一种隔离开关机械负载自动测量装置及其检测方法制造方法及图纸

一种隔离开关机械负载自动测量装置及其检测方法，涉及供电或配电用的开关装置，尤其涉及一种用于检测或反应隔离开关的机械或电气故障的装置及其检测方法，包括现场测量装置和专家诊断系统；现场测量装置采集被检测隔离开关的测量数据并传送给专家诊断系统；现场测量装置包括单片机，扭矩传感器和角度生成模块；扭矩传感器连接到单片机的接口电路上；角度生成模块根据隔离开关的基础参数计算生成模拟角度计数脉冲的主轴转角信号；单片机根据主轴转角信号确定采样周期，通过扭矩传感器测量主轴扭矩。通过软件模拟实现隔离开关主轴转角的无传感器检测；配合贴装在主轴上的扭矩传感器，实现对主轴扭矩的无损检测和隔离开关机械性能的自动监测。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及供电或配电用的开关装置，尤其涉及一种用于检测或反应隔离开关的机械或电气故障的装置及其检测方法。
技术介绍
高压隔离开关是变电站用量最多的设备之一，它的故障率也高居榜首。主要是因为户外隔离开关传动环节直接暴露在大气中经受着日晒雨淋，平时操作频率较低，轴销、轴承等传动部位缺少润滑和相对运动，因此其操作卡涩的情况较多。目前，高压隔离开关的状态检测手段主要依赖红外、接触电阻、超声进行，惟独机械故障还没有一个有效监测手段。隔离开关的机械故障不能早诊断、早处理，往往处于“不坏不知，不坏不修、坏了已晚”的被动局面，导致因隔离开关机械卡涩故障造成“非停”事故的频发。中国专利技术专利申请“一种户外高压隔离开关的检测装置及检测方法”(专利技术专利申请号：201410333992.X公开号：CN104198929A)公开了一种户外高压隔离开关的检测装置及检测方法，检测装置包括用于检测主轴转动力矩的机械特性测量仪、用于检测触指压力的触指压力测量仪、用于检测回路电阻的回路电阻测量仪以及用于对检测结果进行监测的监测单元，机械特性测量仪、触指压力测量仪和回路电阻测量仪与监测单元的输入端口连接。该技术方案的结构原理如图1所示，其中的机械特性测量仪包括安装在传动机构主轴上用于检测主轴转动角度的角度传感器以及安装在操动机构上用于检测主轴转动力矩的主轴力矩检测设备；转角测量采用光电传感器加分度盘的方案，主轴力矩检测则是利用三相功率传感器测量电机输入功率的方法间接获得主轴扭矩的变化。由于光电传感器需要将传感器长期装在主轴上，并在户外的环境中，传感器受灰尘、雨水的影响较大。如果发射管或接收管受到灰尘的污染，将影响光脉冲的产生，甚至无效。为了降低阳光、灰尘的影响，也有采用增量光电编码器替代光电传感器的技术方案。中国专利技术专利申请“一种基于拉线式传感器的隔离开关在线监测系统及其方法”(专利技术专利申请号：201510616575.0公开号：CN105319500A)公开了一种使用拉线式传感器作为角度传感器的隔离开关在线监测系统，包括：电机电流测量模块、机构输出角度测量模块、数据采集前端模块、上位机软件模块，电机电流测量模块用于测量电机的电流；机构输出角度测量模块用于测量隔离开关操动机构的输出角度；数据采集前端模块用于储存接收到的各类数据；上位机软件模块，用于判定接收到的数据是否合格，并根据出现的故障和故障解决的方法建立数据库。该现有技术方案采用拉线式位移传感器测量隔离开关操动机构的输出角度，拉线式位移传感器通过固定于隔离开关操动机构主轴上的凸轮等安装配件实现角度测量。因长期置于户外环境中，增量光电编码器或拉线式位移传感器本身及其安装配件同样会受到雨水侵袭。由于传感器与主轴(隔离开关操动机构主轴)之间需要有相对运动，防水密封问题也较难解决。除此之外，对于已经运行在高压线路上的大量已有隔离开关来说，上述各现有技术方案中的传感器安装操作并非易事。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种能够解决上述技术问题的隔离开关机械负载自动测量装置。本专利技术解决上述技术问题所采用的技术方案是：一种隔离开关机械负载自动测量装置，用于高压隔离开关机械性能的自动检测，包括置于隔离开关操动机构的机构箱内部的现场测量装置，以及连接到现场测量装置的专家诊断系统；所述的现场测量装置采集被检测隔离开关的测量数据并传送给专家诊断系统；其特征在于：所述的现场测量装置包括用于执行控制运算程序的单片机，安装在操动机构的主轴上的扭矩传感器，以及实现主轴转角无传感器检测的角度生成模块；所述的扭矩传感器连接到单片机的接口电路上；所述的角度生成模块是由单片机执行的软件功能模块，能够根据隔离开关的基础参数计算生成模拟角度计数脉冲的主轴转角信号；单片机根据主轴转角信号确定采样周期，通过扭矩传感器测量主轴扭矩。本专利技术的隔离开关机械负载自动测量装置的一种较佳的技术方案，其特征在于所述的角度生成模块连接到隔离开关的辅助开关触点；隔离开关操动机构的分闸或合闸动作信号，通过辅助开关触点传送到角度生成模块；所述的角度生成模块连接到基础参数设置模块和系统初始化模块，获取隔离开关的基础参数，根据隔离开关的基础参数计算主轴扭矩的采样周期，生成模拟角度计数脉冲的主轴转角信号。本专利技术的隔离开关机械负载自动测量装置的一种更好的技术方案，其特征在于所述的扭矩传感器由粘贴在操动机构的主轴上的4只应变片构成，所述的4只应变片连接成全桥电路，全桥电路的输出信号端连接到运算放大器的差分信号输入端，输出信号经过运算放大器放大并整形后，通过A/D转换接口转变为数字信号传送给单片机。本专利技术的隔离开关机械负载自动测量装置的一种优选的技术方案，其特征在于所述隔离开关的基础参数包括主轴最大转角θm、扭矩采样间隔θs和隔离开关的分合闸时间t0；所述的角度生成模块依据公式t2＝θs*t1＝θs*t0/θm计算采样周期，生成主轴转角信号，式中，t2为采样周期，t1为主轴1每转动1°所需要的时间，t1＝t0/θm。本专利技术的隔离开关机械负载自动测量装置的一种改进的技术方案，其特征在于还包括用于对扭矩传感器进行现场标定的扭矩标定传感器；所述的扭矩标定传感器在执行扭矩标定操作期间临时可拆卸地固定在主轴上，定位在邻近被标定的扭矩传感器的部位；系统初始化模块通过扭矩标定传感器和扭矩传感器同时检测施加在主轴上的扭矩，得到标定扭矩值M0和扭矩采样值M1，根据公式a＝M0/M1计算得到扭矩校正系数a，存储在单片机的非易失存储器中。本专利技术的隔离开关机械负载自动测量装置的另一种改进的技术方案，其特征在于现场测量装置根据角度生成模块确定采样周期，每个采样周期通过扭矩传感器对主轴输出扭矩进行一次采样；单片机依据公式θ＝t/t1＝t*θm/t0将采样时间t转化为主轴转角θ,得到“扭矩-转角”数据，传送给专家诊断系统，由专家诊断系统生成直观展示主轴扭矩随转角变化的“扭矩-转角”曲线。本专利技术的隔离开关机械负载自动测量装置的一种进一步的技术方案，其特征在于还包括测量主轴电机功率的功率传感器；所述的功率传感器通过机构箱内的电机功率信号采集点，连接到从操动机构的三相电机供电线路上；现场测量装置根据角度生成模块确定采样周期，每个采样周期通过功率传感器对电源电压和电流进行一次采样，采样得到的电压和电流取样值通过A/D转换电路传送到功率模块，计算出对应采样时刻的电机功率P；单片机依据公式θ＝t/t1＝t*θm/t0将采样时间t转化为主轴转角θ,得到“功率-转角”数据并传送给专家诊断系统，由专家诊断系统生成直观展示主轴电机功率随转角变化的“功率-转角”曲线。本专利技术的另一个目的是提供一种用于上述隔离开关机械负载自动测量装置的检测方法。本专利技术解决上述技术问题所采用的技术方案是：一种用于上述隔离开关机械负载自动测量装置的检测方法，包括以下步骤：S100：在隔离开关操动机构的主轴上粘贴应变片，构成用于测量主轴扭矩的扭矩传感器；S200：角度生成模块接收隔离开关操动机构的分闸或合闸动作信号，启动分闸或合闸动作采样计时；S300：角度生成模块读取隔离开关的基础参数，计算生成模拟角度计数脉冲的主轴转角信号；S400：根据主轴转角信号确定采样周期，通过扭矩传感器120采样测量主轴扭矩，记录主本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种隔离开关机械负载自动测量装置，用于高压隔离开关机械性能的自动检测，包括置于隔离开关操动机构的机构箱内部的现场测量装置，以及连接到现场测量装置的专家诊断系统；所述的现场测量装置采集被检测隔离开关的测量数据并传送给专家诊断系统；其特征在于：所述的现场测量装置包括用于执行控制运算程序的单片机，安装在操动机构的主轴上的扭矩传感器，以及实现主轴转角无传感器检测的角度生成模块；所述的扭矩传感器连接到单片机的接口电路上；所述的角度生成模块是由单片机执行的软件功能模块，能够根据隔离开关的基础参数计算生成模拟角度计数脉冲的主轴转角信号；单片机根据主轴转角信号确定采样周期，通过扭矩传感器测量主轴扭矩。

【技术特征摘要】
1.一种隔离开关机械负载自动测量装置，用于高压隔离开关机械性能的自动检测，包括置于隔离开关操动机构的机构箱内部的现场测量装置，以及连接到现场测量装置的专家诊断系统；所述的现场测量装置采集被检测隔离开关的测量数据并传送给专家诊断系统；其特征在于：所述的现场测量装置包括用于执行控制运算程序的单片机，安装在操动机构的主轴上的扭矩传感器，以及实现主轴转角无传感器检测的角度生成模块；所述的扭矩传感器连接到单片机的接口电路上；所述的角度生成模块是由单片机执行的软件功能模块，能够根据隔离开关的基础参数计算生成模拟角度计数脉冲的主轴转角信号；单片机根据主轴转角信号确定采样周期，通过扭矩传感器测量主轴扭矩。2.根据权利要求1所述的隔离开关机械负载自动测量装置，其特征在于所述的角度生成模块连接到隔离开关的辅助开关触点；隔离开关操动机构的分闸或合闸动作信号，通过辅助开关触点传送到角度生成模块；所述的角度生成模块连接到基础参数设置模块和系统初始化模块，获取隔离开关的基础参数，根据隔离开关的基础参数计算主轴扭矩的采样周期，生成模拟角度计数脉冲的主轴转角信号。3.根据权利要求1所述的隔离开关机械负载自动测量装置，其特征在于所述的扭矩传感器由粘贴在操动机构的主轴上的4只应变片构成，所述的4只应变片连接成全桥电路，全桥电路的输出信号端连接到运算放大器的差分信号输入端，输出信号经过运算放大器放大并整形后，通过A/D转换接口转变为数字信号传送给单片机。4.根据权利要求1所述的隔离开关机械负载自动测量装置，其特征在于所述隔离开关的基础参数包括主轴最大转角θm、扭矩采样间隔θs和隔离开关的分合闸时间t0；所述的角度生成模块依据公式t2＝θs*t1＝θs*t0/θm计算采样周期，生成主轴转角信号，式中，t2为采样周期，t1为主轴1每转动1°所需要的时间，t1＝t0/θm。5.根据权利要求3所述的隔离开关机械负载自动测量装置，其特征在于还包括用于对扭矩传感器进行现场标定的扭矩标定传感器；所述的扭矩标定传感器在执行扭矩标定操作期间临时可拆卸地固定在主轴上，定位在邻近被标定的扭矩传感器的部位；系统初始化模块通过扭矩标定传感器和扭矩传感器同时检测施加在主轴上的扭矩，得到标定扭矩值M0和扭矩采样值M1，根据公式a＝M0/M1计算得到扭矩校正系数a，存储在单片机的非易失存储器中。6.根据权利要求4所述的隔离开关机械负载自动测量装置，其特征在于现场测量装置根据角度生成模块确定采样周期，每个采样周期通过扭矩传感器对主轴输出扭矩进行一次采样；单片机依据公式θ＝t/t1＝t*θm/t0将采样时间t转化为主轴转角θ,得到“扭矩-转角”数据，传送给专家诊断系统，由专家诊断系统生成直观展示主轴扭...

【专利技术属性】
技术研发人员：徐楠，李洋，王栋，黄震宇，周录波，王大方，
申请(专利权)人：国网上海市电力公司，
类型：发明
国别省市：上海;31