高壓開關(guān)柜斷路器機械特性在線監(jiān)測裝置制造方法
【專利摘要】本實用新型公開了一種高壓開關(guān)柜斷路器機械特性在線監(jiān)測裝置，包括DSP數(shù)字信號處理器和與之連接的A/D轉(zhuǎn)換模塊、B碼解析電路模塊、輔助觸點處理模塊、外擴存儲器模塊和通訊子模塊B；A/D轉(zhuǎn)換模塊5與信號調(diào)理模塊相連接，信號調(diào)理模塊與觸頭行程模塊連接；B碼解析電路模塊和通訊子模塊A連接；外擴存儲器模塊與通訊子模塊B連接；信號調(diào)理模塊、B碼解析電路模塊、DSP數(shù)字信號處理器和輔助觸點處理模塊都與電源模塊相連接。本實用新型解決了現(xiàn)有監(jiān)測裝置集成度低、精度不夠、擴充性不好和信息共享程度低等缺陷的問題。
【專利說明】高壓開關(guān)柜斷路器機械特性在線監(jiān)測裝置
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實用新型屬于輸變電設(shè)備狀態(tài)監(jiān)測【技術(shù)領(lǐng)域】，涉及一種用于高壓開關(guān)柜操動機構(gòu)故障監(jiān)測單元的斷路器機械特性在線監(jiān)測裝置，具體涉及一種高壓開關(guān)柜斷路器機械特性在線監(jiān)測裝置。
【背景技術(shù)】
[0002]高壓開關(guān)柜是輸配電系統(tǒng)中的重要設(shè)備，在運行中由于各種原因引起的故障率一直居高不下，傷人、燒柜、甚至爆炸的事故時有發(fā)生，因此確保高壓開關(guān)柜的可靠運行極為重要。早期，高壓開關(guān)柜綜合在線監(jiān)測與故障診斷系統(tǒng)側(cè)重于對觸頭溫升和環(huán)境溫濕度的控制，而斷路器作為高壓開關(guān)柜中最主要的高壓開關(guān)設(shè)備，在柜體中肩負著控制和保護設(shè)備的雙重作用，其重要性也是不言而喻的，因此加強高壓開關(guān)柜中斷路器機械特性的在線監(jiān)測對保證開關(guān)柜的安全運作同樣具有重要意義。
[0003]隨著電力系統(tǒng)的不斷發(fā)展，對電力設(shè)備的安全性、可靠性也提出了更高的要求，供電部門在不斷提高供電質(zhì)量的同時，應(yīng)切實采取措施來保證電力設(shè)備的正常運行，以提高安全用電的可靠性。高壓開關(guān)柜作為變電站內(nèi)最為重要的設(shè)備之一，其安全穩(wěn)定運行至關(guān)重要。隨著國家智能變電站建設(shè)的推進，對高壓開關(guān)柜內(nèi)斷路器的安全穩(wěn)定運行提出了新的要求。
[0004]以往的高壓開關(guān)柜體中往往沒有涉及斷路器機械特性的在線監(jiān)測，因此傳統(tǒng)的高壓開關(guān)柜斷路器狀態(tài)量不能實時監(jiān)測或監(jiān)測量少，而且斷路器故障難以精準定位，給檢修帶來了不必要的麻煩。
實用新型內(nèi)容
[0005]本實用新型的目的是提供一種高壓開關(guān)柜斷路器機械特性在線監(jiān)測裝置，解決了現(xiàn)有監(jiān)測裝置集成度低、精度不夠、擴充性不好和信息共享程度低等缺陷的問題。
[0006]本實用新型所采用的技術(shù)方案是，高壓開關(guān)柜斷路器機械特性在線監(jiān)測裝置，包括DSP數(shù)字信號處理器和與之連接的A/D轉(zhuǎn)換模塊、B碼解析電路模塊、輔助觸點處理模塊、外擴存儲器模塊和通訊子模塊B ；A/D轉(zhuǎn)換模塊5與信號調(diào)理模塊相連接，信號調(diào)理模塊與觸頭行程模塊連接出碼解析電路模塊和通訊子模塊A連接；外擴存儲器模塊與通訊子模塊B連接；信號調(diào)理模塊、B碼解析電路模塊、DSP數(shù)字信號處理器和輔助觸點處理模塊都與電源模塊相連接。
[0007]本實用新型的特點還在于，
[0008]其中，DSP數(shù)字處理器采用浮點型數(shù)字信號處理器TMS320F28335。
[0009]信號調(diào)理模塊中主要用到的芯片是0PA2277和IS0124。
[0010]觸頭行程處理模塊所選用的傳感器為庫伯勒8.5020增量型旋轉(zhuǎn)編碼器，采用RSM3485CHT作為收發(fā)芯片。
[0011]輔助觸點處理模塊采用ULN2803達林頓管，且輔助觸點處理模塊與DSP數(shù)字信號處理器的IO接口連接。
[0012]A/D轉(zhuǎn)換模塊主要用到的芯片是AD7656。
[0013]B碼解析電路模塊采用IRIG-B解碼芯片。
[0014]外擴存儲器模塊與通訊子模塊B連接。
[0015]電源模塊由 HDW10-220S24、HDW10-24S05B1 和 HDW10-24S05A1 構(gòu)成。
[0016]外擴存儲器模塊采用的芯片為的芯片IS61LV51216。
[0017]本實用新型的有益效果是，能夠?qū)?fù)雜的浮點運算進行快速處理，縮短了程序的執(zhí)行時間，具有外設(shè)集成度高、功耗低和存儲空間大等優(yōu)點，可提高系統(tǒng)的穩(wěn)定性；采用B碼解析電路，可實現(xiàn)高壓開關(guān)柜斷路器機械特性在線監(jiān)測裝置與智能變電站的同步對時，提高監(jiān)測的實時性；使用CAN通訊方式，不僅可以監(jiān)測采集到的各信號的原始數(shù)據(jù)，還可以監(jiān)測經(jīng)算法計算后的各狀態(tài)量的精確結(jié)果，便于對故障進行精準定位。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0018]圖1是本實用新型高壓開關(guān)柜斷路器機械特性在線監(jiān)測裝置的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0019]圖中，1.DSP數(shù)字信號處理器，2.信號調(diào)理模塊，3.觸頭行程處理模塊，4.輔助觸點處理模塊，5.A/D轉(zhuǎn)換模塊，6.B碼解析電路模塊，7.通訊子模塊A，8.電源模塊，9.外擴存儲器模塊，10通訊子模塊B。
【具體實施方式】
[0020]下面結(jié)合附圖和【具體實施方式】對本實用新型進行詳細說明。
[0021]本實用新型高壓開關(guān)柜斷路器機械特性在線監(jiān)測裝置，如圖1所示，包括DSP數(shù)字信號處理器I和與之連接的A/D轉(zhuǎn)換模塊5、B碼解析電路模塊6、輔助觸點處理模塊4、外擴存儲器模塊9和通訊子模塊BlO ；A/D轉(zhuǎn)換模塊5與信號調(diào)理模塊2相連接，信號調(diào)理模塊2與觸頭行程模塊3連接；B碼解析電路模塊6和通訊子模塊A連接；外擴存儲器模塊9與通訊子模塊BlO連接；信號調(diào)理模塊2、B碼解析電路模塊6、DSP數(shù)字信號處理器I和輔助觸點處理模塊4都與電源模塊8相連接。
[0022]DSP數(shù)字處理器I采用浮點型數(shù)字信號處理器TMS320F28335。其功能是，負責儲能電機電流、分\合閘電流，動觸頭行程、開距、超程等模擬信號，輔助觸點狀態(tài)數(shù)字信號的采集、處理和控制，并與斷路器監(jiān)測IED進行通訊。
[0023]信號調(diào)理模塊2中主要用到的芯片是0PA2277和IS0124。其中，0PA2277芯片內(nèi)包括兩級運算放大電路，可提高信號的精度。IS0124芯片是電壓隔離芯片，能有效的起到信號的數(shù)字地和信號地的隔離作用。信號調(diào)理模塊2的主要作用是將傳感器傳入的電流信號轉(zhuǎn)化成電壓信號，再經(jīng)過信號調(diào)理電路的放大、隔離和抑制零點漂移，將純凈的模擬信號送入A\D轉(zhuǎn)換模塊5。
[0024]觸頭行程處理模塊3所選用的傳感器為庫伯勒8.5020增量型旋轉(zhuǎn)編碼器。旋轉(zhuǎn)編碼器輸出A、B兩路相位差為90°的脈沖信號，送入DSP數(shù)字信號處理器I內(nèi)部的增強型正交編碼脈沖電路(eQEP)進行計數(shù)，從而可以獲得角位移信號，最后通過正交編碼值與開關(guān)動觸頭位移的比值獲取動觸頭行程時間信號，該模塊采用RSM3485CHT作為收發(fā)芯片，該芯片可將旋轉(zhuǎn)編碼器輸入的脈沖信號轉(zhuǎn)化為TTL電平，以方便與TMS320F28335芯片電平匹配。計算增量型旋轉(zhuǎn)編碼器的脈沖個數(shù)，將旋轉(zhuǎn)后的脈沖數(shù)轉(zhuǎn)化成斷路器操動機構(gòu)主軸轉(zhuǎn)動的角度，該角度對應(yīng)一定的比例關(guān)系轉(zhuǎn)化成動觸頭的直線位移。
[0025]輔助觸點處理模塊4采用ULN2803達林頓管，且輔助觸點處理模塊4與DSP數(shù)字信號處理器I的IO 口連接。輔助觸點處理模塊4能夠?qū)崟r監(jiān)測并處理斷路器輔助觸點的開合狀態(tài)，然后輔助觸點處理模塊4將處理后的狀態(tài)量輸入DSP數(shù)字信號處理器I的IO接口，IO接口可直接指示斷路器的開合狀態(tài)，在這個模塊中主要用到了 ULN2803達林頓管，該芯片是一款電流/電壓驅(qū)動芯片，用以驅(qū)動IO接口較小的電壓。
[0026]A/D轉(zhuǎn)換模塊5主要用到的芯片是AD7656。其作用是，有效的將模擬信號量轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號量，然后送入DSP數(shù)字信號處理器I。
[0027]通訊子模塊A7是RS485通訊部分，負責通過RS485總線將變電站的B碼信號傳送給B碼解析電路模塊6進行解析處理。
[0028]B碼解析電路模塊6采用IRIG-B解碼芯片，能夠?qū)⒔邮胀ㄟ^通訊模塊7A傳輸來的智能變電站的B碼信號經(jīng)過解析后，再傳輸給DSP數(shù)字信號處理器I進行處理，從而實現(xiàn)同步對時，提高了監(jiān)測的實時性。
[0029]電源模塊8 由 HDW10-220S24、HDW10-24S05B1 和 HDW10-24S05A1 構(gòu)成，負責為裝置的各個模塊進行供電。其中的HDW10-220S24模塊可先將220V的交流電壓轉(zhuǎn)換成24V的直流電壓，而后，HDW10-24S05B1模塊可將24V的直流電壓轉(zhuǎn)換成5V電壓，為通訊模塊7供電；HDW10-24S05A1模塊則將24V直流電壓轉(zhuǎn)換成12V電壓，為信號調(diào)理模塊2供電。
[0030]外擴存儲器模塊9采用的芯片為的芯片IS61LV51216，其內(nèi)存容量為512K*16位，可以有效提高DSP數(shù)字信號處理器I的內(nèi)存容量。
[0031]通訊子模塊BlO是CAN通訊部分，CAN通訊部分利用DSP28335自帶的eCAN模塊，eCAN模塊與CAN2.0B標準完全兼容，可以自由的讀取、設(shè)定閾值，而且與其他通訊方式不同的是，本實用新型的CAN通訊不僅可以接收各整型的原始信號量數(shù)據(jù)，而且可以實時的接收浮點型的計算結(jié)果，且DSP自帶的eCAN模塊具有網(wǎng)絡(luò)上各節(jié)點間的通信實時性強、開發(fā)周期短等優(yōu)點，該模塊采用CTM8251AT作為數(shù)據(jù)收發(fā)器，可實現(xiàn)CAN控制器的邏輯電平向CAN總線的差分電平的轉(zhuǎn)化，其內(nèi)部集成了 CAN隔離及CAN收、發(fā)器件等，隔離電壓可以達到DC2500V。
[0032]本實用新型的工作過程為:信號調(diào)理模塊2接收由三個霍爾電流傳感器傳入的信號以及觸頭行程處理模塊3傳入的信號后，對信號進行處理，然后將調(diào)理后的信號輸送至經(jīng)A/D轉(zhuǎn)換模塊5，由A/D轉(zhuǎn)換模塊5對信號進行轉(zhuǎn)換后，傳送至DSP數(shù)字信號處理器I ;
[0033]輔助觸點處理模塊4接收斷路器輔助觸點狀態(tài)的信號，然后將該狀態(tài)信號傳送至SP數(shù)字信號處理器1，DSP數(shù)字信號處理器I的IO接口部分通過高低電位的變化指示觸頭開合狀態(tài)；
[0034]B碼解析電路模塊6接收經(jīng)通訊子模塊A7傳輸?shù)腂碼信號，然后將其進行解析后傳輸至DSP數(shù)字信號處理器I進行處理；
[0035]DSP數(shù)字信號處理器I采集到經(jīng)上述的幾個模塊處理過的斷路器的各原始信號量，包括斷路器合、分閘線圈電流信號、儲能電機電流線圈信號、動觸頭行程位移信號和輔助觸點狀態(tài)等原始信號量之后，調(diào)用算法程序計算斷路器的機械特征量，然后通過通訊子模塊BlO將原始信號量和計算結(jié)果上傳至斷路器監(jiān)測IED，生成錄波曲線、監(jiān)測斷路器運行狀況。
[0036]電源模塊8負責為DSP數(shù)字信號處理器1、信號調(diào)理模塊2、B碼解析電路模塊6、輔助觸點處理模塊4提供所需電壓；由于采集信號量巨大，因此外擴存儲器模塊9與DSP數(shù)字信號處理器I的內(nèi)存區(qū)域相連，用以提高存儲能力。
[0037]本實用新型高壓開關(guān)柜斷路器機械特性在線監(jiān)測裝置，采用TMS320F28335內(nèi)部新增加了浮點運算內(nèi)核，能夠?qū)?fù)雜的浮點運算進行快速處理，縮短了程序的執(zhí)行時間，具有外設(shè)集成度高、功耗低和存儲空間大等優(yōu)點，可提高系統(tǒng)的穩(wěn)定性；采用B碼解析電路，可實現(xiàn)高壓開關(guān)柜斷路器機械特性在線監(jiān)測裝置與智能變電站的同步對時，提高監(jiān)測的實時性；使用CAN通訊方式，不僅可以監(jiān)測采集到的各信號的原始數(shù)據(jù)，還可以監(jiān)測經(jīng)算法計算后的各狀態(tài)量的精確結(jié)果，便于對故障進行精準定位。
[0038]本裝置能夠采集斷路器的多種狀態(tài)信息，對分合閘線圈電流、儲能電機電流、三相主回路電流、動觸頭行程時間特性和輔助接點等狀態(tài)量進行監(jiān)測，實現(xiàn)對狀態(tài)特征的長數(shù)據(jù)錄波和大量歷史數(shù)據(jù)的存儲并在此基礎(chǔ)上完成了對數(shù)據(jù)的分析計算，得到狀態(tài)量結(jié)果，然后通過CAN總線將計算后的斷路器狀態(tài)量結(jié)果上傳至智能高壓開關(guān)柜IED進行分析。
【權(quán)利要求】
1.高壓開關(guān)柜斷路器機械特性在線監(jiān)測裝置，其特征在于，包括DSP數(shù)字信號處理器I和與之連接的A/D轉(zhuǎn)換模塊(5)、B碼解析電路模塊(6)、輔助觸點處理模塊(4)、外擴存儲器模塊(9)和通訊子模塊B (10)； 所述的A/D轉(zhuǎn)換模塊(5)與信號調(diào)理模塊(2)相連接，信號調(diào)理模塊(2)與觸頭行程模塊⑶連接； 所述的B碼解析電路模塊(6)和通訊子模塊A(7)連接； 所述的外擴存儲器模塊(9)與通訊子模塊B (10)連接； 所述的信號調(diào)理模塊(2)、B碼解析電路模塊(6)、DSP數(shù)字信號處理器(I)和輔助觸點處理模塊(4)都與電源模塊(8)相連接； 所述的DSP數(shù)字處理器(I)采用浮點型數(shù)字信號處理器TMS320F28335 ； 所述的信號調(diào)理模塊(2)中主要用到的芯片是OPA2277和IS0124。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的高壓開關(guān)柜斷路器機械特性在線監(jiān)測裝置，其特征在于，所述的觸頭行程處理模塊(3)所選用的傳感器為庫伯勒8.5020增量型旋轉(zhuǎn)編碼器，采用RSM3485CHT作為收發(fā)芯片RSM3485CHT收發(fā)芯片。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的高壓開關(guān)柜斷路器機械特性在線監(jiān)測裝置，其特征在于，所述的輔助觸點處理模塊(4)采用ULN2803達林頓管，且輔助觸點處理模塊(4)與DSP數(shù)字信號處理器(I)的IO 口連接。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的高壓開關(guān)柜斷路器機械特性在線監(jiān)測裝置，其特征在于，所述的A/D轉(zhuǎn)換模塊(5)主要用到的芯片是AD7656。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的高壓開關(guān)柜斷路器機械特性在線監(jiān)測裝置，其特征在于，所述的B碼解析電路模塊(6)采用IRIG-B解碼芯片。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的高壓開關(guān)柜斷路器機械特性在線監(jiān)測裝置，其特征在于，所述的電源模塊(8)由 HDW10-220S24、HDW10-24S05B1 和 HDW10-24S05A1 構(gòu)成。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的高壓開關(guān)柜斷路器機械特性在線監(jiān)測裝置，其特征在于，所述的外擴存儲器模塊(9)采用的芯片為的芯片IS61LV51216。
【文檔編號】G01R31/327GK203758727SQ201320797064
【公開日】2014年8月6日 申請日期:2013年12月4日 優(yōu)先權(quán)日:2013年12月4日
【發(fā)明者】黃新波, 陶晨, 趙陽, 劉斌 申請人:西安工程大學(xué)