CN102954849B - 一种测量高压开关设备动触头中内触指压力的装置及方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种测量高压开关设备动触头中内触指压力的装置及方法，包括装置本体、压力传感器模块、信号调理模块、主控模块以及上位机通讯模块，该压力传感器模块嵌在装置本体上而测量高压开关设备动触头触指在张开使装置本体插入时捆扎弹簧在触指上产生的垂直压力；该信号调理模块与压力传感器模块相连并将压力传感器模块生成的电信号进行调理和处理，该主控模块设置在信号调理模块与上位机通讯模块之间，该主控模块接收信号调理模块处理后的电信号并通过上位机通讯模块而发送至上位机，该上位机通讯模块与上位机通讯相连而接收上位机指令。与现有技术相比，本发明具有检测方便和检测及时等功效。

Description

一种测量高压开关设备动触头中内触指压力的装置及方法

技术领域

本发明涉及高压开关设备动触头的检测领域，更具体的说涉及一种测量高压开关设备动触头中内触指压力的装置及方法。

背景技术

发电厂、变电站的高压开关设备是保证输配电系统安全可靠运行的关键部件之一。高压开关设备正常工作与否关系着电力系统的稳定性，因此确保高压开关设备可靠运行尤其重要。据统计，电力系统发生事故的原因中有相当一部分与热问题有关。

在开关设备长期运行过程中，开关设备的动静触头的接触压力是影响其载流性能的重要参数，而且目前还不能对其进行有效测量。开关设备中的动静触头部位通常会因为接触压力下降导致接触电阻变大，并造成主回路温度异常。若未能及时获知此变化，继续运行，则会进一步加剧发热和氧化，并产生恶性循环，而出现诸如触指熔化脱落、触头烧毁以及相邻绝缘材料劣化等现象，最后甚至会起火，发生事故，严重地甚至造成击穿、爆炸等恶性事故。

高压开关设备的动触头通常为捆绑式触头，又被称作梅花触头，其触指对静触头的压力是捆扎在触指上面的弹簧产生的。如果弹簧局部或整体失去弹力，就会造成动静触头之间的压力下降，进而引发事故。

目前，绝大多数的检修人员判断动静触头导电部分接触好坏的依据就是回路电阻的大小是否超过产品技术列表给定的阈值。然而产品技术列表中给出的回路电阻值是整个导电回路所允许的最大电阻值，它包括接线端子、动触头、触臂、真空灭弧室等部分的体电阻及接触电阻，涉及的范围较广、所预留余量较大，几乎无法直接反映出接触电阻的变化。更有文章指出：“实际实验证明：2对触指与4对触指，其回路电阻仅差几个微欧，均在产品说明书给定的合格范围内。同样，若把触指的接触压力由120N降到20N，其总回路电阻值基本没有变化，仍在合格范围内。”如果在检修时只注意更换明显失效和断裂的弹簧，而对那些弹力降低的弹簧，由于回路电阻变化仍会在合格范围内，从而认为这些已经开始失效的弹簧仍然状态良好，而不对其进行更换话，这样当设备再次投入运行后，触头系统承受的电动斥力会使局部动静触头之间的压力下降；另外一方面，每个触指电流的分布也会因压力差异而不同。长期运行后，就会发生接触不良而过热，进而造成事故。

有鉴于此，本发明人针对现有高压开关设备动触头的检测技术中的上述缺陷深入研究，遂有本案产生。

发明内容

本发明的第一目的在于提供一种测量高压开关设备动触头中内触指压力的装置，以解决现有技术无法实时准确测量动触头中内触指压力的问题。

为了达成上述目的，本发明的解决方案是：

一种测量高压开关设备动触头中内触指压力的装置，包括装置本体，其中，还包括压力传感器模块、信号调理模块、主控模块以及上位机通讯模块，该压力传感器模块嵌在装置本体上而测量高压开关设备动触头触指在张开使装置本体插入时捆扎弹簧在触指上产生的垂直压力；该信号调理模块与压力传感器模块相连并将压力传感器模块生成的电信号进行调理和处理，该主控模块设置在信号调理模块与上位机通讯模块之间，该主控模块接收信号调理模块处理后的电信号并通过上位机通讯模块而发送至上位机，该上位机通讯模块与上位机通讯相连而接收上位机指令。

进一步，该装置本体上形成有供压力传感器模块容设的卡槽，该压力传感器模块安装至装置本体内而一起形成一圆柱体，以替代与当前开关设备动触头相匹配的静触头。

进一步，该装置还包括多路复用模块，该压力传感器模块被设置为多个并均与多路复用模块相连，该多路复用模块与信号调理模块相连。

进一步，该装置还包括显示模块和键盘输入模块，该显示模块和键盘输入模块均与主控模块相连。

进一步，该装置还包括用于检测相对于重力的倾角度的倾角传感器模块，该倾角传感器模块与主控模块相连以矫正设备自身重力造成的测量误差。

进一步，该压力传感器模块包括位于装置本体外表面的压力传导金属块以及位于装置本体内部的压力传感器本体，该压力传感器本体内设有腔室，该腔室的上表面贴有用于感应压力形变的电桥式应变片组，该压力传感器本体的上表面还形成有凸块，该压力传导金属块下表面则形成有可与凸块配合的凹槽。

本发明的第二目的在于提供一种测量高压开关设备动触头中内触指压力的方法，其中，包括如下步骤：

①装配：将压力传感器模块嵌设入装置本体内，并同时还将信号调理模块、主控模块和上位机通讯模块依次连接形成装配体，该压力传感器模块与装置本体组装后形成一替代与当前开关设备动触头相匹配静触头的圆柱体；

②定位：将该圆柱体插入高压开关设备的动触头内，并让触指下面的碰头压在压力传感器模块上；

③测量：该压力传感器模块采集并测量触指压力，并将数据结果上传给上位机。

进一步，该步骤①与步骤②之间还包括步骤①-1预压力校正：将装配体上压力传感器模块至于未收到其他任何外力的情形下，而将压力值清零，以消除预压力。

进一步，该步骤②与步骤③之间还包括步骤②-1重力校正：将已经插入圆柱体的动触头沿触臂旋转，使触指压力方向同重力水平方向垂直。进一步，在步骤②中，该触指下面的碰头压在压力传感器模块的压力传导金属块弧形表面的正中央。

采用上述结构后，本发明涉及的一种测量高压开关设备动触头中内触指压力的装置及方法，该装置利用嵌在装置本体内的压力传感器模块来对内触指压力进行实时检测，再利用信号调理模块、主控模块和上位机通讯模块而传输至上位机。

与现有技术相比，本发明至少具有如下有益效果：

一、本发明利用嵌设有压力传感器模块的装置本体来替代静触头，如此可以在定期设备维护保养时进行检测，具体的操作是变电站停电而将断路器拖出，对动触头上的捆扎弹簧在触指上产生的垂直压力进行测量，本发明具有检测结构准确直接，而无需通过接触电阻值来评估压力时是否足够大；

二、本发明利用主控模块和上位机通讯模块可以迅速地将检测数据发送至上位机，如此人们可以在远程即可实现对数据的监控，进一步提高了检测的便利性；同时利用上位机还可以设置软件，而在内触指压力小于临界值时进行报警，以起到警示作用。

附图说明

图1为本发明涉及一种测量高压开关设备动触头中内触指压力的装置第一实施例的立体分解图；

图2为本发明第一实施例的原理框图；

图3为本发明第一实施例中压力传感器模块的分解图；

图4为本发明第一实施例中压力传感器模块与装置本体组配在一起时的示意图；

图5为将本发明第一实施例对内触指压力进行检测时的示意图；

图6为本发明第二实施例的原理框图。

图中：

装置本体           1          卡槽               11

压力传感器模块     2          压力传导金属块     21

凹槽               211        压力传感器本体     22

腔室               221        电桥式应变片组     222

凸块               223        电路板             3

信号调理模块       31         主控模块           32

上位机通讯模块     33         倾角传感器模块     4

多路复用模块       5          显示模块           61

键盘输入模块       62         动触头             7

内触指             71         捆扎弹簧           72

上位机             8。

具体实施方式

为了进一步解释本发明的技术方案，下面通过具体实施例来对本发明进行详细阐述。

如图1至图5所示，其本发明涉及一种测量高压开关设备动触头中内触指压力的装置的第一实施例，该装置包括装置本体1、压力传感器模块2、信号调理模块31、主控模块32以及上位机通讯模块33，该压力传感器模块2嵌在装置本体1上而测量高压开关设备动触头7内触指71在张开使装置本体1插入时捆扎弹簧72在内触指71上产生的垂直压力。

在本实施例中，如图1所示，该信号调理模块31、主控模块32和上位机通讯模块33均设置在电路板3上；如图2所示，该信号调理模块31与压力传感器模块2相连并将压力传感器模块2生成的电信号进行调理和处理，该主控模块32设置在信号调理模块31与上位机通讯模块33之间，该主控模块32接收信号调理模块31处理后的电信号并通过上位机通讯模块33而发送至上位机8，该上位机通讯模块33与上位机8通讯相连而接收上位机8指令。

如图1、图3和图4所示，作为该装置本体1与压力传感器模块2的一种具体装配结构，该装置本体1上形成有卡槽11，该压力传感器模块2可容设在卡槽11内，该压力传感器模块2安装至装置本体1后，两者一起形成一圆柱体，以替代与当前开关设备动触头7相匹配的静触头。

具体地，该压力传感器模块2包括压力传导金属块21以及压力传感器本体22，该压力传导金属块21位于装置本体1的外表面，该压力传感器本体22位于装置本体1的内部，该压力传感器本体22内设有腔室221，该腔室221的上表面贴有用于感应压力形变的电桥式应变片组222，该压力传感器本体22的上表面还形成有凸块223，该压力传导金属块21下表面则形成有可与凸块223配合的凹槽211，在本实施例中，该凸块223和凹槽211之间通过螺纹固定相连，但是，并不限定为螺纹相连，只要确保压力传感器本体22的凸块223上平面与压力传导金属块21的下表面平行并充分接触即可。如此利用该电桥式应变片组222可以实现对内触指71压力的检测，具体请图1和图5所示。当触指在压力传导金属块21上，通过螺纹，将压力传导到压力传感器本体21的细脖子上，腔室221的上壁厚度是根据材料的硬度进行设定的，当压力通过细脖子传导到上壁后，就会产生微小形变，从而导致贴在上面应变片组的电阻值发生变化，从而对力的大小进行测量。

另外，该装置还包括倾角传感器模块4，该倾角传感器模块4用于检测相对于重力的倾角度，该倾角传感器模块4与主控模块32相连以矫正重力测量误差。

如图6所示，本发明涉及测量装置的第二实施例，其与第一实施例的结构基本相同，故不详细描述。第二实施例的区别在于：该装置还包括多路复用模块5，该压力传感器模块2被设置为多个并均与多路复用模块5相连，该多路复用模块5与主控模块32相连。

另外，该装置还包括显示模块61和键盘输入模块62，该显示模块61和键盘输入模块62均与主控模块32相连。

为了让本发明能充分公开，本发明还提供一种测量高压开关设备动触头中内触指压力的方法，包括如下步骤：

①装配：将压力传感器模块2嵌设入装置本体1内，并同时还将信号调理模块31、主控模块32和上位机通讯模块33依次连接形成装配体，该压力传感器模块2与装置本体1组装后形成一替代与当前开关设备动触头7相匹配静触头的圆柱体；

②定位：将该圆柱体插入高压开关设备的动触头7内，并让内触指71下面的碰头压在压力传感器模块2上；具体地，在步骤②中，该内触指71下面的碰头压在压力传感器模块2的压力传导金属块21弧形表面的正中央，从具有最佳的检测效果。

③测量：该压力传感器模块2采集并测量内触指71压力，并将数据结果上传给上位机8。

优选地，该步骤①与步骤②之间还包括步骤①-1预压力校正：将装配体上压力传感器模块2至于未收到其他任何外力的情形下，而将压力值清零，以消除预压力。而在该步骤②与步骤③之间还包括步骤②-1重力校正：将圆柱体沿触臂旋转，使内触指71压力方向为水平方向。

这样，本发明涉及的一种测量高压开关设备动触头中内触指压力的装置及方法，该装置利用嵌在装置本体1内的压力传感器模块2来对内触指71压力进行实时检测，再利用信号调理模块31、主控模块32和上位机通讯模块33而传输至上位机8。

与现有技术相比，本发明至少具有如下有益效果：

一、本发明利用嵌设有压力传感器模块2的装置本体1来替代静触头，如此可以在定期设备维护保养时进行检测，具体的操作是变电站停电而将断路器拖出，对动触头7上的捆扎弹簧72在触指71上产生的压力进行测量，本发明具有检测结构准确直接，而无需通过接触电阻值来评估压力时是否足够大；；

二、本发明利用主控模块32和上位机通讯模块33可以迅速地将检测数据发送至上位机8，如此人们可以在远程即可实现对数据的监控，进一步提高了检测的便利性；同时利用上位机8还可以设置软件，而在内触指71压力小于临界值时进行报警，以起到警示作用。

上述实施例和图式并非限定本发明的产品形态和式样，任何所属技术领域的普通技术人员对其所做的适当变化或修饰，皆应视为不脱离本发明的专利范畴。

Claims (9)

1.一种测量高压开关设备动触头中内触指压力的装置，包括装置本体，其特征在于，还包括压力传感器模块、信号调理模块、主控模块以及上位机通讯模块，该压力传感器模块嵌在装置本体上而测量高压开关设备动触头触指在张开使装置本体插入时捆扎弹簧在触指上产生的垂直压力；该信号调理模块与压力传感器模块相连并将压力传感器模块生成的电信号进行调理和处理，该主控模块设置在信号调理模块与上位机通讯模块之间，该主控模块接收信号调理模块处理后的电信号并通过上位机通讯模块而发送至上位机，该上位机通讯模块与上位机通讯相连而接收上位机指令；该装置还包括用于检测相对于重力的倾角度的倾角传感器模块，该倾角传感器模块与主控模块相连以矫正设备自身重力造成的测量误差。

2.如权利要求1所述的一种测量高压开关设备动触头中内触指压力的装置，其特征在于，该装置本体上形成有供压力传感器模块容设的卡槽，该压力传感器模块安装至装置本体内而一起形成一圆柱体，以替代与当前开关设备动触头相匹配的静触头。

3.如权利要求1所述的一种测量高压开关设备动触头中内触指压力的装置，其特征在于，该装置还包括多路复用模块，该压力传感器模块被设置为多个并均与多路复用模块相连，该多路复用模块与信号调理模块相连。

4.如权利要求1所述的一种测量高压开关设备动触头中内触指压力的装置，其特征在于，该装置还包括显示模块和键盘输入模块，该显示模块和键盘输入模块均与主控模块相连。

5.如权利要求1所述的一种测量高压开关设备动触头中内触指压力的装置，其特征在于，该压力传感器模块包括位于装置本体外表面的压力传导金属块以及位于装置本体内部的压力传感器本体，该压力传感器本体内设有腔室，该腔室的上表面贴有用于感应压力形变的电桥式应变片组，该压力传感器本体的上表面还形成有凸块，该压力传导金属块下表面则形成有可与凸块配合的凹槽。

6.一种测量高压开关设备动触头中内触指压力的方法，其特征在于，包括如下步骤：

①装配：将压力传感器模块嵌设入装置本体内，并同时还将信号调理模块、主控模块和上位机通讯模块依次连接形成装配体，该压力传感器模块与装置本体组装后形成一替代与当前开关设备动触头相匹配静触头的圆柱体；

②定位：将该圆柱体插入高压开关设备的动触头内，并让触指下面的碰头压在压力传感器模块上；

③测量：该压力传感器模块采集并测量触指压力，并将数据结果上传给上位机。

7.如权利要求6所述的方法，其特征在于，该步骤①与步骤②之间还包括步骤①-1预压力校正：将装配体上压力传感器模块至于未收到其他任何外力的情形下，而将压力值清零，以消除预压力。

8.如权利要求6所述的方法，其特征在于，该步骤②与步骤③之间还包括步骤②-1重力校正：将已经插入圆柱体的动触头沿触臂旋转，使触指压力方向同重力方向垂直。

9.如权利要求6所述的方法，其特征在于，在步骤②中，该触指下面的碰头压在压力传感器模块的压力传导金属块弧形表面的正中央。