刀闸监测装置及系统的制作方法

本实用新型涉及变电站监测设备领域，特别是涉及一种刀闸监测装置及系统。

背景技术：

电动刀闸性能的可靠性与其机械传动系统的可靠性密切相关。目前，针对电动刀闸的监测手段主要还是以周期性的预防性试验为主，然而由于刀闸中不同电动开关的传动机构损耗进程不同，传统模式的周期性检修、维护除增加维护成本外，难以有效监测刀闸的实时状态数据。

技术实现要素：

基于此，有必要针对传统刀闸方式难以全面有效监测刀闸的实时状态数据，提供一种新型的刀闸监测装置。

本实用新型采用以下技术方案：

一种刀闸监测装置，包括：信号收发设备、开关量检测模块、电流采样模块以及温湿度采样模块，所述开关量检测模块、电流采样模块、温湿度采样模块分别与所述信号收发设备连接；

所述开关量检测模块用于采集刀闸辅助接点位置信息，并将监测到的信息发送给信号收发设备；

所述电流采样模块用于监测分合闸操作电机定子电流，并将监测到的信息发送给信号收发设备；

所述温湿度采样模块用于监测刀闸机构箱内的温湿度信息，并将监测到的信息发送给信号收发设备；

所述信号收发设备还与远程监测主机通过光纤网络连接，用于将收集到的信号打包发送至远程监测主机。

可选地，所述电流采样模块包括线性度低于0.2％FS、响应时间低于20ms的霍尔传感器。

可选地，所述温湿度采样模块包括测量温湿度范围分别为-40℃～80℃、0～100％RH的温湿度传感器，

所述温湿度采样模块还包括RS485通信单元，所述温湿度传感器通过所述RS485通信单元与所述信号收发设备连接。

可选地，所述信号收发设备包括至少两路开入通道，所述刀闸位置监测单元通过所述开入通道连接所述信号收发设备；

每个开入通道包括依次连接的分压电路、限流电路以及光耦隔离电路，所述刀闸位置监测单元依次通过所述分压电路、限流电路以及光耦隔离电路连接所述信号收发设备。

可选地，所述信号收发设备包括至少两个以太网接口电路，所述信号收发设备通过以太网接口电路连接远程监测主机；

每个以太网接口电路包括网络变压器隔离单元和以太网芯片，所述信号收发设备依次通过以太网芯片、网络变压器隔离单元连接外部网络。

可选地，所述以太网芯片为DP83620SQE以太网芯片。

可选地，所述信号收发设备设置有AD转换电路，所述电流采样单元通过所述AD转换电路连接所述信号收发设备；和/或，

所述信号收发设备设置有USART接口，所述温湿度采样模块通过USART接口连接所述信号收发设备。

可选地，所述信号收发设备还包括时钟同步接口，用于完成所述开关量检测模块、电流采样模块以及温湿度采样模块的时间同步；和/或，

所述信号收发设备还设置有电源接入接口以及调试接口；

和/或，

所述信号收发设备还设置有电源指示灯、运行状态指示灯以及告警指示灯。

可选地，所述时钟同步接口为光纤B码对时接口。

一种刀闸监测系统，包括上述所述的刀闸监测装置，还包括远程监测主机，所述刀闸监测装置与所述远程监测主机通过光纤网络连接。

本实用新型上述刀闸监测装置及系统，用于变电站电动刀闸状态监测，能够实时全面采集刀闸的状态数据，完整记录刀闸开关动作过程各电气量及非电气量的变化过程，以所述数据为基础，有利于分析得出刀闸动作特性模型集合。

附图说明

图1为一实施例的刀闸监测装置的结构示意图；

图2为一实施例的刀闸监测装置的应用示意图；

图3为一实施例的刀闸监测装置中信号收发设备的内部结构示意图。

具体实施方式

为使得本实用新型的发明目的、特征、优点能够更加的明显和易懂，下面将结合附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。

图1为一实施例的刀闸监测装置示意图，如图1所示，本实施例的刀闸监测装置主要包括：信号收发设备、开关量检测模块、电流采样模块以及温湿度采样模块，所述开关量检测模块、电流采样模块、温湿度采样模块分别与所述信号收发设备连接。

其中，所述开关量检测模块用于采集刀闸辅助接点位置信息，并将监测到的信息发送给信号收发设备。

其中，所述电流采样模块用于监测分合闸操作电机定子电流，并将监测到的信息发送给信号收发设备。

其中，所述温湿度采样模块用于监测刀闸机构箱内的温湿度信息，并将监测到的信息发送给信号收发设备。

其中，所述信号收发设备还与远程监测主机通过光纤网络连接，用于将收集到的信号打包发送至远程监测主机。

相对于刀闸监测装置，程监测主机也可视作上位机。通过所述刀闸监测装置可定时对刀闸电动机的工作电流的采集和定期监测采集机构箱内温湿度信息，并通过光纤网络上传给上位机，由此可实时全面采集刀闸的状态数据。

在一可选实施例中，所述电流采样模块包括霍尔传感器。例如，所述霍尔电流传感器采用高精度传感器HCA30-YS1V，测量电流范围60A，输出电压0～5V，传感器线性度低于0.2％FS，响应时间低于20ms，实时监测分合闸操作电机定子电流。

在一可选实施例中，所述温湿度采样模块包括温湿度传感器，例如，所述温湿度传感器选用工业级高精度传感器RS-WS-N01-2-9，24VDC供电，RS485通信，测量温湿度范围分别为-40℃～80℃，0～100％RH。RS485通信的抗干扰能力强，传输距离远，可保证温湿度传感器的监测数据能够有效传送至信号收发设备。温湿度传感器与信号收发设备之间采用RS 485通信，具体的，采用MAX485通信芯片将差分信号转换为TTL电平，再通过光电隔离模块进行电气上的隔离，然后上送信号收发设备的USART口。

在一可选实施例中，所述信号收发设备包括至少两路开入通道，所述刀闸位置监测单元通过所述开入通道连接所述信号收发设备。每个开入通道包括依次连接的分压电路、限流电路以及光耦隔离电路，所述刀闸位置监测单元依次通过所述分压电路、限流电路以及光耦隔离电路连接所述信号收发设备。

优选地，所述信号收发设备包括四路开入通道。通过所述开入通道，开关量检测模块监测到的刀闸开入量先进行分压和限流，再通过光耦隔离后送到信号收发设备。优选地，选用光耦的最大隔离电压达5000V，可有效隔离外界干扰或浪涌，保护信号收发设备，增强系统的稳定性。

在一可选实施例中，所述信号收发设备包括至少两个以太网接口电路，所述信号收发设备通过以太网接口电路连接远程监测主机；

每个以太网接口电路包括网络变压器隔离单元和以太网芯片，所述信号收发设备依次通过以太网芯片、网络变压器隔离单元连接外部网络。

在一可选实施例中，所述以太网芯片为DP83620SQE以太网芯片。DP83620SQE以太网芯片最大可支持1000MHz网口，外部网络信号从RJ45网口进入后，先用网络变压器隔离后，连到以太网芯片上，网络变压器最大隔离电压达3000V，可有效隔离外界干扰或浪涌，保护以太网芯片等内部器件，增强系统的稳定性。

在一可选实施例中，所述信号收发设备设置有AD转换电路，所述电流采样单元通过所述AD转换电路连接所述信号收发设备。优选地，AD转换电路选用AD7606芯片，AD7606芯片最多可以四通道同时采样，最高采样率达200KHz，精度可达0.1％，可保证采样数据的完整性。

所述信号收发设备设置有USART接口，所述温湿度采样模块通过USART接口连接所述信号收发设备。

在一可选实施例中，所述信号收发设备还包括时钟同步接口，用于完成所述开关量检测模块、电流采样模块以及温湿度采样模块的时间同步。优选地，所述时钟同步接口为光纤B码对时接口。

在一可选实施例中，参考图2所示，所述信号收发设备还设置有电源接入接口以及调试接口。通过所述电源接入接口连接电源，例如220V交流电源；优选地，所述调试接口为两个。

在一可选实施例中，参考图2所示，所述信号收发设备还设置有电源指示灯、运行状态指示灯以及告警指示灯。优选地，所述有电源指示灯、运行状态指示灯以及告警指示灯均为LED灯，分别用于表示所述信号收发设备的上电状态、运行状态和告警信息。

可选地，参考图2所示，所述信号收发设备通过光交换机连接远程监测主机。

在一可选实施例中，所述信号收发设备的内部结构可参考图3所述。其中，所述信号收发设备包括处理器MCU。优选地，所述MCU可采用高性能的STM32F40X系列芯片。此外，所述处理器MCU外部还配置有高精度AD转换电路(3路AD7606独立采样)，还配置有4路有源开入通道(接收监测刀闸位置信息)、2路调试接口(用于连接运行、告警指示灯)和1路通信接口(RS485通信接口，接收温湿度传感器监测到的信息)。参考图3所示，所述MCU的外部还配置有两路以太网网络接口和一个RS232通信接口。

优选地，上述所述的刀闸监测装置采用嵌入式设计，适合户外柜内安装，按电动刀闸配置安装，分相刀闸按相配置安装。

参考图2所示，一种刀闸监测系统，包括上述所述的刀闸监测装置，还包括远程监测主机，且所述刀闸监测装置与所述远程监测主机通过光纤网络连接。

通过所述刀闸监测系统，可全面采集刀闸的实时状态数据，配置开关量和模拟量启动录波，完整记录刀闸开关动作过程各电气量及非电气量的变化过程，按录波文件的格式存储并上送。例如采样率不低于10khz/s，最多存储32个录波文件，循环存储。录波文件格式例如COMTRADE。进一步地，基于采集的数据，通过对电流波形特性进行研究分析，可寻找电流波形的重要特征参数；最后对电流波形的特征参数进行长期的采集和监控，结合刀闸故障和检修数据，深入分析刀闸操作回路基本原理，采用大数据分析方法，得到电动刀闸动作特性模型集合。

以上所述实施例仅表达了本实用新型的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对实用新型专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本实用新型的保护范围。因此，本实用新型专利的保护范围应以所附权利要求为准。