[发明专利]一种智能开关状态综合在线监测与故障诊断装置

摘要

一种智能开关状态综合在线监测与故障诊断装置，包括机械特性状态监测单元、SF₆气体状态监测单元、避雷器状态监测单元、局部放电状态监测单元和信息管理单元。各监测单元之间及各监测单元和信息管理单元采用插件式，通过装置内部CAN网和以太网进行通信和数据交互。本发明装置能够对开关本体的机械特性状态、SF₆气体状态、避雷器状态和局部放电状态进行全方位的实时综合在线监测。依据开关状态的参数信息，采用故障诊断和数据融合技术对开关的状态作出融合决策分析，得出决策结论。装置可通过IEC61850规约和站控层后台监控系统通信，将数据和诊断结果上送至后台监控系统，并生成诊断日志和告警信号。

主权项

1.一种智能开关状态综合在线监测与故障诊断装置，包括机械特性状态监测单元、SF6气体状态监测单元、避雷器状态监测单元、局部放电状态监测单元和信息管理单元；其特征在于：各监测单元之间及各监测单元和信息管理单元采用插件型式，通过在线监测与故障诊断装置内部CAN网和以太网进行通信和数据交互，信息管理单元经以太网通过IEC61850通信规约将数据上传至变电站后台监测系统；所述机械特性状态监测单元包括机械特性状态传感器模块和机械特性数据处理模块，传感器模块和机械特性数据处理模块通过屏蔽电缆相连；其中，机械特性状态传感器模块包括行程传感器、加速度传感器、控制回路线圈采集器、主回路电流采集器和开入信号接入单元；机械特性状态传感器模块所采集的信号包括通过行程传感器采集的开关本体分合闸行程、通过加速度传感器采集的开关本体分合动作时的振动信号、通过控制回路线圈采集器测量的控制回路电流和电压、通过主回路电流采集器采集的主回路二次侧电流及通过开入信号接入单元采集的开入信号，所述机械特性状态传感器模块将采集的上述采集信号送至机械特性数据处理模块；其中，所述行程传感器采用光栅旋转编码器，安装在开关本体的转轴侧，开关进行开合动作时，动触头的直线运动通过拐臂转换为旋转运动，通过记录开关动作过程中的转角的数据变化，反映出动触头的运动情况，行程传感器转动过程中输出422差分脉冲信号，将开关的行程数据转换成脉冲编码信号，传至机械特性数据处理模块采集处理；加速度传感器采用双轴压电式加速度传感器，安装在开关本体操动机构近旁，监测操动机构上的振动信号，将振动信号转换成电流信号，交由机械特性数据处理模块处理；控制回路线圈采集器和主回路电流采集器，安装在开关近旁的户外柜内，可采集分合闸回路的电压和电流信号、储能电机线圈的电压、电流信号及主回路二次侧电流信号，通过485总线上传至机械特性数据处理模块处理；开入信号由开关辅助触点引出，反应开关当前的位置状态，其接入电压范围是DC220V；机械特性数据处理模块通过背板总线进行通信，监测三相联动和三相分相操动机构的开关，监测三相联动结构时，配置一块机械特性数据处理模块，相应的传感器配置一套；监测三相分相开关时，配置三块机械特性数据处理模块，相应的传感器配置三套；机械特性数据处理模块实时采集传感器模块的数据，开关动作时，根据各传感器的数据变化采用录波启动判别算法；满足启动条件时，装置对各传感器数据进行录波；然后，根据行程、控制回路电流和电压通道的数据计算开关的机械特性特征参数，包括分/合闸行程、分/合闸时间、分/合闸线圈电流和电压；由加速度传感器采集的振动数据计算开关振动的频率、峰值及时间特征参数；开关进行分闸动作时，由主回路电流数据计算开关单次电磨损和累积电磨损，评估出开关剩余的电寿命，对开关的机械特性状态作初步诊断，并将特征参数和诊断结果上送至信息管理单元。