CN101469971B - 检测真空断路器触头磨损量的方法及其装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种检测真空断路器触头磨损量的方法及其装置。本发明在真空断路器的动导电杆的一端上设有反射装置，相对于反射装置的反射面设有入射光源和反射光接收装置，反射光接收装置用于接收由入射光源发出并被反射装置反射后的光束。当触头发生磨损时，引起反射装置的角度位置发生变化，使得从反射装置反射的光束的接收位置也产生变化；测出反射光束的接收位置变化量，并利用触头的磨损量、入射光源、反射光接收装置、以及反射装置之间存在的三角函数关系，通过单片机计算出触头的磨损量并显示在显示单元上。本发明具有操作简单快捷、测量结果显示直观、测量准确度高等优点。

Description

检测真空断路器触头磨损量的方法及其装置

技术领域

本发明涉及电工技术领域，尤其涉及一种检测高压开关柜内真空断路器触头磨损量的方法及其装置。

背景技术

真空断路器的触头磨损到一定的尺寸后必须及时更换，以保证系统的安全运行。现有的测量真空断路器的触头磨损量的方法有两种：一是目测法，即通过操作人员肉眼观测断路器的触头来衡量触头的磨损程度。这种方法完全凭借操作人员的经验，主观成份大，可靠性差，极易产生过早更换或过期更换断路器触头的情况，造成生产资源的浪费或引发安全问题。另一种方法是采用机械尺进行人工测量。采用这种方法，为保证操作人员的安全，必须将被测高压开关柜同与之相连的高压系统部分断开才能进行，这样往往会造成一定范围内的停电，因而存在着操作不方便、检测不及时、检测结果不直观的缺点。

发明内容

本发明所要解决的技术问题在于克服现有技术的上述缺陷，提供一种能够方便、准确地检测真空断路器的触头磨损量的方法及实施该方法的装置。

本发明的一种检测真空断路器触头磨损量的方法，所述真空断路器包括真空灭弧室、静触头、动触头和动导电杆，动导电杆的一端穿过真空灭弧室的盖板与动触头相连，在动导电杆的另一端上设有反射装置，反射装置靠在动导电杆上并绕一枢轴转动，相对于反射装置的反射面设有入射光源和反射光接收装置，入射光源发出的光入射在反射装置的枢轴转动点上，反射光接收装置用于接收由入射光源发出并被反射装置反射后的光束；触头发生磨损时，反射装置绕枢轴转过一定的角度，使得从反射装置反射的光束的接收位置也产生变化；测出所述反射光束的接收位置变化量，通过公式触头的磨损量＝S×(ctg(α-β)-ctgα)，计算出触头的磨损量，其中：S为反射装置与动导电杆的接触点与枢轴转动点到真空灭弧室盖板的垂直线之间的垂直距离，α为初始状态下反射装置与枢轴转动点到真空灭弧室盖板的垂直线之间的夹角，β为触头发生磨损时反射装置绕枢轴转动点转过的角度。

本发明的一种真空断路器触头磨损量检测装置，所述真空断路器包括真空灭弧室、静触头、动触头和动导电杆，动导电杆的一端穿过真空灭弧室的盖板与动触头相连，所述检测装置包括反射装置、入射光源、反射光接收装置、单片机、按键输入单元及显示单元，反射装置设置在动导电杆的另一端，反射装置靠在动导电杆上并绕一枢轴转动，入射光源和反射光接收装置相对于反射板的反射面设置，入射光源发出的光入射在反射装置的枢轴转动点上，单片机分别与反射光接收装置、按键输入单元及显示单元相连，其中：反射光接收装置，用于接收由入射光源发出并被所述反射装置反射后的光束；单片机，用于接收反射光接收装置发送的信号，计算动触头的磨损量并将计算结果显示在显示单元上。

在上述检测真空断路器触头磨损量的方法的及其装置中，还包括一支架，支架垂直设置在真空灭弧室的盖板上，反射板的一端通过枢轴与支架转动连接，另一端斜靠在动导电杆上。

采用上述技术方案后，在高压开关柜外的安全区域检测反射光束的位移变化量，通过单片机自动计算动触头的磨损量，并将显示结果直接显示在显示单元，具有操作简单快捷、测量结果显示直观、测量准确度高等优点。

附图说明

图1是本发明真空断路器触头磨损量检测装置的一种实施方式的示意图；

图1A为图1的I部分的放大示意图；

图2是图1的真空断路器触头磨损量检测装置的电路框图；

图3是本发明检测真空断路器触头磨损量的方法的原理图；

图4是本发明的反射板及导电杆的局部示意图；

图5是本发明的反射光接收装置的另一种实施方式的结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明做进一步说明。

图1示出了真空断路器的主要结构，包括动支架11、静支架12、绝缘杆13、真空灭弧室14、动导电杆15、动触头及静触头等，其中动触头和静触头位于真空灭弧室14内，动导电杆的15一端穿过真空灭弧室的盖板与真空灭弧室内的动触头相连。为了便于清楚地表示本发明，图1中的真空断路器结构与实际的真空断路器相互倒置。

本发明的检测真空断路器触头磨损量的方法，是在动导电杆的另一端上设有反射装置，相对于反射装置的反射面设有入射光源和反射光接收装置，反射光接收装置用于接收由入射光源发出并被所述反射装置反射后的光束；当触头发生磨损时，引起反射装置的角度位置发生变化，使得从反射装置反射的光束的接收位置也产生变化；测出反射光束的接收位置变化量，并利用触头的磨损量、入射光源、反射光接收装置、以及反射装置之间存在的三角函数关系，计算出触头的磨损量。

参考图1至图2，在该实施方式中，本发明的真空断路器触头磨损量检测装置包括反射板2、激光源3、光电检测器4、单片机5、传动机构6、光电编码器7、按键输入单元8、显示单元9及电源200。反射板2的一端通过枢轴固定，另一端斜靠在动导电杆15与动触头相对的一端上并绕枢轴转动。激光源3和光电检测器4相对于反射板的反射面设置，激光源3和光电检测器4布置在同一平面上，并使激光源3发出的激光束入射在反射板2的枢轴转动点上。在一种实施方式中，如图4所示，在真空灭弧室的盖板140上垂直地设置有一支架16，反射板2的一端通过枢轴与支架16转动连接；激光源3固设在一固定架110上。传动机构6包括电机61、电机皮带盘62、传动带63、转动轴64以及转动皮带盘65。电机61和转动轴64固定在固定架110上，电机皮带盘62套设在所述电机61的主轴上，转动皮带盘65套设在转动轴64上，传动带63套设在电机皮带盘62和转动皮带盘65上。光电检测器4固设在传动带63上，可随传送带63上下移动。光电编码器7固设在电机61的主轴上并随电机的主轴一起转动，用于检测光电检测器4的位移量。单片机5分别与激光源3、光电检测器4、光电编码器7、电机61、按键输入单元8、显示单元9及电源200相连。单片机5用于接收光电检测器4及光电编码器7发送的信号，控制激光源3发射激光及电机61工作，计算动触头的磨损量并将计算结果显示在显示单元9上。

下面及结合图3对本发明检测真空断路器触头磨损量的方法的一较佳实施方式做具体说明。在图3中，A点表示光源入射点，其可以是图1中激光源3的位置，该光源入射点的位置固定不变。OF表示初始状态时反射板2的法线，OF’表示触头磨损后反射板2处于新位置时的法线。B点表示初始状态时反射光的反射点，其可以是图1A中光电检测器4的初始位置。B’点表示触头磨损后反射板处于新位置时的光束反射点，即光电检测器4的新位置。O点表示反射板2的枢轴转动点，从A点发出的光入射在O点。D点表示初始状态时反射板2与动导电杆15的接触点。D’点表示触头磨损后反射板处于新位置时反射板2与动导电杆15的接触点。C点表示动导电杆15的上端面延长线与支架16的交点。C’点表示触头磨损后反射板2处于新位置时动导电杆15的上端面延长线与支架16的交点。CC’为触头磨损量，CD和C’D’为反射板2与动导电杆15的接触点与支架16之间的垂直距离。

在初始状态时，ΔAOB的三条边是已知的，只要测出这三条边的长度，根据余弦定理，可算出∠AOB和∠OAB的大小。当触头发生磨损时，反射板绕O点转过一定的角度，反射光束由B点移动到B’点。若以光电检测器4的初始位置表示B点的话，则必须使光电检测器4移到B’点才能接收到反射板2反射的激光。通过图1A的光电编码器7可以测出光电检测器相对于初始状态移动的位移量，即BB’的距离，从而也就可以知道AB’的距离。由于OA以及∠OAB均为已知，通过余弦定理可以算出OB’的长度，然后再通过正弦定理求出∠AOB’。根据光学知识，当反射面的位置改变时，反射角的变化量等于法线变化量的两倍。即∠AOB’-∠AOB＝2*∠FOF’，于是可求出∠FOF’的大小。由于∠DOD’＝∠FOF’，并且在设计制造过程中，支架16与反射板2之间的夹角∠COD已知，CD＝C’D’且长度已知，所以可求出∠COD’＝∠COD-∠DOD’。最后，通过公式CC’＝OC’-OC＝C’D’*ctg∠C’OD’-CD*ctg∠COD求出触头磨损量。

由上述描述可知，本发明的较佳实施方式在初始状态下，激光源发出的激光被反射板反射后被光电检测器接收，测出支架与反射板之间的夹角、反射板与动导电杆的接触点到支架的垂直距离、激光源与枢轴转动点、激光源与光电检测器以及光电检测器与枢轴转动点之间的距离。当触头发生磨损时，反射板绕枢轴转过一定的角度，移动光电检测器，使光电检测器接收到反射板反射的激光；测出光电检测器相对于初始状态移动的位移量，通过测出的所述位移量，并利用激光源、枢轴转动点以及光电检测器所形成的三角函数关系，求出触头磨损后反射板绕枢轴转过的角度，然后再计算出触头的磨损量。

在另一种实施方式中，如图5所示，用于接收由激光源3发出并被反射板2反射后的光束的反射光接收装置并非是上述的单个光电检测器，而是由多个光电检测器41和光电检测器板42组成，多个光电检测器41设置在光电检测器板42上，竖直排成一列，这多个光电检测器41可以以相互紧挨着的方式排列，也可以彼此间隔一定的距离。当从反射板2反射的光束的接收位置产生变化时，在反射光接收装置上反映为由不同的两个光电检测器接收到光束，只要测量出这两个不同光电检测器之间的距离，就知道了反射光束的接收位置变化量(即上文中BB’的距离)，利用上文的算法，可以算出触头的磨损量。采用这种实施方式，省去了上文中传动机构以及检测位移量的传感器。

本发明所采用的入射光源不限于激光源，可以是准直性较好的任何光源。从入射光源入射在反射板上的入射点也并不限于枢轴转动点。本领域普通技术人员应该理解本发明并不限于在此描述的实施例，并可以进行各种修改和变化而不背离本发明的精神和范围。

Claims (10)

1.一种检测真空断路器触头磨损量的方法，所述真空断路器包括真空灭弧室、静触头、动触头和动导电杆，所述动导电杆的一端穿过真空灭弧室的盖板与所述动触头相连，其特征在于：

在动导电杆的另一端上设有反射装置，所述反射装置靠在所述动导电杆上并绕一枢轴转动，相对于所述反射装置的反射面设有入射光源和反射光接收装置，所述入射光源发出的光入射在反射装置的枢轴转动点上，所述反射光接收装置用于接收由入射光源发出并被所述反射装置反射后的光束；

触头发生磨损时，反射装置绕枢轴转过一定的角度，使得从反射装置反射的光束的接收位置也产生变化；测出所述反射光束的接收位置变化量，通过公式触头的磨损量＝S×(ctg(α-β)-ctgα)，计算出触头的磨损量，其中：S为反射装置与动导电杆的接触点与枢轴转动点到真空灭弧室盖板的垂直线之间的垂直距离，α为初始状态下反射装置与枢轴转动点到真空灭弧室盖板的垂直线之间的夹角，β为触头发生磨损时反射装置绕枢轴转动点转过的角度。

2.如权利要求1所述的一种检测真空断路器触头磨损量的方法，其特征在于：所述反射装置为一反射板，所述入射光源为激光源，所述反射光接收装置为光电检测器。

3.如权利要求2所述的一种检测真空断路器触头磨损量的方法，其特征在于：还包括一支架，所述支架垂直设置在所述真空灭弧室的盖板上，所述反射板的一端通过枢轴与所述支架转动连接，另一端斜靠在所述动导电杆上。

4.一种真空断路器触头磨损量检测装置，所述真空断路器包括真空灭弧室、静触头、动触头和动导电杆，所述动导电杆的一端穿过真空灭弧室的盖板与所述动触头相连，其特征在于，所述检测装置包括反射装置、入射光源、反射光接收装置、单片机、按键输入单元及显示单元，所述反射装置设置在动导电杆的另一端，反射装置靠在所述动导电杆上并绕一枢轴转动，所述入射光源和所述反射光接收装置相对于所述反射板的反射面设置，入射光源发出的光入射在反射装置的枢轴转动点上，所述单片机分别与反射光接收装置、按键输入单元及显示单元相连，其中：

反射光接收装置，用于接收由入射光源发出并被所述反射装置反射后的光束；

单片机，用于接收反射光接收装置发送的信号，计算动触头的磨损量并将计算结果显示在所述显示单元上。

5.如权利要求4所述的一种真空断路器触头磨损量检测装置，其特征在于，所述反射装置为一反射板，所述入射光源为激光源，所述反射光接收装置为光电检测器；所述激光源与所述单片机相连。

6.如权利要求5所述的一种真空断路器触头磨损量检测装置，其特征在于，还包括用于带动所述光电检测器进行位移的传动机构和用于检测所述光电检测器的位移量的传感器，所述传动机构和所述传感器分别与所述单片机相连。

7.如权利要求6所述的一种真空断路器触头磨损量检测装置，其特征在于，还包括一固定架，激光源和传动机构固设在所述固定架上。

8.如权利要求7所述的一种真空断路器触头磨损量检测装置，其特征在于，所述传动机构包括电机、电机皮带盘、传动带、转动轴以及转动皮带盘；所述电机和所述转动轴固定在所述固定架上，所述电机皮带盘套设在所述电机的主轴上，所述转动皮带盘套设在所述转动轴上，所述传动带套设在电机皮带盘和转动皮带盘上；光电检测器固设在传动带上，电机与单片机相连。

9.如权利要求4所述的一种真空断路器触头磨损量检测装置，其特征在于，所述反射装置为一反射板，所述入射光源为激光源，所述反射光接收装置由多个光电检测器和光电检测器板组成，所述多个光电检测器设置在光电检测器板上，竖直排成一列；所述激光源与单片机相连。

10.如权利要求8或9所述的一种真空断路器触头磨损量检测装置，其特征在于，还包括一支架，所述支架垂直设置在真空灭弧室的盖板上，所述反射板的一端通过枢轴与所述支架转动连接，另一端斜靠在动导电杆上。

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