CN203164737U - 一种智能断路器监控单元 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开了一种智能断路器监控单元，包括开入口、操作口、通信口、配置口、监测口以及主CPU，开入口和操作口分别通过电平转换模块与主CPU交互；通信口通过通信模块与主CPU交互；配置口通过配置模块与主CPU进行交互；监测口通过监测模块与主CPU交互。本实用新型通过设置控制单元、通信单元、配置单元以及监测单元，通过主CPU负责整个系统的协调以及对各模块的控制；相较于现有技术，本实用新型的智能断路器监控单元被应用在智能变电站变电站中，取代了现有传统开关和各种智能元件堆积的模式，实现了结构简单、安装方便、控制和信息系统高度集成、设备自诊断的智能断路器监控单元。
Description
技术领域
本实用新型涉及电力领域，涉及一种智能电网用的智能断路器监控单元。
背景技术
国家电网公司提出建设“统一坚强的智能电网”，作为智能电网的重要部分和关键节点，智能变电站的设计和建设应当充分体现“信息化、自动化和互动化”的特点和需求。
目前，智能变电站中过程层的实现方式为“传统开关+智能开关控制器”，作为智能电网建设的过渡方式，没有真正实现一次开关设备的智能化，一次开关设备还需要大量的控制继电器和电缆。同时，大量的智能元件在一次设备上使用，并没有真正的实现一次设备的“智能”，所谓的智能开关仅仅是一次设备和智能元件的简单堆积罢了。
实用新型内容
为了解决上述现有技术的不足，本实用新型提供了一种接口数字化，信息系统高度集中的智能断路器监控单元。
为了达到上述目的，本实用新型所采用的技术方案是：包括开入口、操作口、通信口、配置口、监测口以及主CPU，开入口和操作口分别通过电平转换模块与主CPU交互；通信口通过通信模块与主CPU交互；配置口通过配置模块与主CPU进行交互；监测口通过监测模块与主CPU交互。
上述的电平转换模块与操作口之间还设置有用于监测分合闸电流曲线和电机储能曲线的电流检测模块。
上述的电流检测模块采用内置传感器模式。
上述的电平转换模块与主CPU采用直连方式连接，连接到主CPU的GPIO接口上。
上述的通信口为智能断路器监控单元与外界的数字接口，其中通信模块采用支持REC61850标准的GOOSE和MMS协议的并且实现保护和测控数据通信 的通信模块。
上述的通信模块采用以太网与智能断路器监控单元外接的控制终端通信，其通信介质为光纤。
上述的监测模块包括用于监测灭弧室行程曲线的行程监测模块和用于监测SF6密度、压力、水分曲线以及SF6漏气率的SF6监测模块，且行程监测模块与SF6监测模块的一侧均与监测口相连，另一侧与主CPU交互。
本实用新型与现有技术相比，具有以下有益效果：
本实用新型通过设置控制单元、通信单元、配置单元以及监测单元，通过主CPU负责整个系统的协调以及对各模块的控制；相较于现有技术，本实用新型的智能断路器监控单元被应用在智能变电站中，取代了现有传统开关和各种智能元件堆积的模式，实现了结构简单、安装方便、控制和信息系统高度集成、设备自诊断的智能断路器监控单元，真正的使断路器具备了“智能”的条件。
进一步的，本实用新型的开入口连接断路器上的电机储能行程开关、分合位辅助开关以及SF6气压闭锁和报警继电器，这些继电器送入的信号经电平转换模块转换为CPU可识别的电平信号，最后交由主CPU，主CPU利用这些信号来生成断路器的控制闭锁等逻辑；操作模块连接断路器上的分合闸线圈、储能电机，操作指令由主CPU送出，由于主CPU输出的电平较低，不足以驱动分合闸和储能电机，故由电平转换模块来实现，将主CPU输出的命令转换为可驱动分合闸和储能电机的信号。
进一步，本实用新型的电平转换模块与主CPU采用直连方式，中间无任何的总线，这提高的操作的快速性和稳定性。通信口与通信模块为智能断路器监控单元与外界的数字接口，通信采用光纤以太网，取消了原先大量使用的传输电缆，提高了精准度简化了结构，同时也提高了了操作的快速性和稳定性。
进一步，本实用新型的监测口与电流监测模块、行程监测模块和SF6监测模块构成了智能监控单元的监测功能，可监测的量包括分合闸电流曲线、灭弧室行程曲线、电机储能曲线和SF6密度、压力、水分曲线。对于分合闸电流曲线的 监测，本监控单元给出了比现有监测模式安装更简单结构更紧凑的内置式模式，由原理模块示意图可以看出，电流监测模块位于操作口和电平转换模块之间，而不是采用现有的传感器外置与监测设备之外的模式。
最后，本实用新型的配置口与配置模块提供了系统的配置功能，可配置断路器机械特性和SF6特性的各种参数、以及储能电机的储能特性的各种参数，这使得智能监控单元具备了自诊断功能，可在断路器出现故障时或更早的给出故障告警信号，提醒对设备进行维护。
附图说明
图1为本实用新型的原理模块示意图；
图2为本实用新型的装置面板示意图；
图3为本实用新型的开入口原理示意图；
图4为本实用新型的操作口原理示意图；
图5为本实用新型的监测口原理示意图。
具体实施方式
下面结合附图对本实用新型作进一步详细的描述：
参见图1，本实用新型包括开入口、操作口、通信口、配置口、监测口以及主CPU，开入口和操作口分别通过电平转换模块与主CPU交互，电平转换模块与主CPU采用直连方式连接，连接到主CPU的GPIO接口上，电平转换模块与操作口之间还设置有用于监测分合闸电流曲线和电机储能曲线的电流检测模块，其中，电流检测模块采用内置传感器模式，取代了目前使用的外置式霍尔电流传感器模式，简化了传感器的安装，并大大提高了系统的集成性。通信口通过通信模块与主CPU交互，通信口为智能断路器监控单元与外界的数字接口，其中通信模块采用支持REC61850标准的GOOSE和MMS协议的并且实现保护和测控数据通信的通信模块，通信模块采用以太网与智能断路器监控单元外接的控制终端通信，其通信介质为光纤。配置口通过配置模块与主CPU进行交互；监测口通过监测模块与主CPU交互监测模块包括用于监测灭弧室行程曲线的行 程监测模块和用于监测SF6密度、压力、水分曲线以及SF6漏气率的SF6监测模块，且行程监测模块与SF6监测模块的一侧均与监测口相连，根据配置模块设置的告警阈值，给出告警信号，同时实时的监测SF6的漏气率。
如图1所示，本实用新型提供了一种智能断路器监控单元，其接口包括开入口、操作口、通信口、配置口和监测口；内部模块包括电平转换模块、电流监测模块、通信模块、配置模块、行程监测模块和SF6监测模块。智能断路器监控单元置于断路器的机构箱内，通过通信口提供的光纤以太网对外进行通信。开入口、操作口与电平转换模块配合主CPU完成断路器的控制功能；监测口、电流监测模块、行程监测模块、SF6监测模块配合主CPU完成断路器的监测功能；配置口与配置模块配合主CPU完成监控单元的配置功能，配置模块用于系统中控制和监测功能的判据设置，使监控系统具备自诊断功能，即系统可实时的诊断自身的健康状态，及时的向用户报告故障，防止设备长时间带故障运行。智能断路器监控单元具备自诊断功能，能实时或及早的预测断路器的故障状态，真正的实现断路器的“智能”。
如图2所示，智能断路器监控单元结构简单、安装方便，所有的模块均安装于设计紧凑的机箱之中。
如图3所示，开入口采集断路器的分位、合位、储能完全、SF6闭锁以及SF6报警信号，信号的采集采用光耦实现，通过光耦隔离将高电平信号转化为CPU可识别的低压电平信号。对于含有二分线圈的断路器机构，将另一路SF6气压闭锁信号采用另一套电流进行采集。对于可能出现的由于供电电源异常造成的信号采集异常，提供了单独的一路进行对电源的监视。
如图4所示，操作模块外接断路器的分闸线圈、合闸线圈以及储能电机，对于含有二分线圈的断路器机构，提供了另一独立的控制回路。对于分合闸线圈电流与电机的储能电流，在输出端内置了电流传感器，取代了外置模式，使系统更紧凑，安装更方便。
如图5所示，行程监控模块用于将光栅编码器采集的断路器灭弧室行程进 行保存和判断，并配合电流监测模块共同给出断路器机械特性的健康状态。行程传感器通过多芯屏蔽电缆与监测口相连，SF6传感器通过RS-485接口与监测口相连，系统实时的采集SF6和行程传感器的状态，由主CPU完成断路器状态的判断。
以上具体实施例是结合具体的优选实施方式对本实用新型所作的进一步详细说明，不能限定本实用新型的具体实施仅限定于这些说明。对于本实用新型所属技术领域的技术人员来说，在不脱离本实用新型构思的前提下，还可以做出若干简单推演或替换，都应当视为本实用新型权利要求书所要求保护的范围。
Claims (7)
1.一种智能断路器监控单元，其特征在于：包括开入口、操作口、通信口、配置口、监测口以及主CPU，开入口和操作口分别通过电平转换模块与主CPU交互；通信口通过通信模块与主CPU交互；配置口通过配置模块与主CPU进行交互；监测口通过监测模块与主CPU交互。
2.根据权利要求1所述的智能断路器监控单元，其特征在于：所述的电平转换模块与操作口之间还设置有用于监测分合闸电流曲线和电机储能曲线的电流检测模块。
3.根据权利要求2所述的智能断路器监控单元，其特征在于：所述的电流检测模块采用内置传感器模式。
4.根据权利要求1或2所述的智能断路器监控单元，其特征在于：所述的电平转换模块与主CPU采用直连方式连接，连接到主CPU的GPIO接口上。
5.根据权利要求1所述的智能断路器监控单元，其特征在于：所述的通信口为智能断路器监控单元与外界的数字接口，其中通信模块采用支持REC61850标准的GOOSE和MMS协议的并且实现保护和测控数据通信的通信模块。
6.根据权利要求5所述的智能断路器监控单元，其特征在于：所述的通信模块采用以太网与智能断路器监控单元外接的控制终端通信，其通信介质为光纤。
7.根据权利要求1所述的智能断路器监控单元，其特征在于：所述的监测模块包括用于监测灭弧室行程曲线的行程监测模块和用于监测SF6密度、压力、水分曲线以及SF6漏气率的SF6监测模块，且行程监测模块与SF6监测模块的一侧均与监测口相连，另一侧与主CPU交互。
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Publications (1)
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Country Status (1)
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Cited By (3)
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|---|---|---|---|---|
| CN104505945A (zh) * | 2014-12-25 | 2015-04-08 | 南京因泰莱电器股份有限公司 | 一种基于iec-61850标准的智能断路器控制系统 |
| CN104779704A (zh) * | 2015-05-05 | 2015-07-15 | 包建伟 | 一种智能微型断路器 |
| CN106712303A (zh) * | 2017-02-23 | 2017-05-24 | 苏州云电电力科技有限公司 | 一种断路器操作机构箱 |
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2013
- 2013-04-09 CN CN201320175684XU patent/CN203164737U/zh not_active Expired - Lifetime
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| CN106712303B (zh) * | 2017-02-23 | 2024-07-02 | 苏州云电电力科技有限公司 | 一种断路器操作机构箱 |
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