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智能变电站断路器在线监测系统的设计闵洁摘要：主要介绍了一种智能变电站断路器的在线监测系统，通过对总体设计通信部分设计和软硬件设计进行深入分析，进一步了解了对断路器的机械特性，动态电阻和触头寿命的在线实时监测过程为其提供行之有效的可行性建议。
关键词：断路器；变电站；监测系统1 引言：作为变电站电力系统的重要设备，断路器既需要控制电路的平稳运行，同时也起到一定的保护作用，确保整个变电站的供电质量。
因此，对变电站断路器的在线监测就显得尤为重要。
伴随着微电子技术、传感器技术以及现代通信技术的发展，加速了智能变电站断路器在线监测系统的研发进度。
现阶段，断路器在线监测系统可以通过高灵敏度的传感器长期进行在线监测，通过采集数据信息，监测断路器各个功能部件的运行状态，对于故障问题能够及时发现，并采取有效解决措施，避免造成严重事故。
2 在线监测和智能诊断技术简介一次设备的绝缘老化的发展具有统计性，速度难以预测，大多有一定的发展期。
前期表现为设备的物理，化学，电气等特性变化的征兆，通过对获取的信息进行分析和处理，可对设备的可靠性做出预测和判断，从而及早发现潜在的故障，为设备的检修提供依据。
目前，国网提出了建设以信息化，数字化，自动化，互动化为基本技术特征的坚强智能电网，在变电环节要求建设智能变电站，需要安装智能化设备，这都对变电站设备的选择，数据的采集，通信，分析，和控制环节提出了智能化的要求。
智能化设备要求具有信息就地处理能力，并可实现对设备健康状况的自我检查。
智能变电站一次设备的在线监测和诊断技术通过安装传感器对设备的实时状态进行数据采集，分析，并进行设备的安全评估和故障诊断。
目的是为了实现变电站智能化及无人值班3 断路器的主要特性断路器主要是指可以接通或分断电流的开关电器。
通常分为开启式断路器和塑壳式断路器两大类，前者是指触头在大气压力的空气中断开和闭合的断路器，后者则是具有一个用模压绝缘材料制成的外壳，作为断路器的整体部件。
断路器在线监测数据采集系统中的应用研究文档————————————————————————————————作者：————————————————————————————————日期：摘要：介绍了断路器在线监测数据采集系统的功能特点及硬件构成，分析了采用大规模可编程逻辑器件CPLD（Complex Programmable Logic Device）实现系统的功能扩展和逻辑控制的优势，详细论述了如何利用CPLD 实现CPU外围器件片选、I/O和通信功能扩展、大容量存储器的扩展.逻辑仿真及硬件调试结果表明,CPLD能很好地实现系统的逻辑功能，采集系统逻辑设计合理可行，该器件的应用既简化了电路的设计，又提高了系统的可靠性。
基于CPLD＋CPU模式的系统结构必将在电力设备在线监测领域获得广泛的应用。
关键词：大规模可编程逻辑器件；数据采集；断路器；在线监测本文介绍了基于大规模可编程逻辑器件CPLD（Complex Programmable LogicDevice)为CPU协处理器的断路器在线监测数据采集系统,简化了系统的硬件设计，提高了系统的稳定性，并使系统维护方便,有效地实现数据采集与存储上传的并行通信,具有功能集成度高、编程方便的优点.1断路器在线监测数据采集系统基本功能1。
1系统监测基本参量[1］a。
监测断路器开断电流，送主CPU进行断路器触头电寿命预测计算.b。
监测故障线路母线电压。
c。
监测断路器合5 分闸线圈电流，监测电磁铁及所控制的锁闩或阀门及连锁触头等在操作过程中的工作情况.d。
监测断路器合5 分闸线圈电压,监测控制回路与电压是否正常e。
监测断路器分5 合闸时间及合5 分位置.f. 监测断路器动作次数统计.g。
监测液压或气压机构启动次数,根据记录的启动次数，估计出机构的漏油或漏气情况.1.2采集系统实现的功能数据采集系统可实现存储、开出告警、遥信、系统自维护、网络通信及可扩充功能.2系统硬件工作原理及结构框图数据采集系统结构框图如图1所示。
应用科技基于D SP2407的断路器机械特性在线监测系统蔡亮(江苏海事职业技术学院电气工程系，江苏南京211170)隙要】本文介绍了基于T M S320F2407D SP的真空断路器断路器规械特|巨在线监测系统的研制与开发。
对系统构成、硬件纽戍和软件设计作了详细说．磷。
现场试验表明该系统较好实现了溃I量、保护、监控与通信等功能具有广蛹的应用前景。
p∈键词】在线监溅；D SPF2407；现场总线断路器性能的可靠性关系到电力系统的安全运行。
调查数据表明，80％的高压断路器故障是由于朝械特性不良造成的。
对高压断路器机械特性实施在线监测，对降f瞅备故障率，提高电力系统的安全性和可靠性具有重要的现实意义。
本文研制的机械特性在线监测系统核心监测单元以Tl公司的高性能数字信号处理器TM$320F2407作为主控制器，完成对了真空断路器的动触头行程信号和分合闸线圈电流信号的检测，实现了械特性参数的测量、显示、数据通讯功能。
1在线监测系统的硬件设计1．1传感器的选型系统通过在主轴安装连动装置，将主轴的角位移转换成与动触头相对应的直线位移，选取了W D25型精密直滑式导电塑料电位器测量。
该传感器线性度为0．1％，输出平滑性为0．1％，最大反应速度为10m／s，满足真空断路器速度测量要求．可精确检测动触头速度和行程。
测量分、合闸线圈电流采用K D G H SD2型跟踪型翟尔电流传感器，该型传感器采用了霍尔磁平衡原理，电气绝缘和抗干扰能力都很强。
在断路器分合闸操作回路安装传感器，传感器的输出由信号调理电路转换为0—3V电压隹÷号供D SP2407采样。
12基于D SP2407的智能监测模块设计系统设计中采用了监测断路器分合闸线圈电流、主回路相电流、动触头行程来诊断其机械性能。
断路器智能监测单元是系统的核心，采用模块化结构，包括D SP2407最小系统(含通信模块)、液晶显示模块、信号调理和电源模块等，图1为在线监测单元陔心硬件结构。
论10kV高压开关柜智能化在线监测系统摘要：本文主要对10kV高压开关柜智能化在线监测系统进行分析。
高压开关柜是电力系统中不可缺少的重要设备，承担正常线路的投入、退出以及故障线路的切除，对电网和负荷的安全、稳定运行起着控制和保护双重作用，其状态的好坏直接影响着电力系统的可靠运行。
关键词：高压开关柜；在线监测；系统；内容引言随着变电站综合自动化和配电自动化的迅速发展，电力系统自动化程度越来越高，相应地对各种输变电和配电设备提出了更高的要求。
在电力系统中起着控制和保护等重要作用的高压开关柜首当其冲，不仅要求运行中的高压开关柜要有高度的可靠性，而且还要监视其自身的运行状态。
对反映其性能的运行参数实施在线监测，是保证高压开关柜本体运行可靠性的关键。
一、10kV高压开关柜智能化在线监测系统的目标随着电力系统自动化的迅速发展和供电可靠性要求的日益提高，特别是目前电力部门正大力推行的变电站综合自动化，对高压开关柜的可靠性提出了更高的要求。
为了适应这种要求，构建高压开关柜在线监测系统的根本任务是了解和掌握开关柜的主体断路器的运行状态，为断路器的故障诊断、性能评估、合理使用和安全工作提供信息和准备基础数据。
因此，高压开关柜在线监测系统应实现以下几个基本目标：（1）建立高压开关柜在线监测系统，对能反映开关柜本体运行状态的有关参量进行长期连续的监测。
（2）监测系统的投入和使用不应改变和影响开关柜原有的性能及其可靠性。
（3）监测系统应能对开关柜的有关运行参量进行显示和记录。
（4）应用各种数据处理和信号分析方法，综合考虑各种因素，如运行历史，环境因素等，能对开关柜运行状态的相关数据进行分析处理。
（5）采用计算机技术、传感器技术、电磁兼容技术，使现场监测单元的运行有足够的可靠性，具有较好的抗干扰能力和必要的监测灵敏度。
（6）具备一定的通信能力，能满足综合自动化和无人值守变电站的需求。
（7）具有自检和报警功能。
（8）具有很好的可行性和较好的技术经济指标。
1引言高压断路器在电力系统中作为绝缘和灭弧的装置，主要具有控制和保护功能。
但当其故障时会造成严重的经济损失和社会影响。
因此加强高压断路器在线监测对整个电力系统的安全运行具有重要意义。
国际大电网会议第13次研究委员会对高压断路器的可靠性作过两次全球调查，统计分析表明：故障的80%是机械故障[1]。
因此，在线监测高压真空断路器的机械特性，有助于提前发现潜在的设备故障隐患，全面监控断路器的各项状态指标，降低设备故障率，提高电力系统的安全和可靠性。
这里以BPC -12/1250-31.5型配永磁操动机构高压真空断路器为研究对象，采用TMS320F2812型DSP 采集数据，将采集到的数据处理后进行液晶显示，并利用CAN 总线将数据传送到上位机LabVIEW 界面，从而实现数据波形的显示和分析处理。
2智能在线监测系统总体结构与硬件设计2.1系统总体结构设计根据智能在线监测系统的构成原理和高压断路器在线监测系统的监测内容，设计了基于多传感器的高压真空断路器在线监测系统，其总体结构框图如图1所示。
高压真空断路器在线监测系统分为两层。
其中，底层为现场数据采集单元，它是由各种传感器和DSP 数据处理单元构成，安置于断路器本体。
传感器实时采集断路器动作数据，并将数据传送给DSP 进行数据处理，其数据处理程序采用C 语言和汇编语言混合编程实现，然后将处理数据传送到监控系统上层。
监控系统的上层位于变电站控制室，实现测量数据的存储、处理、显示、故障诊断和打印等功能。
监控系统的上层监控软件采用LabVIEW 软件编写。
该在线监测系统两高压真空断路器智能在线监测系统的研制林燕侠，曾庆军（江苏科技大学计算机科学与工程学院，江苏镇江212003）摘要:设计一种基于DSP 和LabVIEW 的高压真空断路器智能在线监测系统。
传感器与下位机构成系统现场监测模块，安装于断路器本体。
下位机硬件平台以TMS320F2812型DSP 为核心实现断路器行程、分合闸电流和振动等信号的采集和处理，并通过CAN 总线将数据传送至上位机（采用LabVIEW 软件），从而实现数据的存储和显示。
关键词:高压真空断路器；在线监测；DSP ；LabVIEW中图分类号:TM561文献标识码:A文章编号：1674－6236（2009）12-0021-03Development of on -line monitoring system for high voltage vacuum circuit breakerLIN Yan -xia ，ZENG Qing -jun（School of Computer Science and Engineering ，Jiangsu University of Science and Technology ，Zhenjiang 212003，China ）Abstract:A new development of on -line monitoring system for high voltage vacuum circuit breaker based on DSP and LabVIEW is presented.The system field monitor module is made up of sensors and low -lever computer ，and is installed in the circuit breaker.The hardware platform of the low -lever computer takes TMS320F2812DSP as the core ，and realizes the signals acquisition and processing ，such as breaker signal ，opening -switching current signal and vibration signal.The signals of mechanical characteristics acquired by DSP are transmitted to host PC （the software takes LabVIEW as developing platform ）through CAN -bus for further analysis and processing.Key words:high voltage vacuum circuit breaker ；on -line monitoring ；DSP ；LabVIEW收稿日期:2009-06-29稿件编号:200906095基金项目:江苏省科技攻关计划项目（BE2006086）作者简介:林燕侠（1984-），女，山东威海人，硕士研究生。
研究方向：智能控制与智能系统。
图1高压真空断路器智能在线监测系统总体结构2009年12月Dec.2009第17卷第12期Vol.17No.12电子设计工程Electronic Design Engineering－21－层间通过CAN总线实现通信。
2.2传感器选型该高压真空断路器在线监测系统的测量项目主要包括3部分：高压真空断路器分、合闸操作的行程-时间特性曲线，操作振动信号以及分、合闸线圈电流信号。
（1）采用WDL-25-2型直线位移传感器和WDD35D-4型角位移传感器测量行程-时间特性曲线。
考虑到真空断路器在分合闸过程中，动触头的行程与主轴转动角度之间具有一定的对应关系，因此测得主轴的角位移曲线，即可间接得到动触头的直线位移曲线[2]。
文献[3-4]指出，通过同时使用直线位移传感器和角位移传感器的对比测量发现（直线位移传感器安装在断路器动触头绝缘拉杆的底部，角位移传感器安装在断路器的主轴上），主轴角位移和动触头直线位移的关系保持良好，即利用角位移曲线能很好的反映直线位移的变化情况。
选用直线位移和角位移这两种传感器具有机械寿命长、抗冲击能力强、价格低廉等优点，因此满足断路器机械特性在线监测要求。
（2）采用YDG-HSD型霍尔电流传感器测量分、合闸的电流信号。
磁补偿式霍尔电流传感器具有抗电磁干扰能力强，精度高，线性度和动态性能好以及工作频带宽等特点。
采用霍尔传感器作为界面器件，体积小、电气性能好，且合、分闸线圈回路引线穿芯而过，不会影响真空断路器主系统的正常运行，从而保证了整个装置的测量稳定性和测量精度。
（3）采用ZD24T型磁阻式振动传感器测量振动信号。
该磁阻式振动传感器工作原理是当振动体在传感器敏感的测量方向上振动时，传感器的敏感元件产生相应的强制振动。
振动产生的振动信号使磁敏元件产生电阻变化，导致输出电压产生相应变化。
经处理放大后，输出与振动运动相似的（频率和幅度大小）电压变化的波形信号。
与普通压电式振动传感器相比较，磁阻式振动传感器的分辨率和灵敏度更高，对环境要求较低，频率响应较宽。
2.3智能在线监测系统硬件设计该系统硬件设计总体结构框图如图2所示。
TMS320F2812型DSP通过各种传感器采集电压和电流信号，并由其DSP片内A/D转换模块进行模数转换。
DSP根据采集到的各种信号，计算真空断路器的合（分）闸时间、合（分）闸平均速度、行程、开距、超程等机械特性参数，在现场液晶模块上实时显示；然后通过CAN总线将数据传送至上位机，从而对电网的状态做出判断，发送正确指令。
该系统设计的现场监测模块采用美国TI公司的高性能TMS320F2812型DSP为核心控制单元，扩展外围功能电路，主要包括存储器扩展、复位电路、时钟电路、液晶模块、电源、CAN通信接口以及模拟量输入调理电路等。
3智能在线监测系统下位机软件设计3.1DSP主程序设计该智能在线监测系统软件设计采用汇编语言和C语言相结合[5]，对于实时性要求较高的程序采用汇编语言，这样可加快有关代码的运行速度，提高系统运行的效率。
采取模块化设计原则，分开编写所要实现的功能，单个程序调试成功后，然后整合，并在主程序中逐个调用。
比如液晶显示，CAN 通信的发送和接收等。
图3为DSP主程序流程，系统经初始化进入主循环，经判断，然后再执行相应单功能的应用程序。
3.2液晶模块程序设计该系统设计的液晶显示部分的主要参数包括分、合闸的时间，速度和触头行程。
若液晶正常工作，首先正确初始化，主程序的初始化阶段开始调用执行初始化子程序，如图4所示。
液晶汉字显示部分分为两屏循环显示，首先判断断路器动作状态，之后在主程序中通过数据处理调用相应一屏的显示参数。
这样可以直观看到断路器的机械特性参数，了解断路器的工作状态。
液晶汉字显示流程如图5所示。
4智能在线监测系统上位机设计4.1上位机设计总方案图6为上位机管理系统总体设计方案框图。
图2系统硬件设计总体结构框图图3下位机DSP主程序流程图4液晶初始化子程序流程《电子设计工程》2009年第12期－22－林燕侠，等高压真空断路器智能在线监测系统的研制图5液晶汉字显示流程如图6所示，该系统包括：在线监测参数的显示界面和在线监测信号的波形显示界面，用于显示所测量参数的数据和波形。
4.2上位机监测模块设计上位机在线监测模块包括两个界面：一是高压真空断路器在线监测实验结果参数显示；另一个是高压真空断路器在线监测信号实验结果的波形显示，如图7所示。
上位机监测模块实现的功能为：显示分合闸机械特性参数，CAN 总线操作和数据传输，显示分合闸振动波形，显示分合闸电流波形，显示分合闸行程-时间波形等。
5结束语设计一种基于DSP 和LabVIEW 的高压真空断路器智能在线监测系统[6]。
采用高性能的TMS320F2812作为下位机的核心模块，实时性好，精度高，为实验数据的采集提供了良好的硬件平台；采用LabVIEW 对上位机进行编程，其人机界面友好，操作简便，交互能力强，其图形化编程大大提高了系统开发效率。
系统使DSP 和LabVIEW 的各种优点相融合，上下位机采用CAN 总线实现通信，其低成本总线利用率高，可靠性强，为实现对高压真空断路器机械特性参数的在线监测和故障诊断提供了技术支持。
该系统设计已应用于BPC -12/1250-31.5型配永磁操动机构高压真空断路器（主回路未加电压），通过多次的分合闸实验调试，将其测得的实验结果和高压真空断路器机械特性仪所测得的结果比对，结果表明此系统具有较好的稳定性并且实现了预期的功能。
参考文献:[1]朗福成，徐建源，林莘.真空断路器机械特性的在线监测[J].东北电力技术，2005，26（1）：12-15.[2]叶琦娅，戴文进，韩秀清，等.高压断路器机械性能的检测[J].江西电力，2001，25（1）：9-11，26.[3]孟永鹏，贾申利，韩秀清，等.真空断路器机械特征的在线监测方法[J].高压电器，2006，42（1）：31-34.[4]张蓬鹤，王殊，王宇，等.真空断路器的速度测量方法[J].低压电器，2005（3）：55-57.[5]TI 公司．TMS320LF ／LC24系列DSP 的CPU 与外设[M].徐科军，译.北京：清华大学出版社，2004．[6]吕锋，曹国臣.基于DSP 的断路器在线监测与诊断系统[J].仪表技术与传感器，2008，9（6）：52-55.图6上位机系统总体设计方案框图图7高压真空断路器在线监测参数与波形显示界面《电子设计工程》（月刊）全年12期，读者可到当地邮局订阅，本刊亦可破订、零购。
