一种断路器机械特性在线监测装置制造方法
【专利摘要】一种断路器机械特性在线监测装置,包括信号采集及数据融合模块、主控电路及数据全局融合模块、CAN通讯模块及监控主机；所述信号采集及数据融合模块与主控电路及数据全局融合模块通过RS485总线连接，所述CAN通讯模块连接所述主控电路及数据全局融合模块，并通过CAN总线及PC-CAN总线接口连接所述监控主机。本实用新型的断路器机械特性在线监测装置，通过直线位移及角位移传感器组监测断路器机械活动，并运用数据融合技术实现了对断路器机械特性的在线监测，进而研究断路器的时间参数、速度参数及行程参数，对进一步研发断路器机械故障诊断及评估系统有着重要的意义。
【专利说明】 一种断路器机械特性在线监测装置
【技术领域】
[0001]本实用新型涉及智能开关柜监测领域，尤其是断路器机械特性监测装置。
【背景技术】
[0002]开关柜在我国是一种应用范围广泛的电力设备，智能开关柜是指高性能、高可靠性，具有一定自诊断和自动控制性能，并具有网络通信能力的开关柜。其核心部件为高压断路器，其实质是以高压断路器为核心，以相关测控设备为外围，实现开关柜智能测控、断路器状态在线监测、柜内环境合理控制且具有强大通信功能的智能一次设备。
[0003]机械特性是断路器工作状态的重要表征。智能开关柜内断路器的机械特性包括断路器的时间特性、速度特性及行程特性，即行程、超程、刚分(合)速度、分(合)闸时间、弹跳次数、弹跳时间及平均速度等特征量。无论何种操动机构的断路器，在其接受分闸或合闸命令后，完成其指定动作都需要一定的时间，时间过长或过短都会影响断路器性能而最终引发断路器故障。断路器分闸和合闸时间与其速度密切相关，直接影响其开断和关合性能。如果分闸时间过长，分闸速度自然降低，灭弧性能受到影响，电动力增大而导致开关分断失败；如果分闸时间或合闸时间过短则分闸速度或合闸速度就会变大，从而对断路器造成较大冲击，影响其寿命。由此可见，断路器分、合闸速度是一个非常重要的参数，直接影响开断性能和开关寿命。因此，运用数据融合技术实现断路器机械特性的在线监测，进而研究断路器的时间参数、速度参数及行程参数，对研发断路器机械故障诊断及评估系统有着重要的意义。
【发明内容】
[0004]为了实现对断路器机械特性的在线检测，进而研究断路器的时间参数、速度参数及行程参数，本实用新型提供了一种断路器机械特性在线监测装置。
[0005]为实现上述技术目的，本实用新型提供了如下技术方案:
[0006]一种断路器机械特性在线监测装置，包括信号采集及数据融合模块、主控电路及数据全局融合模块、CAN通讯模块及监控主机；所述信号采集及数据融合模块与主控电路及数据全局融合模块通过RS485总线连接，所述CAN通讯模块连接所述主控电路及数据全局融合模块，并通过CAN总线及PC-CAN总线接口连接所述监控主机。
[0007]进一步的，所述信号采集及数据融合模块包括直线位移传感器组，与所述直线位移传感器组相连的直线位移数据采集模块及连接所述直线位移数据采集模块与所述RS485总线的直线位移信息融合模块；还包括角位移传感器组，与所述角位移传感器组相连的角位移信息采集模块及连接所述角位移信息采集模块与所述RS485总线的角位移信息融合模块。
[0008]进一步的，所述主控电路及数据全局融合模块包括连接所述RS485总线的中央处理器及连接至该中央处理器的全局融合系统模块、开关信号输入模块、LED显示模块和按键及控制输出模块。
[0009]进一步的，所述CAN通讯模块包括光耦隔离模块和CAN收发器；所述光耦隔离模块连接所述主控电路及数据全局融合模块中的中央处理器，并通过所述CAN收发器连接至所述CAN总线。
[0010]本实用新型的断路器机械特性在线监测装置，其信号采集及数据融合模块通过直线位移传感器组和角位移传感器组获得断路器机械装置位移信息，并通过中央处理器对采集到的数据进行处理，得出所要求的断路器机械特性指标，包括行程、超程、速度、时间等特征参数，用以表征断路器机械特性状态。采用信息融合模块目的是当某个甚至数个传感器失效时，能借助其它非失效传感器提供的信息获得准确的结果，同时还可针对不同时刻采集到的数据进行融合，从而获得全面准确的测量值。
[0011]本实用新型的断路器机械特性在线监测装置，其主控电路及数据全局融合模块实现对采集数据的处理、显示，并根据处理后的数据结果及时的对相关设备进行控制操作，接收监控主机通过CAN总线发来的数据，根据监控主机的控制做出相应的动作，并将处理后的相关数据通过CAN总线发往监控主机、以及根据采集及融合模块传送来的采集到的传感器的的信号数据，将当前各个输入通道的工作状态和与监控主机之间的联系状态等显示到LED屏上。全局融合模块对断路器机械装置监测的行程、超程、刚分(合)速度、分(合)闸时间、弹跳次数、弹跳时间及平均速度等主要特性参数进行融合，将全局融合结果送入中央处理器内存，对断路器机械装置的实时状况做出精确的判断，达到实时监测的目的。开关信号输入电路用来采集断路器分合闸指令信号和辅助触点信号，用来识别断路器是否有动作产生，从而为CPU的信号处理提供依据。
[0012]由于断路器机械特性监控系统检测种类比较多、测点数量大、工作环境非常恶劣，电磁环境极为复杂等因素，监控系统在抗干扰能力上和实时通信能力上要求比较高，但是单次的通信量都很小，适合于CAN的短帧结构，所以本实用新型的断路器机械特性在线监测装置用CAN总线作为中央处理器与监控主机的通讯控制网络。中央处理器的CAN接收和发送信号通过高速光耦隔离后接至CAN收发芯片，以增强CAN总线的抗干扰能力。
[0013]本实用新型的断路器机械特性在线监测装置，定位于普通中压开关柜。通过对开关柜内的断路器直线位移信号、角位移信号进行检测，实现对开关柜内断路器的行程、超程、刚分(合)速度、分(合)闸时间、弹跳次数、弹跳时间及平均速度这些特征量的在线监测，进而对断路器机械部分的状态给出评估，并根据需要及时的对监测系统进行参数设置和控制。本实用新型对研究断路器的时间参数、速度参数及行程参数，进而研发断路器机械故障诊断及评估系统有着重要的意义。
【专利附图】
【附图说明】
[0014]图1是本实用新型一种断路器机械特性在线监测装置的实施例的结构框图；
[0015]附图标记说明:1_信号采集及数据融合模块，2-RS485总线，3_主控电路及数据全局融合模块，4-CAN通讯模块，5-CAN总线。
【具体实施方式】
[0016]下面结合附图与实施例对本实用新型做进一步的详细说明:
[0017]参见附图。
[0018]在本实施例中，一种断路器机械特性在线监测装置，包括信号采集及数据融合模块1、主控电路及数据全局融合模块3、CAN通讯模块4及监控主机；以及连接信号采集及数据融合模块I与主控电路及数据全局融合模块3的RS485总线2，主控电路及数据全局融合模块3进一步的通过CAN通讯模块4连接至CAN总线5，并通过CAN总线5及PC-CAN总线接口连接监控主机。
[0019]本实施例中的信号采集及数据融合模块I包括依次连接的直线位移传感器组，直线位移数据采集模块及直线位移信息融合模块；还包括依次连接的角位移传感器组，角位移信息采集模块及角位移信息融合模块；直线位移信息融合模块和角位移信息融合模块均连接至RS485总线。在工作时，信号采集及数据融合模块通过直线位移传感器组和角位移传感器组获得断路器机械装置位移信息，具体的，即通过对电磁铁铁心直线运动和传动机构中转轴转角的监测，并通过中央处理器对采集到的数据进行处理，得出所要求的断路器机械特性指标，包括行程、超程、速度、时间等特征参数，用以表征断路器机械特性状态。采用信息融合模块目的是当某个甚至数个传感器失效时，能借助其它非失效传感器提供的信息获得准确的结果，同时还可针对不同时刻采集到的数据进行融合，从而获得全面准确的测量值。
[0020]本实施例中的主控电路及数据全局融合模块3包括中央处理器及连接至该中央处理器的全局融合系统模块、开关信号输入模块、LED显不模块和按键及控制输出模块。中央处理器进一步的连接至RS485总线。由于RS-485接口是采用平衡驱动器和差分接收器的组合，抗共模干扰能力强，所以采用RS-485总线技术来进行控制器与采集模块之间的通信。工作时，中央处理器及其余模块实现对采集数据的处理、显示，并根据处理后的数据结果及时的对相关设备进行控制操作，接收监控主机通过CAN总线发来的数据，根据监控主机的控制做出相应的动作，并将处理后的相关数据通过CAN总线发往监控主机、以及根据采集及融合模块传送来的采集到的传感器的的信号数据，将当前各个输入通道的工作状态和与监控主机之间的联系状态等显示到LED屏上。全局融合模块对断路器机械装置监测的行程、超程、刚分(合)速度、分(合)闸时间、弹跳次数、弹跳时间及平均速度等主要特性参数进行融合，将全局融合结果送入中央处理器内存专家知识库，对断路器机械装置的实时状况做出精确的判断，达到实时监测的目的。开关信号输入电路用来采集断路器分合闸指令信号和辅助触点信号，用来识别断路器是否有动作产生，从而为CPU的信号处理提供依据。
[0021]本实施例中的CAN通讯模块4包括连接中央处理器的光耦隔离模块和连接该光耦隔离模块与CAN总线的CAN收发器。由于断路器机械特性监控系统检测种类比较多、测点数量大、工作环境非常恶劣，电磁环境极为复杂等因素，监控系统在抗干扰能力上和实时通信能力上要求比较高，但是单次的通信量都很小，适合于CAN的短帧结构，所以本实施例的断路器机械特性在线监测装置用CAN总线作为中央处理器与监控主机的通讯控制网络。中央处理器的CAN接收和发送信号通过高速光耦隔离后接至CAN收发器芯片，以增强CAN总线的抗干扰能力。
[0022]特别的，由于监控系统的各模块需要通过CAN总线与监控主机进行通讯，这就要求必须设计CAN总线和监控主机的通讯转换接口。在本实施例中，该实现方式采用CAN-232转换器，通过CAN总线发送数据到监控主机，监控主机通过CAN总线接口接收数据，数据可以进一步通过微处理器和RS232串口连接到外部PC机的串口与外部PC机进行通讯。
[0023]总之，以上所述仅为本实用新型的较佳实施例而已，并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。
【权利要求】
1.一种断路器机械特性在线监测装置，其特征在于:包括信号采集及数据融合模块、主控电路及数据全局融合模块、CAN通讯模块及监控主机；所述信号采集及数据融合模块与主控电路及数据全局融合模块通过RS485总线连接，所述CAN通讯模块连接所述主控电路及数据全局融合模块，并通过CAN总线及PC-CAN总线接口连接所述监控主机。
2.如权利要求1所述的断路器机械特性在线监测装置，其特征在于:所述信号采集及数据融合模块包括直线位移传感器组，与所述直线位移传感器组相连的直线位移数据采集模块及连接所述直线位移数据采集模块与所述RS485总线的直线位移信息融合模块；还包括角位移传感器组，与所述角位移传感器组相连的角位移信息采集模块及连接所述角位移信息采集模块与所述RS485总线的角位移信息融合模块。
3.如权利要求1所述的断路器机械特性在线监测装置，其特征在于:主控电路及数据全局融合模块包括连接所述RS485总线的中央处理器及连接至该中央处理器的全局融合系统模块、开关信号输入模块、LED显示模块和按键及控制输出模块。
4.如权利要求1-3任一项所述的断路器机械特性在线监测装置，其特征在于:所述CAN通讯模块包括光耦隔离模块和CAN收发器；所述光耦隔离模块连接所述主控电路及数据全局融合模块中的中央处理器，并通过所述CAN收发器连接至所述CAN总线。
【文档编号】G01R31/327GK204116560SQ201420637161
【公开日】2015年1月21日 申请日期:2014年10月30日 优先权日:2014年10月30日
【发明者】卢艳, 江月新, 沈建位 申请人:衢州职业技术学院