一种非接触式测量断路器分断特性的装置及方法制造方法及图纸

本发明专利技术提供一种非接触式测量断路器分断特性的装置及方法，包括依序连接的激光位移传感器、数据采集单元以及数据处理单元；激光位移传感器用于获取断路器分断时触头的动态直线位移，通过一定的三角函数转换，获得触头实际产生的机械运动信号，并将机械运动信号转变成模拟电信号；其中，机械运动信号为光信号；所述数据处理单元用于将数字信号进行分析和处理后，根据预设的测量算法，得出触头分断时的角位移、角速度和分断时间等变量，并分别绘制出角位移及角速度与时间相关联的曲线。本发明专利技术其安装方便，可避免安装过程中引进的测量误差，并且以非接触式方式直接测量动触头分断时的角位移及角速度等变量，从而可以从整体上掌握断路器的分断特性。

【技术实现步骤摘要】
一种非接触式测量断路器分断特性的装置及方法
本专利技术涉及测量检测
，尤其涉及一种非接触式测量断路器分断特性的装置及方法。
技术介绍
塑壳断路器分断时，触头的运动是一种绕固定支点的转动的非直线运动，该运动方式给测量带来了很大的难度。为了对塑壳断路器分断过程中触头的角速度及角位移的测量，技术人员做了大量的研究工作，常用的测量方法是过对断路器进行改装，通过在动触头固定支架处，安装角位移传感器来测量分断过程中触头的角速度，另外一种分析方法，是在假设触头角位移和角速度为已知的条件下，利用转动惯量，描述各连接杆之间的转动惯量、角位移、角速度与动触头角位移及角速度存在的变换关系，以及各个机构在运动过程中的动态特性，其缺点在于：一、这种接触式角位移传感器不仅安装不方便，还会破坏断路器原装性，且在接触式测量中的安装过程会引进测量误差；二、定量分析转动特性的方法以基于动触头的动态特性已知为前提，并通过转动惯量等参数对断路器连接杆之间的变量进行换算，却无法直接测量动触头分断时的角位移、角速度和分断时间等变量。鉴于传统的接触式测量方法存在的不足，迫切需要一种新的测量装置和方法来从整体上掌握断路器的分断特性。
技术实现思路
本专利技术实施例所要解决的技术问题在于，提供一种非接触式测量断路器分断特性的装置及方法，其安装方便，可避免安装过程中引进的测量误差，并且直接测量动触头分断时的角位移、角速度及分断时间等变量，从而可以从整体上掌握断路器的分断特性。为了解决上述技术问题，本专利技术实施例提供了一种非接触式测量断路器分断特性的装置，其特征在于，包括激光位移传感器、数据采集单元以及数据处理单元；其中，所述激光位移传感器与所述数据采集单元的输入端相连，其包括激光发射二极管、发射器透镜组、CCD以及接收器透镜组，用于获取断路器分断时触头的动态位移所产生的机械运动信号，并将所述机械运动信号转变成模拟电信号；其中，所述机械运动信号为光信号；所述数据采集单元的输出端与所述数据处理单元的输入端相连，用于获取所述激光位移传感器输出的模拟电信号并转换成数字信号输出；所述数据处理单元，用于将所述数字信号进行分析和处理后，根据预设的测量算法，得出所述触头分断时的角位移和角速度，并分别绘制出所述角位移与时间相关联的曲线及所述角速度与时间相关联的曲线。其中，所述装置还包括带隔离的电压调理电路，所述带隔离的电压调理电路分别与所述断路器及所述数据采集单元的输入端相连，其包括电压互感器、第一运算放大器、第一电压负反馈电路以及第一低通滤波器；其中，所述电压互感器的输入端与所述断路器相连，其输出端与所述第一运算放大器的第一输入端相连；所述第一运算器放大器的第二输入端与所述第一电压负反馈电路的一端相连，其输出端与所述第一电压负反馈电路的另一端及所述第一低通滤波器的输入端相连；所述第一低通滤波器的输出端与所述数据采集单元的输入端相连。其中，所述装置还包括带隔离的电流调理电路，所述带隔离的电流调理电路分别与所述断路器及所述数据采集单元的输入端相连，其包括电流互感器、第二运算放大器、第二电压负反馈电路以及第二低通滤波器；其中，所述电流互感器的输入端与所述断路器相连，其输出端与所述第二运算放大器的第一输入端相连；所述第二运算器放大器的第二输入端与所述第二电压负反馈电路的一端相连，其输出端与所述第二电压负反馈电路的另一端及所述第二低通滤波器的输入端相连；所述第二低通滤波器的输出端与所述数据采集单元的输入端相连。其中，所述装置还包括与所述数据处理单元相连的显示单元。其中，所述装置还包括与所述断路器相连的数控瞬时恒流源，所述数控瞬时恒流源用于提供所述断路器分段所需的短路电流或瞬时大电流。本专利技术实施例还提供一种非接触式测量断路器分断特性的方法，其在前述的装置中实现，所述方法包括：获取断路器分断时触头的动态位移所产生的机械运动信号，并将所述机械运动信号转变成模拟电信号；其中，所述机械运动信号为光信号；获取所述模拟电信号并转换成数字信号输出；以及将所述数字信号进行分析和处理后，根据预设的测量算法，得出所述触头分断时的角位移和角速度，并分别绘制出所述角位移与时间相关联的曲线及所述角速度与时间相关联的曲线。其中，所述测量算法包括以下步骤：a、设立两个基准测量点，并得到所述断路器闭合及分断时在所述两个基准测量点所产生的动态位移函数；b、利用三角函数关系将所述得到的动态位移函数转换成动态角位移函数；c、对所述动态角位移函数进行微分运算，得到所述断路器分断过程中动触头的角速度函数。其中，所述方法进一步包括：获取所述断路器输出的电压信号，将所述电压信号转变成低电压信号，并绘制出所述低电压信号与时间相关联的曲线。其中，所述方法进一步包括：获取所述断路器输出的电流信号，将所述电流信号转变成低电流信号，并绘制出所述低电流信号与时间相关联的曲线。实施本专利技术实施例，具有如下有益效果：1、在本专利技术实施例中，由于装置中采用非接触式的激光位移传感器，其安装方便，无需破坏断路器原装性，可避免安装过程中引进的测量误差，且接收触头运动过程中所产生的光信号(即机械运动信号)，从而能够对触头的运动轨迹进行准确测量及准确定位，并具有抗静电和抗杂散干扰能力；2、在本专利技术实施例中，由于在所测量的触头的运动轨迹中设立两个基准测量点，以这两个基准测量点为参考依据，可直接测量触头分断时的角位移及角速度等变量，从而确定断路器的分断特性。附图说明为了更清楚地说明本专利技术实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本专利技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，根据这些附图获得其他的附图仍属于本专利技术的范畴。图1为本专利技术实施例提供的非接触式测量断路器分断特性的装置的一结构示意图；图2为本专利技术实施例提供的非接触式测量断路器分断特性的装置中测量算法应用坐标的示意图；图3为本专利技术实施例提供的非接触式测量断路器分断特性的装置的又一结构示意图；图4为图3中带隔离的电压调理电路的结构示意图；图5为图4中带隔离的电压调理电路的电路应用的连接示意图；图6为图3中带隔离的电流调理电路的结构示意图；图7为图6中带隔离的电流调理电路的电路应用的连接示意图；图8为应用场景中10A断路器分断过程中触头的动态特性的示意图；图9为应用场景中16A断路器分断过程中触头的动态特性的示意图；图10为应用场景中25A断路器分断过程中触头的动态特性的示意图；图11为应用场景中三种不同电流断路器测试结果对比的结构示意图；图12为本专利技术实施例提供的非接触式测量断路器分断特性的方法的流程图。具体实施方式为使本专利技术的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本专利技术作进一步地详细描述。如图1所示，本专利技术实施例中提供一种非接触式测量断路器分断特性的装置，包括激光位移传感器1、数据采集单元2以及数据处理单元3；其中，激光位移传感器1与数据采集单元2的输入端相连，其包括激光发射二极管11、发射器透镜组12、CCD13以及接收器透镜组14，用于获取断路器分断时触头的动态位移所产生的机械运动信号，并将机械运动信号转变成模拟电信号；其中，机械运动信号为光信号；数据采集单元2的输出端b与数据本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种非接触式测量断路器分断特性的装置，其特征在于，包括激光位移传感器、数据采集单元以及数据处理单元；其中，所述激光位移传感器与所述数据采集单元的输入端相连，其包括激光发射二极管、发射器透镜组、CCD以及接收器透镜组，用于获取断路器分断时触头的动态位移所产生的机械运动信号，并将所述机械运动信号转变成模拟电信号；其中，所述机械运动信号为光信号；所述数据采集单元的输出端与所述数据处理单元的输入端相连，用于获取所述激光位移传感器输出的模拟电信号并转换成数字信号输出；所述数据处理单元，用于将所述数字信号进行分析和处理后，根据预设的测量算法，得出所述触头分断时的角位移和角速度，并分别绘制出所述角位移与时间相关联的曲线及所述角速度与时间相关联的曲线。

【技术特征摘要】
1.一种非接触式测量断路器分断特性的装置，其特征在于，包括激光位移传感器、数据采集单元以及数据处理单元；其中，所述激光位移传感器与所述数据采集单元的输入端相连，其包括激光发射二极管、发射器透镜组、CCD以及接收器透镜组，用于获取断路器分断时触头的动态位移所产生的机械运动信号，并将所述机械运动信号转变成模拟电信号；其中，所述机械运动信号为光信号；所述数据采集单元的输出端与所述数据处理单元的输入端相连，数据采集单元获取所述激光位移传感器输出的模拟电信号并转换成数字信号输出；所述数据处理单元，用于将所述数字信号进行分析和处理后，根据预设的测量算法，得出所述触头分断时的角位移和角速度，并分别绘制出所述角位移与时间相关联的曲线及所述角速度与时间相关联的曲线；所述测量算法包括以下步骤：a、设立两个基准测量点，并得到所述断路器闭合及分断时在所述两个基准测量点所产生的动态直线位移函数；b、利用三角函数关系将动态直线位移函数转换成动态角位移函数；c、对所述动态角位移函数进行微分运算，得到所述断路器分断过程中动触头的角速度函数。2.如权利要求1所述的装置，其特征在于，所述装置还包括带隔离的电压调理电路，所述带隔离的电压调理电路分别与所述断路器及所述数据采集单元的输入端相连，其包括电压互感器、第一运算放大器、第一电压负反馈电路以及第一低通滤波器；其中，所述电压互感器的输入端与所述断路器相连，其输出端与所述第一运算放大器的第一输入端相连；所述第一运算器放大器的第二输入端与所述第一电压负反馈电路的一端相连，其输出端与所述第一电压负反馈电路的另一端及所述第一低通滤波器的输入端相连；所述第一低通滤波器的输出端与所述数据采集单元的输入端相连。3.如权利要求1所述的装置，其特征在于，所述装置...

【专利技术属性】
技术研发人员：舒亮，吴桂初，章上聪，梁步猛，
申请(专利权)人：温州大学，
类型：发明
国别省市：浙江;33