一种断路器机构状态分析装置和方法

技术领域

本发明实施例涉及一种电网技术，尤其涉及一种断路器机构状态分析装置和方法。

背景技术

在电力领域中，存在基数庞大的断路器，经过长时间的运行工作，设备老化、部件损坏情形严重。电力部门需要定期开展维护工作，分析断路器机构状态，保障电力系统的供电可靠性。

目前，现有的断路器状态分析作业通常是在断电例行检查时完成的。作业人员通过交替使用不同的测试设备，对断路器不同部件的状态进行检测，在对不同部件的多个测量结果进行综合分析后，基于已有的检修经验对断路器机构状态进行判断。

对于断电检测断路器机构状态的分析方法，首先，该方法需要进行断电操作，因而不具备检测分析的实时性，同时也降低了电力系统的经济性；其次，该方法使用的测试设备冗杂，需要作业人员综合分析多个设备的测试结果，增加了作业人员的作业难度和任务负担；最后，作业人员基于自身检修经验判断断路器机构状态，降低了断路器机构状态分析的精准程度。

发明内容

本发明实施例提供一种断路器机构状态分析装置和方法，用以实现对断路器机构状态的实时精准分析，通过缩减作业步骤进一步减轻了作业人员工作负担。

本发明第一方面实施例提供了一种断路器机构状态分析装置，包括采集模块、微处理器模块和报警模块：

所述采集模块，用于采集断路器的运行状态数据；

所述微处理器模块，与所述采集模块相连，用于按照设定异常识别规则，基于所述运行状态数据进行异常识别；

所述报警模块，与所述微处理器模块相连，用于根据异常识别结果进行报警；

其中，所述采集模块包括：

电压采集单元，用于与分合闸线圈相连，检测分合闸线圈两端的电压信号，作为运行状态数据；

电流采集单元，用于与分合闸线圈回路相连，检测分合闸线圈回路的电流信号，作为运行状态数据；

撞击力采集单元，用于检测断路器电磁铁和分合闸触发机构处的撞击力，作为所述运行状态数据；

分合闸位置状态采集单元，用于与分合闸触点相连，检测分合闸位置状态信息，作为运行状态数据。

本发明第二方面实施例还提供了一种断路器机构状态分析方法，其中，由本发明第一方面实施例所提供的一种断路器机构状态分析装置执行所述方法，包括：

通过采集模块中的电压采集单元，检测分合闸线圈两端的电压信号，作为运行状态数据；

通过采集模块中的电流采集单元，检测分合闸线圈回路的电流信号，作为运行状态数据；

通过采集模块中的撞击力采集单元，检测断路器电磁铁和分合闸触发机构处的撞击力，作为所述运行状态数据；

通过采集模块中的分合闸位置状态采集单元，检测分合闸位置状态信息，作为运行状态数据；

通过所述微处理器模块，按照设定异常识别规则，基于所述运行状态数据进行异常识别；

通过所述报警模块，根据异常识别结果进行报警。

本发明实施例所提供的技术方案，通过设置多个采集单元实时采集断路器的运行状态数据，在微处理器模块对所述运行状态数据完成异常识别后，报警模块根据异常识别结果进行报警的手段，克服了现有断路器机构状态分析作业实时性差，测试设备复杂，断路器机构状态分析结果模糊的缺陷，实现了在精准分析断路器机构实时状态的基础上，通过缩减作业步骤进一步减轻作业人员工作负担的效果。

附图说明

图1是本发明实施例一中的一种断路器机构状态分析装置的结构示意图；

图2是本发明实施例二中的一种断路器机构状态分析装置的结构示意图；

图3是本发明实施例三中的一种断路器机构状态分析方法的流程图；

图4是本发明实施例三中的一种断路器机构状态分析方法的流程图。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明实施例作进一步的详细说明。可以理解的是，此处所描述的具体实施例仅仅用于解释本发明实施例，而非对本发明实施例的限定。另外还需要说明的是，为了便于描述，附图中仅示出了与本发明实施例相关的部分而非全部结构。

实施例一

图1为本发明实施例一提供的一种断路器机构状态分析装置的结构示意图。如图1所示，所述断路器机构状态分析装置包括：采集模块110、微处理器模块120和报警模块130。

采集模块110，用于采集断路器的运行状态数据。

微处理器模块120，与所述采集模块110相连，用于按照设定异常识别规则，基于所述运行状态数据进行异常识别。

报警模块130，与所述微处理器模块120相连，用于根据异常识别结果进行报警。

其中，所述采集模块包括：

电压采集单元111，用于与分合闸线圈相连，检测分合闸线圈两端的电压信号，作为运行状态数据；

电流采集单元112，用于与分合闸线圈回路相连，检测分合闸线圈回路的电流信号，作为运行状态数据；

撞击力采集单元113，用于检测断路器电磁铁和分合闸触发机构处的撞击力，作为所述运行状态数据；

分合闸位置状态采集单元114，用于与分合闸触点相连，检测分合闸位置状态信息，作为运行状态数据。

其中，所述运行状态数据可以是所述微处理器模块120的处理对象，能够体现断路器内部各个执行机构的实时工作情况，与断路器的种类或型号相关，本发明实施例对此不进行限制；所述运行状态数据的数据信号类型可以是光电信号，还可以是声音信号，也可以是振动信号，或者可以是位移信号；所述运行状态数据的传输方式可以是有线传输，或者可以是无线传输。

所述微处理器模块120可以是单片机，也可以是片上系统，或者可以是数字信号处理器；所述异常识别规则是所述微处理器模块120对所述运行状态数据进行异常识别的判断依据，用于判断断路器内部各个执行机构的异常工作情况，与断路器的种类或型号相关，本发明实施例对此不进行限制；所述异常识别规则的设定方式可以为作业人员提前设定，或者可以为系统初始设定。

所述报警模块可以是蜂鸣器，也可以是指示灯，还可以是显示屏，或者是各类警示装置的组合；所述异常识别结果是所述微处理器模块120对所述运行状态数据进行异常识别的判断结果，用于作为启用所述报警模块130的输入信号；所述异常识别结果的传输方式可以是有线传输，或者可以是无线传输。

所述分合闸线圈两端的电压信号可以是直流信号，或者可以是交流信号；所述电压采集单元111可以是电压互感器，或者可以是变频功率传感器，或者可以是任一直流电压采集设备；所述分合闸线圈用于将电能转化为机械能，使电磁铁撞击断路器的分合闸触发机构，达到断路器分合闸的目的；分合闸线圈的安装位置和断路器的型号或种类相关，本发明实施例对此不进行限制。

所述电流采集单元112可以是电流互感器，也可以是变频功率传感器，或者可以是光纤电流传感器；所述分合闸线圈回路用于为分合闸线圈提供电流；所述分合闸线圈回路的电流信号可以是交流信号，或者可以是直流信号；分合闸线圈回路的具体构成和断路器的型号或种类相关，本发明实施例对此不进行限制。

所述撞击力采集单元113可以为应变管式力传感器，也可以为膜片式力传感器，还可以为应变梁式力传感器，或者可以为组合式力传感器；所述分合闸触发机构可以是脱扣器，或者可以是液压控制阀，或者可以是触发挡板；分合闸触发机构的具体名称和断路器的种类或分合闸触发原理相关，本发明实施例对此不进行限制。

所述分合闸位置状态采集单元114可以为姿态传感器，还可以为光电传感器，也可以为磁感应传感器，或者可以直接采用断路器辅助开关；分合闸位置状态采集单元114的安装位置可以是分合闸触点处，或者可以是其他能够检测到断路器分合闸位置状态的空间位置。

因为不同型号或种类断路器的辅助开关工作原理不尽相同，所以所述分合闸触点可以是分闸和合闸触点分别对应于辅助开关的常闭和常开触点，也可以是分闸和合闸触点分别对应于辅助开关的常开和常闭触点，本发明实施例对此不进行限制。

在一个具体的例子中，当断路器处在分闸状态时，辅助开关的常闭触点闭合，分合闸位置状态采集单元114将检测到的分闸位置状态信息传输给微处理器模块120；当断路器处在合闸状态时，辅助开关的常开触点闭合，分合闸位置状态采集单元114将检测到的合闸位置状态信息传输给微处理器模块120。

本实施例的技术方案，通过设置多个采集单元实时采集断路器的运行状态数据，在微处理器模块对所述运行状态数据完成异常识别后，报警模块根据异常识别结果进行报警的手段，克服了现有断路器机构状态分析作业实时性差，测试设备复杂，断路器机构状态分析结果模糊的缺陷，实现了在精准分析断路器机构实时状态的基础上，通过缩减作业步骤进一步减轻作业人员工作负担的效果。

实施例二

图2为本发明实施例二中的一种断路器机构状态分析装置的结构示意图，本实施例以上述实施例为基础进行细化。如图2所示，所述断路器机构状态分析装置包括：采集模块110、微处理器模块120和报警模块130。

可选的，所述报警模块130包括：

显示单元135，用于显示异常识别结果中的异常内容。

可选的，所述微处理器模块120具体用于按照设定异常识别规则，对所述电压采集单元111采集的电压信号和电流采集单元112采集的电流信号进行异常识别处理，以生成线圈电阻异常指令并传输给所述报警模块130；

所述报警模块130包括：

线圈电阻异常指示灯131，用于接收所述微处理器模块120输出的线圈电阻异常指令，进行显示报警。

可选的，所述微处理器模块120具体用于按照设定异常识别规则，对所述撞击力采集单元113采集的撞击力进行异常识别，以生成线圈机构异常指令并传输给所述报警模块130；

所述报警模块130包括：

线圈机构异常指示灯132，用于接收所述微处理器模块120输出的线圈机构异常指令，进行显示报警。

可选的，所述微处理器模块120具体用于按照设定异常识别规则，对所述分合闸位置状态采集单元114采集的分合闸位置状态信息进行异常识别处理，以生成其他机构异常指令并传输给所述报警模块130；

所述报警模块130包括：

其他机构异常指示灯133，用于接收所述微处理器模块120输出的其他机构异常指令，进行显示报警。

可选的，所述微处理器模块120具体用于在无异常指令状态时生成运行正常指令；

所述报警模块130还包括：

断路器运行正常指示灯134，用于接收所述微处理器模块120输出的运行正常指令，进行正常状态提示。

其中，所述显示单元135可以是阴极射线管显示屏，或者可以是平板显示屏，或者可以是液晶显示屏；所述异常识别结果中的异常内容用于说明当前检测的断路器是否存在异常情况，警示作业人员及时更换或维修断路器内部的异常机构；所述异常识别结果中的异常内容可以为线圈电阻异常，也可以为线圈机构异常，还可以为其他机构异常。

所述线圈电阻异常指令用于控制所述线圈电阻异常指示灯131的显示报警操作，线圈电阻异常指令的数制可以是二进制，本发明实施例对此不进行限制；线圈电阻异常指示灯131的显示报警方式可以是常亮，或者可以是以特定频率交替亮灭；线圈电阻异常指示灯131的颜色可以是任意一种颜色，本发明实施例对此不进行限制；线圈电阻异常指示灯131的数量可以是一个，也可以是多个组成的灯组，本发明实施例对此不进行限制。

在一个具体的例子中，首先，微处理器模块120基于欧姆定律，用电压采集单元111采集的电压信号除以电流采集单元112采集的电流信号，计算出不同时刻下的分合闸线圈电阻；其次，微处理器模块120基于所述设定异常识别规则对不同时刻下的分合闸线圈电阻进行异常识别判断；最后，如果微处理器模块120识别到电阻异常，则生成所述线圈电阻异常指令，如果未识别到电阻异常，则不生成所述线圈电阻异常指令。

所述线圈机构异常指令用于控制所述线圈机构异常指示灯132的显示报警操作，线圈机构异常指令的数制可以是二进制，本发明实施例对此不进行限制；线圈机构异常指示灯132的显示报警方式可以是常亮，或者可以是以特定频率交替亮灭；线圈机构异常指示灯132的颜色可以是区别于线圈电阻异常指示灯131颜色的任意一种颜色，本发明实施例对此不进行限制；线圈机构异常指示灯132的数量可以是一个，也可以是多个组成的灯组，本发明实施例对此不进行限制。

在一个具体的例子中，微处理器模块120基于所述设定异常识别规则对不同时刻下电磁铁和分合闸触发机构处的撞击力进行异常识别判断；如果微处理器模块120识别到撞击力异常，则生成所述线圈机构异常指令，如果未识别到撞击力异常，则不生成所述线圈机构异常指令。

所述其他机构异常指令用于控制所述其他机构异常指示灯133的显示报警操作，其他机构异常指令的数制可以是二进制，本发明实施例对此不进行限制；其他机构异常指示灯133的显示报警方式可以是常亮，或者可以是以特定频率交替亮灭；其他机构异常指示灯133的颜色可以是区别于线圈电阻异常指示灯131和线圈机构异常指示灯132颜色的任意一种颜色，本发明实施例对此不进行限制；其他机构异常指示灯133的数量可以是一个，也可以是多个组成的灯组，本发明实施例对此不进行限制。

在一个具体的例子中，微处理器模块120基于所述设定异常识别规则对不同时刻下的分合闸位置状态信息进行异常识别判断；如果微处理器模块120识别到分合闸位置状态信息异常，则生成所述其他机构异常指令，如果未识别到分合闸位置状态信息异常，则不生成所述其他机构异常指令。

所述运行正常指令用于控制所述断路器运行正常指示灯134的提示操作，运行正常指令的数制可以是二进制，本发明实施例对此不进行限制；断路器运行正常指示灯134的提示方式可以是常亮，或者可以是以特定频率交替亮灭；断路器运行正常指示灯134的颜色可以是区别于线圈电阻异常指示灯131、线圈机构异常指示灯132和其他机构异常指示灯133颜色的任意一种颜色，本发明实施例对此不进行限制；断路器运行正常指示灯134的数量可以是一个，也可以是多个组成的灯组，本发明实施例对此不进行限制。

在一个具体的例子中，微处理器模块120基于所述设定异常识别规则对不同时刻下的断路器机构状态信息进行异常识别判断；如果微处理器模块120识别到断路器机构状态信息异常，则生成对应的异常指令，例如可以是线圈电阻异常指令、线圈机构异常指令或其他机构异常指令；如果微处理器模块120未识别到断路器机构状态信息异常，则生成所述运行正常指令。

本实施例的技术方案，通过设置显示单元和多个指示灯，将微处理器模块生成的警示或提示指令转换为可视交互信息，克服了现有断路器机构状态分析装置测试结果不精确，人机交互性能差的弊端，在实现对断路器机构实时状态的精准显示和警示的同时，提升了装置的人机交互性能。

实施例三

图3为本发明实施例三提供的一种断路器机构状态分析方法的流程图。本实施例可适用于各种型号断路器的机构实时状态分析场景，该方法可以由本发明实施例中的断路器机构状态分析装置执行，该装置可以由软件和/或硬件来实现。如图3所示，该方法具体包括如下步骤：

步骤310，通过采集模块中的电压采集单元，检测分合闸线圈两端的电压信号，作为运行状态数据。

步骤320，通过采集模块中的电流采集单元，检测分合闸线圈回路的电流信号，作为运行状态数据。

步骤330，通过采集模块中的撞击力采集单元，检测断路器电磁铁和分合闸触发机构处的撞击力，作为所述运行状态数据。

步骤340，通过采集模块中的分合闸位置状态采集单元，检测分合闸位置状态信息，作为运行状态数据。

步骤350，通过所述微处理器模块，按照设定异常识别规则，基于所述运行状态数据进行异常识别。

步骤360，通过所述报警模块，根据异常识别结果进行报警。

可选的，通过所述微处理器模块，按照设定异常识别规则，基于所述运行状态数据进行异常识别包括：

通过所述微处理器模块，根据所述分合闸线圈两端的电压信号和分合闸线圈回路的电流信号，计算分合闸线圈的电阻值，将所述分合闸线圈的电阻值和标准电阻值进行比较；

其中，所述标准电阻值用于与分合闸线圈的实时电阻值作比较，以判断线圈电阻是否存在异常情况；所述标准电阻值可以是作业人员根据断路器铭牌记载的各项参数计算得出的电阻值，或者可以是作业人员使用特定设备对分合闸线圈电阻进行多次测量后取的平均值，或者可以是作业人员依据已有作业经验提前设定的电阻值。

微处理器模块比较分合闸线圈电阻值和标准电阻值的方式可以是做减法或除法，本发明实施例对此不进行限制。

如果所述分合闸线圈的电阻值处于正常范围，将所述电磁铁和分合闸触发机构处的撞击力和标准撞击力进行比较，以对线圈机构异常进行识别；

其中，此处和全文所述正常范围可以是一个事先可知的数值范围，该数值范围和断路器的型号规格相关，可以根据实际需要确定，本发明实施例对此不进行限制。

所述标准撞击力用于与电磁铁和分合闸触发机构处的实时撞击力作比较，以判断线圈机构是否存在异常情况；所述标准撞击力可以是作业人员使用特定设备对电磁铁和分合闸触发机构处的撞击力进行多次测量后取的平均值，或者可以是作业人员依据已有作业经验提前设定的撞击力参数值。

微处理器模块比较电磁铁和分合闸触发机构处的实时撞击力和标准撞击力的方式可以是做减法或除法，本发明实施例对此不进行限制。

如果所述分合闸线圈的电阻值未处于正常范围，通过所述报警模块显示线圈电阻异常的预设报警信息。

此处和全文所述预设报警信息用于警示工作人员断路器运行存在异常；所述预设报警信息的设定方式可以为作业人员提前设定，或者可以为系统初始设定，本发明实施例对此不进行限制。

可选的，将所述电磁铁和分合闸触发机构处的撞击力和标准撞击力进行比较，以对线圈机构异常进行识别包括：

将所述电磁铁和分合闸触发机构处的撞击力和标准撞击力进行比较；

如果所述电磁铁和分合闸触发机构处的撞击力处于正常范围，将断路器分合闸时间与预设的最大分合闸时间进行比较，以对其他机构异常进行识别；

其中，所述最大分合闸时间用于与断路器分合闸时间作比较，以判断断路器其他机构是否存在异常情况；所述最大分合闸时间可以是在断路器正常分合闸工况下，作业人员使用特定设备进行多次测量后取的最大值，或者可以是作业人员依据已有作业经验提前设定的最大分合闸时间参数值；所述最大分合闸时间可以分为最大分闸时间和最大合闸时间，例如可以是最大分闸时间为60ms，最大合闸时间为100ms，本发明实施例对此不进行限制。

微处理器模块比较断路器分合闸时间和最大分合闸时间的方式可以是做减法或除法，本发明实施例对此不进行限制。

所述最大分合闸时间的预设方式可以为作业人员提前设定，或者可以为系统初始设定，本发明实施例对此不进行限制。

如果所述电磁铁和分合闸触发机构处的撞击力未处于正常范围，通过所述报警模块显示线圈机构异常的预设报警信息。

可选的，将断路器分合闸时间与预设的最大分合闸时间进行比较，以对其他机构异常进行识别包括：

将断路器分合闸时间与预设的最大分合闸时间进行比较；

如果所述断路器分合闸时间处于正常时间范围，通过所述报警模块显示断路器运行正常的预设提示信息；

其中，所述正常时间范围可以是一个事先可知的数值范围，该数值范围和断路器的型号规格相关，可以根据实际需要确定，本发明实施例对此不进行限制。

所述提示信息用于提示工作人员断路器运行正常；所述提示信息的预设方式可以为作业人员提前设定，或者可以为系统初始设定。

如果所述断路器分合闸时间未处于正常时间范围，通过所述报警模块显示其他机构异常的预设报警信息。

如图4所示，在一个具体的例子中，微处理器模块通过处理分合闸线圈两端电压和分合闸线圈回路电流信号，计算得出线圈电阻，并和标准电阻值进行比较，判断线圈电阻是否处于正常范围。若电阻不正常，则在显示屏上显示“线圈电阻异常”，同时点亮线圈电阻异常指示灯；若电阻正常，则继续对撞击力采集单元采集的撞击力进行异常识别，并和电磁铁的标准撞击力进行比较，判断撞击力是否处于正常范围。若撞击力不正常，则在显示屏上显示“线圈机构异常”，同时点亮线圈机构异常指示灯；若撞击力正常，则继续对分合闸位置状态采集单元采集的分合闸位置状态信息进行异常识别，判断断路器能否在规定时间内完成分合闸。若断路器不能在规定时间内完成分合闸，则在显示屏上显示“其他机构异常”，同时点亮其他机构异常指示灯；若断路器能够正常完成分合闸，则在显示屏上显示“断路器运行正常”，同时点亮断路器运行正常指示灯。

本实施例的技术方案，通过设置多个采集单元实时采集断路器的运行状态数据，在微处理器模块对所述运行状态数据完成异常识别后，报警模块根据异常识别结果进行报警的手段，克服了现有断路器机构状态分析作业实时性差，测试设备复杂，断路器机构状态分析结果模糊的缺陷，实现了在精准分析断路器机构实时状态的基础上，通过缩减作业步骤进一步减轻作业人员工作负担的效果。

注意，上述仅为本发明实施例的较佳实施例及所运用技术原理。本领域技术人员会理解，本发明实施例不限于这里所述的特定实施例，对本领域技术人员来说能够进行各种明显的变化、重新调整和替代而不会脱离本发明实施例的保护范围。因此，虽然通过以上实施例对本发明实施例进行了较为详细的说明，但是本发明实施例不仅仅限于以上实施例，在不脱离本发明实施例构思的情况下，还可以包括更多其他等效实施例，而本发明实施例的范围由所附的权利要求范围决定。