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摘要：本文设计了高压断路器液压机构在线监测装置，该装置是通过在线监测油泵电流来判断液压操动机构的工作状态，主要包括电流测量模块，监测模块和通讯模块，该装置能够实现海量数据管理，基础数据维护，阈值的设定与修改，报警信息的设置与修改等功能，通过故障诊断，实现故障分析与提前预警，为设备状态检修提供依据，为设备安全稳定运行提供保障，有效的保证电网安全稳定的运行。
关键词：液压机构；在线监测；电流测量
引言
液压操动机构一般由储能部分（储压器、油泵和电动机等）、执行元件（分合闸一级阀和二级阀）、控制元件（分闸前级阀和合闸前级阀等）和辅助元件四部分组成。目前对于液压操动机构的监测是通过在线监测油泵电流来判断液压操动机构的工作状态；或是通过在线监测液压操动机构各级执行元件中液压油的压力和流量。在安装监测元件（压力传感器和流量传感器）易造成液压机构内分合闸一级阀的损害，阀出口油路堵塞等，本文研制的高压断路器液压机构在线监测装置从油泵电机电流出发点，能够全面反映断路器的运行状态，安全方便，易于实施。
1 系统总体结构
该装置由AC220电源供电，具备GPRS无线通信功能，具备RS485通讯接口，支持三路路直流电流信号实时采集，可作为三路远程数据的处理采集。系统工作方式：信号采集电路将外接传感器信号进行处理放大，将信号传输至MCU的AD引脚，MCU对AD引脚进行高速采样，经MCU对数据进行运算，将采样结果发送给GSM通讯电路，将数据传输至后台，系统框架图如图1所示。
图1 系统组成
2 装置硬件设计
2.1采集模块
信号采集模块由电流传感器、信号采样处理电路。电流传感器采用霍尔传感器，原边额定电流20A，额定输出5A，工作电源DC+24V，采用平面螺钉固定，原边可拆装易于安装型。
2.2主控模块
选用48脚的STM32F103C8T6型芯片做主控MCU。STM32F103C8T6为STM32系列单片机的“增强型”，是同类型产品中性能最高的，同时具有低成本、低功耗的优点。
2.3电源模块
电源模块主要包括以下几个方面，具体设计图如图4所示：
（1）AC220电源输入，由电源模块转换为直流DC24V，直流24V电源经自恢复保险丝直接输出给外接的传感器供电；
（2）DC24V转DC5V电源为线性稳压电源，输出5V，再经DC5V转DC-5V电源，产生±5V的双电源给采样电路的运放供；
（3）DC24V转DC4V电源由于压差较大，输出电流要求较大，采用BUCK降压电路，电源芯片LM2596_ADJ输出电压可调整，能够输出3A的驱动电流，可满足后面负载的使用；
DC4V转DC3.3V电源为线性稳压电源，输出3.3V，用于MCU主控电路的供电。
2.4 GSM通讯
由SIM800C做通讯芯片，外围连接了天线，SIM卡槽，指示灯，及与MCU通讯接口的电阻；D6为TVS阵列，在SIM卡槽与通讯芯片间起保护作用。
3云平台
由于电机电流能够间接反映液压机构的密封性和内部卡涩等问题，因此在软件方面希望实现以下几个工程
（1）24小时电机启停次数，如打压间隔小于6小时告警；
（2）电机开始运行，油泵打压运转到打压结束时间，一般打压时间约为90-150s，需测量打压启停时电机电流数据；二次补压过程持续时间超过15秒，实现报警。
（3）每天油泵应有1~2次启动打压，6次左右要引起运行注意，加强监视，10次以上应安排停电检修，软件能够自动判断并报警
（4）电机启停总数统计（每天统计，可实现历史信息查询）电机累计运行时长。
为此为方便检修人员及时准确了解液压机构运行状态，构建了云平台，检修人员直接通过移动终端就可以实时监测。
4 操作界面
软件操作界面友好，如图2所示，可实时查看断路器各相电机电流，每相电流最大最小电流，打压时长等各相功能齐全；具备数据历史查询和下载功能，分析界面可详细显示报警信号明细，参数设置界面可设备最大最小电流，打压时长阈值，实现报警和检修阈值等。
图2 软件操作界面图
5 结束语
本文设计了一款高压断路器液压机构在线监测装置，通过无线传输和后台监视，实现了液压机构油泵电机电流的实时监测，通过对电流的监测，得到油泵电机打压次数、打压时长等信息。相比于原有的后台机系统，能够通过电机电流分析电机的工作特性，实现报警功能，并且相关数据能够导出，可更加灵活、全面地监测液压机构的密封性能。该系统结构简单、安装方便、运行可靠，具有一定的实用价值。
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论文作者:杨飞,汤李龙,谢洋
论文发表刊物:《河南电力》2019年4期
论文发表时间:2019/10/30
标签：电流论文; 液压论文; 在线论文; 机构论文; 电机论文; 油泵论文; 断路器论文; 《河南电力》2019年4期论文;