專利名稱：開關(guān)在線監(jiān)控裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
開關(guān)在線監(jiān)控裝置技術(shù)領(lǐng)域[0001]本實用新型涉及高壓開關(guān)監(jiān)控技術(shù)，尤其涉及一種開關(guān)在線監(jiān)控裝置，屬于高 壓智能電器技術(shù)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
[0002]隨著我國用電負荷的急劇增長，以及我國供需位置的大跨度，近年來國家電網(wǎng) 的高壓輸電線路和輸電等級都進一步提升，使得高壓斷路器設(shè)備的需求急劇增長，同時 對高壓斷路器的穩(wěn)定運行也隨之提高。高壓斷路器是電力系統(tǒng)中的重要設(shè)備之一，起 著控制和保護雙重任務(wù)，其運行狀態(tài)直接影響著電力系統(tǒng)的運行穩(wěn)定性和供電可靠性， 當(dāng)它發(fā)生故障或事故時會引起電網(wǎng)事故或擴大事故，造成相當(dāng)大的經(jīng)濟及其它方面的損 失。[0003]現(xiàn)有技術(shù)中，也有涉及到對高壓開關(guān)監(jiān)控技術(shù)進行改進的公開文獻，例如申請 號為200610140319.X的發(fā)明專利申請《高壓開關(guān)監(jiān)控系統(tǒng)》，所涉及到的是一種用于 測量電開關(guān)器件中的接觸磨蝕的方法，所述電開關(guān)器件包括具有額定電流接觸系統(tǒng)的額 定電流路徑和具有自耗接觸系統(tǒng)的自耗接觸電流路徑，從所述額定電流接觸和所述自耗 接觸被分離時的電阻改變測量出所述額定電流接觸的分離和所述自耗接觸的分離之間的 重疊時間ΔΤ，并且從其確定出所述自耗接觸的磨蝕，所述方法的特征在于A)從來自 測量電流源的饋送電流分流出第一電流和第二電流，B)所述第一電流傳送過所述開關(guān)器 件，并且所述第二電流與所述開關(guān)器件并聯(lián)地傳送，以及C)利用測量系統(tǒng)檢測出所述第 二電流，從作為時間的函數(shù)的所述第二電流的改變確定出所述重疊時間ΔΤ。然而，該 發(fā)明存在的缺點是該發(fā)明主要提供電開關(guān)器件中的接觸磨蝕的方法和裝置，其功能較 為單一，且采用的技術(shù)手段復(fù)雜，適用范圍有限，不利于推廣應(yīng)用。[0004]又如申請?zhí)枮?00610016964.0的發(fā)明專利《變電站高壓開關(guān)液壓操作機構(gòu)箱溫 度壓力實時監(jiān)控系統(tǒng)》，涉及到一種變電站高壓開關(guān)液壓操作機構(gòu)箱溫度壓力實時監(jiān)控 系統(tǒng)，它包括遠程計算機、通訊適配器和工業(yè)總線依次連接，其特點是在高壓開關(guān)液 壓操作機構(gòu)箱內(nèi)置的現(xiàn)場監(jiān)控裝置和與其連接的加熱裝置，現(xiàn)場監(jiān)控裝置連接于工業(yè)總 線上，現(xiàn)場監(jiān)控裝置具有本體，在本體內(nèi)置的控制電路由主機電路分別與檢測電路、顯 示驅(qū)動電路、模數(shù)轉(zhuǎn)換及溫度傳感器電路、數(shù)據(jù)通訊收發(fā)電路、驅(qū)動控制電路和壓力信 號采集處理電路相連接組成；加熱裝置具有殼體，在殼體上設(shè)有進、出風(fēng)口，在殼體內(nèi) 置有加熱器和軸流風(fēng)機，軸流風(fēng)機設(shè)在加熱器的下端。能夠?qū)崿F(xiàn)高壓開關(guān)液壓操作機構(gòu) 箱的溫度、壓力在線監(jiān)測與控制。然而，該發(fā)明存在的缺點是該發(fā)明的變電站高壓開 關(guān)液壓操作機構(gòu)箱溫度壓力實時監(jiān)控系統(tǒng)主要是對高壓開關(guān)液壓操作機構(gòu)箱的溫度、壓 力進行在線監(jiān)測與控制，其功能較單一，采用的技術(shù)手段復(fù)雜，不利于推廣應(yīng)用。[0005]我國目前采用的“定期維修”的計劃體制存在嚴重的不足，如臨時性維修不 足、維修過剩、盲目維修或因檢修不當(dāng)而引發(fā)檢修事故。依靠設(shè)備狀態(tài)監(jiān)測、建立在設(shè) 備運行狀態(tài)基礎(chǔ)上的狀態(tài)檢修是當(dāng)前科學(xué)的狀態(tài)檢修制度，對高壓斷路器進行在線監(jiān)測研究，對提高斷路器的檢修水平，實現(xiàn)斷路器的狀態(tài)檢修，具有重要的經(jīng)濟意義和技術(shù) 意義。本實用新型針對我國斷路器的檢修現(xiàn)狀，以高壓斷路器的狀態(tài)監(jiān)測為目標(biāo)，研制 一種開關(guān)在線監(jiān)控裝置。發(fā)明內(nèi)容[0006]本實用新型所要解決的技術(shù)問題是解決現(xiàn)有技術(shù)中對高壓斷路器缺乏有效監(jiān) 控，而提供一種高壓開關(guān)智能化在線監(jiān)控裝置，提供對高壓斷路器的監(jiān)測能力，實現(xiàn)斷 路器的提前預(yù)警和故障識別，真正達到全面掌握斷路器運行情況，保證電網(wǎng)穩(wěn)定運行。[0007]本實用新型所采用的技術(shù)方案是一種開關(guān)在線監(jiān)控裝置，其特征在于，包括 傳感器單元、數(shù)據(jù)采集單元、中央處理單元和通信單元，其連接關(guān)系是傳感器單元、數(shù) 據(jù)采集單元、中央處理單元和通信單元通過背板總線依次連接；傳感器單元主要包括位 移傳感器、電流傳感器、振動傳感器、壓力傳感器、溫度傳感器及電場探頭；數(shù)據(jù)采集 單元主要由濾波電路、調(diào)理電路、運放電路和高精度模數(shù)轉(zhuǎn)換器組成；通過數(shù)據(jù)采集單 元、中央處理單元以及通信單元，傳感器單元將采集到的信息量轉(zhuǎn)化為電壓信號，數(shù)據(jù) 采集單元將電壓信號轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號，中央處理單元對數(shù)字信號進行編譯和處理，與預(yù) 先設(shè)定的判據(jù)進行對比，得出高壓開關(guān)的狀態(tài)評估或報警，通過通信單元將得到的現(xiàn)場 監(jiān)控數(shù)據(jù)結(jié)果通過光纖以太網(wǎng)傳遞給上位機的監(jiān)控系統(tǒng)。由此帶來的技術(shù)效果至少是 本裝置可實現(xiàn)斷路器運行現(xiàn)場的實時判斷，判斷結(jié)果為正常運行狀態(tài)、預(yù)警狀態(tài)和故障 報修狀態(tài)，并將預(yù)警狀態(tài)發(fā)送到遠程終端和監(jiān)控中心，實現(xiàn)斷路器實時在線監(jiān)控。[0008]如上所述的開關(guān)在線監(jiān)控裝置，其特征在于數(shù)據(jù)采集單元采用插板式結(jié)構(gòu)設(shè) 計。由此帶來的技術(shù)效果至少是方便擴充及更換部件，采用插拔式結(jié)構(gòu)，便于維修及 維護。[0009]如上所述的開關(guān)在線監(jiān)控裝置，其特征在于中央處理單元采用ARM處理器 S3C44B0X。由此帶來的技術(shù)效果至少是由于采用了高效能的處理器，使得該在線監(jiān)控 裝置具有較好的數(shù)據(jù)處理能力及使用效果。[0010]如上所述的開關(guān)在線監(jiān)控裝置，其特征在于通信單元采用光纖以太網(wǎng)。由此 帶來的技術(shù)效果至少是利用以太網(wǎng)傳輸數(shù)據(jù)快，帶寬高的特點，可以確保信息數(shù)據(jù)實 時傳輸。[0011]本發(fā)明的有益效果是采用數(shù)據(jù)采集單元、中央處理單元以及通信單元、傳感 器單元將各斷路器關(guān)注的信息量轉(zhuǎn)化為電壓信號，數(shù)據(jù)采集單元將電壓信號轉(zhuǎn)換為數(shù)字 信號，中央處理單元將對數(shù)字信號進行編譯和處理，與預(yù)先設(shè)定的判據(jù)進行對比，得出 斷路器的狀態(tài)評估或報警；本裝置同時也將得到的現(xiàn)場監(jiān)控數(shù)據(jù)結(jié)果通過光纖以太網(wǎng)傳 遞給上位機的監(jiān)控系統(tǒng)。本裝置可實現(xiàn)斷路器運行現(xiàn)場的實時判斷，判斷結(jié)果為正常運 行狀態(tài)、預(yù)警狀態(tài)和故障報修狀態(tài)，并將預(yù)警狀態(tài)發(fā)送到遠程終端和監(jiān)控中心，實現(xiàn)斷 路器實時在線監(jiān)控。


[0012]圖1為本實用新型實施例的開關(guān)在線監(jiān)控裝置的原理示意圖；[0013]圖2為本實用新型實施例的開關(guān)在線監(jiān)控裝置的結(jié)構(gòu)示意圖；[0014]圖3為圖1中數(shù)據(jù)采集單元的示意圖；[0015]圖4為圖1中通信單元的示意圖；[0016]圖5為圖1中的中央處理單元的示意圖；[0017]圖6為本實用新型實施例1的原理示意圖。
具體實施方式
[0018]
以下結(jié)合附圖和實施例對本實用新型做進一步的詳細說明。[0019]圖1中標(biāo)記的說明1-傳感器單元，2-數(shù)據(jù)采集單元，3-中央處理單元，4-通信單元。[0020]圖2中標(biāo)記的說明5-電源板，6-第二塊為背板總線，7-液晶顯示，8-LED 燈。[0021]圖3中標(biāo)記的說明9-電壓變換器，10-濾波電路，11-調(diào)理電路，12-運放電 路，13-高精度模數(shù)轉(zhuǎn)換器。[0022]如圖1所示，本實用新型開關(guān)在線監(jiān)控裝置包括傳感器單元1、數(shù)據(jù)采集單元 2、中央處理單元3和通信單元4，其連接關(guān)系是傳感器單元1、數(shù)據(jù)采集單元2、中央處 理單元3和通信單元4依次連接。[0023]如圖2所示，給出的是本裝置的具體結(jié)構(gòu)圖，通過背板總線將數(shù)據(jù)采集單元、 中央處理單元、通信單元、電源單元依次連接。[0024]如圖3所示，本實用新型開關(guān)在線監(jiān)控裝置的數(shù)據(jù)采集單元部分主要由濾波電 路10、調(diào)理電路11、運放電路12和高精度模數(shù)轉(zhuǎn)換器13組成。濾波電路10將平板型 寬頻傳感器9采集到的電壓量進行濾波處理后送給調(diào)理電路11，調(diào)理電路11對傳送過來 的電壓量進行消噪后送給運放電路12進行放大，最后將放大的信號送給模數(shù)轉(zhuǎn)換器13進 行轉(zhuǎn)換，轉(zhuǎn)換后的數(shù)字量通過中斷送給處理模塊3。本采集模塊2采用插板式結(jié)構(gòu)設(shè)計， 連接方式為背板總線連接。[0025]如圖4所示，通信單元的原理圖；本實用新型實施例開關(guān)在線監(jiān)控裝置要求具 有高速數(shù)據(jù)通信能力和抗干擾能力。目前以太網(wǎng)通信具有IOM bit或100M bit自適應(yīng)通 訊能力，光纖傳輸具有良好的抗干擾能力。因此，采用光纖以太網(wǎng)通信方式來加強本系 統(tǒng)的抗干擾能力和高速通信能力。在電力系統(tǒng)中多種通訊方式并存的今天，迫切需要一 種具有高速傳輸能力、具有統(tǒng)一傳輸格式的通行標(biāo)準(zhǔn)，在各國電力公司和研究院所對國 際標(biāo)準(zhǔn)IEC61850推動下，使以太網(wǎng)通信成為電力系統(tǒng)內(nèi)通信網(wǎng)絡(luò)的標(biāo)準(zhǔn)(IEEE 802.3)； 因此，將IEEE 802.3標(biāo)準(zhǔn)作為本系統(tǒng)對外的主要通信格式。本實用新型實施例控制器系 統(tǒng)的以太網(wǎng)通信采用Realtek公司第三代快速以太網(wǎng)控制芯片RTL8019，它支持Ethernet II 和IEEE802.3標(biāo)準(zhǔn)，內(nèi)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(biāo)準(zhǔn)電源關(guān)閉 模式。RTL8019芯片構(gòu)成的以太網(wǎng)通信電路原理圖，如圖4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5條地址線AO A4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；指示網(wǎng)卡狀態(tài)的引腳連接到Green/RedLED，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可以和 雙絞線和同軸電纜連接，本實用新型實施例采用雙絞線連接，接口采用RJ45，RTL8019 不能直接輸出，還必須有一個網(wǎng)絡(luò)變壓器20F001N在RJ-45接口和RTL8019中間進行電 平轉(zhuǎn)換。20F001N是雙絞線驅(qū)動/接收器件，內(nèi)部有兩個傳輸變壓器，將RTL8019的兩 對差分信號TPIN士和TPOUT士進行變換后進行輸出或輸入。通信單元以高速以太網(wǎng)為 主要接口，具有強大的通信能力。通信方式采用以太網(wǎng)總線，確保了通信速率，可方便 的構(gòu)建多臺斷路器的在線監(jiān)控，并保證了數(shù)據(jù)傳輸?shù)膶崟r性。[0026]如圖5所示，本實用新型實施例高壓開關(guān)智能化在線監(jiān)控系統(tǒng)的處理模塊是采 用ARM處理器S3C44B0X。處理模塊主要由有源晶振、按鍵輸入設(shè)置、時鐘芯片、 E2PROM、看門狗，液晶顯示屏、邏輯門、報警LED燈組成。時鐘芯片采用DS1307， 采用I2C總線連接到S3C44B0X ；邏輯門使用可編程器件GAL20V8B芯片；放掉電存儲 器采用E2PROM。[0027]圖6是本實用新型實施例1原理示意圖。對變電站內(nèi)或發(fā)電廠內(nèi)高壓斷路器進 行在線監(jiān)控，由于本裝置采用以太網(wǎng)傳輸方式，通過光纖接入高速端口，增強抗干擾能 力和高速通信能力，監(jiān)控人員通過訪問上位機系統(tǒng)即可對斷路器狀態(tài)數(shù)據(jù)進行查詢和獲 取。光纖傳輸接入方式使得構(gòu)建變電站斷路器的在線監(jiān)控變的極其便捷，為實現(xiàn)變電站 內(nèi)部無人值守打下基礎(chǔ)。通過在變電站內(nèi)或發(fā)電廠內(nèi)的監(jiān)控中心內(nèi)增加一臺服務(wù)器、 一臺工控機和大屏幕顯示器，即可實時顯示監(jiān)控范圍內(nèi)高壓斷路器各關(guān)鍵部件的變化過 程，方便運行人員及時掌握高壓斷路器的運行狀態(tài)。
權(quán)利要求1.一種開關(guān)在線監(jiān)控裝置，其特征在于，包括傳感器單元、數(shù)據(jù)采集單元、中央處 理單元和通信單元，其連接關(guān)系是傳感器單元、數(shù)據(jù)采集單元、中央處理單元和通信單 元通過背板總線依次連接；傳感器單元主要包括位移傳感器、電流傳感器、振動傳感 器、壓力傳感器、溫度傳感器及電場探頭；數(shù)據(jù)采集單元主要由濾波電路、調(diào)理電路、 運放電路和高精度模數(shù)轉(zhuǎn)換器組成；通過數(shù)據(jù)采集單元、中央處理單元以及通信單元， 傳感器單元將采集到的信息量轉(zhuǎn)化為電壓信號，數(shù)據(jù)采集單元將電壓信號轉(zhuǎn)換為數(shù)字信 號，中央處理單元對數(shù)字信號進行編譯和處理，與預(yù)先設(shè)定的判據(jù)進行對比，得出高壓 開關(guān)的狀態(tài)評估或報警，通過通信單元將得到的現(xiàn)場監(jiān)控數(shù)據(jù)結(jié)果通過光纖以太網(wǎng)傳遞 給上位機的監(jiān)控系統(tǒng)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的開關(guān)在線監(jiān)控裝置，其特征在于數(shù)據(jù)采集單元采用插板 式結(jié)構(gòu)設(shè)計。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的開關(guān)在線監(jiān)控裝置，其特征在于中央處理單元采用ARM 處理器S3C44B0X。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的開關(guān)在線監(jiān)控裝置，其特征在于通信單元采用光纖以太網(wǎng)。
專利摘要本實用新型提供一種開關(guān)在線監(jiān)控裝置，包括傳感器單元、數(shù)據(jù)采集單元、中央處理單元和通信單元，傳感器單元、數(shù)據(jù)采集單元、中央處理單元和通信單元通過背板總線依次連接；傳感器單元將采集到的信息量轉(zhuǎn)化為電壓信號，數(shù)據(jù)采集單元將電壓信號轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號，中央處理單元對數(shù)字信號進行編譯和處理，與預(yù)先設(shè)定的判據(jù)進行對比，得出高壓開關(guān)的狀態(tài)評估或報警，通過通信單元將得到的現(xiàn)場監(jiān)控數(shù)據(jù)結(jié)果通過光纖以太網(wǎng)傳遞給上位機的監(jiān)控系統(tǒng)。本裝置可實現(xiàn)斷路器運行現(xiàn)場的實時判斷，判斷結(jié)果為正常運行狀態(tài)、預(yù)警狀態(tài)和故障報修狀態(tài)，并將預(yù)警狀態(tài)發(fā)送到遠程終端和監(jiān)控中心，實現(xiàn)斷路器實時在線監(jiān)控。
文檔編號H02J13/00GK201813209SQ20102026602
公開日2011年4月27日 申請日期2010年7月22日 優(yōu)先權(quán)日2010年7月22日
發(fā)明者何妍, 尹婷, 徐思恩, 李輝, 杜硯, 許晶, 趙軍, 邱進, 陳軒恕 申請人:國網(wǎng)電力科學(xué)研究院