[发明专利]一种断路器跳合闸线圈实时测控保护装置及保护方法

说明书

技术领域

本发明涉及的是一种断路器跳合闸线圈实时测控保护装置及保护方法，属于变电站安全运行监测保护技术领域。

背景技术

断路器是变电站中重要的设备之一，无论线路处于何种工作状态，当要求断路器动作时，断路器应能可靠、迅速地动作。在35 kV及以下变电站中，还有大量的电磁操作机构断路器在运行。大量运行数据表明，中低压断路器的电磁操作机构稳定性较差，在操作过程中，经常会出现拒分、拒合等故障，特别是当断路器出现执行机构卡涩、线圈控制回路接点粘连无法断开及辅助开关节点不到位等故障时，线圈常会长期通电，造成线圈过热而烧毁，大大降低断路器的运行可靠性。

目前中低压变电站基本上无人值守，大量断路器都通过远程操作，当出现上述故障时，无法及时断开控制电源，极易造成线圈烧毁，必须到现场人工更换线圈解决，大大增加了负荷恢复供电时间。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术存在的不足，而提供一种结构组成合理、简单，能够实时监控线圈动作电流、温度，并在故障时及时断开线圈回路，提高断路器运行可靠性的断路器跳合闸线圈实时测控保护装置及保护方法。

本发明的目的是通过如下技术方案来完成的，一种断路器跳合闸线圈实时测控保护装置，它主要包括单片机、电源模块、实时时钟模块、测温模块、电流检测模块、液晶显示模块和大功率开关模块，所述的单片机分别配置有电源模块、实时时钟模块和液晶显示模块，并分别连接能实时检测断路器线圈温度的测温模块和能检测断路器线圈电流的电流检测模块；

所述的单片机还连接用于关断断路器线圈回路的、可控制的大功率开关模块。

作为优选：所述的单片机选用运算速度快、内存大、有64个 I/O口、内置高精度ADC／DAC和定时器、支持22个中断源的C8051F020芯片；

所述的电源模块采用输入电压为220 V交直流两用及输出电压为5 V的通用电源模块；

所述的实时时钟模块采用DS1302时钟芯片，采用三线串行接口方式，可提供年、月、日、星期、时、分和秒等时间信息；

所述的测温模块由一把温度信号转换成热电动势信号的单片K型热电偶感温元件和K型热电偶信号放大与数字转换器MAX6675芯片电路组成，

所述的电流检测模块采用HCS-LSP3额定电流20 A的闭环霍尔电流传感器；

所述的液晶显示模块选用J12864液晶模块；

所述断路器线圈的额定工作电压通常为DC 110 V或220 V，动作电流通常小于10 A，与之配套的大功率开关模块选用最大工作电压可达500 V、最大工作电流为20 A的IRFP460型场效应管并构成大功率开关电路，所述的单片机和场效应管之间设置有体积小、隔离电压高的P127型光耦隔离元件。

一种利用所述断路器跳合闸线圈实时测控保护装置进行保护方法，所述的保护方法是：

当线圈通电动作时，单片机实时比较热电偶测得的线圈温度T和设定温度Tset，当实时温度T大于设定温度Tset时，单片机控制大功率开关电路关断断路器线圈回路，在显示屏上显示当前时间和温度值并报警；

同样，线圈通电时开启定时器，记录线圈的通流时间time和电流大小I，time大于设定值Ti时，单片机控制大功率开关电路关断线圈回路，在液晶屏上显示当前时间、通流时间Ti和电流值I，并报警。

本发明具有结构组成合理、简单，能够实时监控线圈动作电流、温度，并在故障时及时断开线圈回路，提高断路器运行可靠性等特点。

附图说明

图1是本发明的系统组成框图。

图2是本发明的系统保护逻辑框图。

图3是本发明所述DS1302时钟芯片的外部接线图。

图4是本发明所述的热电偶测温电路图。

图5是本发明所述的霍尔电流传感器接线图。

图6是本发明所述的大功率开关电路原理图。

具体实施方式

下面将结合附图对本发明作详细的介绍：图1所示，本发明所述的一种断路器跳合闸线圈实时测控保护装置，它主要包括单片机1、电源模块2、实时时钟模块3、测温模块4、电流检测模块5、液晶显示模块6和大功率开关模块7，所述的单片机1分别配置有电源模块2、实时时钟模块3和液晶显示模块6，并分别连接能实时检测断路器线圈温度的测温模块4和能检测断路器线圈电流的电流检测模块5；