CN109904840A - 六氟化硫断路器保护***与方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种六氟化硫断路器保护装置，包括：检测箱体，放置于六氟化硫气罐底部；六氟化硫气体浓度传感器、气压传感器、颗粒物传感器，镶嵌在检测箱体表面，用于检测断路器工作环境里的相应数据；数据信息采样电路，镶嵌在检测箱体表面，用于采集上述数据；电路板，放置于六氟化硫气罐侧壁上，且与数据信息采样电路连接，用于对数据进行分析、对比和保存，并在经过对比判断出断路器发生故障的情况下，发出闭锁继电器分合闸的控制信号；继电器，位于断路器的阀门上。根据本发明技术方案，可根据断路器工作环境信息来判断断路器健康状况，确保断路器高效工作。

Description

六氟化硫断路器保护***与方法

技术领域

本发明涉及海上发电断路器保护，尤其涉及一种新型的六氟化硫断路器保护***与方法。

背景技术

考虑到实际海上风力发电机的运行环境的特殊性，在传输电的过程会出现很多异常故障。在传统技术里，当在传输电过程中，发电设备本身或者传输过程中发生了故障危及电力***安全运行时，主要通过单一电压传感器检测高电压数值来预警和显示故障，或者直接通过高压击穿保险丝，直接实现开关的通断，并直接向所控制的断路器发出跳闸命令以终止这些事件发展。

现有的断路器工作方式简单，主要依赖对高压值的检测，缺乏对断路器环境变化的信息获取，不能实时高效地工作。

发明内容

在下文中给出了关于本发明的简要概述，以便提供关于本发明的某些方面的基本理解。应当理解，这个概述并不是关于本发明的穷举性概述。它并不是意图确定本发明的关键或重要部分，也不是意图限定本发明的范围。其目的仅仅是以简化的形式给出某些概念，以此作为稍后论述的更详细描述的前序。

鉴于以上问题，做出本发明。根据本发明一方面，提供一种六氟化硫断路器保护装置，包括：检测箱体，放置于六氟化硫气罐底部；六氟化硫气体浓度传感器，镶嵌在检测箱体表面，用于检测断路器工作环境里的六氟化硫气体浓度；气压传感器，镶嵌在检测箱体表面，用于检测断路器工作环境里的气压；颗粒物传感器，镶嵌在检测箱体表面，用于检测断路器工作环境里的颗粒物浓度；数据信息采样电路，镶嵌在检测箱体表面，用于采集六氟化硫气体浓度传感器、气压传感器和颗粒物传感器所分别得到的数据；电路板，上面依次焊接有第一信号处理电路，包括：第一电压跟随器，可控反向放大电路、第二电压跟随器、第一带通滤波器；第一模数转换电路、控制板；第二信号处理电路，包括：第二带通滤波器、可控放大电路；第二模数转换电路和光耦合器，电路板放置于六氟化硫气罐侧壁上，且与数据信息采样电路连接；控制板用于对数据进行分析、对比和保存，并将信号经由可控放大电路、第二带通滤波器、第二模数转换电路和光耦合器发送给继电器；继电器，位于断路器的阀门上。

根据本发明另一方面，提供一种六氟化硫断路器保护方法，包括：六氟化硫气体浓度传感器检测断路器工作环境里的六氟化硫气体浓度；气压传感器检测断路器工作环境里的气压；颗粒物传感器检测断路器工作环境里的颗粒物浓度；将采集到的六氟化硫气体浓度、气压、颗粒物浓度通过数据信息采样电路传送给第一信号处理电路，第一信号处理电路依次包括：第一电压跟随器、可控反向放大电路、第二电压跟随器、第一带通滤波器；将从第一信号处理电路输出的信号经过模数转换，然后输入到控制板，控制板用于判断六氟化硫气体浓度是否大于第一六氟化硫阈值，气压是否大于第一气压阈值，以及颗粒物浓度是否大于颗粒物阈值；在控制板判断出六氟化硫气体浓度大于第一六氟化硫阈值，气压大于第一气压阈值的情况下，进一步判断六氟化硫气体浓度是否大于第二六氟化硫阈值，气压是否大于第二气压阈值；在判断出六氟化硫气体浓度大于第二六氟化硫阈值，气压大于第二气压阈值的情况下，或者在判断出颗粒物浓度大于颗粒物阈值的情况下，将控制继电器闭锁分合闸的信号发送至第二信号处理电路，第二信号处理电路依次包括：可控放大电路、第二带通滤波器；将从第二信号处理电路输出的信号经过模数转换，然后输入到光耦合器，并进一步输入到继电器，从而控制继电器闭锁分合闸。

根据本发明的技术方案，能够获取断路器工作的环境信息，综合分析断路器及其工作环境信息，给出精准的操作。

根据本发明的技术方案，还能为后期的断路器的优化设计提供参考。

通过以下结合附图对本发明的最佳实施例的详细说明，本发明的这些以及其他优点将更加明显。

附图说明

本发明可以通过参考下文中结合附图所给出的描述而得到更好的理解，其中在所有附图中使用了相同或相似的附图标记来表示相同或者相似的部件。所述附图连同下面的详细说明一起包含在本说明书中并且形成本说明书的一部分，而且用来进一步举例说明本发明的优选实施例和解释本发明的原理和优点。在附图中：

图1示出了根据本发明实施方式的六氟化硫断路器保护装置的示意性框图。

图2示出了根据本发明实施方式的六氟化硫断路器保护方法的示意性流程图。

本领域技术人员应当理解，附图中的元件仅仅是为了简单和清楚起见而示出的，而且不一定是按比例绘制的。例如，附图中某些元件的尺寸可能相对于其他元件放大了，以便有助于提高对本发明实施例的理解。

具体实施方式

在下文中将结合附图对本发明的示范性实施例进行描述。为了清楚和简明起见，在说明书中并未描述实际实施方式的所有特征。然而，应该了解，在开发任何这种实际实施例的过程中必须做出很多特定于实施方式的决定，以便实现开发人员的具体目标，例如，符合与***及业务相关的那些限制条件，并且这些限制条件可能会随着实施方式的不同而有所改变。此外，还应该了解，虽然开发工作有可能是非常复杂和费时的，但对得益于本公开内容的本领域技术人员来说，这种开发工作仅仅是例行的任务。

在此，还需要说明的一点是，为了避免因不必要的细节而模糊了本发明，在附图中仅仅示出了与根据本发明的方案密切相关的装置结构和/或处理步骤，而省略了与本发明关系不大的其他细节。

根据本发明实施方式，提供一种六氟化硫断路器保护装置。图1示出了根据本发明实施方式的六氟化硫断路器保护装置的示意性框图。

如图所示，根据本发明实施方式的六氟化硫断路器保护装置包括：检测箱体，放置在六氟化硫气罐底部。在图中为简便起见，六氟化硫气罐和检测箱体均未示出，本领域技术人员可根据情况将检测箱体放置在气罐底部任何位置。该检测箱体可以包围断路器，或放置在能使本实施方式的方案顺利实施的任何其他位置。

气压传感器101，镶嵌在上述检测箱体表面，用于检测断路器工作环境的电压；六氟化硫气体浓度传感器102，也镶嵌在检测箱体表面，用于检测断路器工作环境里的六氟化硫气体浓度；颗粒物传感器103，镶嵌在检测箱体表面，用于检测断路器工作环境的颗粒物浓度。

相应地，该断路器保护装置还包括数据信息采样电路104，用于采集上述气压传感器101、六氟化硫气体浓度传感器102和颗粒物传感器103分别得到的数据。该数据信息采样电路104也镶嵌在检测箱体的表面。

如图1所示，该断路器保护装置还包括：第一信号处理电路105，该第一信号处理电路105与数据信息采样电路104连接，用于对数据信息采样电路104采集到的数据进行一系列处理。从图中可看到，第一信号处理电路105包括：第一电压跟随器1051(电压跟随器1)、可控反向放大电路1052、第二电压跟随器1053(电压跟随器2)、第一带通滤波器1054(带通滤波器1)。

其中，第一电压跟随器1051用于做缓冲级及隔离级，切断电磁干扰产生的反电动势。由于所有传感器接收的信号都是微弱信号，电压、电流等电信号的幅值过小，未能准确描述实际的环境，需要可控反向放大电路1052对信号进行放大，尽可能有效且快速的获取环境信息。第二电压跟随器1053用于进行缓冲。第一带通滤波器1054用于进行冗杂信号的提取(带通滤波过程)，进一步获取环境的准确信息。

如图1所示，断路器保护装置还包括第一模数转换电路(A/D)106，用于对从第一信号处理器电路105输出的电压信号进行模数转换，为后期的逻辑计算及应答指令做准备；控制板107，用于对从第一模数转换电路106输出的信号进行分析、对比和保存。具体来说，控制板107分析该信号，对比该信号与内设阈值，并判断气压、六氟化硫气体浓度和颗粒物浓度是否超过了一定阈值，在判断出超过阈值的情况下，控制板将控制继电器闭锁分合闸的控制信号发送给第二信号处理电路108。下面会在根据本发明另一实施方式的断路器保护方法中，描述控制板107的具体操作过程。

如图1所示，该断路器保护装置还包括第二信号处理电路108，用于处理从控制板107发送来的信号。该第二信号处理电路108包括：可控放大电路1081和第二带通滤波器1082(带通滤波器2)，其作用与以上描述的放大电路1052和第一带通滤波器1054作用类似，不再赘述。

断路器保护装置还包括第二模数转换电路109，用于对从第二信号处理电路输出的信号进行模数转换；光耦合器110，其对输入、输出电信号有良好的隔离作用。

上面所述的第一和第二信号处理电路、第一和第二模数转换电路、控制板、光耦合器可焊接在一块电路板上，该电路板放置在六氟化硫气罐侧壁上，与数据信息采样电路104连接。

如图1所示，断路器保护装置还包括继电器111，与上述电路板连接，接收从光耦合器110输出的信号，并根据控制板的控制信号闭锁分合闸。继电器位于断路器的阀门上。

优选地，上述断路器保护装置还可以包括数字显示屏，与控制板连接，用于显示控制板进行数据分析、对比的结果。断路器保护装置还可以包括存储器，用于保存控制板进行数据分析、对比的结果。下面在根据本发明另一实施方式的六氟化硫断路器保护方法中具体描述了显示屏和存储器所显示、保存的内容。

如背景技术部分所述，海上发电机在工作时进行远程输电的时候，会存在一定的安全隐患，考虑到海上的发电机的工作场合和环境，导致一旦出现故障很难发现和及时维修。传统的断路器只是单一地检测电网上的电压及电流，忽略了断路器本身的老化及故障，也忽略了断路器工作环境的信息。

根据本实施方式的技术方案，其主要的创新点在于对断路器的环境信息获取，实时精准地获取断路器工作环境的变化，为后期控制板对断路器的健康情况进行判断提供数据。

根据本发明另一实施方式，还提供了一种六氟化硫断路器保护方法。图2示出了该方法的示意性流程图。如图2所示，该方法包括如下步骤：

S201：通过六氟化硫浓度传感器检测断路器工作环境里的六氟化硫气体浓度；通过气压传感器检测断路器工作环境里的气压；通过颗粒物传感器检测断路器工作环境里的颗粒物浓度。

以上提及的六氟化硫气体浓度传感器、气压传感器和颗粒物传感器的放置位置可以参考以上参照图1描述的断路器保护装置中各部件的布置方式。

S202：将采集到的六氟化硫气体浓度、气压、颗粒物浓度通过数据信息采样电路传送给第一信号处理电路，第一信号处理电路依次包括：第一电压跟随器、可控反向放大电路、第二电压跟随器、第一带通滤波器。第一信号处理电路对数据信息采集电路提供的数据所进行的处理请参照以上关于图1的描述。

S203：将从第一信号处理电路输出的信号经过模数转换，然后输入到控制板，

S204：控制板判断六氟化硫气体浓度是否大于第一六氟化硫阈值C1，气压是否大于第一气压阈值P1，以及颗粒物浓度是否大于颗粒物阈值D1；

S205：在控制板判断出六氟化硫气体浓度大于第一六氟化硫阈值C1，气压大于第一气压阈值P1的情况下，进一步判断六氟化硫气体浓度是否大于第二六氟化硫阈值C2，气压是否大于第二气压阈值P2；

S206：在判断出六氟化硫气体浓度大于第二六氟化硫阈值C2，气压大于第二气压阈值P2的情况下，或者在判断出颗粒物浓度大于颗粒物阈值D1的情况下，将控制继电器闭锁分合闸的信号发送至第二信号处理电路，第二信号处理电路依次包括：可控放大电路、第二带通滤波器；关于第二信号处理电路所进行的处理可参考以上关于图1的描述。

注意，以上阈值的选取没有固定数值，本领域技术人员可以根据工作环境的需要采取合适的数值。

S207：将从第二信号处理电路输出的信号经过模数转换，然后输入到光耦合器，并进一步输入到继电器，从而控制继电器闭锁分合闸。

优选地，上述方法还可以包括：在控制板判断出六氟化硫气体浓度大于第一六氟化硫阈值C1，气压大于第一气压阈值P1的情况下，说明存在故障的可能，将该信息提取并存储起来，为后期的断路器的优化设计提供数据参考。

在判断出六氟化硫气体浓度大于第二六氟化硫阈值，气压大于第二气压阈值的情况下，或者在判断出颗粒物浓度大于颗粒物阈值的情况下，还在数字显示屏上显示该判断比较信息，并将该信息存储在存储器中。

尽管根据有限数量的实施例描述了本发明，但是受益于上面的描述，本技术领域内的技术人员明白，在由此描述的本发明的范围内，可以设想其它实施例。此外，应当注意，本说明书中使用的语言主要是为了可读性和教导的目的而选择的，而不是为了解释或者限定本发明的主题而选择的。因此，在不偏离所附权利要求书的范围和精神的情况下，对于本技术领域的普通技术人员来说许多修改和变更都是明显的。关于本发明的范围，对本发明所做的公开是说明性的，而非限制性的，本发明的范围由所附权利要求书限定。

Claims (4)

1.一种六氟化硫断路器保护装置，其特征在于，包括：

检测箱体，放置于六氟化硫气罐底部；

六氟化硫气体浓度传感器，镶嵌在检测箱体表面，用于检测断路器工作环境里的六氟化硫气体浓度；

气压传感器，镶嵌在检测箱体表面，用于检测断路器工作环境里的气压；

颗粒物传感器，镶嵌在检测箱体表面，用于检测断路器工作环境里的颗粒物浓度；

数据信息采样电路，镶嵌在检测箱体表面，用于采集六氟化硫气体浓度传感器、气压传感器和颗粒物传感器所分别得到的数据；

电路板，所述电路板放置于所述六氟化硫气罐侧壁上，且与所述数据信息采样电路连接，所述电路板上面依次焊接有：

第一信号处理电路，包括：第一电压跟随器，可控反向放大电路、第二电压跟随器、第一带通滤波器；

第一模数转换电路、控制板，所述控制板用于对数据进行分析、对比和保存，并在经过对比判断出断路器发生故障的情况下，发出闭锁继电器分合闸的控制信号；

第二信号处理电路，包括：第二带通滤波器、可控放大电路；

第二模数转换电路和光耦合器；

继电器，位于断路器的阀门上。

2.根据权利要求1所述的六氟化硫断路器，还包括：

数字显示屏，用于显示所述控制板进行数据分析、对比的结果；

存储器，用于保存控制板进行数据分析、对比的结果。

3.一种六氟化硫断路器保护方法，其特征在于，包括：

六氟化硫气体浓度传感器检测断路器工作环境里的六氟化硫气体浓度；气压传感器检测断路器工作环境里的气压；颗粒物传感器检测断路器工作环境里的颗粒物浓度；

将采集到的六氟化硫气体浓度、气压、颗粒物浓度通过数据信息采样电路传送给第一信号处理电路，所述第一信号处理电路依次包括：第一电压跟随器、可控反向放大电路、第二电压跟随器、第一带通滤波器；

将从所述第一信号处理电路输出的信号经过模数转换，然后输入到控制板，控制板用于判断所述六氟化硫气体浓度是否大于第一六氟化硫阈值，所述气压是否大于第一气压阈值，以及颗粒物浓度是否大于颗粒物阈值；

在控制板判断出所述六氟化硫气体浓度大于第一六氟化硫阈值，所述气压大于第一气压阈值的情况下，进一步判断所述六氟化硫气体浓度是否大于第二六氟化硫阈值，所述气压是否大于第二气压阈值；

在判断出所述六氟化硫气体浓度大于第二六氟化硫阈值，所述气压大于第二气压阈值的情况下，或者在判断出所述颗粒物浓度大于颗粒物阈值的情况下，将控制继电器闭锁分合闸的信号发送至第二信号处理电路，所述第二信号处理电路依次包括：可控放大电路、第二带通滤波器；

将从所述第二信号处理电路输出的信号经过模数转换，然后输入到光耦合器，并进一步输入到继电器，从而控制继电器闭锁分合闸。

4.根据权利要求3所述的六氟化硫断路器保护方法，还包括：

在判断出六氟化硫气体浓度大于第一六氟化硫阈值，气压大于第一气压阈值的情况下，将该信息提取并存储起来；

在判断出六氟化硫气体浓度大于第二六氟化硫阈值，气压大于第二气压阈值的情况下，或者在判断出颗粒物浓度大于颗粒物阈值的情况下，在数字显示屏上显示该判断比较信息，并将该信息存储在存储器中。