一種斷路器操動機構剩余壽命預測裝置制造方法及圖紙

一種斷路器操動機構剩余壽命的預測裝置，該裝置包括斷路器、信號采集裝置、數據采集模塊、中央處理器、工控機和無線通訊模塊；信號采集裝置采集的信號輸出至數據采集模塊的輸入端，數據采集模塊的輸出端連接中央處理器的通用I/O接口，中央處理器的輸出端連接工控機輸入端和無線通訊模塊輸入端。本裝置直接測量斷路器的合閘時間，電磁閥線圈電壓，電磁閥線圈電流，使用次數，機械振動、機械噪聲、環境氣壓、環境溫度和環境濕度，利用本裝置進行斷路器使用壽命的預測，避免傳統方法建模和選取參數時造成的誤差，以采集量生成的時間序列作為模型的輸入，輸入量提取簡單，精確，預測效率高。（*該技術在2022年保護過期，可自由使用*）

【技術實現步驟摘要】

本技術屬于斷路器
，特別涉及一種斷路器操動機構剩余壽命預測裝置。
技術介紹
有關統計表明，一半以上的變電站維護費用是花在開關上，而其中60%又是用于斷路器的小修和例行檢修上；另外據統計，10%的斷路器故障是由于不正確的檢修所致，斷路器的大修完全解體，既費時，費用也很高，可達整個斷路器的1/3 —1/2，而且解體和重新裝配會引起很多缺陷，由此產生的事故例子更是不勝枚舉。對于斷路器的哪些部件(或重要元件)，運行多長時間需要更換，仍是一個爭議的問題，事實上在目前比較保守的計劃檢修中，時常發生許多部件運行很多年后更新時仍性能良好，而由于沒有及時發現，某一部件出現缺陷而導致電網事故的情況也時有發生。因此能夠了解斷路器的狀態，減少過早或不必要的停電試驗和檢修，做到應修則修，就可顯著提高電力系統可靠性和經濟性。
技術實現思路
針對現有技術的不足，本技術提供一種斷路器操動機構剩余壽命預測裝置。一種斷路器操動機構剩余壽命的預測裝置，包括斷路器、信號采集裝置、數據采集模塊、中央處理器、工控機和無線通訊模塊；所述信號采集裝置包括電壓互感器、電流互感器、溫度傳感器、濕度傳感器、氣壓傳感器、位移傳感器和數字聲級計；電壓互感器用于采集斷路器的電磁閥線圈的電壓，電流互感器用于采集斷路器的電磁閥線圈的電流，溫度傳感器用于采集斷路器所在環境溫度，濕度傳感器用于采集斷路器所在環境濕度，氣壓傳感器用于采集斷路器所在環境氣壓，位移傳感器用于采集斷路器的合閘時間，數字聲級計用于采集斷路器所在環境的機械噪聲。數據采集模塊用于將信號采集裝置采集的信號進行AD轉換。中央處理器對AD轉換后的采集量進行數據處理。無線通訊模塊用于與遠方調度終端進行數據通信。該裝置的連接是位移傳感器安裝在斷路器操動機構的拉桿上；各傳感器的輸出端連接數據采集模塊的輸入端，數據采集模塊的輸出端連接中央處理器的通用I/o接口，工控機輸入端和無線通訊模塊輸入端分別與中央處理器的串口連接。采用所述的斷路器操動機構剩余壽命的預測裝置進行斷路器操動機構剩余壽命的預測按如下步驟進行步驟I :采集斷路器的合閘時間、電磁閥線圈電壓、電磁閥線圈電流、氣壓值、機械噪聲、機械振動、使用次數、環境溫度和環境濕度；通過電壓互感器和電流互感器采集斷路器的電磁閥線圈電壓和電流，通過溫度傳感器和濕度傳感器采集斷路器所在環境的溫度和濕度，通過氣壓傳感器采集斷路器所在環境的氣壓值，數字聲級計采集斷路器所在環境的機械噪聲，位移傳感器采集斷路器的合閘時間、使用次數和機械振動。步驟2 :對采集到的模擬信號進行A/D轉換，送至中央處理器；步驟3 :對斷路器操動機構剩余壽命進行預測；步驟3. I :對采集的數據進行空間重構，在一個時間序列內以采集到的斷路器的合閘時間、電磁閥線圈電壓、電磁閥線圈電流、氣壓值、機械噪聲、機械振動、使用次數、環境溫度和環境濕度作為系統輸入量，重構出表征斷路器剩余壽命的非線性系統的空間；步驟3.2 :建立基于復雜網絡的數學模型來描述斷路器操動機構剩余壽命，并求解該數學模型；步驟3. 3 :得到斷路器操動機構剩余壽命的預測結果； 步驟4 :將斷路器操動機構剩余壽命的預測結果通過無線通訊模塊發送至遠方調度終端，以便維修人員進行檢修。有益效果本技術的斷路器操動機構剩余壽命預測裝置，直接測量斷路器的合閘時間，電磁閥線圈電壓，電磁閥線圈電流，使用次數，機械振動、機械噪聲、環境氣壓、環境溫度和環境濕度作為輸入量，并最終利用傳感器、數據采集模塊、中央處理器、工控機和無線通訊模塊實現斷路器使用壽命的監測，避免傳統方法建立模型和選取參數時造成的誤差，以采集量生成的時間序列作為預測模型的輸入，建立基于復雜網絡的數學模型來描述斷路器操動機構剩余壽命，具有輸入量提取簡單，精確高，準確度好，預測效率高的特點。附圖說明圖I本技術具體實施方式斷路器操動機構剩余壽命預測裝置工作示意圖；圖2本技術具體實施方式斷路器操動機構剩余壽命預測裝置結構框圖；圖3本技術具體實施方式斷路器操動機構剩余壽命預測裝置的數據采集模塊與中央處理器連接電路原理圖；圖4本技術具體實施方式斷路器操動機構剩余壽命預測總流程圖；圖5本技術具體實施方式采用基于復雜網絡的數學模型進行斷路器操動機構剩余壽命預測的流程圖；圖6本技術具體實施方式斷路器操動機構剩余壽命預測曲線與實際曲線圖；圖7本技術具體實施方式中采用的復雜網絡結構示意圖。具體實施方式以下結合附圖對本技術的具體實施做進一步說明。一種斷路器操動機構剩余壽命預測裝置，如圖1、2所示，包括斷路器、信號采集裝置、數據采集模塊、中央處理器、工控機和無線通訊模塊；本實施方式中，斷路器選用真空IOkv的ZW27-17為例，且該斷路器已使用10年。信號采集裝置包括電壓互感器、電流互感器、溫度傳感器、濕度傳感器、氣壓傳感器、位移傳感器和數字聲級計；電壓互感器選用JDG4-0. 5100000/100型號，電流互感器選用LZJC-10Q型號，溫度傳感器和濕度傳感器選用PCMini70型號，氣壓傳感器選用PT603型號，位移傳感器CTL，噪聲測試使用5633B數字聲級計。數據采集模塊選用TI公司的TLC254312位串行A/D轉換器，該器件使用開關電容逐次逼近技術完成A/D轉換過程。由于是串行輸入結構，能夠節省51系列單片機I/O資源，且價格適中。串行A/D轉換器與單片機的連接非常簡單。ΑΙΜΓΑΙΝ10為模擬輸入端；CS為片選端；DIN為串行數據輸入端；D0UT為A/D轉換結果的三態串行輸出端；E0C為轉換結束端；CLK為I/O時鐘；REF+為正基準電壓端；REF-為負基準電壓端；VCC為電源；GND為地。中央處理器采用51單片機，選用型號為STC89C51，單片機是整個系統的核心，串行A/D轉換器TLC2543對輸入的模擬信號進行采集，采樣分辨率、轉換通道及輸出極性由軟件進行選擇，由于是串行輸入結構，能夠節省51系列單片機I/O資源，單片機采集的數據通過串口(10、11腳)經MAX232轉換成RS232電平與上位機(工控機)間實現傳輸。工控機采用UN0-3072系列Pentium M/Celeron M嵌入式工控機，通過單片機自帶的串行口，可實現與工控機的串行通信。工控機提供的串口 COMl、C0M2是采用RS-232接口標準的。而RS-232是用正負電壓來表示邏輯狀態，與TTL以高低電平來表示邏輯狀態的規定不同。為實現工控機接口或與終端的TTL器件(如單片機)連接，須在RS-232與TTL電路之間進行電平和邏輯關系的變換，本實施方式中采用變換電路進行電平和邏輯關系變換，變換電路選用由德州儀器公司(TI)推出的一款兼容RS232標準的芯片MAX232，該器件包含2個驅動器、2個接收器和一個電壓發生器電路，該電壓發生器電路提供TIA/EIA-232-F電平。該器件符合TIA/EIA-232-F標準，每一個接收器將TIA/EIA-232-F電平轉換成5V TTL/CMOS電平，每一個發送器將TTL/CM0S電平轉換成TIA/EIA-232-F電平。無線通訊模塊采用H7000系列無線通信系統。如圖3所示，本裝置的具體連接是位移傳感器安裝在斷路器操動機構的拉桿上，信號本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種斷路器操動機構剩余壽命預測裝置，包括斷路器，其特征在于：還包括信號采集裝置、數據采集模塊、中央處理器、工控機和無線通訊模塊；信號采集裝置采集的信號輸出至數據采集模塊的輸入端，數據采集模塊的輸出端連接中央處理器的通用I/O接口，中央處理器的輸出端連接工控機輸入端和無線通訊模塊輸入端。

【技術特征摘要】

【專利技術屬性】
技術研發人員：滕云，李勇，林莘，徐建源，庚振新，齊宏偉，李巖，蘇蔚，
申請(專利權)人：沈陽工業大學，
類型：實用新型
國別省市：