專利名稱：一種用于斷路器的ftu控制器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
該實用新型涉及高壓電力設(shè)備，具體涉及一種集開關(guān)機械特性、在線監(jiān)測功能和線路繼電保護功能為一體的遠方控制終端，是與高壓開關(guān)設(shè)備配合使用的一種控制裝置。
背景技術(shù)：
對高壓開關(guān)設(shè)備的機械性能檢測，目前主要是在設(shè)備的出廠安裝前或定期停電檢修期間進行預(yù)防性的試驗，從而進行器件更換和故障診斷。實踐經(jīng)驗表明，頻繁的操作及過度的拆卸檢修會降低開關(guān)設(shè)備的動作可靠性。因此，對高壓開關(guān)設(shè)備實施在線實時監(jiān)測，有助于掌握其運行特性及變化趨勢，提前發(fā)現(xiàn)潛在的設(shè)備故障隱患，全面檢測開關(guān)設(shè)備的各項狀態(tài)指標，降低設(shè)備的故障率，提高電力系統(tǒng)的運行可靠性和安全性。目前的IOkV配電終端只是實現(xiàn)開關(guān)的分合閘，線路繼電保護等功能，還不能實現(xiàn)開關(guān)設(shè)備本體的運行狀態(tài)監(jiān)測，及潛在故障的診斷功能。
發(fā)明內(nèi)容本實用新型的目的是為了解決現(xiàn)有技術(shù)中存在的缺陷，提供一種集高壓開關(guān)設(shè)備機械特性、在線監(jiān)測、配網(wǎng)終端FTU (Feeder terminal unit,饋線自動化測控終端)于一體的新型FTU控制器，該控制器不但可以實現(xiàn)傳統(tǒng)配網(wǎng)自動化終端的保護功能，而且還具有高壓開關(guān)本體的機械特性在線監(jiān)測功能。為了達到上述目的，本實用新型提供了一種用于斷路器的FTU控制器，包括直線位移檢測模塊、機械振動檢測模塊、分合閘電流檢測模塊、線圈電壓檢測模塊、開關(guān)狀態(tài)檢測模塊、儲能狀態(tài)檢測模塊、控制回路檢測模塊、分合閘控制模塊、核心處理器、開入開出模塊、一次線路參數(shù)檢測模塊、電源管理模塊和通訊模塊；直線位移檢測模塊、機械振動檢測模塊、分合閘電流檢測模塊、線圈電壓檢測模塊、開關(guān)狀態(tài)檢測模塊、儲能狀態(tài)檢測模塊和控制回路檢測模塊的輸入端和輸出端分別與斷路器的輸出端和核心處理器的輸入端相連；分合閘控制模塊的輸入端和輸出端分別與核心處理器的輸出端和斷路器的輸入端相連；一次線路參數(shù)檢測模塊的輸出端與核心處理器的輸入端相連；通訊模塊、開入開出模塊和電源管理模塊分別與核心處理器相連。上述FTU控制器還包括參數(shù)顯示模塊和輸入按鍵模塊。參數(shù)顯示模塊的輸入端與核心處理器的輸出端相連。輸入按鍵模塊的輸出端與核心處理器輸入端相連。本實用新型相比現(xiàn)有技術(shù)具有以下優(yōu)點通過多種檢測模塊對行程信號，振動信號，分合閘的電流及線圈兩端的電壓進行采集，處理器對采集到的數(shù)據(jù)進行數(shù)據(jù)統(tǒng)計、處理分析，不但可以實現(xiàn)高壓開關(guān)設(shè)備三相觸頭的開距、超程、彈跳、過沖、分合閘不同期、分合閘時間、剛分剛合速度、分合閘平均速度、分合閘最大速度等進行精確的計算與結(jié)果分析，還能實現(xiàn)分行程、速度、加速度、合閘線圈電流和電壓信號、輔助觸點、振動信號、控制回路斷線信號、儲能狀態(tài)信號和開關(guān)位置信號等的采集與分析，全面的分析高壓開關(guān)設(shè)備的機械動特性性能，并未故障診斷和發(fā)現(xiàn)一些潛在可能故障提供第一手資料。同時通過通訊模 塊可以實現(xiàn)FTU控制器與配網(wǎng)主站后臺的實時通訊。

圖I為本實用新型FTU控制器的結(jié)構(gòu)框圖；圖2為信號處理電路圖；圖3為圖I中儲能狀態(tài)檢測模塊的電路圖；圖4為圖I中分合閘控制模塊的電路圖；圖5為圖I中開入開出模塊的電路圖；圖6為圖I中一次線路參數(shù)檢測模塊的電路圖；圖7為圖I中電源管理模塊的電路圖。
具體實施方式
以下結(jié)合附圖對本實用新型FTU控制器進行詳細說明。如圖I所示，本實用新型FTU控制器包括直線位移檢測模塊、機械振動檢測模塊、分合閘電流檢測模塊、永磁機構(gòu)線圈電壓檢測模塊、開關(guān)狀態(tài)檢測模塊、儲能狀態(tài)檢測模塊、控制回路檢測模塊、分合閘控制模塊、參數(shù)顯示模塊、控制指令輸入按鍵模塊、開入開出模塊、一次線路參數(shù)檢測模塊、電源管理模塊、通訊模塊和核心處理器。其中，直線位移檢測模塊、機械振動檢測模塊、分合閘電流檢測模塊、線圈電壓檢測模塊、開關(guān)狀態(tài)檢測模塊、儲能狀態(tài)檢測模塊和控制回路檢測模塊與高壓真空永磁斷路器相連接，用于檢測斷路器的機械特性，另一端與核心處理器相連接，將檢測到的信號經(jīng)調(diào)理、放大和濾波后變成處理器I/O端口可以接受的電壓范圍并送至核心處理器。核心處理器經(jīng)過運算處理后作出相應(yīng)的邏輯判斷，并輸出相應(yīng)的控制指令及診斷信息。直線位移檢測模塊中包括直線位移傳感器和與其相連的信號處理電路。直線位移傳感器的一端與斷路器中永磁機構(gòu)的主軸相連，傳感器的輸出端與后面的信號處理電路相連接。直線位移傳感器采用小型精密電阻式直線位移傳感器，用于檢測開關(guān)的運動行程。信號處理電路如圖2所示。直線位移傳感器輸出端的電壓信號經(jīng)過運算放大器、有源濾波器調(diào)理后送至核心處理器。機械振動檢測模塊中包括振動傳感器和信號處理電路。振動傳感器一端與斷路器機箱相連接，另一端輸出端與后面的信號處理電路相連接。振動傳感器采用高靈敏度換能材料加工而成的振動傳感器，用于檢測斷路器執(zhí)行分合閘動作時產(chǎn)生的振動信息。信號處理電路如圖2所示。振動傳感器輸出端的模擬電壓信號經(jīng)過運算放大器、有源濾波器調(diào)理后送至核心處理器的A/D轉(zhuǎn)換接口。分合閘電流檢測模塊包括電流傳感器和信號處理電路。電流傳感器的一端串聯(lián)在分合閘主回路中，電流傳感器另一端輸出端與信號處理電路相連接。電流傳感器采用高精度的霍爾電流傳感器，用于檢測永磁機構(gòu)線圈的分合閘電流。信號處理電路如圖2所示。檢測信號經(jīng)過模擬運算放大器和有源濾波器調(diào)理后送至核心處理器的A/D轉(zhuǎn)換接口。線圈電壓檢測電路包括分壓電路和信號處理電路兩部分，分壓電路采用并在線圈兩端的電阻串聯(lián)分壓網(wǎng)絡(luò)，分壓電阻的兩端與線性光耦的輸入端相連接，線性光耦的輸出端與差分運算放大器相連接，將線圈兩端的高電壓信號現(xiàn)行的轉(zhuǎn)換為低電壓信號送至信號處理電路，信號處理電路經(jīng)過運算放大器、有源濾波器的處理后送至核心處理器的A/D轉(zhuǎn)換接口，信號處理電路如圖2所示。開關(guān)狀態(tài)檢測電路包括輔助觸點和整形電路，輔助觸點由安裝在斷路器機箱內(nèi)的輔助開關(guān)提供，輔助開關(guān)一端與永磁機構(gòu)的主軸相連并隨主軸的運動而實現(xiàn)兩組無源觸點的合分，將輔助開關(guān)上一對合分互補的一對輔助觸點一端相連接并接至12V電源上，互補輔助觸點的兩外兩端分別串聯(lián)光耦的輸入端后接在一起，并接至12V電源負極公共端上，光耦的輸出端送至核心處理器的I/O 口，實現(xiàn)對開關(guān)位置信號的檢測。如圖3所示為儲能狀態(tài)檢測模塊的電路，分合閘回路的供電電源為一大容量的電容，并聯(lián)在電容兩端的電阻分壓網(wǎng)絡(luò)，電容兩端的電壓按比例加在分壓電阻兩端，下面的分壓電阻有與一個和穩(wěn)壓二極管與電阻串聯(lián)的之路并聯(lián)，當下面的電阻分壓達到穩(wěn)壓二極管的擊穿電壓時，穩(wěn)壓二極管擊穿有電流流過，這是與穩(wěn)壓二極管串聯(lián)的電阻上會有電壓，該電壓使光I禹的二極管導通，從而光I禹的輸出端有電壓信號輸出，這一信號便是電容器儲能結(jié)束的信號?？刂苹芈窓z測模塊進行檢測時，當分閘狀態(tài)為合閘狀態(tài)時，若分閘控制回路中沒有電流則說明出現(xiàn)分閘控制回路斷線；當開關(guān)處于分閘狀態(tài)時，若合閘控制回路中沒有電流則說明出現(xiàn)合閘控制回路斷線時。分合閘控制模塊的電路如圖4所示，圖中的DL1、DL2為安裝在斷路器機箱內(nèi)輔助開關(guān)一組互補的輔助觸點，開關(guān)處于分閘位置時DLl閉合，DL2分開，開關(guān)處于合閘位置時DLl分開，DL2閉合，下面以開關(guān)處于分閘位置為例進行說明，此時DLl閉合，當核心控制器給出分閘信號時，觸點Dl所在的接觸器線圈吸，Dl閉合，永磁機構(gòu)線圈中有正向電流流過，實現(xiàn)斷路器的合閘動作。斷路器的分閘過程與合閘過程相似，只是DL2閉合，給出分站信號后觸點D2吸合，永磁機構(gòu)線圈中通過反向的電流，斷路器分閘。參數(shù)顯示模塊用于顯示一次線路的實時參數(shù)、告警信息、保護邏輯投退情況以及事件記錄和保護定值等信息，方便用戶瀏覽當前線路和設(shè)備的運行狀況。輸入按鍵模塊為用戶對裝置輸入控制指令的一個入口，用戶可以對線路的保護定值、保護邏輯和設(shè)備本身的一些參數(shù)等信息進行設(shè)定。電源管理模塊如圖7所示，供電PT輸出的220V交流電經(jīng)過AC/DC變換器轉(zhuǎn)換為24V直流電源，24V直流電源分別為FTU控制器、DC/DC變換器和蓄電池充放電管理電路供電，DC/DC變換器將24V直流電變換為220V直流電為分合閘主電路供電，AC/DC變換器、DC/DC變換器和蓄電池充放電管理電路將各自的實時工作狀態(tài)信號送至電源管理模塊，同時電源管理模塊也會輸出的相應(yīng)的控制信號對他們的工作參數(shù)作出出適當?shù)恼{(diào)整，當220V交流失電時，電源管理模塊啟動后備電池為整個FTU系統(tǒng)供電，保證裝個裝置供電的可靠性，從而實現(xiàn)整個FTU系統(tǒng)的電源管理功能。電源管理模塊將實時供電電源以及供電電源的運行情況、蓄電池充放電管理等信息送至核心處理器，核心處理器將顯示相應(yīng)的信息并將相應(yīng)信息通過通訊模塊送回至主站控制后臺。通訊模塊可采用RS485、RS232和工業(yè)以太網(wǎng)三種通訊接口，以滿足目前的各種不同通訊方式的要求。開入開出模塊如圖5所示，開入量信號經(jīng)過電阻分壓，電容保持后送入耐壓較高的第一級光I禹的輸入端，第一級光I禹的輸入端并聯(lián)以雙向瞬態(tài)抑制二極管防止瞬間的過電壓，第一級光耦的輸出端與第二級光耦的輸入端相連接，第二級光耦的輸出端經(jīng)過電平轉(zhuǎn)換后將模擬信號轉(zhuǎn)換為標準的邏輯電平送至核心處理器的I/o端;開出量信號由核心處理器的I/o 口產(chǎn)生經(jīng)過光電耦合器隔離后送至緩沖器的輸入端，緩沖器將輸入的弱信號變成具有足夠驅(qū)動能力的信號輸出驅(qū)動繼電器，使繼電器線圈產(chǎn)生足夠的電流，繼電器觸點可靠吸合，產(chǎn)生一個無源開出量。用于實現(xiàn)一些電量和非電量信號的檢測和輸出，同時也便于用戶日后進行功能擴展。一次線路參數(shù)檢測模塊如圖6所示，CT輸出的電流經(jīng)過電流互感器線性變換為幅值較小的電流信號，經(jīng)過一級跟隨器后送至運算放大器的輸入端，運算放大器對電流信號進行線性不失真放大并產(chǎn)生相應(yīng)的直流偏移使信號處于核心處理器A/D可接受的范圍，然后送至核心處理器的A/D轉(zhuǎn)換端口。PT輸出的電壓經(jīng)過電壓互感器線性變換為幅值較小的電壓信號，經(jīng)過一級跟隨器后送至運算放大器的輸入端，運算放大器對電壓信號進行線性不失真放大并產(chǎn)生相應(yīng)的直流偏移使信號處于核心處理器A/D可接受的范圍，然后送至核心處理器的A/D轉(zhuǎn)換端口。
權(quán)利要求1.一種用于斷路器的FTU控制器，其特征在于包括直線位移檢測模塊、機械振動檢測模塊、分合閘電流檢測模塊、線圈電壓檢測模塊、開關(guān)狀態(tài)檢測模塊、儲能狀態(tài)檢測模塊、 控制回路檢測模塊、分合閘控制模塊、核心處理器、開入開出模塊、一次線路參數(shù)檢測模塊、 電源管理模塊和通訊模塊；所述直線位移檢測模塊、機械振動檢測模塊、分合閘電流檢測模塊、線圈電壓檢測模塊、開關(guān)狀態(tài)檢測模塊、儲能狀態(tài)檢測模塊和控制回路檢測模塊的輸入端和輸出端分別與所述斷路器的輸出端和所述核心處理器的輸入端相連；所述分合閘控制模塊的輸入端和輸出端分別與核心處理器的輸出端和斷路器的輸入端相連；所述一次線路參數(shù)檢測模塊的輸出端與所述核心處理器的輸入端相連；所述通訊模塊、開入開出模塊和電源管理模塊分別與所述核心處理器相連。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的FTU控制器，其特征在于所述FTU控制器還包括參數(shù)顯示模塊；所述參數(shù)顯示模塊的輸入端與所述核心處理器的輸出端相連。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的FTU控制器，其特征在于所述FTU控制器還包括輸入按鍵模塊；所述輸入按鍵模塊的輸出端與所述核心處理器輸入端相連。
專利摘要本實用新型公開了一種用于斷路器的FTU控制器，通過多種檢測模塊對行程信號，振動信號，分合閘的電流及線圈兩端的電壓進行采集，處理器對采集到的數(shù)據(jù)進行數(shù)據(jù)統(tǒng)計、處理分析，并輸出相應(yīng)的控制指令及診斷信息。本實用新型FTU控制器不但可以實現(xiàn)傳統(tǒng)配網(wǎng)自動化終端的保護功能，而且還具有高壓開關(guān)本體的機械特性在線監(jiān)測功能。
文檔編號H02J13/00GK202817911SQ20122052817
公開日2013年3月20日 申請日期2012年10月16日 優(yōu)先權(quán)日2012年10月16日
發(fā)明者徐健源, 杜仁偉, 劉洋, 郝立鵬, 王博 申請人:南京因泰萊配電自動化設(shè)備有限公司