[发明专利]矿用高压配电隔离开关运行状态在线监测装置

说明书

技术领域

本发明涉及一种矿用高压配电隔离开关运行状态在线监测装置，特别是一种用于带载情况下隔离开关运行状态的在线监测装置。

背景技术

高产高效综合机械化和自动化采煤工作面对矿井供电的连续性、可靠性和安全性提出了更高的要求，特别是向矿井主通风机供电的高压供电线路，其供电连续性直接影响煤矿的安全生产。矿用高压配电装置内的隔离开关作为高压供电系统的重要组成部分，起到隔开或接通高压线路的作用，其运行状态关系到终端负荷供电的稳定性。矿用高压配电隔离开关常因机构锈蚀、触头磨损或氧化、操作拉弧、过负荷等因素导致触头接触电阻增加、温度升高，最终超过触头极限温度造成电气设备的损坏或引发火灾等重大事故。因此，研究和开发矿用高压配电装置运行状态实时在线监测装置对保障煤矿供电安全具有重要的现实意义和实用价值。

矿用高压配电隔离开关的可靠性与其触头接触电阻、通过电流密切相关。长期以来，高压隔离开关状态的判断都是通过定期停电检修实现的。由于隔离开关触指压力与接触电阻相关，四川电力试验研究院的研究人员提出公开号为CN101231199A的“户外高压隔离开关触指压力测试仪”，该发明专利利用柔性薄膜压力传感器和动触头模拟调节器，通过模拟高压隔离开关的静触指宽度和动触头插入位置间接测量触指压力，但是该测试仪需要工作人员现场手工操作，且只能在断电时进行测量，不能反映运行中不确定因素对触指压力的影响。目前有关电气设备接触电阻测量也均是离线进行，专利公开号为CN101793933A的“电连接器接触电阻在线测量系统”，其所谓在线测量只是通过模拟电连接器工作环境中各种应力对其接触电阻的影响，并没实现带载情况下接触电阻的测量。上述两种离线测量系统在突发事故时均无法及时预警。太原理工大学的李中祥硕士和宋建成教授在《高电压技术》2009年第2期题为“高压隔离开关触头温度在线监测系统的研制”及专利公开号为CN101614591A的“一种用于高压隔离开关触头的温度监测装置”中提出了一种在线监测装置，该装置仅仅监测隔离开关触头温度，没有监测通过电流，不能反映温度随电流的变化趋势，小电流时缺陷处的发热易被忽略，即单纯的温度监测系统无法识别小电流动情况下接触电阻增大的趋势，但实际上接触电阻是导致隔离开关故障的首要因素，也未监测隔离开关触头的振动信号，不能判别动静触头接触紧密与否，从而无法全面掌握故障发生的状态信息。

由于单一参量监测系统无法全面掌握故障发生时的状态信息，也无法为检修提供有力支持。因此，要想解决矿井高压线路供电安全问题，迫切需要研究一种带载情况下隔离开关状态的在线监测装置，并实时监测运行中隔离开关的温度、电流和振动变化，根据物理量变化趋势，及时发现存在的安全隐患，提前预警，防止重大事故的发生。

发明内容

本发明提供一种矿用高压配电隔离开关运行状态在线监测装置，以解决隔离开关触头温度、流过电流和振动变化的状态在线监测问题，克服目前隔离开关断电检测及单一监测参量无法提供全面故障信息的问题。

为实现上述发明目的，本发明的技术方案如下。

一种矿用高压配电隔离开关运行状态在线监测装置，其特征在于：它包括一个电流互感器、三个振动传感器、三个红外温度传感器、电流信号调理模块、振动信号调理模块、数据采集模块、频率跟踪模块、微处理器模块、数据存储模块、整定模块、显示模块；每相电流互感器通过两条信号线与电流信号调理模块相连，振动传感器通过单路信号线与振动信号调理模块相连，电流信号调理模块和红外温度传感器通过单总线与数据采集模块的输入端口相连，频率跟踪模块输入端与电流信号调理模块的任一输出端口相连，频率跟踪模块输出端口与微处理器模块的输入端口相连，振动信号调理模块、数据采集模块、数据存储模块、整定模块、显示模块分别与微处理器模块的AD口、数据线、地址线和控制线、GPIO口及异步串行接口相连。

所述的电流调理模块一侧与电流互感器相连，经电流/电压转换（U4A、R2、R3、C0）、滤波（R4、R5、C21、C22、U5A）后送至数据采集模块U3的输入端。

所述的频率跟踪模块的输入端与电流信号调理模块任一输出端相连，经锁相环U6和分频器U7实现采样信号的频率跟踪和同步采样。

所述的振动信号调理模块将振动信号经过由运算放大器组成的电平转换电路（U8A、R11、R12、R13、R14）、电平提升电路（U9A、R15、R16、R17、R18 、R19）和低通滤波电路（U10A、R20、R21、C25、C26）送至微处理器模块的AD转换口。