高压断路器分合闸速度测量装置及方法制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种高压断路器分合闸速度测量装置及方法，该装置包括传感器安装框架、位移传感器和智能测速控制器；该方法在高压断路器动作的同时，实时采集位移传感器的输出电压信号，通过校正和计算后，以一定比例输出动触头的位移‑时间曲线。本发明专利技术通过非线性插值以及查表的方法对位移传感器的非线性特性进行实时校正和输出，使输出的位移‑时间曲线更接近动触头的实际运动曲线；能够自动完成高压断路器分合闸位移曲线的计算和输出，测量精度高，能适应不同场合的需要。

Device and method for measuring switching speed of high voltage circuit breaker

The invention discloses a switching speed measuring device and method of a high-voltage circuit breaker, the device includes a sensor mounting frame, displacement sensor and intelligent speed controller; the method in high voltage circuit breaker action at the same time, the output voltage signal acquisition by displacement sensor, calibration and calculation, the output displacement of the moving contact time curve in a certain proportion. The present invention real-time correction and output by nonlinear interpolation and look-up table method of nonlinear characteristics of the displacement sensor, the displacement time curve output is closer to the actual motion curve of the movable contacts; can automatically calculate and output high-voltage circuit breaker closing displacement curve, high measurement precision, can meet the needs of different situations.

【技术实现步骤摘要】
高压断路器分合闸速度测量装置及方法
本专利技术属于电力设备状态监控领域，尤其涉及一种高压断路器分合闸速度测量装置及方法。
技术介绍
在电力系统中，高压断路器是一种被广泛使用的电气设备，其分合闸速度对其分断能力有直接的影响，只有保证适当的分、合闸速度，才能充分发挥其开断电流的能力。因此，精确测量、计算并分析高压断路器的分、合闸速度具有重要的意义。一般来说，测速装置通过把断路器动触头的机械运动转化为电信号、光信号、磁信号等可直接测量的信号，间接得到动触头的位移特性曲线。常见的断路器速度测试装置主要有以下几种：1)电位式传感测量装置。此方法目前使用较为普遍，典型的方法是通过直线滑阻式位移传感器，将高压断路器动触头的位移信号转换为直流电压信号输出，使用示波器等设备观察，可以较为直观的反映动触头的位移特性，也可间接计算出动触头的运动速度。此种装置结构简单，使用方便，分辨率高，但是安装困难，存在磨损和摩擦等缺点。2)电磁式传感测量装置。例如电感式位移传感器，此传感器依据的是电磁感应原理，将被测位移量转换为线圈自感的变化，经过处理，得到电压、电流或频率变化的电信号，从而实现位移测量。其优点是没有摩擦，灵敏度高，测量精度高，测量范围宽。缺点是响应速度慢，不利于高频动态测量，且对线圈供电电源的频率和振幅稳定度要求较高。3)光电式传感测量装置。常用的光电式传感器是光栅，它是通过计量光栅的莫尔条纹现象进行测量的。通过对输出脉冲进行计数，间接得到被测机构的运动时间，结合光栅间距，可以计算出运动速度。光栅式测速装置的测量精度很搞，量程大，抗干扰能力强，但是其工艺复杂且对工作环境敏感，抗冲击和震动能力不强，易受油污和尘埃的影响。4)高速相机测速装置。利用高速相机，获得断路器运动机构上参考标记随着运动机构运动的视频，通过算法的分析和处理，识别出参考标记的运动轨迹，从而间接得到运动机构的位移和速度。此装置直观易懂，但操作复杂，需要编写涉及到机器视觉的识别处理程序，并且设备费用较为昂贵。以上几类断路器速度测试装置，普遍具有传感器固定安装困难，传感器固定不牢，或造成断路器运动卡涩等缺点，因此，会对断路器速度特性的测量产生一定的不利影响。此外，由于制造误差和传感器本身材料特性等原因，传感器的输出特性总存在一定的非线性，它直接影响了检测的精度。
技术实现思路
专利技术目的：针对以上问题，本专利技术提出一种高压断路器分合闸速度测量装置及方法，该装置便于安装；该方法测量精度高，并能够对位移传感器的非线性进行校正。技术方案：为实现本专利技术的目的，本专利技术所采用的技术方案是：一种具有自校准功能的高压断路器分合闸速度测量装置，传感器安装框架、位移传感器、智能测速控制器；位移传感器通过传感器安装框架安装在高压断路器上，智能测速控制器实时采集位移传感器的输出电压信号，校正和计算后输出动触头的位移-时间曲线。进一步地，智能测速控制器包括电源模块、控制模块、A/D模块、人机交互模块和输出模块。进一步地，智能测速控制器采用非线性校正程序对位移传感器进行实时校正，非线性校正程序采用插值计算以及查表的方法。进一步地，传感器安装框架上设置直线导向轴，位移传感器通过轴承连接直线导向轴。进一步地，传感器安装框架上设置限位模块。进一步地，人机交互模块包括显示器和按键。一种高压断路器分合闸速度测量方法，具体包括以下步骤：(1)采集采样点的位置数据和输出电压数据；(2)对采样点数据进行线性化插值计算；(3)实时采集输出电压；(4)通过查找线性化插值计算结果的方法，得到实时位置。进一步地，步骤(2)中将计算结果以表格形式存储。有益效果：本专利技术通过非线性插值以及查表的方法对位移传感器的非线性特性进行实时校正和输出，使输出的位移-时间曲线更接近动触头的实际运动曲线；能够自动完成高压断路器分合闸位移曲线的计算和输出，测量精度高，能适应不同场合的需要。本专利技术的传感器安装框架部分设置直线导向轴，可保证位移传感器沿直线运行，提高测量精度的同时对传感器起到保护作用；可通过智能控制器的按键手动标定位移传感器运动端位置，从而能随时对位移传感器的非线性进行校正操作；整个装置使用可循环充电锂电池作为电源，方便装置的拆装及使用。附图说明图1是本专利技术的高压断路器分合闸速度测量装置；图2是测量装置安装在高压断路器上的示意图；图3是智能测速控制器示意图；图4是位移传感器非线性校正的过程示意图；图5是控制器芯片存储流程图；图6是本专利技术的测量装置测量流程图。具体实施方式下面结合附图和实施例对本专利技术的技术方案作进一步的说明。如图1所示是本专利技术所述的具有自校准功能的高压断路器分合闸速度测量装置，如图2所示是测量装置安装在高压断路器上的示意图。测量装置包括传感器安装框架、位移传感器、智能测速控制器；位移传感器通过传感器安装框架安装在高压断路器上，智能测速控制器实时采集位移传感器的输出电压信号，校正和计算后输出动触头的位移-时间曲线。由锂电池通过DC-DC电压变换模块同时给智能测速控制器和位移传感器供电。传感器安装框架上设置直线导向轴1，直线导向轴1用于保证位移传感器运动端沿着直线运行，使速度测量结果更加精确。高精度滑阻式直线位移传感器2，该传感器的电阻值随着其运动端的位移而变化，从而输出相对应的电压值。因此，使用A/D模块采集位移传感器的输出电压，通过非线性校正算法，即可得到其运动端所对应的真实位移量。智能测速控制器3具有数据采集、位移传感器非线性矫正、校正结果输出等功能。位移传感器运动端的限位装置4，其作用为限制位移传感器运动端的最大位移和最小位移，从而保证位移传感器在整个测量过程均在有效测量范围内，同时对位移传感器起到保护作用。与直线导向轴配合使用的轴承5，保证了位移传感器运动端的直线运行，提高测量精度的同时对位移传感器进行了保护。传感器安装框架上设置了带法兰的直线轴承和导向轴。直线轴承是一种精度高、成本低、摩擦阻力小的直线运动系统，其外圈之内有钢球保持架，保持架装有多个滚球，滚球作无限循环运动。直线轴承配合相应尺寸的导向轴，利用滚珠的滚动实现摩擦系数非常低的相对直线运动。由于承载球与导向轴呈点接触，使用载荷小，钢球以极小的磨擦阻力旋转，因此能获得高精度的平稳运动。位移传感器运动端与直线轴承通过法兰模块连接在一起，保证了其在工作时严格沿着直线方向运动，避免了由于传感器安装问题导致的方向偏移而降低测量结果的精度。同时，此设置也对位移传感器进行了保护，减少其他方向的偏移对位移传感器造成的损坏。传感器安装框架上设置了位移传感器运动端限位装置。通常直线位移传感器运动拉杆的行程可分为有效行程、电气总行程和机械行程三种。有效行程又称为电阻行程，是指电阻从0到最大值的行程距离，在此范围内电阻随着拉杆运动而变化；电气行程包括了有效行程及其左右部分的无阻区；机械行程则大于电气行程，是位移传感器运动端可行进的最大行程。在整体安装框架上设置位移传感器运动端限位装置，只使用位移传感器的有效行程进行测量操作，可避免由于位移进入了拉杆行程的非有效部分而造成的测量误差。同时，限位模块还能避免当测量行程超过传感器量程时对传感器造成的损坏。锂电池的能量密度大，输出功率大，自放电小，工作温度范围宽，循环性能优越，可快速充放电且充电效率高，此外使用寿命长，本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种高压断路器分合闸速度测量装置，其特征在于：传感器安装框架、位移传感器、智能测速控制器；位移传感器通过传感器安装框架安装在高压断路器上，智能测速控制器实时采集位移传感器的输出电压信号，校正和计算后输出动触头的位移‑时间曲线。

【技术特征摘要】
1.一种高压断路器分合闸速度测量装置，其特征在于：传感器安装框架、位移传感器、智能测速控制器；位移传感器通过传感器安装框架安装在高压断路器上，智能测速控制器实时采集位移传感器的输出电压信号，校正和计算后输出动触头的位移-时间曲线。2.根据权利要求1所述的高压断路器分合闸速度测量装置，其特征在于：智能测速控制器包括电源模块、控制模块、A/D模块、人机交互模块和输出模块。3.根据权利要求1或2所述的高压断路器分合闸速度测量装置，其特征在于：智能测速控制器采用非线性校正程序对位移传感器进行实时校正。4.根据权利要求3所述的高压断路器分合闸速度测量装置，其特征在于：非线性校正程序采用插值计算以及查表的方法。5.根据权利要求1所述的高...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘通，赵科，王静君，高山，杨景刚，贾勇勇，张国钢，邓金秋，李洪涛，陶加贵，腾云，刘媛，李玉杰，宋思齐，康祯，
申请(专利权)人：江苏省电力试验研究院有限公司，国家电网公司，国网江苏省电力公司电力科学研究院，西安交通大学，
类型：发明
国别省市：江苏,32