一种瓷柱绝缘子应力检测报警装置及方法制造方法及图纸

本发明专利技术提供一种瓷柱绝缘子应力检测报警装置，包括拉力传感器、信号调理电路、A/D转换模块、处理器、输入输出模块和预警模块；拉力传感器采集瓷柱绝缘子母线牵引线拉力并处理成微电压信号，该信号在信号调理电路中得到幅值和频率的调制，且通过A/D转换模块转换得到拉力值，并在处理器中与输入的拉力角度参数，通过预设的应力分布与力载荷的对应关系，得到应力分布情况及应力最大值；当应力最大值大于预设的阈值，则通过预警模块进行报警；否则在输入输出模块显示应力分布情况。实施本发明专利技术实施例，能够实现瓷柱绝缘子应力状态的在线检测，其简单易操作，安全性、可靠性和准确率高，从而可以预防瓷柱绝缘子断裂事故的发生。

【技术实现步骤摘要】
一种瓷柱绝缘子应力检测报警装置及方法
本专利技术涉及电力系统检测
，尤其涉及一种瓷柱绝缘子应力检测报警装置及方法。
技术介绍
瓷绝缘子按用途可分为线路瓷绝缘子和电站瓷绝缘子。其中，电站瓷绝缘子主要为瓷柱绝缘子，可用于变电站中的隔离开关、母线、接地开关以及阻波器等电器设备，起着绝缘和机械固定的作用。因此，瓷柱绝缘子能否可靠稳定运行，则关系着电网的安全，而快速及安全的瓷柱绝缘子在线检测方法，则可以避免因瓷柱绝缘子瓷瓶断裂而引发导致隔离开关损坏或导致变电站母线短路与电力系统解列危害安全运行的电力事故。目前，瓷柱绝缘子在线检测方法主要有两种，分别为非接触式检测法和接触式检测法。非接触式检测法包括：一、借助超声波查缺陷功能的超声波检测法，其缺点在于：不成熟，受限于多种外在因素；二、借助激光测频的多普勒振动法，其针对已经出现裂纹的绝缘子进行检测且效果明显，缺点在于：对未开裂的瓷柱绝缘子检测无效，且检测设备造价高、体积大、操作难、维修复杂，不适于在野外作业。接触式检测法包括：一、电压分布法，其缺点在于：需事先测量正常瓷柱绝缘子上的电压分布，但现场测量工作比较复杂；二、电流检测法，其缺点在于：现场测量时需具备一定的工作条件，尤其对于危险性比较高且结构比较复杂的设备上的瓷柱绝缘子需逐个测量。
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，提供一种瓷柱绝缘子应力检测报警装置及方法，能够实现瓷柱绝缘子应力状态的在线检测，其简单易操作，安全性、可靠性和准确率高，从而可以预防瓷柱绝缘子断裂事故的发生。为了解决上述技术问题，本专利技术实施例提供了一种瓷柱绝缘子应力检测报警装置，所述装置包括依次相连的拉力传感器、信号调理电路、A/D转换模块、处理器、输入输出模块，以及连接在所述处理器上的预警模块；其中，所述拉力传感器与瓷柱绝缘子相配合，用于采集所述瓷柱绝缘子母线牵引线拉力并得到非电信号，将所述得到的非电信号经转化为微位移信号后处理成微电压信号；所述信号调理电路用于获取所述微电压信号，并调制所述微电压信号的幅值和频率；所述A/D转换模块用于获取所述调制后的微电压信号，并将所述调制后的微电压信号进行模数转换得到瓷柱绝缘子母线牵引线拉力值；所述处理器用于获取所述瓷柱绝缘子母线牵引线拉力值及所述输入输出模块输入的母线牵引线拉力角度参数，并根据预设的瓷柱绝缘子应力分布与力载荷的对应关系，得到瓷柱绝缘子的应力分布情况及其对应的应力最大值；所述输入输出模块，用于响应用户对所述母线牵引线拉力角度参数的输入操作，并执行输入所述母线牵引线拉力角度参数的操作，以及显示所述瓷柱绝缘子的应力分布情况；预警模块，用于在所述处理器判别到所述得到的应力最大值大于预设的阈值时，进行报警处理。其中，所述信号调理电路包括电桥放大电路和二阶低通滤波电路；其中，所述电桥放大电路包括第一运算放大器、第一电压负反馈电路和带通滤波电路；其中，所述第一运算放大器的正输入端与所述拉力传感器的另一端相连，负输入端与所述第一电压负反馈电路的一端及所述带通滤波电路的一端相连，输出端与所述第一电压负反馈电路的另一端、所述带通滤波电路的另一端及所述二阶低通滤波电路的输入端相连；所述二阶低通滤波电路包括第一低通滤波电路、第二低通滤波电路、第二电压负反馈电路和第二运算放大器；其中，所述第一低通滤波电路的一端与所述电桥放大电路的第一运算放大器的输出端相连，另一端与所述第二低通滤波电路的一端、第二运算放大器的输出端、第二电压负反馈电路的一端及A/D转换模块相连；所述第二低通滤波电路的另一端与所述第二运算放大器的正输入端相连；所述第二运算放大器的负输入端与所述第二电压负反馈电路的另一端相连。其中，所述拉力传感器为旁压式传感器。其中，所述输入输出模块以图形方式和/或图表方式显示所述瓷柱绝缘子的应力分布情况。相应地，本专利技术实施例的另一方面，还提供一种瓷柱绝缘子应力检测报警方法，其在前述的装置中实现，所述方法包括：采集瓷柱绝缘子母线牵引线拉力并得到非电信号，将所述得到的非电信号经转化为微位移信号后处理成微电压信号；调制所述微电压信号的幅值和频率，并将所述调制后的微电压信号进行模数转换得到瓷柱绝缘子母线牵引线拉力值；响应用户对母线牵引线拉力角度参数的输入操作，并执行输入所述母线牵引线拉力角度参数的操作，且将所述母线牵引线拉力角度参数和所述瓷柱绝缘子母线牵引线拉力值，通过预设的瓷柱绝缘子应力分布与力载荷的对应关系计算得到瓷柱绝缘子的应力分布情况及其对应的应力最大值；判别所述得到的应力最大值是否大于预设的阈值；如果是，则输出预警信号并显示报警信息；如果否，则显示所述瓷柱绝缘子的应力分布情况。其中，在所述采集瓷柱绝缘子母线牵引线拉力并得到非电信号，将所述得到的非电信号经转化为微位移信号后处理成微电压信号的步骤之前，所述方法进一步包括步骤：建立瓷柱绝缘子有限元模型；对瓷柱绝缘子有限元模型进行离散处理，获得离散单元及每一离散单元对应的多个离散节点；对所述离散单元加载不同大小和方向的力载荷，进行仿真分析，得到各离散单元的应力分析结果，并将所述得到的各离散单元应力分析结果通过各离散单元共用离散节点间的联系形成矩阵方程；根据所述形成的矩阵方程，拟合获得瓷柱绝缘子应力与力载荷方向和大小的关系曲线图，并根据所述获得的瓷柱绝缘子应力与力载荷方向和大小的关系曲线图，得到所述预设的瓷柱绝缘子应力分布与力载荷的对应关系。其中，所述建立瓷柱绝缘子有限元模型的步骤具体包括：选择所述瓷柱绝缘子的一个或多个物理参数，建立瓷柱绝缘子有限元模型；其中，所述物理参数包括厚度和横截面面积；设置所述瓷柱绝缘子的材料属性及其对应的参数值，并在所述瓷柱绝缘子上选择一定尺寸面积，且根据预定的比例将所选的面积划分出多个网格单元，得到每一网格单元的参数值；其中，所述材料属性包括弹性模量、泊松比和质量密度；设置包括应力边界条件和位移边界条件的边界条件；根据所述设置的材料属性对应的参数值、每一网格单元参数值及边界条件，通过所述建立的瓷柱绝缘子有限元模型计算得到其对应的相关数据。其中，所述对所述得到的各离散点分别对应的离散单元加载不同大小和方向的力载荷，进行仿真分析，得到各离散单元的应力分析结果，并将所述得到的各离散单元应力分析结果通过各离散单元共用离散节点间的联系形成矩阵方程的步骤具体为：将所述各离散点分别对应的离散单元均进行近似插值处理，进一步根据预设的公式得到各离散单元中各离散节点分别对应的位移量、应变量和应力量，并将所述得到的各离散单元中各离散节点分别对应的位移量、应变量和应力量通过各离散单元共用离散节点间的联系形成矩阵方程。其中，所述方法进一步包括：在采集瓷柱绝缘子母线牵引线拉力时，根据所述瓷柱绝缘子接线掌处母线牵引线直径，调节所述装置中拉力传感器的参数设置，得到所述非电信号。其中，所述方法进一步包括：以图形方式和/或图表方式显示所述瓷柱绝缘子的应力分布情况。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，由于通过装置的拉力传感器实时测量瓷柱绝缘子母线牵引线拉力值，并根据母线牵引线拉力值及输入的母线牵引线拉力角度参数，获得瓷柱绝缘子伞裙结构应力分布情况，实现瓷柱绝缘子应力状态的在线检测，因此该装置简单易操作；2、在本专利技术实施例中，由于通过本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种瓷柱绝缘子应力检测报警装置，其特征在于，所述装置包括依次相连的拉力传感器、信号调理电路、A/D转换模块、处理器、输入输出模块，以及连接在所述处理器上的预警模块；其中，所述拉力传感器，用于采集瓷柱绝缘子母线牵引线拉力并得到非电信号，将所述得到的非电信号经转化为微位移信号后处理成微电压信号；所述信号调理电路用于获取所述微电压信号，并调制所述微电压信号的幅值和频率；所述A/D转换模块用于获取所述调制后的微电压信号，并将所述调制后的微电压信号进行模数转换得到瓷柱绝缘子母线牵引线拉力值；所述处理器用于获取所述瓷柱绝缘子母线牵引线拉力值及所述输入输出模块输入的母线牵引线拉力角度参数，并根据预设的瓷柱绝缘子应力分布与力载荷的对应关系，得到瓷柱绝缘子的应力分布情况及其对应的应力最大值；所述输入输出模块，用于响应用户对所述母线牵引线拉力角度参数的输入操作，并执行输入所述母线牵引线拉力角度参数的操作，以及显示所述瓷柱绝缘子的应力分布情况；预警模块，用于在所述处理器判别到所述应力最大值大于预设的阈值时，进行报警处理。

【技术特征摘要】
1.一种瓷柱绝缘子应力检测报警装置，其特征在于，所述装置包括依次相连的拉力传感器、信号调理电路、A/D转换模块、处理器、输入输出模块，以及连接在所述处理器上的预警模块；其中，所述拉力传感器，用于采集瓷柱绝缘子母线牵引线拉力并得到非电信号，将得到的所述非电信号经转化为微位移信号后处理成微电压信号；所述信号调理电路用于获取所述微电压信号，并调制所述微电压信号的幅值和频率；所述A/D转换模块用于获取调制后的所述微电压信号，并将所述调制后的微电压信号进行模数转换得到瓷柱绝缘子母线牵引线拉力值；所述处理器用于获取所述瓷柱绝缘子母线牵引线拉力值及所述输入输出模块输入的母线牵引线拉力角度参数，并根据预设的瓷柱绝缘子应力分布与力载荷的对应关系，得到瓷柱绝缘子的应力分布情况及其对应的应力最大值；所述输入输出模块，用于响应用户对所述母线牵引线拉力角度参数的输入操作，并执行输入所述母线牵引线拉力角度参数的操作，以及显示所述瓷柱绝缘子的应力分布情况；预警模块，用于在所述处理器判别到所述应力最大值大于预设的阈值时，进行报警处理。2.如权利要求1所述的装置，其特征在于，所述信号调理电路包括电桥放大电路和二阶低通滤波电路；其中，所述电桥放大电路包括第一运算放大器、第一电压负反馈电路和带通滤波电路；其中，所述第一运算放大器的正输入端与所述拉力传感器的另一端相连，负输入端与所述第一电压负反馈电路的一端及所述带通滤波电路的一端相连，输出端与所述第一电压负反馈电路的另一端、所述带通滤波电路的另一端及所述二阶低通滤波电路的输入端相连；所述二阶低通滤波电路包括第一低通滤波电路、第二低通滤波电路、第二电压负反馈电路和第二运算放大器；其中，所述第一低通滤波电路的一端与所述电桥放大电路的第一运算放大器的输出端相连，另一端与所述第二低通滤波电路的一端、第二运算放大器的输出端、第二电压负反馈电路的一端及A/D转换模块相连；所述第二低通滤波电路的另一端与所述第二运算放大器的正输入端相连；所述第二运算放大器的负输入端与所述第二电压负反馈电路的另一端相连。3.如权利要求1所述的装置，其特征在于，所述拉力传感器为旁压式传感器。4.如权利要求1所述的装置，其特征在于，所述输入输出模块以图形方式和/或图表方式显示所述瓷柱绝缘子的应力分布情况。5.一种瓷柱绝缘子应力检测报警方法，其特征在于，其在如权利要求1至4中任一项所述的装置中实现，所述方法包括：采集瓷柱绝缘子母线牵引线拉力并得到非电信号，将得到的所述非电信号经转化为微位移信号后处理成微电压信号；调制所述微电压信号的幅值和频率，并将调制后的所述微电压信号进行模数转换得到瓷柱绝缘子母线牵引线拉力值；响应用户对母线牵引线拉力角度参数的输入操作，并执行输入所述母线牵引线拉力角度参数的操作，且将...

【专利技术属性】
技术研发人员：廖伟兴，汪鹏，李健伟，杨振洪，张雁军，
申请(专利权)人：深圳供电局有限公司，
类型：发明
国别省市：广东;44