高壓斷路器操動(dòng)機(jī)構(gòu)負(fù)荷指數(shù)預(yù)測裝置制造方法
【專利摘要】高壓斷路器操動(dòng)機(jī)構(gòu)負(fù)荷指數(shù)預(yù)測裝置，屬于斷路器【技術(shù)領(lǐng)域】。提出利用直接測量斷路器的合閘時(shí)間、合閘彈簧長度、連桿長度、凸輪偏角、分閘彈簧長度和分閘連桿位移作為輸入量，并最終利用A/D轉(zhuǎn)換器、處理器、變換電路、工控機(jī)和傳輸模塊實(shí)現(xiàn)斷路器操動(dòng)機(jī)構(gòu)負(fù)荷指數(shù)的監(jiān)測。本裝置具有輸入量提取簡單，精確度高，準(zhǔn)確度好，預(yù)測效率高的特點(diǎn)。
【專利說明】高壓斷路器操動(dòng)機(jī)構(gòu)負(fù)荷指數(shù)預(yù)測裝置
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型屬于斷路器【技術(shù)領(lǐng)域】，特別涉及一種高壓斷路器操動(dòng)機(jī)構(gòu)負(fù)荷指數(shù)預(yù)測裝置。
【背景技術(shù)】
[0002]高壓斷路器是電力系統(tǒng)中最重要的控制和保護(hù)設(shè)備。高壓斷路器能夠開斷、關(guān)合及承載運(yùn)行線路的正常電流，也能在規(guī)定時(shí)間內(nèi)承載、關(guān)合及開斷規(guī)定的異常電流，如過載電流和短路電流。高壓斷路器與被保護(hù)的設(shè)備如發(fā)動(dòng)機(jī)、變壓器等相比價(jià)格要低很多，但斷路器發(fā)生故障造成的損失，如引起其他設(shè)備的損壞和電力系統(tǒng)停電，比斷路器本身的價(jià)值要大得多。斷路器的操動(dòng)機(jī)構(gòu)是高壓斷路器的核心部件高壓斷路器的事故中，因操動(dòng)機(jī)構(gòu)故障造成的占全部故障的64.8%，其中操動(dòng)機(jī)構(gòu)機(jī)械故障占全部故障的43.8%。正是由于操動(dòng)機(jī)構(gòu)的重要性，所以研究它的運(yùn)動(dòng)特性及其優(yōu)化設(shè)計(jì)和故障診斷被引起高度重視。彈簧操動(dòng)機(jī)構(gòu)是以彈簧作為動(dòng)力元件對斷路器進(jìn)行分閘及合閘操作的操動(dòng)機(jī)構(gòu)。彈簧操動(dòng)機(jī)構(gòu)主要由儲能機(jī)構(gòu)、傳動(dòng)調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)(凸輪機(jī)構(gòu))、合分閘鎖扣、脫扣部分及聯(lián)鎖部分構(gòu)成。由于操動(dòng)機(jī)構(gòu)機(jī)械系統(tǒng)復(fù)雜、部件眾多、各部件之間的約束也多，因此能夠了解斷路器操動(dòng)機(jī)構(gòu)的狀態(tài)，減少過早或不必要的停電試驗(yàn)和檢修，做到應(yīng)修則修，就可顯著提高電力系統(tǒng)可靠性和經(jīng)濟(jì)性。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]針對現(xiàn)有技術(shù)存在的不足，本實(shí)用新型的目的是提供一種高壓斷路器操動(dòng)機(jī)構(gòu)負(fù)荷指數(shù)預(yù)測裝置，以達(dá)到提供斷路器操動(dòng)機(jī)構(gòu)故障的檢測精確、準(zhǔn)確度及預(yù)測效率。
[0004]本實(shí)用新型的實(shí)施方案是這樣實(shí)現(xiàn)的:一種高壓斷路器操動(dòng)機(jī)構(gòu)負(fù)荷指數(shù)預(yù)測裝置，包括:
[0005]信號采集模塊、A / D轉(zhuǎn)換器、處理器、變換電路和傳輸模塊。所述信號采集模塊的輸出端連接A / D轉(zhuǎn)換器的輸入端，A / D轉(zhuǎn)換器的輸出端連接處理器的I / O端口，處理器經(jīng)變換電路、傳輸模塊與工控機(jī)通訊。
[0006]所述的信號采集模塊還進(jìn)一步包括角度傳感器和位移傳感器。
[0007]本實(shí)用新型的有益效果:本實(shí)用新型斷路器操動(dòng)機(jī)構(gòu)負(fù)荷指數(shù)預(yù)測裝置，提出利用直接測量斷路器的合閘時(shí)間、合閘彈簧長度、連桿長度、凸輪偏角、分閘彈簧長度和分閘連桿位移作為輸入量，并最終利用A / D轉(zhuǎn)換器、處理器、變換電路、工控機(jī)和傳輸模塊實(shí)現(xiàn)斷路器操動(dòng)機(jī)構(gòu)負(fù)荷指數(shù)的監(jiān)測。這種方法避免傳統(tǒng)方法建立模型和選取參數(shù)時(shí)造成的誤差，并且具有輸入量提取簡單，精確度高，準(zhǔn)確度好，預(yù)測效率高的特點(diǎn)。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0008]圖1為本實(shí)用新型實(shí)施方式高壓斷路器操動(dòng)機(jī)構(gòu)負(fù)荷指數(shù)預(yù)測裝置結(jié)構(gòu)框圖；
[0009]圖2為本實(shí)用新型實(shí)施方式角度傳感器、位移傳感器與斷路器的連接示意圖；[0010]圖3為本實(shí)用新型實(shí)施方式A / D轉(zhuǎn)換器與處理器連接電路原理圖；
[0011]圖4為本實(shí)用新型實(shí)施方式MAX232電路原理圖；
[0012]圖5為本實(shí)用新型實(shí)施方式凸輪皮偏角示意圖；
[0013]圖6為本實(shí)用新型實(shí)施方式預(yù)測斷路器操動(dòng)機(jī)構(gòu)負(fù)荷指數(shù)與實(shí)際負(fù)荷指數(shù)曲線示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0014]下面結(jié)合附圖對本實(shí)用新型的實(shí)施方式作進(jìn)一步詳細(xì)的說明。
[0015]本實(shí)施方式采用的高壓斷路器操動(dòng)機(jī)構(gòu)負(fù)荷指數(shù)預(yù)測裝置結(jié)構(gòu)，如圖1所示。包括信號采集模塊2、A / D轉(zhuǎn)換器3、處理器4、變換電路5、工控機(jī)6和傳輸模塊7。本實(shí)施方式中斷路器I采用庫柏耐吉的12kv的VN3-12E系列，該斷路器已使用10年。
[0016]信號采集模塊2包括角度傳感器和位移傳感器。其中，角度傳感器的型號為HuaXiaMag-AM23-7，安裝在斷路器的接觸臂上，用于采集凸輪偏角。位移傳感器選用大行程拉繩位移傳感器CTL系列，安裝在斷路器的終點(diǎn)位置桿，用于采集合閘彈簧長度、分閘彈簧長度和分閘連桿位移，如圖2所示。
[0017]A / D轉(zhuǎn)換器選用TI公司的TLC254312位串行A/D轉(zhuǎn)換器，該器件使用開關(guān)電容逐次逼近技術(shù)完成A/D轉(zhuǎn)換過程。由于是串行輸入結(jié)構(gòu)，能夠節(jié)省51系列單片機(jī)U/0資源，且價(jià)格適中。串行A/D轉(zhuǎn)換器與單片機(jī)的連接非常簡單。AIN0-AIN10為模擬輸入端；CS為片選端；DIN為串行數(shù)據(jù)輸入端；D0UT為A/D轉(zhuǎn)換結(jié)果的三態(tài)串行輸出端；E0C為轉(zhuǎn)換結(jié)束端；CLK為I / O時(shí)鐘；REF+為正基準(zhǔn)電壓端；REF-為負(fù)基準(zhǔn)電壓端；VCC為電源；GND為地。
[0018]處理器選用型號為STC89C516的單片機(jī)，使用單片機(jī)自帶的串行口，可實(shí)現(xiàn)與工控機(jī)的串行通信，如圖3所示。
[0019]現(xiàn)在PC機(jī)提供的C0M1、C0M2是采用RS-232接口標(biāo)準(zhǔn)的，而RS-232是用正負(fù)電壓來表示邏輯狀態(tài)，與TTL以高低電平來表示邏輯狀態(tài)的規(guī)定不同。因此，為了能夠同計(jì)算機(jī)接口或與終端的TTL器件(如單片機(jī))連接，必須在RS-232與TTL電路之間進(jìn)行電平和邏輯關(guān)系的變換，本實(shí)施方式的變換電路選用由德州儀器公司(TI)推出的一款兼容RS232標(biāo)準(zhǔn)的芯片MAX232。該器件包含2個(gè)驅(qū)動(dòng)器、2個(gè)接收器和一個(gè)電壓發(fā)生器電路，該電壓發(fā)生器電路提供TIA / EIA-232-F電平。該器件符合TIA / EIA-232-F標(biāo)準(zhǔn)，每一個(gè)接收器將TIA / EIA-232-F電平轉(zhuǎn)換成5V TTL / CMOS電平。每一個(gè)發(fā)生器將TTL / CMOS電平轉(zhuǎn)換成TIA / EIA-232-F電平。單片機(jī)是整個(gè)裝置的核心，串行A/D轉(zhuǎn)換器TLC2543對輸入的模擬信號進(jìn)行采集，采樣分辨率、轉(zhuǎn)換通道及輸出極性由軟件進(jìn)行選擇，由于是串行輸入結(jié)構(gòu)，能夠節(jié)省51系列單片機(jī)U/0資源，單片機(jī)采集的數(shù)據(jù)通過串口(10、11腳)經(jīng)MAX232轉(zhuǎn)換成RS232電平與工控機(jī)間實(shí)現(xiàn)傳輸，具體連接如圖4所示，
[0020]工控機(jī)選用采用UN0-2668系列嵌入式工控機(jī)。傳輸模塊采用H8000系列無線通信系統(tǒng)。
[0021]角度傳感器，位移傳感器的輸出端分別連接到A / D轉(zhuǎn)換器TLC2543的輸入端AIN0-AIN1，如圖3所示，A / D轉(zhuǎn)換器TLC2543的輸出端EOC，CLK, DIN, DOUT分別連接到單片機(jī)的P10，Pll, P12，P13，單片機(jī)STC89C51的10引腳(RXD)Ul引腳(TXD)與變換電路MAX232的9引腳(R2out)和10引腳(T2in)連接，工控機(jī)輸入端和傳輸模塊的輸入端與單片機(jī)輸出端連接；斷路器的電氣信息和機(jī)械信息經(jīng)由相應(yīng)的器件由采樣芯片進(jìn)行同步采樣、保持、A / D轉(zhuǎn)換，變?yōu)閿?shù)字信號，送入單片機(jī)進(jìn)行計(jì)算和數(shù)據(jù)處理，通過通信接口與工控機(jī)相連并將數(shù)據(jù)送到傳輸模塊，為與遠(yuǎn)方調(diào)度通訊做好準(zhǔn)備；
[0022]采用高壓斷路器操動(dòng)機(jī)構(gòu)負(fù)荷指數(shù)預(yù)測裝置對操動(dòng)機(jī)構(gòu)負(fù)荷指數(shù)進(jìn)行預(yù)測，過程為:首先采集斷路器的合閘時(shí)間，合閘彈簧長度，連桿長度，凸輪偏角，分閘彈簧長度。
[0023]將由合閘時(shí)間、合閘彈簧長度、連桿長度、凸輪偏角、分閘彈簧長度和分閘連桿長度組成的負(fù)荷指數(shù)時(shí)間序列Xi作為輸入量，采集樣本值見表1:
[0024]表1采集樣本值
[0025]
【權(quán)利要求】
1.一種高壓斷路器操動(dòng)機(jī)構(gòu)負(fù)荷指數(shù)預(yù)測裝置，其特征在于:包括:信號采集模塊、A/D轉(zhuǎn)換器、處理器、變換電路和傳輸模塊，所述信號米集模塊的輸出端連接A/D轉(zhuǎn)換器的輸入端，A/D轉(zhuǎn)換器的輸出端連接處理器的I/O端口，處理器經(jīng)變換電路、傳輸模塊與工控機(jī)通訊。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的高壓斷路器操動(dòng)機(jī)構(gòu)負(fù)荷指數(shù)預(yù)測裝置，其特征在于:所述的信號采集模塊還進(jìn)一步包括角度傳感器和位移傳感器。
【文檔編號】G01M13/00GK203534797SQ201320360257
【公開日】2014年4月9日 申請日期:2013年6月21日 優(yōu)先權(quán)日:2013年6月21日
【發(fā)明者】李君明, 于鑫 申請人:國家電網(wǎng)公司, 遼寧省電力有限公司丹東供電公司