【技術(shù)實(shí)現(xiàn)步驟摘要】
本申請(qǐng)涉及電力監(jiān)測(cè)，更具體地，涉及一種配電開(kāi)關(guān)智能監(jiān)測(cè)及故障診斷裝置電路及使用方法。
技術(shù)介紹
1、配電開(kāi)關(guān)是10kv電力配網(wǎng)系統(tǒng)中關(guān)鍵核心部件，對(duì)于配電網(wǎng)系統(tǒng)的安全、穩(wěn)定、可靠運(yùn)行至關(guān)重要，因此對(duì)配電開(kāi)關(guān)的狀態(tài)進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)十分有意義，做到及時(shí)發(fā)現(xiàn)配電開(kāi)關(guān)的異常運(yùn)行情況主動(dòng)運(yùn)維，提高其運(yùn)行可靠性，降低配電開(kāi)關(guān)故障引起的停電經(jīng)濟(jì)損失，提高供電可靠性。
2、據(jù)數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)配電開(kāi)關(guān)故障中由操動(dòng)機(jī)構(gòu)故障引起的配電開(kāi)關(guān)故障超過(guò)50％，因此操動(dòng)機(jī)構(gòu)的可靠性是影響高壓斷路器整體可靠性的關(guān)鍵，配電開(kāi)關(guān)斷路器的在線監(jiān)測(cè)及故障診斷具有重要意義。操動(dòng)機(jī)構(gòu)故障主要包括拒動(dòng)故障、誤動(dòng)故障、絕緣故障、斷裂故障等多種。拒動(dòng)故障包括拒合故障和拒分故障。拒分故障對(duì)電力系統(tǒng)的安全威脅很大，發(fā)生拒分故障往往可能造成上一級(jí)斷路器動(dòng)作，產(chǎn)生越級(jí)跳閘，從而導(dǎo)致事故停電范圍擴(kuò)大。高壓斷路器發(fā)生拒動(dòng)故障主要有機(jī)械和電氣兩方面的原因。機(jī)械方面的原因主要包括：機(jī)械部件變形、產(chǎn)生不必要位移甚至損壞、軸銷(xiāo)松動(dòng)或者斷裂、彈簧發(fā)生疲勞甚至斷裂、脫扣失靈等。電氣方面的原因主要包括輔助開(kāi)關(guān)故障、分合閘線圈燒損、合閘接觸器故障、分閘回路電路燒損、操作電源故障、二次接線故障、保險(xiǎn)絲燒斷等。
3、目前配電開(kāi)關(guān)故障智能診斷檢測(cè)方法有如下幾種：
4、一是基于合/分閘線圈電流檢測(cè)法，基于合/分閘線圈電流檢測(cè)法是一種在電力系統(tǒng)中用于監(jiān)測(cè)和診斷配電開(kāi)關(guān)斷路器狀態(tài)的重要方法。斷路器開(kāi)關(guān)分合閘線圈是高壓斷路器的首級(jí)控制元件，當(dāng)控制回路繼電器接指令給分合閘線圈通電時(shí)，線圈中流過(guò)的電
5、二是基于合/分閘行程和速度檢測(cè)法，基于配電開(kāi)關(guān)斷路器合/分閘行程和速度檢測(cè)法是一種用于評(píng)估配電開(kāi)關(guān)斷路器性能的重要方法。斷路器開(kāi)關(guān)在合閘和分閘時(shí)，其動(dòng)觸頭會(huì)經(jīng)歷一定的行程，并以一定的速度進(jìn)行運(yùn)動(dòng)。這些行程和速度參數(shù)能夠直觀地反映出斷路器開(kāi)關(guān)機(jī)械部件的工作狀態(tài)和性能。該方法通過(guò)測(cè)量斷路器在合閘和分閘過(guò)程中的行程和速度，來(lái)分析判斷斷路器的機(jī)械性能、動(dòng)作特性以及是否存在潛在故障。
6、三是基于儲(chǔ)能電機(jī)運(yùn)行過(guò)程中電流信號(hào)檢測(cè)法，研究配電開(kāi)關(guān)基于電機(jī)電流的開(kāi)關(guān)故障特征提取方法通過(guò)開(kāi)關(guān)機(jī)構(gòu)儲(chǔ)能電機(jī)運(yùn)行過(guò)程中電流信號(hào)分析，通過(guò)信號(hào)時(shí)域及頻域分析提取故障特征信號(hào)，分析不同故障狀態(tài)下信號(hào)的差異來(lái)分析判斷斷路器的機(jī)械性能、動(dòng)作特性以及是否存在潛在故障。
7、目前不同廠家不同類(lèi)型的斷路器開(kāi)關(guān)信號(hào)幅值各異，傳統(tǒng)采用儲(chǔ)能電機(jī)回路電流及分/合閘回路電流檢測(cè)方式來(lái)判斷配電開(kāi)關(guān)故障原因準(zhǔn)確度較差差，同時(shí)開(kāi)關(guān)機(jī)構(gòu)運(yùn)行過(guò)程中采集數(shù)據(jù)易受到機(jī)械振動(dòng)影響及電磁干擾，機(jī)構(gòu)彈簧拉伸機(jī)壓縮過(guò)程中數(shù)據(jù)形變畸形率高，數(shù)據(jù)有效性差，配電開(kāi)關(guān)斷路器發(fā)生故障時(shí)，其機(jī)械狀態(tài)是隨之改變的。配電開(kāi)關(guān)斷路器的機(jī)械狀態(tài)中包含在許多振動(dòng)信號(hào)，可以通過(guò)對(duì)振動(dòng)信號(hào)進(jìn)行監(jiān)測(cè)來(lái)間接反映配電開(kāi)關(guān)斷路器的機(jī)構(gòu)工作狀態(tài)，目前缺乏對(duì)配電開(kāi)關(guān)斷路器該方面機(jī)械狀態(tài)進(jìn)行有效的監(jiān)測(cè)，憑借開(kāi)關(guān)機(jī)構(gòu)電流特性信號(hào)無(wú)法對(duì)配電開(kāi)關(guān)斷路器故障類(lèi)型及原因進(jìn)行完整的判斷，需進(jìn)行多維度特征信號(hào)進(jìn)行采樣，數(shù)據(jù)融合、分析和處理，才能對(duì)配電開(kāi)關(guān)斷路器的故障類(lèi)型及原因進(jìn)行較為完備的判斷。現(xiàn)有配電開(kāi)關(guān)斷路器的內(nèi)部結(jié)構(gòu)緊湊且工況復(fù)雜，傳感器的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)以及信號(hào)的獲取也存在一定的難度，傳感器硬件設(shè)計(jì)也是完成斷路器故障診斷的重要一環(huán)。
8、目前配電網(wǎng)電力系統(tǒng)正朝著智能化、數(shù)智化方向快速發(fā)展，配電開(kāi)關(guān)作為配電網(wǎng)領(lǐng)域核心關(guān)鍵設(shè)備，配電開(kāi)關(guān)的在線監(jiān)測(cè)及故障智能診斷方面的研究是智能配電網(wǎng)的核心方向。
9、現(xiàn)有技術(shù)如專(zhuān)利號(hào)為“cn116859228a”的中國(guó)專(zhuān)利公開(kāi)了了一種斷路器狀態(tài)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，本專(zhuān)利技術(shù)涉及斷路器設(shè)備
，現(xiàn)提出如下方案，包括有斷路器時(shí)間特性曲線監(jiān)測(cè)、分合閘線圈電流監(jiān)測(cè)，本專(zhuān)利技術(shù)中通過(guò)對(duì)斷路器的時(shí)間特性曲線、分合閘線圈電流以及機(jī)械振動(dòng)信號(hào)進(jìn)行在線監(jiān)測(cè)，同時(shí)細(xì)分到輔助回路監(jiān)視、電動(dòng)機(jī)操作開(kāi)關(guān)裝置電源監(jiān)視、跳閘線圈完好性監(jiān)視、斷路器儲(chǔ)能彈簧狀態(tài)監(jiān)視、氣體壓力監(jiān)視、開(kāi)關(guān)累計(jì)運(yùn)行時(shí)間監(jiān)視、觸點(diǎn)切換時(shí)間監(jiān)視和機(jī)械操作次數(shù)監(jiān)視，實(shí)現(xiàn)對(duì)斷路器運(yùn)行過(guò)程中的實(shí)時(shí)多方位的監(jiān)測(cè)效果，以此確保斷路器能夠保持在正常的工作狀態(tài)，通過(guò)對(duì)斷路器運(yùn)行狀態(tài)的分析，及時(shí)發(fā)現(xiàn)設(shè)備所存在的問(wèn)題，有效排除故障，保證設(shè)備的正常運(yùn)行，從而提高設(shè)備運(yùn)行的可靠穩(wěn)定性。
10、上述現(xiàn)有技術(shù)存在的問(wèn)題是，該方法斷路器的時(shí)間特性曲線、分合閘線圈電流以及機(jī)械振動(dòng)信號(hào)進(jìn)行在線監(jiān)測(cè)，整體監(jiān)測(cè)維不足，準(zhǔn)確度低，缺乏對(duì)斷路器開(kāi)關(guān)本體內(nèi)部功能操作機(jī)構(gòu)進(jìn)行動(dòng)態(tài)檢測(cè)，如斷路器分閘半軸機(jī)構(gòu)動(dòng)作過(guò)程狀態(tài)檢測(cè)、合閘半軸機(jī)構(gòu)動(dòng)作過(guò)程狀態(tài)檢測(cè)、儲(chǔ)能拐臂動(dòng)作過(guò)程狀態(tài)檢測(cè)，無(wú)法全面獲取設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)信息度，不能精確進(jìn)行開(kāi)關(guān)故障定位。該方法未對(duì)開(kāi)關(guān)機(jī)構(gòu)運(yùn)行過(guò)程中采集數(shù)據(jù)易受機(jī)械振動(dòng)影響及電磁干擾的問(wèn)題進(jìn)行解決。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路
1、為解決上述技術(shù)問(wèn)題，本專(zhuān)利技術(shù)提出了一種配電開(kāi)關(guān)智能監(jiān)測(cè)及故障診斷裝置電路及使用方法。
2、本專(zhuān)利技術(shù)技術(shù)方案如下：
3、本專(zhuān)利技術(shù)提出一種配電開(kāi)關(guān)智能監(jiān)測(cè)及故障診斷裝置電路，包括配電開(kāi)關(guān)運(yùn)行狀態(tài)多維傳感信號(hào)采樣及調(diào)理電路、主控分析及診斷電路、485通訊電路、以太網(wǎng)通訊電路、人機(jī)操作顯示電路、運(yùn)行狀態(tài)指示電路、故障報(bào)警電路及裝置供電電路，其中：
4、所述配電開(kāi)關(guān)運(yùn)行狀態(tài)多維傳感信號(hào)采樣及調(diào)理電路，用于對(duì)配電開(kāi)關(guān)斷路器分閘半軸機(jī)構(gòu)位移信號(hào)、合閘半軸機(jī)構(gòu)位移信號(hào)、儲(chǔ)能拐臂位移信號(hào)、機(jī)械狀態(tài)振動(dòng)信號(hào)、儲(chǔ)能電機(jī)工作電流信號(hào)、分閘線圈工作電流信號(hào)及合閘線圈工作電流信號(hào)進(jìn)行數(shù)據(jù)采集和特征提取調(diào)理，并將采集的開(kāi)關(guān)運(yùn)行狀態(tài)多維傳感信號(hào)傳輸至主控分析及診斷電路；
5、所述主控分析及診斷電路用于對(duì)多維傳感信號(hào)采樣及調(diào)理電路的數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，判別配電開(kāi)關(guān)是否故障，并將判別結(jié)果輸出至控制運(yùn)行狀態(tài)指示電路、故障報(bào)警電路、人機(jī)操作顯示電路，同時(shí)還能與485通訊電路、以太網(wǎng)通訊電路進(jìn)行數(shù)據(jù)交互；
6、所述485通訊電路與主控分析及診斷電路連接，用于使主控分析及診斷電路能與其他設(shè)備進(jìn)行485通訊；
7、所述以太網(wǎng)通訊電路與主控分析及診斷電路連接，為主控分析及診斷電路提供以太網(wǎng)通訊功能，將配電開(kāi)關(guān)的監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)傳輸?shù)骄W(wǎng)絡(luò)中，便于遠(yuǎn)程監(jiān)控和管理；
8、所述人機(jī)操作顯示電路通過(guò)串口ttl與主控分析及診斷電路通訊數(shù)據(jù)交互，驅(qū)動(dòng)顯示屏顯示配電開(kāi)關(guān)運(yùn)行狀態(tài)及故障信息；
9、所述運(yùn)行狀態(tài)指示電路與主控分析及診斷電路連接，用于根據(jù)主控分析及診斷電路輸出的故障判別結(jié)果，控制不同的指示燈亮滅來(lái)直觀地顯示配電開(kāi)關(guān)的各種狀態(tài)；
10、所述故障報(bào)警電路與主控分析及診斷電路連接，故障報(bào)警電路由光耦隔離電路及故障報(bào)警繼電器節(jié)點(diǎn)控制電路構(gòu)成，當(dāng)主控分析及診斷電路判別到配電開(kāi)關(guān)本文檔來(lái)自技高網(wǎng)...
【技術(shù)保護(hù)點(diǎn)】
1.一種配電開(kāi)關(guān)智能監(jiān)測(cè)及故障診斷裝置電路，其特征在于，包括：配電開(kāi)關(guān)運(yùn)行狀態(tài)多維傳感信號(hào)采樣及調(diào)理電路、主控分析及診斷電路、485通訊電路、以太網(wǎng)通訊電路、人機(jī)操作顯示電路、運(yùn)行狀態(tài)指示電路、故障報(bào)警電路及裝置供電電路，其中：
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種配電開(kāi)關(guān)智能監(jiān)測(cè)及故障診斷裝置電路方法，其特征在于：所述配電開(kāi)關(guān)運(yùn)行狀態(tài)多維傳感信號(hào)采樣及調(diào)理電路，包括：儲(chǔ)能拐臂位移信號(hào)采樣電路、合閘機(jī)構(gòu)位移信號(hào)采樣電路、分閘機(jī)構(gòu)位移信號(hào)采樣電路、位置信號(hào)調(diào)理電路、開(kāi)關(guān)機(jī)構(gòu)機(jī)械狀態(tài)信號(hào)采樣電路、振動(dòng)信號(hào)調(diào)理電路、儲(chǔ)能電機(jī)工作電流信號(hào)采樣電路、分閘線圈工作電流信號(hào)采樣電路、合閘線圈工作電流信號(hào)采樣電路及電流信號(hào)調(diào)理電路。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種配電開(kāi)關(guān)智能監(jiān)測(cè)及故障診斷裝置電路方法，其特征在于：所述儲(chǔ)能拐臂位移信號(hào)采樣電路、合閘機(jī)構(gòu)位移信號(hào)采樣電路、分閘機(jī)構(gòu)位移信號(hào)采樣電路基于相同的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，其中，儲(chǔ)能拐臂位移信號(hào)采樣電路結(jié)構(gòu)如下：
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種配電開(kāi)關(guān)智能監(jiān)測(cè)及故障診斷裝置電路方法，其特征在于：所述開(kāi)關(guān)機(jī)構(gòu)機(jī)械狀態(tài)信號(hào)采樣電路結(jié)構(gòu)如
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種配電開(kāi)關(guān)智能監(jiān)測(cè)及故障診斷裝置電路方法，其特征在于：所述儲(chǔ)能電機(jī)工作電流信號(hào)采樣電路、合閘線圈工作電流信號(hào)采樣電路和分閘線圈工作電流信號(hào)采樣電路基于相同的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，其中，儲(chǔ)能電機(jī)工作電流信號(hào)采樣電路結(jié)構(gòu)如下：信號(hào)電流采樣芯片U2正極與接地端之間連接有電容C6，信號(hào)電流采樣芯片U2輸出端依次連接電阻R7、和電阻R7并聯(lián)的電容C10和電容C9構(gòu)成的π型信號(hào)濾波電路，電阻R7另一端連接運(yùn)算放大器1A的正向輸入端，運(yùn)算放大器1A的反向輸入端連接電阻R14，電阻R14另一端連接運(yùn)算放大器1A輸出端和運(yùn)算放大器1B的正向輸入端連接線路處，運(yùn)算放大器1B反向輸入端連接電阻R15，運(yùn)算放大器1B輸出端連接電阻R3，R15另一端連接運(yùn)算放大器1B輸出端與電阻R3連接線路處，電阻R3另一端連接主控分析及診斷電路的單片機(jī)U7對(duì)應(yīng)輸入端。
6.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種配電開(kāi)關(guān)智能監(jiān)測(cè)及故障診斷裝置電路方法，其特征在于：所述儲(chǔ)能拐臂位移信號(hào)采樣電路、合閘機(jī)構(gòu)位移信號(hào)采樣電路、分閘機(jī)構(gòu)位移信號(hào)采樣電路基于相同的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)；儲(chǔ)能拐臂位移信號(hào)采樣電路、合閘機(jī)構(gòu)位移信號(hào)采樣電路、分閘機(jī)構(gòu)位移信號(hào)采樣電路包含有位置信號(hào)調(diào)理電路，所述位置信號(hào)調(diào)理電路一端連接位移傳感器U1輸出端，一端連接主控分析及診斷電路的輸入端，通過(guò)信號(hào)放大和濾波操作使得傳感器采集到的微弱位移信號(hào)得以增強(qiáng)和優(yōu)化，以便主控分析及診斷電路的單片機(jī)能夠準(zhǔn)確識(shí)別和分析。
7.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種配電開(kāi)關(guān)智能監(jiān)測(cè)及故障診斷裝置電路方法，其特征在于：所述開(kāi)關(guān)機(jī)構(gòu)機(jī)械狀態(tài)信號(hào)采樣電路中包含振動(dòng)信號(hào)調(diào)理電路，所述振動(dòng)信號(hào)調(diào)理電路一端連接傳感器芯片U10輸出端，一端連接主控分析及診斷電路的輸入端，通過(guò)對(duì)振動(dòng)信號(hào)的放大和濾波處理，提高了整個(gè)監(jiān)測(cè)及診斷裝置對(duì)配電開(kāi)關(guān)機(jī)械狀態(tài)監(jiān)測(cè)的準(zhǔn)確性和可靠性。
8.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種配電開(kāi)關(guān)智能監(jiān)測(cè)及故障診斷裝置電路方法，其特征在于：所述儲(chǔ)能電機(jī)工作電流信號(hào)采樣電路、合閘線圈工作電流信號(hào)采樣電路和分閘線圈工作電流信號(hào)采樣電路基于相同的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，儲(chǔ)能電機(jī)工作電流信號(hào)采樣電路、合閘線圈工作電流信號(hào)采樣電路和分閘線圈工作電流信號(hào)采樣電路包含有電流信號(hào)調(diào)理電路；所述電流信號(hào)調(diào)理電路一端連接信號(hào)電流采樣芯片U2輸出端，一端連接主控分析及診斷電路的輸入端，用于將采集到的原始電流信號(hào)進(jìn)行濾波和放大處理，能夠突出故障狀態(tài)下電流信號(hào)的變化特征，為主控電路判斷配電開(kāi)關(guān)的故障類(lèi)型和原因提供可靠的依據(jù)。
9.根據(jù)權(quán)利要求1-9任一項(xiàng)所述的一種配電開(kāi)關(guān)智能監(jiān)測(cè)及故障診斷裝置電路使用方法，其特征在于，包括以下步驟：
10.一種電子設(shè)備，包括存儲(chǔ)器、處理器及存儲(chǔ)在存儲(chǔ)器上并可在處理器上運(yùn)行的計(jì)算機(jī)程序，其特征在于，所述處理器執(zhí)行所述程序時(shí)實(shí)現(xiàn)如權(quán)利要求9所述的一種配電開(kāi)關(guān)智能監(jiān)測(cè)及故障診斷裝置電路使用方法。
...【技術(shù)特征摘要】
1.一種配電開(kāi)關(guān)智能監(jiān)測(cè)及故障診斷裝置電路，其特征在于，包括：配電開(kāi)關(guān)運(yùn)行狀態(tài)多維傳感信號(hào)采樣及調(diào)理電路、主控分析及診斷電路、485通訊電路、以太網(wǎng)通訊電路、人機(jī)操作顯示電路、運(yùn)行狀態(tài)指示電路、故障報(bào)警電路及裝置供電電路，其中：
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種配電開(kāi)關(guān)智能監(jiān)測(cè)及故障診斷裝置電路方法，其特征在于：所述配電開(kāi)關(guān)運(yùn)行狀態(tài)多維傳感信號(hào)采樣及調(diào)理電路，包括：儲(chǔ)能拐臂位移信號(hào)采樣電路、合閘機(jī)構(gòu)位移信號(hào)采樣電路、分閘機(jī)構(gòu)位移信號(hào)采樣電路、位置信號(hào)調(diào)理電路、開(kāi)關(guān)機(jī)構(gòu)機(jī)械狀態(tài)信號(hào)采樣電路、振動(dòng)信號(hào)調(diào)理電路、儲(chǔ)能電機(jī)工作電流信號(hào)采樣電路、分閘線圈工作電流信號(hào)采樣電路、合閘線圈工作電流信號(hào)采樣電路及電流信號(hào)調(diào)理電路。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種配電開(kāi)關(guān)智能監(jiān)測(cè)及故障診斷裝置電路方法，其特征在于：所述儲(chǔ)能拐臂位移信號(hào)采樣電路、合閘機(jī)構(gòu)位移信號(hào)采樣電路、分閘機(jī)構(gòu)位移信號(hào)采樣電路基于相同的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，其中，儲(chǔ)能拐臂位移信號(hào)采樣電路結(jié)構(gòu)如下：
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種配電開(kāi)關(guān)智能監(jiān)測(cè)及故障診斷裝置電路方法，其特征在于：所述開(kāi)關(guān)機(jī)構(gòu)機(jī)械狀態(tài)信號(hào)采樣電路結(jié)構(gòu)如下：傳感器芯片u10正極與接地端之間連接有電容c46；傳感器芯片u10輸出端經(jīng)由電阻r67和電阻r68連接到主控分析及診斷電路的單片機(jī)u7的對(duì)應(yīng)輸入端。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種配電開(kāi)關(guān)智能監(jiān)測(cè)及故障診斷裝置電路方法，其特征在于：所述儲(chǔ)能電機(jī)工作電流信號(hào)采樣電路、合閘線圈工作電流信號(hào)采樣電路和分閘線圈工作電流信號(hào)采樣電路基于相同的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，其中，儲(chǔ)能電機(jī)工作電流信號(hào)采樣電路結(jié)構(gòu)如下：信號(hào)電流采樣芯片u2正極與接地端之間連接有電容c6，信號(hào)電流采樣芯片u2輸出端依次連接電阻r7、和電阻r7并聯(lián)的電容c10和電容c9構(gòu)成的π型信號(hào)濾波電路，電阻r7另一端連接運(yùn)算放大器1a的正向輸入端，運(yùn)算放大器1a的反向輸入端連接電阻r14，電阻r14另一端連接運(yùn)算放大器1a輸出端和運(yùn)算放大器1b的正向輸入端連接線路處，運(yùn)算放大器1b反向輸入端連接電阻r15，運(yùn)算放大器1b輸出端連接電阻r3，r15另一端連接...
【專(zhuān)利技術(shù)屬性】
技術(shù)研發(fā)人員：林智炳，柯?lián)砬?/a>，陳友恒，陳天鵬，彭宇霞，
申請(qǐng)(專(zhuān)利權(quán))人：國(guó)網(wǎng)福建省電力有限公司莆田供電公司，
類(lèi)型：發(fā)明
國(guó)別省市：
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