專利名稱：真空斷路器電壽命監(jiān)測裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于電流測量技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及真空斷路器電壽命監(jiān)測裝置結(jié)構(gòu)設(shè)計。
背景技術(shù)：
真空斷路器是近十幾年來快速發(fā)展起來的一種新型電器設(shè)備。同傳統(tǒng)的油斷路器相比，具有許多優(yōu)點，如不燃爆、不污染、免檢期長、可頻繁操作、較小的觸頭間隙、體積小、重量輕、電弧不外露、壽命長等一系列優(yōu)點，它已逐步成為中壓配電系統(tǒng)中的主要開關(guān)設(shè)備。
壽命長是真空斷路器的顯著特點。它的使用壽命是機械壽命與電壽命的綜合。其機械壽命是指斷路器在空載或額定長期負(fù)荷輕載下的分合循環(huán)操作次數(shù)，著眼于機械動作方面的能力。真空斷路器機械壽命比較長，可達(dá)10,000次以上。電壽命是真空斷路器的電氣開斷能力，通常以額定短路開斷電流的開斷次數(shù)來表示。由于強大的電弧對觸頭的燒蝕，真空斷路器的電壽命次數(shù)僅數(shù)十次。一般來講，真空斷路器的電壽命決定其真實使用期限。如果電壽命超過，電接觸會惡化，真空滅弧室會失效，電弧不能斷開，滅弧室可能爆炸，造成重大事故。由于真空斷路器在系統(tǒng)中日益廣泛的采用，所以，對其電壽命的監(jiān)測和評估是非常必要的。
對于真空斷路器來說，影響電壽命的主要因素是斷路器開斷電流時由于電弧作用而產(chǎn)生的電磨損，造成電接觸表面的破壞、金屬材料的損失和變形等。電磨損會影響滅弧室滅弧的性能。由于不同電流下觸頭的燒損與電流的大小不是簡單的比例關(guān)系，因此，對于電壽命的監(jiān)測，簡單的累計開斷電流的方法誤差很大。
一種普遍采用的計算真空斷路器電壽命的方法是所謂的“開斷電流加權(quán)累計法“，開斷電流加權(quán)累計法采用以下公式來計算開斷電流加權(quán)累Q，即為累計電磨損值Q=Σi=1nIiα---(1)]]>式中Ii是第i次斷開的電流值、α是加權(quán)系數(shù)。α一般在1.5到2之間，可由制造廠家給出的真空斷路器的電壽命曲線得到。Q0是該真空斷路器的預(yù)期電壽命值，也可從制造廠家給出的資料中得到。將Q與預(yù)期電壽命值Q0進(jìn)行比較，可以得出剩余電壽命ΔQΔQ＝Q0-Q(2)這種方法只需要知道每次開斷電流的大小，比較簡單實用。
目前，由于在強電磁干擾條件下測試開斷大電流方面的困難，目前僅有少數(shù)幾個單位在理論上作了一些論證，但還沒有研制出針對真空斷路器電壽命監(jiān)測的專門化裝置。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是為克服已有技術(shù)的不足之處，提出一種真空斷路器電壽命監(jiān)測裝置，可用于真空斷路器的電壽命的實時在線監(jiān)測。通過監(jiān)測，得出其剩余電壽命，并給出一定的報警信號，維護(hù)人員即可進(jìn)行及時的處理，從而可避免重大事故的發(fā)生。
本發(fā)明提出一種真空斷路器電壽命監(jiān)測裝置，其特征在于，該裝置包括設(shè)置在真空斷路器串聯(lián)的母線旁邊或二次電流回路一側(cè)的電流傳感器，與該電流傳感器相連的模數(shù)轉(zhuǎn)換及數(shù)據(jù)處理器組成的一路或多路就地控制單元，所述各就地控制單元通過信號傳輸電纜與工控機相連。
本發(fā)明提出另一種真空斷路器電壽命監(jiān)測裝置，其特征在于，該裝置包括設(shè)置在真空斷路器串聯(lián)的母線的總開關(guān)處的電流傳感器及與該電流傳感器相連的由模數(shù)轉(zhuǎn)換及數(shù)據(jù)處理器組成的就地控制單元，與多個負(fù)載開關(guān)相連的開關(guān)狀態(tài)檢測電路，通過信號傳輸電纜分別與該就地控制單元及開關(guān)狀態(tài)檢測電路相連的工控機。
本發(fā)明的技術(shù)特點及效果1.實時監(jiān)測功能對斷路器剩余壽命以及開斷電流次數(shù)和電流數(shù)值等重要參數(shù)進(jìn)行長期連續(xù)的實時監(jiān)測；2.顯示功能該系統(tǒng)可以實時顯示斷路器剩余壽命，開斷電流次數(shù)和電流數(shù)值及對應(yīng)時間等參數(shù)；3.通信功能可以通過該裝置的RS-485串口實現(xiàn)與變電站計算機網(wǎng)絡(luò)的通信?？梢园褦?shù)據(jù)傳至上位機，并進(jìn)行遠(yuǎn)端監(jiān)控和報警等。


圖1為本發(fā)明的真空斷路器電壽命監(jiān)測裝置組成框圖。
圖2為本發(fā)明的真空斷路器電壽命監(jiān)測裝置實施例1組成示意圖。
圖3為本發(fā)明的真空斷路器電壽命監(jiān)測裝置實施例2組成示意圖。
具體實施例方式
本發(fā)明提出的真空斷路器電壽命監(jiān)測裝置結(jié)合附圖及實施例進(jìn)一步說明如下本發(fā)明裝置的原理方框圖如圖1所示，它包括電流傳感器、與該電流傳感器相連的模數(shù)轉(zhuǎn)換及數(shù)據(jù)處理器組成的一路或多路就地控制單元，(圖中只示出一路就地控制單元)，所述各就地控制單元通過信號傳輸電纜與工控機相連。
本裝置的工作原理為(以一路為例)電流傳感器放在與真空斷路器串聯(lián)的母線1旁邊或二次電流回路一側(cè)，母線中流有電流I。電流傳感器在電流I的作用下，輸出一個與電流I成正比的電壓信號u。模數(shù)轉(zhuǎn)換器將電壓信號u轉(zhuǎn)換為數(shù)字量，再由數(shù)據(jù)傳輸模塊和信號傳輸電纜將數(shù)字量信號傳遞到工控機中。工控機對此數(shù)字量進(jìn)行計算，得出相應(yīng)的母線電流值。在工控機的采集程序的控制下，工控機對母線中的電流I進(jìn)行實時采集。當(dāng)真空斷路器2切斷電流時，或母線中電流超過某預(yù)先設(shè)定數(shù)值時，在工控機的主程序的控制下，記錄下這個電流值Ii、計算出相應(yīng)的電壽命減少值Iiα以及累計電磨損值(電壽命減少值)Q=Σi=1nIiα,]]>并在計算機屏幕上顯示該真空斷路器的剩余電壽命數(shù)值ΔQ。
若本發(fā)明的裝置由多路信號采集單元組成，則可以檢測多個真空斷路器的電壽命。由工控機控制，利用串行通訊方式(如接口RS485或RS232)，通過通訊電纜對各路進(jìn)行循環(huán)檢測，用單根信號電纜傳輸各路信號至工控機。在工控機顯示器的窗口中有各個真空斷路器的圖標(biāo)。用鼠標(biāo)點擊某個斷路器的圖標(biāo)，即可得到它的各種數(shù)據(jù)，如該斷路器剩余壽命，開斷電流次數(shù)和電流數(shù)值及對應(yīng)時間等參數(shù)；可以設(shè)定和修改啟動電流的設(shè)定值。但某個斷路器的剩余壽命接近某個預(yù)定的危險值時，工控機將給出相應(yīng)的警示信號并可上傳遠(yuǎn)程調(diào)度中心。
實施例1本實施例為可同時監(jiān)測三相真空斷路器電壽命的具有三路信號采集單元的真空斷路器電壽命監(jiān)測裝置，其組成由工控機I、就地控制單元II、傳感器III三部分組成，如圖2所示(各部分用虛線框隔開)，具體各組成部分及功能如下1.工控機I本實施例采用IRA360型工控機，位于控制室內(nèi)作為上位機，通過通訊電纜，采集各就地控制單元(2)(最多可達(dá)128個)上傳的有關(guān)真空斷路器電壽命的信息，進(jìn)行相應(yīng)數(shù)據(jù)儲存及顯示，并將預(yù)警信息上傳遠(yuǎn)程的信息中心IV(信息中心IV部分不屬于本發(fā)明的內(nèi)容)。
2.就地控制單元II每個單元安裝在一開關(guān)柜內(nèi)，每個就地控制單元包括微處理器MCU(本實施例采用MC68HC908)，A/D轉(zhuǎn)換器(MC68HC908的內(nèi)置器件)，時鐘電路(本實施例采用32.768K時鐘)，存儲器RAM(MC68HC908的內(nèi)置器件)，液晶顯示器(本實施例采用C1062-1)及小鍵盤(本實施例采用通用產(chǎn)品)等；就地控制單元負(fù)責(zé)采集三相電流傳感(傳感器A，傳感器B，傳感器C的輸出的信號并進(jìn)行相應(yīng)的處理，顯示并上傳工控機I。
3.傳感器III本實施例采用輸出電壓3.5V有效值的空心線圈作為傳感器，用于測量真空斷路器開斷時的開斷電流，每個傳感器負(fù)責(zé)一路真空斷路器的電流監(jiān)測(如傳感器1A監(jiān)測一號開關(guān)柜流經(jīng)A相真空斷路器的電流).
該裝置的工作過程為在真空斷路器串聯(lián)的母線旁邊或二次電流回路一側(cè)的電流傳感器測量三相母線(流經(jīng)真空斷路器)的三個電流信號，在真空斷路器斷開短路電流時，采集電流信號(轉(zhuǎn)變?yōu)榈碗娢唬碗妷盒盘?，再經(jīng)由就地控制單元內(nèi)微處理器(MCU)控制的A/D轉(zhuǎn)換器，把三路信號轉(zhuǎn)化成數(shù)字量，進(jìn)行信號處理，儲存及就地顯示，相關(guān)信息編碼后，經(jīng)屏蔽電纜將該信號傳輸?shù)娇刂剖覂?nèi)的工控機，由工控機通過相應(yīng)的計算進(jìn)行信號處理，再由相應(yīng)模塊完成顯示、存儲和通信等功能。
如圖2所示，本裝置中的MCU負(fù)責(zé)計算每次斷開電流的加權(quán)電磨損量及累計的加權(quán)累計電磨損量，并與允許的(設(shè)定的)電磨損量進(jìn)行比較，得出真空斷路器的剩余電壽命，并可由就地控制單元的液晶板顯示。同時將相應(yīng)的有關(guān)的信息上傳工控機(3)，整個裝置由該MCU協(xié)調(diào)。
實施例2本實施例檢測原理及主要采用的器件與實施例1基本相同，其主要的不同點是只在母線處總開關(guān)(S)處安裝電流傳感器及就地控制單元來檢測流經(jīng)該處斷路器的故障電流，各負(fù)載開關(guān)(S1，S2，…，Sn)處不再安裝電流傳感器及就地控制單元，并結(jié)合開關(guān)狀態(tài)檢測電路所上傳的開關(guān)的動作情況(如S1動作)，最終由位于控制室的工控機來判斷并計算各開關(guān)的電壽命并進(jìn)行儲存，顯示和上傳。
本實施例具體各組成部分及功能，如圖3所示1.工控機本實施例采用IRA360型工控機。
2.就地控制單元基本功能同實施例1，但此處并不再計算和顯示開關(guān)的電壽命。
3.傳感器與實施例1相同；4.開關(guān)狀態(tài)檢測電路由編碼器及MCU組成(本實施例的編碼器采用ALTERA公司生產(chǎn)的可編程邏陣列EPM7128AECPLD，MCU與實施例1相同為MC68HC908)，用于檢測各個負(fù)載開關(guān)柜開關(guān)(S1，S2，…Sn)的開合狀態(tài)變化并經(jīng)相應(yīng)的編碼后上傳給控制室單元--工控機。
該實施例的工作過程為在母線處的總控開關(guān)S處安裝一套傳感器(A，B，C三相)與就地控制單元，在其它各開關(guān)柜處(S1，S2，…Sn)，只需由開關(guān)狀態(tài)檢測電路采集其開關(guān)的狀態(tài)量[如開啟狀態(tài)為1(高電平)，閉合狀態(tài)為0(低電平)]，編碼后上傳工控機。因一路負(fù)載短路時(如S1)，流經(jīng)S1的短路電流與流經(jīng)S的短路電流幾乎相等，這樣S處傳感器測得的電流可視為S1處的短路電流，這樣工控機將根據(jù)上傳的短路電流的信息及開關(guān)的動作情況，來計算出相應(yīng)開關(guān)的電壽命。
權(quán)利要求
1.一種真空斷路器電壽命監(jiān)測裝置，其特征在于，該裝置包括設(shè)置在真空斷路器串聯(lián)的母線旁邊或二次電流回路一側(cè)的電流傳感器，與該電流傳感器相連的由模數(shù)轉(zhuǎn)換及數(shù)據(jù)處理器組成的一路或多路就地控制單元，所述各就地控制單元通過信號傳輸電纜與工控機相連。
2.如權(quán)利要求1所述的真空斷路器電壽命監(jiān)測裝置，其特征在于，所述的就地控制單元包括內(nèi)置模數(shù)轉(zhuǎn)換器及存儲器的微處理器、時鐘電路、液晶顯示器及鍵盤。
3.一種真空斷路器電壽命監(jiān)測裝置，其特征在于，該裝置包括設(shè)置在真空斷路器串聯(lián)的母線的總開關(guān)處的電流傳感器及與該電流傳感器相連的由模數(shù)轉(zhuǎn)換及數(shù)據(jù)處理器組成的就地控制單元，與多個負(fù)載開關(guān)相連的開關(guān)狀態(tài)檢測電路，通過信號傳輸電纜分別與該就地控制單元及開關(guān)狀態(tài)檢測電路相連的工控機。
4.如權(quán)利要求3所述的真空斷路器電壽命監(jiān)測裝置，其特征在于，所述的就地控制單元包括內(nèi)置模數(shù)轉(zhuǎn)換器及存儲器的微處理器及時鐘電路。
全文摘要
本發(fā)明涉及真空斷路器電壽命監(jiān)測裝置，屬于電流測量技術(shù)領(lǐng)域，該裝置包括設(shè)置在真空斷路器串聯(lián)的母線旁邊或二次電流回路一側(cè)的電流傳感器，與該電流傳感器相連的模數(shù)轉(zhuǎn)換及數(shù)據(jù)處理器組成的一路或多路就地控制單元，所述各就地控制單元通過信號傳輸電纜與工控機相連。本發(fā)明可用于真空斷路器的電壽命的實時在線監(jiān)測。通過監(jiān)測，得出其剩余電壽命，并給出一定的報警信號，維護(hù)人員即可進(jìn)行及時的處理，從而可避免重大事故的發(fā)生。
文檔編號H01H71/00GK1673767SQ20051006602
公開日2005年9月28日 申請日期2005年4月22日 優(yōu)先權(quán)日2005年4月22日
發(fā)明者張貴新, 王圈, 趙來紅, 羅承沐 申請人:張貴新, 王圈, 趙來紅, 羅承沐