智能插拔式斷路器及其監控預警系統的制作方法
【技術領域】
[0001]本發明涉及一種智能插拔式斷路器及其監控預警系統，特別是涉及一種帶有觸頭溫度保護、預警和運行參數記錄分析的智能型插拔式斷路器及其智能監控預警系統，屬于智能電氣設備領域。
【背景技術】
[0002]目前，斷路器沒有集成的智能電參數測量裝置，而為解決這一問題，通常將通用電參數測量儀表與其形成臨時組合，往往由于沒有預留空間導致無法安裝，或是限于安裝空間只能安裝功能單一的儀表，而且，基本不具備運行數據記錄和分析功能。
[0003]傳統的插拔式斷路器，功能單一，沒有集成的監測儀表。需要測量參數時，采用電壓表、電流表、電能表等外接，只能簡單的顯示運行數據，不具備數據分析處理功能；或者臨時外接測量儀表，測量完畢后撤掉。而且，與其他儀器儀表配合使用時，存在接線復雜、占用空間大、十分瑣碎、不利于管理、有較大的安全隱患等諸多問題。如中國專利“一種電能表與斷路器的組合裝置”(申請號:201120341803.5)提出將智能電能表與插拔型斷路器安裝結合為一體，解決了將電能表與斷路器分開安裝的不方便、不安全的問題，但只具備了電能計量功能，還難以達到保護、預警、運行記錄及監測等多方面功能的需求，難以符合智能電網和智慧城市發展的要求。
[0004]在此背景下，智能化插拔式斷路器有著十分大的優勢和市場需求，除了具有常規的運行監測和電能計量功能外，還可以實現更加復雜的數據分析、記錄、預警、報警、保護等多種功能。智能化插拔式斷路器具有數字化的接口，可以根據需要搭載位置信息模塊，狀態信息模塊和電參數測控模塊等，并通過這些接口對相應數據進行傳輸。而目前尚沒有智能化的插拔式斷路器系統。
[0005]此外，在使用安全性方面，由于斷路器長期通過較大負載電流，插拔觸頭很容易出現過熱現象，而且觸頭接觸部分受到熱作用氧化或機械變形等影響，形成惡性循環，導致觸頭過熱燒毀等問題時有發生，而目前電力系統的保護都是針對線路及其連接的電氣設備的，沒有直接針對斷路器本體的，現場運行往往由于短路器觸頭故障導致斷電事故，因此，對斷路器觸頭過熱的監測、保護和狀態預警十分必要。目前尚沒有針對插拔式斷路器觸頭溫度保護、預警和運行參數記錄分析的智能監控預警系統的相關專利和技術。
【發明內容】
[0006]本發明的目的是針對上述問題，提供一種高度集成、結構緊湊、成本較低、安裝使用方便的智能插拔式斷路器及其監控預警系統，方便了現場的實時運行監控和生產管理，并能對觸頭過熱做出預警、對觸頭燒毀及時保護，進行溫度和電參數的綜合分析，降低了設備故障率和損壞率、提高了供電的可靠性；并方便進行設備改造，將普通斷路器升級為符合智能電網發展需求的智能化斷路器。此外，本系統還可用于其它帶有電氣開關觸頭的類似設備和場合。
[0007]本發明為了解決上述問題采用的技術方案是:
所述系統由插拔式斷路器(I)和監控預警裝置(2)構成，插拔式斷路器(I)包括殼體(101)、面板(102)、觸頭(103)、接線端子(104)、脫扣器(105);監控預警裝置(2)包括測控模塊(201)、溫度采集模塊(202)、電壓電流采集模塊(203)、通訊模塊(204)、電源模塊(205), —般安裝于插拔式斷路器(I)的殼體(101)內，還包括顯不模塊(206)和聲光報警模塊(207)，一般安裝于殼體(101)外，主要是方便運行人員平時監視察看。
[0008]溫度采集模塊(202)實時測量插拔式斷路器(I)的觸頭(103)溫度，送給測控模塊(201)進行計算分析，同時將相關數據送顯示模塊(206)顯示，需要進行溫度預警時或判斷超過溫度預警值時驅動聲光報警模塊(207)發出預警信號，判斷超過溫度動作值時驅動聲光報警模塊(207)發報警信號并驅動脫扣器(105)斷開主電路，從而實現直接溫度保護。運行人員觀察到聲光報警信號后，即可在顯示模塊(206)看到相關數據，知道報警或預警的原因，并采取相關措施。
[0009]電壓電流采集模塊(203)實時測量插拔式斷路器(I)的接線端子(104)上的運行電壓和電流數據，送給測控模塊(201)進行計算分析，并將相關數據送顯示模塊(206)顯示，使運行人員能夠隨時察看斷路器及其所在線路的運行情況，發現異常時驅動聲光報警模塊(207)發出預警信號。
[0010]監控預警裝置(2)經通訊模塊(204)與外部進行本地或遠程數據交換，進行遠程監視、獲取運行數據進行分析等；電源模塊(202)連接到接線端子(104)上取電，為監控預警裝置(2)供電。
[0011]由于插拔式斷路器(I)的各個觸頭(103 )長期工作時，其性能劣化程度可能不同，因此只進行單一觸頭(103)的溫度監測是不完善的。溫度采集模塊(202)測量插拔式斷路器(I)的每個觸頭(103)的實時溫度，測控模塊(201)進行每個觸頭(103)的溫度是否超過設定溫度預警值和溫度動作值的判斷；對于溫度預警值的設定，主要是提醒運行人員有觸頭(103)運行溫度過高，為了防止出現問題，需要及時檢修；而溫度動作值的設定，是指觸頭(103)運行溫度太高，可能或已經對設備造成一定程度損壞，需要馬上斷開主回路，避免故障進一步發展或擴大，因此，一般溫度動作值是高于溫度預警值的。
[0012]同時，負載的變化會導致流經每個觸頭(103)的電流變化，從而引起觸頭(103)溫度的變化波動，要結合每個觸頭(103)對應相的電流測量數據，在消除負載波動影響后，與歷史數據及正常工作數據相比較，在設定的時間長度內范圍內，判斷每個觸頭(103)溫度是否出現持續上升、短時間快速上升的變化趨勢，前者可能是由于觸頭(103)劣化后導致接觸電阻逐漸變大引起，后者可能是觸頭(103)受到機械或電氣損傷迅速劣化引起，都說明觸頭(103)已經存在問題，需要進行本地和遠程預警，及時通知運行人員檢修，以提前有效避免故障的發生。本系統中采用的這種基于直接溫度測量的保護方式和預警的判斷的方法在傳統斷路器中都是沒有的。
[0013]作為提高斷路器及其所在線路的運行智能化程度的方式，電壓電流采集模塊
(203)采集三相電壓和電流，并由測控模塊(2)計算出電量、視在功率、有功功率、無功功率、功率因數、頻率和諧波等運行參數，有助于對線路及電氣設備的運行情況進行監測，可作為輔助生產管理的運行數據；此外，統計分析各參數的變化規律及尋找參數異常情況，可以評估斷路器的生存環境，進行壽命估計和故障原因分析，輔助進行溫度報警和預警。
[0014]這里針對電參數的異常變化判斷，也是基于與歷史數據和正常數據相比較，同時結合如過載等特定故障的特征模式識別的方式來實現。
[0015]為了方便運行人員進行管理，本系統還包括便攜式終端(3)，由運行人員隨身攜帶，可以通過通訊模塊(204 )延伸到面板(102 )上的接口與監控預警裝置(2 )進行本地有線連接，讀取監控預警裝置(2)監測和計算分析得到的實時數據以及歷史數據；便攜式終端
(3)還可設計成無線通訊的方式，對監控預警裝置(2)發送控制指令或獲取其運行數據，當便攜式終端(3 )設計為具備遠程無線通訊功能時，監控預警裝置(2 )還可向便攜式終端(3 )發送報警、預警信息，遠程通知運行人員，以及時進行處理。
[0016]為了進一步提高生產管理效率和系統的智能化程度，系統還包括監控中心服務器
(4)，監控預警裝置(2)測量和計算分析得到的數據由測控模塊(201)保存，并經通訊模塊
(204)與監控中心服務器(4)進行遠程數據交換。由監控中心服務器(4)向監控預警裝置
(2)發送控制指令，進行工作方式、報警限值等的設置；監控預警裝置(2)向監控中心服務器(4)主動發送報警、預警信息，或主動、被動方式向監控中心服務器(4)發送監測、計算得到的各種運行數據。據此，進行生產的管理、調度、檢修等工作。
[0017]與現有技術相比，本發明的有益效果是:
I)在插拔式斷路器上設計監控預警裝置對應的安裝位置，使得插拔式斷路器與監控預警裝置高度集成，結構簡單、安裝方便、安全可靠。
[0018]2)智能監控預警裝置實現插拔式斷路器保護、預警、運行記錄及監測等多方面功能，實現了插拔式斷路器的智能化運行，方便了現場的實時運行監控和生產管理，且成本低廉、不需要對傳統插拔式斷路器的結構作大的改動，生產和改造都易于實現，而且可將普通斷路器升級為符合智能電網發展需求的智能型斷路器。
[0019]3)基于觸頭的直接溫度監測，進行過熱的預警、報警以及保護，解決了目前沒有斷路器專用保護預警裝置的問題，提高了保護和預警的準確性，有效降低了設備故障率和損壞率、提高了供電的可靠性。
[0020]4)采用溫度變化特征并結合負載情況進行預警分析判斷，能夠更早發現斷路器可能存在的問題，及時進行設備的檢修維護、改善設備的運行環境。
[0021 ] 5)采用便攜式終端以及網絡服務器數據傳輸，結合在線監測的溫度及電參數等運行數據，便于掌控斷路器及其所在線路的運行情況，輔助