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1、(10)申请公布号 CN 103633618 A (43)申请公布日 2014.03.12 CN 103633618 A (21)申请号 201310511853.7 (22)申请日 2013.10.26 H02H 5/00(2006.01) G01R 31/327(2006.01) G01D 21/02(2006.01) (71)申请人 安徽龙波电气有限公司 地址 235000 安徽省淮北市经济技术开发区 龙湖工业园淮海东路 156 号 (72)发明人 张路 赵建 万宏 葛培培 (74)专利代理机构 安徽合肥华信知识产权代理 有限公司 34112 代理人 余成俊 (54) 发明名称 一种智能。
2、高压真空断路器带电在线监测与保 护装置 (57) 摘要 本发明公开了一种智能高压真空断路器带电 在线监测与保护装置， 包括有霍尔电流传感器、 差 动变压器式位移传感器、 压力传感器、 无线温度 传感器， 霍尔传感器的信号输出端连接 A/D 转换 器一 ； 差动变压器式位移传感器的信号输出端连 接 A/D 转换器二， 触头断口开关量连接光电隔离 模块 ； 压力传感器的信号输出端连接真空度监测 仪 ； A/D 转换器一、 A/D 转换器二、 光电隔离模块、 真空度监测仪均连接中央处理器， 中央处理器连 接 RS485 通讯模块、 显示器， 无线温度传感器与中 央处理器内部的温度采集器无线通讯连接。。
3、本发 明抗干扰能力强， 监测精度高， 稳定性强， 保护措 施可靠。 (51)Int.Cl. 权利要求书 1 页 说明书 4 页 附图 1 页 (19)中华人民共和国国家知识产权局 (12)发明专利申请 权利要求书1页 说明书4页 附图1页 (10)申请公布号 CN 103633618 A CN 103633618 A 1/1 页 2 1. 一种智能高压真空断路器带电在线监测与保护装置， 其特征在于 ： 包括有霍尔电流 传感器、 差动变压器式位移传感器、 压力传感器、 无线温度传感器， 所述的霍尔传感器安装 在高压真空断路器的分合闸线圈上， 霍尔传感器的信号输出端连接 A/D 转换器一 ； 所述。
4、的 差动变压器式位移传感器包括有一轴式感应变压器及在内部可以轴向自由移动的磁芯测 量杆， 差动变压器式位移传感器的磁芯测量杆一端固定在高压真空断路器动触头一体的绝 缘拉杆上， 另一端固定在断路器机箱上， 差动变压器式位移传感器的信号输出端连接 A/D 转换器二， 触头断口开关量连接光电隔离模块 ； 所述的压力传感器安装在高压真空断路器 的真空灭弧室内， 压力传感器的信号输出端连接真空度监测仪 ； 所述的无线温度传感器安 装在高压真空断路器的梅花触头上， 所述的 A/D 转换器一、 A/D 转换器二、 光电隔离模块、 真 空度监测仪均连接中央处理器， 中央处理器连接 RS485 通讯模块、 显示。
5、器， 无线温度传感器 与中央处理器内部的温度采集器无线通讯连接。 2. 根据权利要求 1 所述的一种智能高压真空断路器带电在线监测与保护装置， 其特征 在于 ： 所述的显示器采用触摸屏。 权 利 要 求 书 CN 103633618 A 2 1/4 页 3 一种智能高压真空断路器带电在线监测与保护装置 技术领域 0001 本发明主要涉及高压电力系统领域， 尤其涉及一种智能高压真空断路器带电在线 监测与保护装置。 背景技术 0002 在高压电力系统中， 尤其高压真空断路器是用来关合、 承载和开断电力负荷的一 次设备， 其故障率高， 并引起电网事故， 造成巨大的经济损失， 电力系统装置对高压真空断。
6、 路器的运行可靠性提出了更高的要求。目前对高压真空断路器定期的检修、 故障检修缺乏 一定的针对性， 需要投入大量的人力物力较多， 往往不能及时的发现问题。 0003 随着电力系统中控制系统的要求越来越高， 需要高压真空断路器的频繁操作， 加 快了其老化速度， 从而导致其事故频发。 配网运行人员迫切需要一种， 操作简单， 安装方便， 可对断路器的重要参数进行长期的实时在线监测， 不仅可提供设备的运行状态， 而且还可 以分析并判断潜在的事故， 从而延长设备的维修和保养周期， 提高设备利用率， 减少维修保 养的费用， 提高电力系统的运行可靠性和安全性的一种智能高压真空断路器带电在线监测 装置。 00。
7、04 现有技术包括以下内容 ： 1、 在对断路器机械特性监测中， 对触头行程、 超程及速度计算中位移量的动态测量更 多的采用光栅测量或者用转角法测量 ； 2、 现有技术使用普通的电流互感器测量合、 分闸线圈的电流 ； 3、 目前通过采用一些如变色片、 红外热成像诊断来监测触头的温升 ； 4、 目前真空度的在线监测一般采用电光变换法 ； 5、 现有的在线监测装置， 只能显示断路器的运行状态 ； 6、 目前只能用按钮控制显示装置， 而且有的装置不带有通讯模块。 0005 现有技术存在以下缺点 ： 1、 光栅法测量位移测量复杂， 反应速度慢且稳定不理想 ； 使用转角法测量装置机械性 能不够理想 ； 。
8、2、 普通的电流互感器测量合、 分闸线圈的电流， 监测系统简单， 精度不高， 稳定性差 ； 3、 这些方法由于存在绝缘性能不好、 测量偏差大、 不可远传或无法直接观测发热点等 缺陷， 不能有效地作为一种预防措施来推广和应用 ； 4、 采用电光变换法在线监测真空度， 抗干扰能力差， 监测不稳定可靠， 精度不高 ； 5、 不能有效的控制断路器的合、 分闸， 操作， 不能控制底盘车电动摇进机构 ； 6、 按钮控制， 不够智能， 且操作复杂， 响应速度慢 ； 通讯模块不可靠， 与控制中心的通讯 不匹配或者通讯不稳定。 发明内容 0006 本发明目的就是为了弥补已有技术的缺陷， 提供一种智能高压真空断路。
9、器带电在 说 明 书 CN 103633618 A 3 2/4 页 4 线监测与保护装置， 提高高压真空断路器的运行可靠性， 适应智能电网的对供电设备的可 靠性和安全性的要求， 提高电网的智能化水平。 0007 本发明是通过以下技术方案实现的 ： 一种智能高压真空断路器带电在线监测与保护装置， 其特征在于 ： 包括有霍尔电流传 感器、 差动变压器式位移传感器、 压力传感器、 无线温度传感器， 所述的霍尔传感器安装在 高压真空断路器的分合闸线圈上， 霍尔传感器的信号输出端连接 A/D 转换器一 ； 所述的差 动变压器式位移传感器包括有一轴式感应变压器及在内部可以轴向自由移动的磁芯测量 杆， 差动。
10、变压器式位移传感器的磁芯测量杆一端固定在高压真空断路器动触头一体的绝缘 拉杆上， 另一端固定在断路器机箱上， 差动变压器式位移传感器的信号输出端连接 A/D 转 换器二， 触头断口开关量连接光电隔离模块 ； 所述的压力传感器安装在高压真空断路器的 真空灭弧室内， 压力传感器的信号输出端连接真空度监测仪 ； 所述的无线温度传感器安装 在高压真空断路器的梅花触头上， 所述的 A/D 转换器一、 A/D 转换器二、 光电隔离模块、 真空 度监测仪均连接中央处理器， 中央处理器连接 RS485 通讯模块、 显示器， 无线温度传感器与 中央处理器内部的温度采集器无线通讯连接。 0008 所述的一种智能高。
11、压真空断路器带电在线监测与保护装置， 其特征在于 ： 所述的 显示器采用触摸屏。 0009 本发明的原理是 ： 本发明的智能高压真空断路器带电在线监测与保护装置具有以下功能 ： 1、 断路器机械 特性的在线监测 ； 2、 分、 合闸线圈电流的在线监测 ； 3、 断路器的梅花触头温度在线监测 ； 4、 真空度的在线监测 ； 5、 断路器的运行与控制 ； 6、 人机界面， 网络通讯， 以上所有功能可通 过触摸屏的显示器实时在线显示 ； 具体分析如下 ： 1、 断路器的机械特性的在线监测主要体现在行程时间特性的在线监测。 采用高精度 差动变压器式位移传感器由一轴式感应变压器及在内部可以轴向自由移动的。
12、轻便磁芯测 量杆组成。 将差动变压器式位移传感器一端测量杆固定在高压真空断路器动触头一体的绝 缘拉杆上， 另一端固定在断路器机箱上， 在高压真空断路器合分操作时， 连接在绝缘拉杆上 的位移传感器的测量杆相对其轴式感应变压器运动， 由位移传感器将动触头的机械位移转 换成同步变化的电压信号输出， 通过 AD 转换器送至中央处理器储存数据并进行计算 ； 同 时各断口的中断信号经光电隔离后传送到单片机端口， 单片机响应中断后， 即进行检测、 处 理各输入量， 并控制其内部定时器对各项测定时间进行定时， 中央处理器储存数据并进行 必要的计算处理， 然后在显示器上得出断路器的合分速度、 合、 分时间、 三。
13、相合分闸不同期 性、 触头开距、 刚分 （合） 速度、 平均速度、 最大速度、 触头行程、 超程、 触头合闸弹跳时间、 触 头反弹幅值等机械特性参数。 0010 2、 系统中选用了反应迅速灵敏度高的霍尔电流传感器， 对断路器分、 合闸线圈电 流的在线监测， 在每次合、 分过程中， 合、 分闸线圈的电流是随时间而变化， 其电流的模拟 信号经霍尔电流传感器转换成电信号， 再经过 A/D 转换器进行模数转换进入中央处理器处 理， 描绘出电流的曲线， 从而可根据分合闸线圈电流波形曲线监测断路器的合、 分闸状态， 判断合闸线圈回路是否出现故障， 如有无断线、 接地、 转换开关失灵、 线圈烧毁等故障的发 。
14、生， 推算出合、 分闸时间， 根据开断电流出现的次数判断断路器的开断次数， 根据开断电流 的大小算累计的触头磨损， 从而推算出断路器的电寿命。 说 明 书 CN 103633618 A 4 3/4 页 5 0011 3、 在高压真空断路器的梅花触头安装无线测温传感器， 中央处理器内部温度采集 器采用无线数字信号采集具有智能化的分析诊断功能， 可根据要求设定超限温度报警条 件， 实时监测接收梅花触头各触点的温度， 当触点温度达到超限设定值时便可会发出警告、 提醒信息， 提示运行维护人员设备可能存在异常， 应注意。 0012 4、 在真空灭弧室内部内置压力传感器， 在断路器的合、 分过程中， 真空。
15、灭弧室内的 真空压力信号转换为离子流信号。 中央处理器内装有在线真空监测仪捕捉运行状态下的离 子流信号， 经处理、 分析后， 触摸屏上显示 A、 B、 C 三相的真空度检测数据。同时装置提供一 对常开 （闭） 接点， 在检测到真空灭弧室真空度下降或泄漏到一定程度时， 发出报警信息， 并 同时启动闭锁电磁铁装置， 防止断路器分闸， 以达到保护措施 ； 5、 在智能高压真空断路器带电在线监测与保护装置上， 不仅有断路器的运行状态， 而 且有旋钮与断路器的合、 分闸线圈接通， 与断路器底盘车电动摇进机构接通， 可根据实际需 要， 对断路器的运行状态进行控制。 0013 本智能高压真空断路器带电在线监。
16、测与保护装置显示器是可触摸屏， 可触摸式的 操作菜单 ； 通讯模块采用 RS485 接口将信息接入变电站综合监控系统中， 根据需要查看实 时在线数据或历史储存数据信息。 0014 本发明的优点是 ： 1、 高精度差动变压器式位移传感器的线性度好， 使用寿命长、 灵敏度高和分辨率高， 有 较强的抗干扰能力， 可在大电流或强磁场等恶劣的环境下工作， 是测量高速动态位移量的 理想器件。 0015 2、 霍尔电流传感的体积小、 电气性能好不会对对断路器的性能造成影响， 此外还 具有精度高、 运行速度特性好等优点。 0016 3、 以微型计算机为核心， 采用低功耗设计、 无线隔离等技术， 具有隔离彻底、。
17、 安装 方便、 抗干扰能力强、 工作可靠等特点 ； 很好解决高电压状态下的温度测量问题。 0017 4、 抗干扰能力强， 监测精度高， 稳定性强， 保护措施可靠 ； 5、 通过可触摸屏显示， 智能化操作菜单更灵活、 简单、 方便、 显示信息、 数据更快速 ； 通 讯模块采用 RS485 接口， 与后台执行控制中心匹配， 传输更稳定， 可靠， 实时提供设备的健 康状态， 满足无人值守的智能化要求。 附图说明 0018 图 1 为本发明的结构示意图。 具体实施方式 0019 如图 1 所示， 一种智能高压真空断路器带电在线监测与保护装置， 包括有霍尔电 流传感器 1、 差动变压器式位移传感器 2、。
18、 压力传感器 3、 无线温度传感器 4， 霍尔传感器 1 安 装在高压真空断路器 5 的分合闸线圈上， 霍尔传感器 1 的信号输出端连接 A/D 转换器 6 ； 差 动变压器式位移传感器 2 包括有一轴式感应变压器及在内部可以轴向自由移动的磁芯测 量杆， 差动变压器式位移传感器 2 的磁芯测量杆一端固定在高压真空断路器 5 动触头一体 的绝缘拉杆上， 另一端固定在断路器机箱上， 差动变压器式位移传感器 5 的信号输出端连 接 A/D 转换器 7， 触头断口开关量 8 连接光电隔离模块 9 ； 压力传感器 3 安装在高压真空断 说 明 书 CN 103633618 A 5 4/4 页 6 路器 1 的真空灭弧室内， 压力传感器 3 的信号输出端连接真空度监测仪 10 ； 无线温度传感 器 4 安装在高压真空断路器 1 的梅花触头上， A/D 转换器 6、 A/D 转换器 7、 光电隔离模块 9、 真空度监测仪10均连接中央处理器11， 中央处理器11连接RS485通讯模块12、 显示器13， 无线温度传感器 4 与中央处理器 11 内部的温度采集器无线通讯连接。 0020 显示器 13 采用触摸屏。 说 明 书 CN 103633618 A 6 1/1 页 7 图 1 说 明 书 附 图 CN 103633618 A 7 。