CN202383254U - 断路器跳闸脉冲监测系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开一种断路器跳闸脉冲监测系统，包括：跳闸脉冲监测器和跳闸信号阅读器，跳闸信号阅读器从跳闸脉冲监测器中读取监测到的跳闸发生时刻和跳闸脉冲宽度并转换为GPS授时时间进行显示，对于无保护动作信号的断路器偷跳事件,可以快速甄别本次断路器跳闸是由二次回路故障所引起，还是由断路器机构本身原因所引起，从而确定跳闸原因，使得采取相应的对策而尽快恢复运行，该监测器具有外形小巧、功耗低、免维修的特点，适应不停电安装的特点，合理布置监测点，可以快速有效地缩小故障查找范围，通过无线通信的方式利用跳闸信号阅读器从跳闸脉冲监测器中读取跳闸相关数据以便于进行分析比对，以快速排除故障，保障系统安全运行。

Description

断路器跳闸脉冲监测系统

技术领域

本实用新型涉及一种断路器跳闸脉冲信号监测系统。

背景技术

电力系统中高压断路器偷跳时有发生，给系统安全稳定运行带来了一定的危害。一般造成断路器偷跳的原因有两方面，一是断路器机构本身的机械故障引起的跳闸，二是二次回路故障引起的跳闸。由于在可能导致断路器跳闸的各个电气回路没有对应的具有记录功能的跳闸脉冲监测设备，往往使得断路器发生偷跳后无法可靠区分是机构原因造成的偷跳，还是二次回路故障造成的偷跳，要费时费力地区甄别偷跳的原因，排除故障效率低。

实用新型内容

本实用新型的是提供一种有助于快速排除跳闸故障的断路器跳闸脉冲监测系统。

为解决上述技术问题，本实用新型采用如下技术方案：

一种断路器跳闸脉冲监测系统，安装于二次跳闸回路上，其特征在于，包括用于监测断路器二次跳闸回路中的跳闸信号并记录及保存跳闸发生的相关数据的跳闸脉冲监测器、通过无线通信方式从所述的跳闸脉冲监测器中读取所述的相关数据并转换后进行显示的跳闸信号阅读器，

其中，所述的跳闸脉冲监测器包括电流互感器，所述的跳闸脉冲监测器通过该电流互感器监测二次跳闸回路中电流信号；所述的跳闸信号阅读器内部具有GPS授时模块，通过该GPS授时模块将读取的所述的相关数据转换为GPS授时时间并显示，跳闸发生的所述的相关数据包括跳闸发生时刻和跳闸脉冲宽度。

优选地，所述的跳闸脉冲监测器包括第一微控制器、接入该第一微控制器第一实时时钟芯片及用于实现无线通信的第一红外收发模块，所述的电流互感器监测到的电流信号经过低通滤波及全波整流放大电路处理后由一个三极管将其转化为TTL电平信号而送至所述的第一微控制器的外部中断接口，所述的第一微控制器记录并保存跳闸信号引起的中断响应的时间和二次跳闸回路由于通电与断电脉冲所引起的两次中断响应的时间间隔。

优选地，所述的电流互感器采用开口式磁感应探头以满足不停电安装。

优选地，所述的跳闸脉冲监测器包括按键和指示灯。

优选地，所述的跳闸信号阅读器包括第二微控制器、接入该第二微控制器的第二实时时钟芯片及与所述的第一红外收发模块相匹配的第二红外收发模块、存储器及LCD显示模块，所述的跳闸信号阅读器通过第一、第二红外收发模块读取所述的跳闸脉冲监测器中保存的跳闸相关数据后转换为GPS授时时间并通过所述的LCD显示模块进行显示。

优选地，所述的存储器选用EEPROM。

优选地，所述的跳闸信号阅读器包括跳闸试验信号发生模块、按键及指示灯。

本实用新型现对于现有技术的有益效果在于：该监测器具有外形小巧、功耗低、免维修的特点，适应不停电安装的特点，合理布置监测点，可以快速有效地缩小故障查找范围，通过无线通信的方式利用跳闸信号阅读器从跳闸脉冲监测器中读取跳闸相关数据以便于进行分析比对，以快速排除故障，保障系统安全运行。

附图说明

附图1为本实用新型的断路器跳闸脉冲监测系统中跳闸脉冲监测器的原理框图；

附图2为本实用新型的断路器跳闸脉冲监测系统中跳闸信号阅读器的原理框图；

附图3为跳闸脉冲监测器中实时时钟芯片与单片机的硬件连接示意图；

附图4为跳闸脉冲监测器中红外收发模块与单片机的硬件连接示意图；

附图5为跳闸脉冲监测器中跳闸脉冲模块与单片机的硬件连接示意图；

附图6为跳闸信号阅读器中GPS模块与单片机的硬件连接示意图；

附图7为跳闸信号阅读器中EEPROM与单片机的硬件连接示意图；

附图8为跳闸信号阅读器中MOSFET继电器与单片机的电路硬件连接示意图；

附图9为跳闸脉冲监测器内部主程序流程图；

附图10为跳闸脉冲监测器内部跳闸监测中断程序流程图；

附图11为跳闸脉冲监测器按键中断程度流程图；

附图12为跳闸信号阅读器内部主程序流程图；

附图13为跳闸信号阅读器按键中断程序流程图。

具体实施方式

下面结合附图所示的实施例对本实用新型的技术方案作以下详细描述：

一种断路器跳闸脉冲监测系统，包括跳闸脉冲监测器和跳闸信号阅读器两部分，跳闸脉冲监测器包括电流互感器，通过该电流互感器监测断路器二次跳闸回路中的跳闸信号，该跳闸脉冲监测器记录跳闸发生的相关数据并进行保存，其中相关数据包括跳闸发生时刻和跳闸脉冲宽度，跳闸信号阅读器内部具有GPS授时模块，该跳闸信号阅读器通过无线通信方式从跳闸脉冲监测器读取相关数据并将其转换为GPS授时时间进行显示，对于无保护动作信号的断路器偷跳事件，可以快速甄别本次断路器跳闸是由二次回路故障所引起，还是由断路器机构本身原因所引起，如果是二次回路故障所引起通过合理地布置监测点，可以有效地缩小查找范围，快速接近故障点，有效地提高了排除故障的效率，为电力系统的正常运行提供保障。

如附图1所示的原理框图，跳闸脉冲监测器包括第一微控制器、接入该第一微控制器第一实时时钟芯片及用于实现无线通信的第一红外收发模块，电流互感器监测到的电流信号经过低通滤波及全波整流放大电路处理后由一个三极管将其转化为TTL电平信号而送至第一微控制器的外部中断接口，第一微控制器记录并保存跳闸信号引起的中断响应的时间和二次跳闸回路由于通电与断电脉冲所引起的两次中断响应的时间间隔，电流互感器采用开口式磁感应探头以满足不停电安装，跳闸脉冲监测器包括按键和指示灯；如附图2所示的原理框图，跳闸信号阅读器包括第二微控制器、接入该第二微控制器的第二实时时钟芯片及与第一红外收发模块相匹配的第二红外收发模块、存储器及LCD显示模块，跳闸信号阅读器通过第一、第二红外收发模块读取跳闸脉冲监测器中保存的跳闸相关数据后转换为GPS授时时间并通过LCD显示模块进行显示，存储器选用EEPROM，跳闸信号阅读器包括跳闸试验信号发生模块、按键及指示灯。

硬件部分具体实施方式：

一）、跳闸脉冲监测器:

1)、第一微控制器选用TI公司超低功耗MSP430F2132单片机,带8kB Program、512kB SRAM和一组IrDA接口和一组I2C接口，工作电压1.8-3.6V，低功耗模式可达0.1uA，适合电池供电系统。

、第一实时时钟芯片采用ST公司的M41T62高精度低功耗的实时时钟芯片，时间精确到10ms，提供给系统一个精确日历时间，低功耗模式电流为0.35uA。串行接口支持I2C总线，与第一微控制器硬件连接如附图3所示。

）、第一红外收发模块采用SHARP公司的GP2W0110YPS红外收发模块。该模块体积小，低功耗，关断状态电流不大于0.1uA，符合irDA1.2串行红外传输标准，其最高的红外传输速度可达115.2kbit/s，可以和第一微控制器IrDA接口直接连接，不需要编码/解码芯片，即可实现对数据的发送和接收，硬件连接如附图4所示。

、按键和指示灯：采用一个独立式按键，两个LED指示灯（红色和绿色）有单片机直接驱动，根据按键按下到松开的时间确定三种不同状态，分别是数据发送状态，数据接收状态和数据擦除状态。

、跳闸脉冲感应模块由电流互感器，低功耗运放，滤波电路和三极管组成。低功耗运放MAX4474在无信号的状态下，工作电流小于0.8uA。电流互感器感应跳闸回路通电及断电瞬间的瞬变电流得到通电及断电的脉冲信号后，经过低通滤波、全波整流放大和三极管转换为第一微控制器可认的TTL电平信号，触发第一微控制器中断。第一微控制器监测该中断响应的时间和由跳闸回路通电及断电的脉冲引起的两次第一微控制器中断的间隔时间就可以测量出二次回路上跳闸回路跳闸脉冲发生的时间和脉宽。电路图如附图5所示，其中H1为电流互感器，U1-A和U1-B为MAX4474，D1为二极管，Q1为三极管。

二）、跳闸信号阅读器：

1)第二微控制器选用TI公司超低功耗MSP430F248单片机,带48kB Program,4096kB SRAM和一组IrDA接口，两组I2C接口，一组USCI接口，最大48个I/O接口，工作电压1.8-3.6V，低功耗模式可达0.1uA，适合电池供电系统。

）第一实时时钟采用ST公司的M41T62芯片，第二红外模块采用SHARP公司的GP2W0110YPS红外数据收发模块，硬件连接图等同于附图3和附图4。

）GPS授时模块集成了RF射频芯片、基带芯片和核心CPU，并加上相关外围电路而组成的一个集成电路，支持准确1pps输出信号接轨GPS校准，其脉冲前沿与UTC的同步误差不超过1μs，实现对系统的精确对时，达到电力系统要求的精度。支持串口9600波特率通信，与第二微控制器的硬件连接如附图6所示。

）LCD模块采用规格240*160，和第二微控制器并口连接，进行接收数据显示，或者系统其它显示。

）EEPROM (Electrically Erasable Programmable)，电可擦可编程只读存储器--一种掉电后数据不丢失的存储芯片，对红外接收到的数据进行保存，以便于以后的查看。EEPROM采用常用的AT24C08芯片，可以存储约80组跳闸监测器的数据，串行接口支持I2C总线，与第二微控制器硬件连接如附图7所示。

）按键为独立式按键，使用按键完成对系统的时间设置，数据收发，数据存储或擦除，自检等等。指示灯采用两个LED指示灯（红色和绿色），用微控制器直接驱动，对系统的不同状态进行指示。

）跳闸试验信号电路，如附图8所示，由大容量电池，电阻，MOSFET继电器和第二微控制器组成。MOSFET继电器选用欧姆龙G3VM-21HR型号，可实现最大2.5A开闭电流。第二微控制器通过控制MOSFET继电器模拟跳闸时的脉冲电流，用于检验跳闸回路脉冲监测器能否监测到跳闸信号。同时第二微控制器记录继电器闭合时的系统准确时间，然后再接收跳闸回路脉冲监测器的数据，两个时间进行对比，就可检验出跳闸回路脉冲监测器工作是否正常。

）硬件抗干扰措施：主要通过低通滤波电路和外加接地屏蔽罩对一些杂波和其他干扰进行滤除，可以达到良好的抗干扰性能。低通滤波电路见附图5中，电流互感器检测到脉冲后通过低通滤波电路,滤除一些高频信号,再全波整流放大。另外，电路加接地屏蔽罩后可以防止其他设备对系统干扰。两种硬件抗干扰措施基本可以达到抗干扰目的，再加软件上设置一些滤波处理。将大大提高系统的抗干扰性能。

软件部分具体实施方式：

(一)、跳闸脉冲监测器：

跳闸脉冲监测器主要由主程序和两个中断服务程序组成。主程序主要是进行初始化以及外围设备初始化，然后进入低功耗模式，中断服务程序包括跳闸监测中断服务程序和按键中断服务程序。跳闸中断服务程序主要是完成记录跳闸脉冲发生的时间和脉宽。按键中断程序则主要完成对数据的收发、擦除及系统设置。流程图如附图9、附图10及附图11所示。

二)跳闸信号手持阅读器：

跳闸信号手持阅读器系统程序要由主程序和按键中断程序组成。

（1）、主程序完成对设备的初始化及LCD显示，等待按键中断响应，如附图12所示。

（2）、按键中断程序，如附图13所示，按确定键进入主菜单，上下键选择要设置的功能，再按确认键进入，左右键选择设置的位，如需退出按返回键。

（3）软件抗干扰措施：首先通过检测电流互感器感应跳闸回路通电及断电瞬间的单个脉冲信号宽度，滤除小于0.5ms脉宽的脉冲信号，解决高频干扰；其次通过检测电流互感器感应跳闸回路通电及断电瞬间的两次脉冲信号宽度，判断是否大于20ms，即判断是否为正常的分闸信号；最后再通过设置软件“看门狗”定时监视程序循环运行，若超出已知的循环设定时间进入死循环，则强迫系统复位，使系统恢复正常运行。

本实用新型的系统有监测器和阅读器两部分组成，其中，监测器具有外形小巧、功耗低、免维修的特点，适应不停电安装的特点，合理布置监测点，可以快速有效地缩小故障查找范围，通过无线通信的方式利用跳闸信号阅读器从跳闸脉冲监测器中读取跳闸相关数据以便于后续进行分析比对，以快速排除故障，保障系统安全运行。

上述实施例只为说明本实用新型的技术构思及特点，其目的在于让熟悉此项技术的人士能够了解本实用新型的内容并据以实施，并不能以此限制本实用新型的保护范围。凡根据本实用新型精神所作的等效变化或修饰，都应涵盖在本实用新型的保护范围之内。

Claims (7)

1.一种断路器跳闸脉冲监测系统，安装于二次跳闸回路上，其特征在于，包括用于监测断路器二次跳闸回路中的跳闸信号并记录及保存跳闸发生的相关数据的跳闸脉冲监测器、通过无线通信方式从所述的跳闸脉冲监测器中读取所述的相关数据并转换后进行显示的跳闸信号阅读器，

其中，所述的跳闸脉冲监测器包括电流互感器，所述的跳闸脉冲监测器通过该电流互感器监测二次跳闸回路中的电流信号；所述的跳闸信号阅读器内部具有GPS授时模块，通过该GPS授时模块将读取的所述的相关数据转换为GPS授时时间并显示，跳闸发生的所述的相关数据包括跳闸发生时刻和跳闸脉冲宽度。

2.根据权利要求1所述的断路器跳闸脉冲监测系统，其特征在于：所述的跳闸脉冲监测器包括第一微控制器、接入该第一微控制器第一实时时钟芯片及用于实现无线通信的第一红外收发模块，所述的电流互感器监测到的电流信号经过低通滤波及全波整流放大电路处理后由一个三极管将其转化为TTL电平信号而送至所述的第一微控制器的外部中断接口，所述的第一微控制器记录并保存跳闸信号引起的中断响应的时间和二次跳闸回路由于通电与断电脉冲所引起的两次中断响应的时间间隔。

3.根据权利要求1或2所述的断路器跳闸脉冲监测系统，其特征在于：所述的电流互感器采用开口式磁感应探头以满足不停电安装。

4.根据权利要求3所述的断路器跳闸脉冲监测系统，其特征在于：所述的跳闸脉冲监测器包括按键和指示灯。

5.根据权利要求2所述的断路器跳闸脉冲监测系统，其特征在于：所述的跳闸信号阅读器包括第二微控制器、接入该第二微控制器的第二实时时钟芯片及与所述的第一红外收发模块相匹配的第二红外收发模块、存储器及LCD显示模块，所述的跳闸信号阅读器通过第一、第二红外收发模块读取所述的跳闸脉冲监测器中保存的跳闸相关数据后转换为GPS授时时间并通过所述的LCD显示模块进行显示。

6.根据权利要求5所述的断路器跳闸脉冲监测系统，其特征在于：所述的存储器选用EEPROM。

7.根据权利要求5所述的断路器跳闸脉冲监测系统，其特征在于：所述的跳闸信号阅读器包括跳闸试验信号发生模块、按键及指示灯。

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