輸入單元、數(shù)據(jù)采集單元以及通信單元；
[0007]所述驅動單元用于根據(jù)控制單元發(fā)出的控制信號驅動斷路器的合分閘操作；
[0008]所述位置量信號輸入單元將斷路器分合閘狀態(tài)及位置信號提供給控制單元；
[0009]數(shù)據(jù)采集單元將采集到的斷路器的工作電流以及電容器組的工作電壓輸出至所述控制單元；
[0010]所述通信單元傳送永磁機構故障參數(shù)以及所述斷路器的工作狀況。
[0011]上述的一種永磁機構斷路器的監(jiān)測與控制系統(tǒng)，其中，所述驅動單元包括:驅動電路、IGBT驅動模塊；所述控制單元通過所述驅動電路控制所述IGBT驅動模塊執(zhí)行合分閘操作。
[0012]上述的一種永磁機構斷路器的監(jiān)測與控制系統(tǒng)，其中，所述驅動單元連接合/分儲能電容，通過所述合/分儲能電容對所述斷路器執(zhí)行合分閘操作。[0013]上述的一種永磁機構斷路器的監(jiān)測與控制系統(tǒng)，其中，所述數(shù)據(jù)采集單元包括:線圈電流采集模塊與電源電壓采集模塊；其中，
[0014]所述線圈電流采集模塊由霍爾電流傳感器以及調理電路構成，用于采集分合閘線圈電流數(shù)據(jù)以實現(xiàn)分合閘狀態(tài)監(jiān)控以及驅動回路狀態(tài)監(jiān)控；
[0015]所述電源電壓采集模塊負責采集操動電壓以實現(xiàn)對操作電源電壓的監(jiān)控。
[0016]上述的一種永磁機構斷路器的監(jiān)測與控制系統(tǒng)，其中，所述系統(tǒng)還包括:光電隔離電路，所述光電隔離電路連接位置量信號輸入單元，斷路器分合閘狀態(tài)及儲能位置信號通過所述光電隔離電路輸入至控制單元。
[0017]上述的一種永磁機構斷路器的監(jiān)測與控制系統(tǒng)，其中，所述系統(tǒng)還包括:電源單元，用于為充電控制單元提供能量，以及對電容器組充電。
[0018]上述的一種永磁機構斷路器的監(jiān)測與控制系統(tǒng)，其中，所述電源單元采用橋式整流電路為所述電容器組充電。
[0019]上述的一種永磁機構斷路器的監(jiān)測與控制系統(tǒng)，其中，所述系統(tǒng)還包括:控制面板以及數(shù)據(jù)顯示單元；
[0020]所述數(shù)據(jù)顯示單元用于顯示電容器組的電壓值及斷路器分合閘狀態(tài)指示，所述控制面板包含分合閘操作鍵，用于對所述斷路器進行分合閘操作。
[0021]上述的一種永磁機構斷路器的監(jiān)測與控制系統(tǒng)，其中，所述系統(tǒng)還包括:電流波形檢測單元，用于對合閘線圈進行電流波形檢測，根據(jù)檢測結果獲取位置信號。
[0022]上述的一種永磁機構斷路器的監(jiān)測與控制系統(tǒng)，其中，所述系統(tǒng)采用雙IGBT驅動模塊。
[0023]本實用新型實施例提供的永磁機構斷路器的監(jiān)測與控制系統(tǒng)，不僅能夠實時監(jiān)測永磁機構斷路器的運行參數(shù)(主回路電流、電容器組充電電壓)，并利用電流波形檢測技術實現(xiàn)對斷路器觸頭開關位置的判斷，提高開關位置量信號判斷的準確性。通過實現(xiàn)集數(shù)據(jù)采集、處理，保護控制，故障預警，波形顯示，自診斷，參數(shù)特性監(jiān)測一體化功能，完成永磁斷路器數(shù)據(jù)采集與分合閘控制，提高了斷路器的智能化程度，對堅強智能電網(wǎng)的快速發(fā)展具有重要意義。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0024]此處所說明的附圖用來提供對本實用新型的進一步理解，構成本申請的一部分，并不構成對本實用新型的限定。在附圖中:
[0025]圖1為本實用新型實施例中一種永磁機構斷路器的監(jiān)測與控制系統(tǒng)結構示意圖；
[0026]圖2為本實用新型實施例中驅動單元的結構示意圖；
[0027]圖3為本實用新型實施例中驅動單元的電路結構示意圖；
[0028]圖4為本實用新型實施例中IGBT驅動模塊的驅動輸出電路示意圖；
[0029]圖5為本實用新型實施例中霍爾電流傳感器的電路示意圖；
[0030]圖6為本實用新型實施例中電容器組充電和控制的電路示意圖；
[0031]圖7為本實用新型實施例中以太網(wǎng)控制器RTL8019芯片構成的以太網(wǎng)通信電路示意圖；
[0032]圖8為本實用新型實施例中分合閘按鍵設計電路示意圖；[0033]圖9為本實用新型實施例中所提供的系統(tǒng)結構示意圖。
【具體實施方式】
[0034]為使本實用新型的目的、技術方案和優(yōu)點更加清楚明白，下面結合附圖對本實用新型實施例作進一步詳細說明。在此，本實用新型的示意性實施例及其說明用于解釋本實用新型，但并不作為對本實用新型的限定。
[0035]本實用新型實施例提供一種永磁機構斷路器的監(jiān)測與控制系統(tǒng)，如圖1所示，所述系統(tǒng)包括:
[0036]控制單元11、驅動單元12、位置量信號輸入單元13、數(shù)據(jù)采集單元14以及通信單元15 ；
[0037]所述控制單元11分別連接驅動單元12、位置量信號輸入單元13、數(shù)據(jù)采集單元14以及通信單元15 ;在此，控制單元對采集到的數(shù)據(jù)進行比較，根據(jù)比較后的結果，決定是否向驅動單元發(fā)出控制信號，該控制信號能夠控制斷路器的合分閘操作。較佳的，控制單元采用32位高性能低功耗微處理器，該處理器對采集到的數(shù)據(jù)進行比較后發(fā)出控制信號。
[0038]較佳的，控制單元還可以是數(shù)字信號處理器，專用集成電路(ASIC)，現(xiàn)場可編程門陣列(FPGA)或其它可編程邏輯裝置，離散門或晶體管邏輯，離散硬件部件，或上述任何組合的設計來實現(xiàn)或操作所描述的功能。該通用處理器也可以為任何傳統(tǒng)的處理器、控制器、微控制器或狀態(tài)機。處理器也可以通過計算裝置的組合來實現(xiàn)，例如數(shù)字信號處理器和微處理器，多個微處理器，一個或多個微處理器聯(lián)合一個數(shù)字信號處理器核，或任何其它類似的配置來實現(xiàn)，并不僅僅只是傳統(tǒng)意義上的僅能執(zhí)行計算機程序的處理器。
[0039]所述驅動單元12用于根據(jù)控制單元發(fā)出的控制信號驅動斷路器的合分閘操作；較佳的，驅動單元12連接斷路器的永磁機構16，以進行永磁開關的分合閘操作實現(xiàn)斷路器的合分閘操作。
[0040]所述位置量信號輸入單元13將斷路器的分合閘狀態(tài)及位置信號提供給控制單元11 ;
[0041]數(shù)據(jù)采集單元14將采集到的斷路器的工作電流以及電容器組的工作電壓輸出至所述控制單元16，以實現(xiàn)斷路器自身狀態(tài)的監(jiān)測及電容器組電壓的測量。若發(fā)生短路故障立即發(fā)出分閘信號；采集電容器組的充電電壓，實現(xiàn)穩(wěn)定電容器組的電壓設定值，保證整個系統(tǒng)性能的穩(wěn)定性。當斷路器發(fā)生短路故障或是負載短路時斷路器會通過很大的電流，通過判斷斷路器工作電流是否超過給定的設定值，來確定斷路器的工作狀態(tài)，并在故障工作時發(fā)出分閘命令和故障信號。
[0042]所述通信單元15傳送永磁機構16故障參數(shù)以及所述斷路器的工作狀況，以備日后查詢。
[0043]本實用新型實施例所提供的一體化系統(tǒng)，利用32位高性能低功耗微處理器為開發(fā)平臺，實現(xiàn)集數(shù)據(jù)采集、處理，保護控制，故障預警，波形顯示，自診斷，參數(shù)特性監(jiān)測一體化功能，通過IEC61850通信規(guī)約，完成永磁斷路器數(shù)據(jù)采集與分合閘控制，提高了斷路器的智能化程度，對堅強智能電網(wǎng)的快速發(fā)展具有重要意義。
[0044]本實用新型實施例提供的一種永磁機構斷路器的監(jiān)測與控制系統(tǒng)，較佳的，如圖2所示，所述驅動單元包括:驅動電路21、IGBT驅動模塊22 ;所述控制單元通過所述驅動電路21控制所述IGBT驅動模塊22執(zhí)行合分閘操作。本實施例中，采用電力電子技術(IGBT電子器件)實現(xiàn)永磁機構斷路器的可靠分合閘操作，并對分合閘、儲能電流峰值和波形進行記錄和監(jiān)測，對故障進行預測和判斷。
[0045]較佳的，本實用新型實施例的系統(tǒng)采用的是光耦隔離的驅動方案，IGBT驅動模塊的驅動電源直接從輸入電源中取得。IGBT驅動模塊的驅動原理圖如圖3所示，在IGBT驅動模塊通過穩(wěn)壓二極管DWl獲得20V的電壓，并且通過光耦控制三極管來控制是否將此電壓輸出給后面的電路，以實現(xiàn)對驅動脈沖的總開關控制。
[0046]較佳的，本實用新型實施例提供的一種永磁機構斷路器的監(jiān)測與控制系統(tǒng)，較佳的，所述系統(tǒng)采用雙IGBT驅動模塊。圖3中的驅動電路中，當執(zhí)行合閘命令時，CPU發(fā)出驅動信號觸發(fā)第一 IGBT驅動模塊(DRIVE1)導通，給合閘線圈通電；當執(zhí)行分閘命令時，CPU發(fā)出驅動信號觸發(fā)第二 IGBT驅動模塊(DRIVE2)導通，給分閘線圈通電。為了保證分閘的可靠性，當?shù)诙?IGBT驅動模塊因為損壞不能導通時，便改由控制第三IGBT驅動模塊(DRIVE3)來導通分閘線圈。分合閘任務是該系統(tǒng)中的核心任務，其他任務都是為完成分合閘任務服務的。在斷路器控制中，分閘故障造成的后果將更為嚴重，因此分閘顯得更為重要。為此，在設計本控制器時設置了備用分閘IGBT，以確保分閘的可靠性。
[0047]圖4是三個IGBT驅動模塊的驅動輸出電路示意圖，也是通過光耦控制三極管來控制輸出的驅動脈沖。具體的，當光耦G013導通，則三極管NI導通，該電路輸出驅動電壓控制IGBT驅動模塊的導通，當光耦G013截止，則三極管NI截止，電路切斷驅動電壓，控制IGBT驅動模塊的截止。在本實施例中，采用光耦是為了能夠將CPU與主電路部分隔離開，這樣強電部分的干擾才不會影響到CPU。
[0048]本實用新型實施例提供的一種永磁機構斷路器的監(jiān)測與控制系統(tǒng)，較佳的，所述驅動單元連接合/分儲能電容，通過所述合/分儲能電容對所述斷路器執(zhí)行合分閘操作。
[0049]本實用新型實施例提供的一種永磁機構斷路器的監(jiān)測與控制系統(tǒng)，較佳的，所述數(shù)據(jù)采集單元包括:線圈電流采集模塊與電源電壓采集模塊；其中，
[0050]所述線圈電流采集模塊由霍爾電流傳感器以及調理電路構成，用于采集分合閘線圈電流數(shù)據(jù)以實現(xiàn)分合閘狀態(tài)監(jiān)控以及驅動回路狀態(tài)監(jiān)控；
[0051 ] 所述電源電壓采集模塊負責采集操動電壓以實現(xiàn)對操作電源電壓的監(jiān)控，實現(xiàn)穩(wěn)定電容器組的電壓設定值，保證整個系統(tǒng)性能的穩(wěn)定性。較佳的，當電源欠壓或者過壓時，本實用新型的系統(tǒng)會報警并且拒絕動作。
[0052]本實用新型斷路器還包括線圈電流監(jiān)測模塊，所述線圈電流監(jiān)測模塊包括磁平衡式霍爾電流傳感器，霍爾電流傳感器接線圖如圖5所示，其對瞬時信號反應十分靈敏，斷路器的合、分閘線圈51引線穿過磁平衡式霍爾電流傳感器52的測量孔徑，由此取得合、分閘電流"[目號記錄。
[0053]具體的，數(shù)據(jù)采集單元在采集斷路器線圈的工作電流時，由于斷路器發(fā)生短路故障或是負載短路時斷路器會通過很大的電流，通過判斷斷路器工作電流是否超過給定的設定值，來確定斷路器的工作狀態(tài)，并在故障工作時發(fā)出分閘命令和故障信號。
[0054]本實用新型實施例提供的一種永磁機構斷路器的監(jiān)測與控制系統(tǒng)，較佳的，所述系統(tǒng)還包括:光電隔離電路，所述光電隔離電路連接位置量信號輸入單元，斷路器分合閘狀態(tài)及儲能位置信號通過所述光電隔離電路輸入至控制單元。[0055]本實用新型實施例提供的一種永磁機構斷路器的監(jiān)測與控制系統(tǒng)，較佳的，所述系統(tǒng)還包括:電源單元，用于為充電控制單元提供能量，以及對電容器組充電。
[0056]較佳的，電源單元主要提供本實用新型實施例的系統(tǒng)所需的+5V、+12V、-12V工作電源。還包括對電容器組充電，為永磁操動機構分合閘線圈提供激磁電流。給永磁機構中的分閘或合閘線圈通電，產生滿足條件的電磁吸力即可驅動動鐵心運動，而且必須達到一定的勵磁安匝數(shù)，才能滿足真空斷路器的分閘或合閘速度要求。作為給電容器充電的電源單元，必須考慮電容器的耐壓，考慮實際的分閘和合閘操作時所需的電源電壓，因此較佳的，設計中采用橋式整流電路的電容穩(wěn)壓濾波，由單片機控制充電與否，同時還設計了對充電電壓監(jiān)測電路，以保證在放電時電容器有足夠的儲能，為操動機構的分閘與合閘線圈勵磁提供所需的脈沖電能
[0057]較佳的，電容器組充電和控制的電路如圖6所示。交流電壓經過D3整流濾波后，對Cl進行充電。此時觸發(fā)信號FETdrivel為高電平，功率場效應管Q3導通形成充電回路，同時合閘回路斷開。根據(jù)充電的快速性要求來確定時間常數(shù)T =RC中的限流電阻R3的數(shù)值。IRF840M0SFET功率場效應管Q3在導通時只有一種極性的載流子參與導電，是單極型晶體管。它是用柵極電壓來控制漏極電流的，因此它的一個顯著特點是驅動電路簡單，輸入阻抗高。因而要求的驅動功率較低。其第二個顯著特點是開關速度快，工作頻率高。
[0058]本實用新型實施例提供的一種永磁機構斷路器的監(jiān)測與控制系統(tǒng)，較佳的，所述系統(tǒng)還包括:控制面板以及數(shù)據(jù)顯示單元；
[0059]所述數(shù)據(jù)顯示單元用于顯示電容器組的電壓值及斷路器分合閘狀態(tài)指示，所述控制面板包含分合閘操作鍵，用于對所述斷路器進行分合閘操作。
[0060]較佳的，顯示單元包括數(shù)據(jù)顯示器和控制面板部分，其中數(shù)據(jù)顯示器主要用于顯示電容器組電壓值及斷路器分合閘狀態(tài)指示，控制面板包含了分合閘操作按鈕，完成就地的斷路器分合閘操作。
[0061]本實用新型實施例提供的一種永磁機構斷路器的監(jiān)測與控制系統(tǒng)，較佳的，所述系統(tǒng)還包括:電流波形檢測單元，用于對合閘線圈進行電流波形檢測，根據(jù)檢測結果獲取位
置信號。
[0062]較佳的，本實用新型實施例所提供的永磁機構斷路器的監(jiān)測與控制系統(tǒng)，是在電力系統(tǒng)通信網(wǎng)絡與系統(tǒng)的國際標準IEC61850推動下，以太網(wǎng)已經成為電力系統(tǒng)內通信網(wǎng)絡的標準(IEEE802.3);因此，將以太網(wǎng)通訊作為本系統(tǒng)對外的主要通信方式。
[0063]本系統(tǒng)的以太網(wǎng)控制器采用Realtek公司的第三代快速以太網(wǎng)控制芯片RTL8019，它支持Ethernet II和IEEE802.3標準，內嵌16Kbit SRAM，可以通過以太網(wǎng)交換機在雙絞線上實現(xiàn)IOMbps同時發(fā)送和接收數(shù)據(jù)，具有16位數(shù)據(jù)線接口和20位地址線接口，支持8位或16位的數(shù)據(jù)模式，支持跳線和免跳線兩種模式，支持8條線路的中斷請求，支持3種標準電源關閉模式。
[0064]RTL8019芯片構成的以太網(wǎng)通信電路原理圖，如圖7所示。采用跳線工作方式(即網(wǎng)卡的I/O和中斷由跳線決定)，JP引腳接高電平，選擇16位數(shù)據(jù)總線，S3C44B0X處理器通過4條地址線AO?A3選擇RTL8019的寄存器地址和存儲器地址，控制并實現(xiàn)數(shù)據(jù)的讀取，并將A4懸空；指示網(wǎng)卡狀態(tài)的引腳連接到Green/Red LED，便于直觀判斷以太網(wǎng)通訊狀態(tài)；通過可編程邏輯器件(PSD4235G2)對RTL8019的片選信號進行控制。RTL8019以太網(wǎng)芯片不能單獨工作，還必須有一個網(wǎng)絡變壓器在RJ-45接口和RTL8019之間進行電平轉換。
[0065]另外，本實用新型的系統(tǒng)預留了以下接口:RS_485接口，用于與其他智能電子設備(IED)互連；RS-232接口，用于接收GPS時間信息和連接打印機；USB接口，用于裝置信息的現(xiàn)場下載和上傳。
[0066]圖8給出分合閘控制設計電路示意圖，圖中S1、S2代表分合閘按鈕，經過光耦元器件(Optoisolator)光電隔離電路U20、U26后，將控制信號輸入到邏輯運算電路中，Pl.0與Pl.1連接分/合閘開關控制量的輸出，兩個輸出做邏輯運算后輸入至單片機的中斷I。當分/合閘開關有一個閉合時，都會使中斷信號產生，系統(tǒng)進入中斷處理程序后查詢Pl.0與Pl.1 口，再轉入相應的處理程序處理。本電路中不僅有按鍵輸入還加入了系統(tǒng)外部信號開關量的輸入，同通信單元中由上位機發(fā)出的信號共同作用于系統(tǒng)控制斷路器的分/合閘。
[0067]在此，本實用新型實施例中進一步對分合閘的工作進行說明。在執(zhí)行合閘任務時，首先關閉分閘線圈、合閘線圈以及備用分閘線圈，以減少誤操作的可能性。接著，程序將對電源進行檢測，由于操作電源是一個允許范圍，因此電源檢測分為低壓檢測和高壓檢測。低壓檢測即檢測電源允許范圍的下限值，當電源電壓低于該值時，系統(tǒng)報警；高壓檢測則檢測電源允許范圍的上限值，當電源電壓高于該值時，系統(tǒng)報警。若電源檢測不正常，則發(fā)電源警報及合閘失敗數(shù)據(jù)，準備分閘并刪除合閘任務；若電源檢測正常，程序將進行位置開關的檢測。當位置檢測值大于位置開關合閘位置時的值時，系統(tǒng)報警。位置檢測完成，首先開啟AD轉換功能并延時等待，然后驅動合閘線圈工作，由電流波形檢測單元進行線圈電流波形檢測。波形檢測時，若波形正常，則進行位置開關檢測獲取位置信號；位置開關錯誤則報警，若波形不正常，則對錯誤類型做出指示。最后，合閘成功則發(fā)送合閘成功數(shù)據(jù)，反之，則發(fā)送合閘失敗數(shù)據(jù)。
[0068]分閘任務與合閘任務相似，兩者不同之處有三點:1)在分閘電源檢測時，即使檢測出電源不在正常電壓范圍內，也將繼續(xù)執(zhí)行分閘操作，這也是分閘重要性的體現(xiàn)。2)位置開關檢測完畢，系統(tǒng)將對主分閘IGBT2進行檢測，若發(fā)現(xiàn)故障則自動投入備用分閘IGBT3，以提高分閘的可靠性。3)合閘操作沒有重合閘，當合閘錯誤時將立即執(zhí)行分閘操作。
[0069]本實用新型實施例所提供的系統(tǒng)的結構示意圖如圖9所示，從結構上分為三層:過程層、間隔層、站控層。永磁機構斷路器及其監(jiān)測與控制系統(tǒng)處于過程層之中，通過光纖將監(jiān)測與控制系統(tǒng)直接接入到過程層交換機上，并按照IEC61850通信規(guī)約進行數(shù)據(jù)采集與設備控制信息的傳輸。傳輸信息統(tǒng)一匯總到間隔層設備中，通過光纖將信息經間隔層交換機傳輸?shù)秸究貙又械谋O(jiān)控計算機上，從而實現(xiàn)對永磁斷路器的監(jiān)測與控制，形成永磁斷路器的監(jiān)測與控制系統(tǒng)。
[0070]本實用新型實施例所提供的一體化系統(tǒng)，不僅能夠實時監(jiān)測永磁機構斷路器的運行參數(shù)(主回路電流、電容器組充電電壓)，并利用電流波形檢測技術實現(xiàn)對斷路器觸頭開關位置的判斷，提高開關位置量信號判斷的準確性。利用32位高性能低功耗微處理器為開發(fā)平臺，實現(xiàn)集數(shù)據(jù)采集、處理，保護控制，故障預警，波形顯示，自診斷，參數(shù)特性監(jiān)測一體化功能，通過IEC61850通信規(guī)約，完成永磁斷路器數(shù)據(jù)采集與分合閘控制，提高了斷路器的智能化程度，對堅強智能電網(wǎng)的快速發(fā)展具有重要意義。
[0071]本領域技術人員還可以了解到本實用新型實施例列出的各種說明性邏輯塊(illustrative logical block),單元,和步驟可以通過電子硬件、電腦軟件,或兩者的結合進行實現(xiàn)。為清楚展示硬件和軟件的可替換性(interchangeability),上述的各種說明性部件(illustrative components),單元和步驟已經通用地描述了它們的功能。這樣的功能是通過硬件還是軟件來實現(xiàn)取決于特定的應用和整個系統(tǒng)的設計要求。本領域技術人員可以對于每種特定的應用，可以使用各種方法實現(xiàn)所述的功能，但這種實現(xiàn)不應被理解為超出本實用新型實施例保護的范圍。
[0072]本實用新型實施例中所描述的各種說明性的邏輯塊，或單元都可以通過通用處理器，數(shù)字信號處理器，專用集成電路(ASIC)，現(xiàn)場可編程門陣列(FPGA)或其它可編程邏輯裝置，離散門或晶體管邏輯，離散硬件部件，或上述任何組合的設計來實現(xiàn)或操作所描述的功能。通用處理器可以為微處理器，可選地，該通用處理器也可以為任何傳統(tǒng)的處理器、控制器、微控制器或狀態(tài)機。處理器也可以通過計算裝置的組合來實現(xiàn)，例如數(shù)字信號處理器和微處理器，多個微處理器，一個或多個微處理器聯(lián)合一個數(shù)字信號處理器核，或任何其它類似的配置來實現(xiàn)。
[0073]本實用新型實施例中所描述的方法或算法的步驟可以直接嵌入硬件、處理器執(zhí)行的軟件模塊、或者這兩者的結合。軟件模塊可以存儲于RAM存儲器、閃存、ROM存儲器、EPROM存儲器、EEPROM存儲器、寄存器、硬盤、可移動磁盤、⑶-ROM或本領域中其它任意形式的存儲媒介中。示例性地，存儲媒介可以與處理器連接，以使得處理器可以從存儲媒介中讀取信息，并可以向存儲媒介存寫信息?？蛇x地，存儲媒介還可以集成到處理器中。處理器和存儲媒介可以設置于ASIC中，ASIC可以設置于用戶終端中?？蛇x地，處理器和存儲媒介也可以設置于用戶終端中的不同的部件中。
[0074]在一個或多個示例性的設計中，本實用新型實施例所描述的上述功能可以在硬件、軟件、固件或這三者的任意組合來實現(xiàn)。如果在軟件中實現(xiàn)，這些功能可以存儲與電腦可讀的媒介上，或以一個或多個指令或代碼形式傳輸于電腦可讀的媒介上。電腦可讀媒介包括電腦存儲媒介和便于使得讓電腦程序從一個地方轉移到其它地方的通信媒介。存儲媒介可以是任何通用或特殊電腦可以接入訪問的可用媒體。例如，這樣的電腦可讀媒體可以包括但不限于RAM、ROM、EEPROM、CD-ROM或其它光盤存儲、磁盤存儲或其它磁性存儲裝置，或其它任何可以用于承載或存儲以指令或數(shù)據(jù)結構和其它可被通用或特殊電腦、或通用或特殊處理器讀取形式的程序代碼的媒介。此外，任何連接都可以被適當?shù)囟x為電腦可讀媒介，例如，如果軟件是從一個網(wǎng)站站點、服務器或其它遠程資源通過一個同軸電纜、光纖電腦、雙絞線、數(shù)字用戶線(DSL)或以例如紅外、無線和微波等無線方式傳輸?shù)囊脖话谒x的電腦可讀媒介中。所述的碟片(disk)和磁盤(disc)包括壓縮磁盤、鐳射盤、光盤、DVD、軟盤和藍光光盤，磁盤通常以磁性復制數(shù)據(jù)，而碟片通常以激光進行光學復制數(shù)據(jù)。上述的組合也可以包含在電腦可讀媒介中。
[0075]以上所述的【具體實施方式】，對本實用新型的目的、技術方案和有益效果進行了進一步詳細說明，所應理解的是，以上所述僅為本實用新型的【具體實施方式】而已，并不用于限定本實用新型的保護范圍，凡在本實用新型的精神和原則之內，所做的任何修改、等同替換、改進等，均應包含在本實用新型的保護范圍之內。
【權利要求】
1.一種永磁機構斷路器的監(jiān)測與控制系統(tǒng)，其特征在于，所述系統(tǒng)包括: 控制單元、驅動單元、位置量信號輸入單元、數(shù)據(jù)采集單元以及通信單元； 所述控制單元分別連接驅動單元、位置量信號輸入單元、數(shù)據(jù)采集單元以及通信單元; 所述驅動單元用于根據(jù)控制單元發(fā)出的控制信號驅動斷路器的合分閘操作； 所述位置量信號輸入單元將斷路器分合閘狀態(tài)及位置信號提供給控制單元； 數(shù)據(jù)采集單元將采集到的斷路器的工作電流以及電容器組的工作電壓輸出至所述控制單兀； 所述通信單元傳送永磁機構故障參數(shù)以及所述斷路器的工作狀況。
2.根據(jù)權利要求1所述的一種永磁機構斷路器的監(jiān)測與控制系統(tǒng)，其特征在于，所述驅動單元包括:驅動電路、IGBT驅動模塊；所述控制單元通過所述驅動電路控制所述IGBT驅動模塊執(zhí)行合分閘操作。
3.根據(jù)權利要求2所述的一種永磁機構斷路器的監(jiān)測與控制系統(tǒng)，其特征在于，所述驅動單元連接合/分儲能電容，通過所述合/分儲能電容對所述斷路器執(zhí)行合分閘操作。
4.根據(jù)權利要求1所述的一種永磁機構斷路器的監(jiān)測與控制系統(tǒng)，其特征在于，所述數(shù)據(jù)采集單元包括:線圈電流采集模塊與電源電壓采集模塊；其中， 所述線圈電流采集模塊由霍爾電流傳感器以及調理電路構成，用于采集分合閘線圈電流數(shù)據(jù)以實現(xiàn)分合閘狀態(tài)監(jiān)控以及驅動回路狀態(tài)監(jiān)控； 所述電源電壓采集模塊負責采集操動電壓以實現(xiàn)對操作電源電壓的監(jiān)控。
5.根據(jù)權利要求1所述的一種永磁機構斷路器的監(jiān)測與控制系統(tǒng)，其特征在于，所述系統(tǒng)還包括:光電隔離電路，所述光電隔離電路連接位置量信號輸入單元，斷路器分合閘狀態(tài)及儲能位置信號通過所述光電隔離電路輸入至控制單元。
6.根據(jù)權利要求1所述的一種永磁機構斷路器的監(jiān)測與控制系統(tǒng)，其特征在于，所述系統(tǒng)還包括:電源單元，用于為充電控制單元提供能量，以及對電容器組充電。
7.根據(jù)權利要求6所述的一種永磁機構斷路器的監(jiān)測與控制系統(tǒng)，其特征在于，所述電源單元采用橋式整流電路為所述電容器組充電。
8.根據(jù)權利要求1所述的一種永磁機構斷路器的監(jiān)測與控制系統(tǒng)，其特征在于，所述系統(tǒng)還包括:控制面板以及數(shù)據(jù)顯示單元； 所述數(shù)據(jù)顯示單元用于顯示電容器組的電壓值及斷路器分合閘狀態(tài)指示，所述控制面板包含分合閘操作鍵，用于對所述斷路器進行分合閘操作。
9.根據(jù)權利要求1所述的一種永磁機構斷路器的監(jiān)測與控制系統(tǒng)，其特征在于，所述系統(tǒng)還包括:電流波形檢測單元，用于對合閘線圈進行電流波形檢測，根據(jù)檢測結果獲取位置信號。
10.根據(jù)權利要求2所述的一種永磁機構斷路器的監(jiān)測與控制系統(tǒng)，其特征在于，所述系統(tǒng)采用雙IGBT驅動模塊。
【文檔編號】G01R31/327GK203444081SQ201320509197
【公開日】2014年2月19日 申請日期:2013年8月20日 優(yōu)先權日:2013年8月20日
【發(fā)明者】張海龍, 龐臘成, 王洪浩, 于偉, 楊曉霞 申請人:北京電研華源電力技術有限公司