本实用新型专利技术提供一种在线监测断路器合闸弹簧压力的传感器装置，包括合闸弹簧(10)、合闸弹簧固定销(11)、安装在固定销上的压力传感器(12)和信号处理电路板。合闸弹簧固定销(11)安装在合闸弹簧固定支座(19)的后方，合闸弹簧固定销(11)的中间截面直径小于近端面直径，用来扣住合闸弹簧固定座。信号处理电路板包括RF滤波器、信号放大器及16位高速AD转换。所述压力传感器(12)采用应变压阻式传感器芯片。本在线监测断路器合闸弹簧压力的传感器装置能够时时监测断路器合闸弹簧的压力，为断路器机械特性在线监测提供可靠的数据。
【技术实现步骤摘要】
本技术属于电力设备
，涉及断路器在线监测传感器领域，尤其涉及用于智能断路器弹簧操作机构在线监测的合闸弹簧压力传感器。
技术介绍
根据近年来断路器运行故障统计分析可知，断路器故障主要集中在机械层面上，大约占到80％。越来越多的研究学者都开始注意到高压断路器机械特性的研究和发展，断路器动态机械特性能够有效地反映断路器的运行状态和潜在故障。在运行过程中断路器合闸弹簧长时间压缩及随着断路器操作次数的增多，合闸弹簧将可能出现因疲劳不能提供足够能量的现象，由此导致合闸不到位故障的发生。因此，有必要开发出一种能够时时监测断路器合闸弹簧压力的传感器装置。
技术实现思路
针对现有的气体绝缘开关设备的缺点和不足，本技术提供一种在线监测断路器合闸弹簧压力的传感器装置，包括合闸弹簧、合闸弹簧固定销、安装在固定销上的压力传感器和信号处理装置。根据本技术的一个最佳实施例，合闸弹簧固定销安装在合闸弹簧固定座的后方，合闸弹簧固定销的中间截面直径小于近端面直径，用来扣住合闸弹簧固定座。根据本技术的一个最佳实施例，所述压力传感器采用应变压阻式传感器芯片。根据本技术的一个最佳实施例，所述信号处理装置为信号处理电路板，其包括RF滤波器、信号放大器及位高速AD转换。根据本技术的一个最佳实施例，在合闸弹簧两端都安装有合闸弹簧固定支座，其中合闸弹簧第一固定支座与弹簧机构牛头配合，合闸弹簧第二固定支座与合闸弹簧固定销配合。根据本技术的一个最佳实施例，根据本技术的一个最佳实施例，合闸弹簧固定销两端开有螺纹孔，通过螺栓和垫片将合闸弹簧固定销安装在断路器机构的左右侧板上。根据本技术的一个最佳实施例，所述压力传感器安装在合闸弹簧固定销靠近端面一侧处，与螺纹孔保持一定距离。根据本技术的一个最佳实施例，所述压力传感器用胶覆盖表面以防水和防尘。本技术新的在线监测断路器合闸弹簧压力的传感器装置能够时时监测断路器合闸弹簧的压力，为断路器机械特性在线监测提供可靠的数据。附图说明图1A-1C为本技术最佳实施例的在线监测断路器合闸弹簧压力的传感器装置结构示意图；其中，图1A为立体图，图1B为装有压力传感器的合闸弹簧固定销部分结构示意图，图1C为图1B中A-A线的剖面图；图2为本技术最佳实施例的在线监测断路器合闸弹簧压力的传感器装置，合闸弹簧压力传感器装置示意图；图3为本技术最佳实施例的在线监测断路器合闸弹簧压力的传感器装置，压力传感器原理结构图；图4为本技术最佳实施例的在线监测断路器合闸弹簧压力的传感器装置，压力传感器信号处理流程图；图5为本技术最佳实施例的在线监测断路器合闸弹簧压力的传感器装置，压力信号放大部分电路原理图；图6为本技术最佳实施例的在线监测断路器合闸弹簧压力的传感器装置，断路器储能时合闸弹簧压力在线监测曲线；主要附图标记说明：10-合闸弹簧，11-合闸弹簧固定销，12-压力传感器芯片，14-螺纹孔，16-弹簧机构牛头，18-合闸弹簧固定支座，19-合闸弹簧固定支座。具体实施方式下面结合本技术的附图，更详细地描述本技术的最佳实施例。本技术目的在于针对合闸弹簧因疲劳而不能提供足够的能量来进行合闸操作的问题，提出了一种能够在线监测断路器合闸弹簧压力的传感器装置。本技术的目的可以通过以下技术方案来实现。图1A-1C为本技术最佳实施例的在线监测断路器合闸弹簧压力的传感器装置结构示意图；其中，图1A为立体图，图1B为装有压力传感器的合闸弹簧固定销部分结构示意图，图1C为图1B中A-A线的剖面图。 在线监测断路器合闸弹簧压力的传感器装置，包括合闸弹簧10、合闸弹簧固定销11、安装在固定销上的压力传感器12和信号处理装置(附图中未示出)。根据本技术的一最佳实施例，合闸弹簧固定销11安装在合闸弹簧固定支座19的后方，合闸弹簧固定销11的中间截面直径小于近端面直径，用来扣住合闸弹簧固定座。如图1B和图2中更清楚示出。根据本技术的一最佳实施例，所述压力传感器12采用应变压阻式传感器芯片。根据本技术的一最佳实施例，所述信号处理装置为信号处理电路板，其包括RF滤波器、信号放大器及16位高速AD转换，具体电路如图5所示。根据本技术的一最佳实施例，合闸弹簧固定销11两端开有螺纹孔14，可以通过螺栓和垫片将合闸弹簧固定销11安装在断路器机构的左右侧板上。合闸弹簧作为断路器操作机构的动力源，本最佳实施例只针对操作机构中合闸弹簧部分进行描述。参照图1A-1C所示，在合闸弹簧10两端都安装有合闸弹簧固定支座18、19，其中左侧的合闸弹簧固定支座18与弹簧机构牛头16配合，右侧的合闸弹簧固定支座19与合闸弹簧固定销11配合。断路器在储能的过程中，合闸弹簧固定销11呈相对静止状态，弹簧机构牛头16缓缓压缩合闸弹簧10进行储能。图2为本技术最佳实施例的在线监测断路器合闸弹簧压力 的传感器装置，合闸弹簧压力传感器装置示意图。压力传感器芯片12安装在合闸弹簧固定销11靠近端面的一侧，并在安装传感器后用胶将其表面覆盖以达到防水和防尘的目的。合闸弹簧固定销中间截面半径设计为比靠近端面的截面半径小，用来扣住合闸弹簧固定支座19。固定销两端都设计有螺纹孔14，利用螺栓和平垫将固定栓安装到断路器的侧板上。压力传感器芯片12安装深度与螺纹孔14需要保持0.5-3毫米。根据本技术最佳实施例，采用1毫米的距离，合闸弹簧固定销安装过程中，尽量避免传感器芯片正对着合闸弹簧固定支座19。断路器合闸弹簧10受力压缩后会对合闸弹簧固定销11产生力的作用，安装在合闸弹簧固定销11上的压力传感器芯片12能够根据其受力情况将压力信号转换为电压信号。图3为本技术最佳实施例的在线监测断路器合闸弹簧压力的传感器装置，压力传感器原理结构图；压力传感器信号处理流程图。本传感器采用应变压阻式传感器，传感器芯片有四条信号线21,22,23,24和一条屏蔽裸线25，其中两条激励信号线分别为激励+线21和激励-线23，用于传感器芯片供电；另外两条信号线信号+线22和信号-线24，用于输出传感器测得的数据。本压力传感器工作原理如下：压力传感器在没有受力的情况下，其电阻桥臂处于平衡状态，信号输出电压为零；压力传感器在受到外界压力或拉力的情况下，应变片发生形变导致桥臂电阻发生变化，从而改变输出电压。图4为本技术最佳实施例的在线监测断路器合闸弹簧压力的传感器装置，压力传感器信号处理流程图。压力传感器感受到合闸弹簧的压力后，根据传感器应变电阻变化而输出相应的电压值，传感器输出电压的幅值通常为几毫伏到十几毫伏，需要经过仪表放 大器进行放大，本仪表放大器具有输入电阻高、共模抑制比高以及差模增益大的特点，能够将压力传感器输出的差分信号有效放大。信号经过放大后然后利用Cortex-M4MCU芯片进行高速16位AD转换，将放大后的模拟差分信号转换为数字信号上传到PC上位机软件。采用上述方案，由于传感器芯片安装在合闸弹簧的固定销上，在断路器合分闸的动作过程中其传感器芯片和固定销都不会发生移动，有效地延长了传感器的使用寿命和测量精度，并且能够承受断路器的大量动作。传感器芯片没有直接安装在合闸弹簧上，将不会对断路器的机械特性造成影响。传感本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种在线监测断路器合闸弹簧压力的传感器装置，包括合闸弹簧(10)，其特征在于：还包括合闸弹簧固定销(11)、安装在固定销上的压力传感器(12)和信号处理装置；合闸弹簧固定销(11)安装在合闸弹簧固定支座(19)的后方；所述信号处理装置用于将压力传感器(12)采集到的压力信号转换为电信号。
【技术特征摘要】
1.一种在线监测断路器合闸弹簧压力的传感器装置，包括合闸弹簧(10)，其特征在于：还包括合闸弹簧固定销(11)、安装在固定销上的压力传感器(12)和信号处理装置；合闸弹簧固定销(11)安装在合闸弹簧固定支座(19)的后方；所述信号处理装置用于将压力传感器(12)采集到的压力信号转换为电信号。2.根据权利要求1所述的在线监测断路器合闸弹簧压力的传感器装置，其特征在于：合闸弹簧固定销(11)的中间截面直径小于近端面直径，用来扣住合闸弹簧固定座。3.根据权利要求1所述的在线监测断路器合闸弹簧压力的传感器装置，其特征在于：所述压力传感器(12)采用应变压阻式传感器芯片。4.根据权利要求1所述的在线监测断路器合闸弹簧压力的传感器装置，其特征在于：所述信号处理装置为信号处理电路板，其包括RF滤波器、信号放大器及16位高速AD转换。5.根据权...
【专利技术属性】
技术研发人员：庄志坚，叶昕，卢聪文，
申请(专利权)人：ABB技术有限公司，
类型：新型
国别省市：瑞士;CH
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