CN103822781A - 一种非接触式的断路器机械特性检测方法 - Google Patents

Abstract

一种非接触式的断路器机械特性检测方法，本发明利用工业高速摄像机对断路器操作机构箱内的机构操作连杆上的某一特征点进行拍照，将拍出的照片经过软件的计算分析，得出连杆二维的运动轨迹，从而测量断路器机构的机械特性。本发明通过高速摄像机结合霍尔电流传感器，能够实现对断路器正常分合闸或者异常情况下的分合闸过程的监测，获取操作机构连杆的运动轨迹，得出机构二维的行程及速度曲线，从而帮助技术人员准确地判断出机构的机械特性是否存在异常。此外，该方法中的传感器与断路器操作机构运动部位实现非接触，避免因外来元器件影响断路器操作机构的正常运行。因而，本发明具有实时监测、高效、可靠、精度高、非接触式等显著优点。

Description

一种非接触式的断路器机械特性检测方法

技术领域

本发明涉及一种断路器操作机构机械特性非接触式检测方法范畴，尤其适用于断路器在带电情况下的分合闸机械特性检测方法技术领域。

背景技术

高压断路器在电网运行、控制中起着至关重要的作用, 其运行、维护和检修情况与整个系统可靠性密切相关。国际大电网会议（CIGRE）于1988-1999年对已投运的66kV及以上单压式SF6断路器进行了可靠性调查，共70708台年，因操动机构故障造成的失效数占总失效数的64.8%，其中二次电气控制和辅助回路故障占总数的21%，操作机构机械故障数占总故障数的43.8%。据统计，断路器拒动、误动、慢分和三相不同期等机械故障造成恶性事故占总事故的80%以上，而且断路器主要故障为操作机构故障，本质上由于断路器的操作机构的特征参数发生了变化。目前对断路器的内部故障和其外在特征之间规律缺乏系统认识，对断路器储能、操作机构异常与操作中机械运动特性的关联研究还不够深入，对其故障发生、发展的机理还不十分清楚，究其原因，这是由于现有测试技术和分析方法上受到固有思维模式的局限。目前电力系统中，对断路器进行监测的系统，在部分结构和监测方法都比较复杂和繁冗，且对数据的处理和对比的能力都较差，这就降低了电力系统的安全性和稳定性。断路器机械特性测试中常采用光栅传感器、导电塑料电位器测量动触头行程，原理上未脱离“接触式”测量，不仅传感器本身精度不高，而且夹具安装繁琐，难于全面描述动触头运动轨迹，此外，部分传动机构的运动呈弧线而不是直线，行程传感器测量的总的行程，而不是某一方向的行程，造成测量结果的不准确。同时这种传感器与机构运动部位在直接的联系，在断路器操作机构高速分合闸的过程中，容易因传感器安装松动或者信号传输线问题导致其它缺陷、故障的发生，给断路器的安全稳定运行埋下了隐患。

基于以上情况，本专利提出了一种非接触式的断路器机械特性检测方法，它克服了传统的机构特性测试方法所带来的精度不够、安装不方便等难题，同时避免了那种接触式传感器所带来的安全隐患。该专利利用高速摄像机，能够拍摄运动部件的平面运动轨迹，从二维的角度得出断路器的行程、速度参数，从而能更加准确地判断断路器操作机构运行是否正常。

发明内容

本发明的目的在于断路器操作机构故障缺陷较多、无法提前预、一旦故障造成的影响非常恶劣等实际情况，提出一种非接触式的断路器机械特性检测方法，实现对断路器运行状态及检修状态时操作机构机械特性的快速、准确测量，并与操作机构运动部位无任何机械或者电气方面的连接，不会对操作机构造成任何的影响。

本发明是通过下列技术方案来实现的，一种非接触式的断路器机械特性检测方法，本发明的特征是：

利用工业高速摄像机对断路器操作机构箱内的机构操作连杆上的某一特征点（比如传动拐臂与机构操作连杆的连接轴销，如图1）进行拍照，在断路器分合闸控制回路上分别装设霍尔电流传感器采集信号，采集到的信号一是用于后台计算断路器时间特性参数需要，二是用来触发高速摄像机开始拍照；在断路器分合闸操作时，分合闸回路会出现电流，从而触发高速摄像机拍照，将拍出的照片经过检测数据线与计算机构成的分析处理单元连接，再通过后台计算机计算，得出连杆二维的运动轨迹，再通过后台计算机计算，从而测量断路器机构的机械特性。 

本发明工业高速摄像机在正常情况下不工作，通过分合闸回路电流信号对其进行触发，完成对断路器操作机构开断过程的拍照。

本发明工业高速摄像机体积小，安装在断路器操作机构箱内部，与断路器运动部位无任何机械或电气方面的连接。

本发明在断路器操作机构箱内装设高速摄像机（配套装设LED光源），对准断路器操作机构箱内的机构操作连杆上的某一特征点（比如传动拐臂与机构操作连杆的连接轴销，如图1），该特征点的整个运行轨迹都在高速摄像机拍照范围内。 

下面结合附图及实例进一步说明本发明内容。

附图说明

图1是本发明的非接触式的断路器机械特性检测示意图。

图2是本发明的工作流程图。

具体实施方式

见图1，一种非接触式的断路器机械特性检测方法，本发明的特征是：

利用工业高速摄像机对断路器操作机构箱内的机构操作连杆上的某一特征点（比如传动拐臂与机构操作连杆的连接轴销，如图1，进行拍照，在断路器分合闸控制回路上分别装设霍尔电流传感器采集信号，采集到的信号一是用于后台计算断路器时间特性参数需要，二是用来触发高速摄像机开始拍照；在断路器分合闸操作时，分合闸回路会出现电流，从而触发高速摄像机拍照，将拍出的照片经过检测数据线与计算机构成的分析处理单元连接，再通过后台计算机计算，得出连杆二维的运动轨迹，再通过后台计算机计算，从而测量断路器机构的机械特性。 

本发明工业高速摄像机在正常情况下不工作，通过分合闸回路电流信号对其进行触发，完成对断路器操作机构开断过程的拍照。

本发明工业高速摄像机体积小，安装在断路器操作机构箱内部，与断路器运动部位无任何机械或电气方面的连接。

本发明在断路器操作机构箱内装设高速摄像机（配套装设LED光源），对准断路器操作机构箱内的机构操作连杆上的某一特征点（比如传动拐臂与机构操作连杆的连接轴销，如图1），该特征点的整个运行轨迹都在高速摄像机拍照范围内。

如图1所示，该图给出了一种非接触式的断路器机械特性检测示意图，图中断路器带电运行。此种非接触式的断路器机械特性检测包括霍尔电流传感器、高速摄像机5、高速摄像机控制线6、分析处理单元7、检测数据线8、后台计算机9。将霍尔电流传感器安装在分合闸控制回路上，将高速摄像机5安装在断路器操作机构箱内部或者某固定位置上（适具体操作机构而定），对准传动拐臂与机构操作连杆的连接轴销1（特征点）。正常情况下，高速摄像机5是不工作的。当分合闸回路有电流时，就会触发高速摄像机5工作，对所要求的特征点（比如传动拐臂与机构操作连杆的连接轴销，如图1）进行连续快速拍照，将获得的图像送入分析处理单元7进行处理，得到断路器该次分合闸时的机械参数以及相关的曲线图。

如图2所示，该图给出了一种非接触式的断路器机械特性检测的工作流程图。霍尔电流传感器11安装在分合闸回路上，当分合闸回路上有电流流过时，电流信号采集模块13会采集到相关的电流信号，该信号一是用于触发高速摄像机12开始拍照，二是送入到信号调理模块15进行数据的处理。信号调理模块15与计算、关联、分析模块17相连，信号调理模块15送出的数据到达计算、关联、分析模块17。高速摄像机12经电流信号触发后，开始拍照，图像采集模块14将采集到的图像送入到识别、校准模块16，利用校准算法消除由于振动导致断路器图像的失真。识别、校准模块16与计算、关联、分析模块17相连，识别、校准模块16送出的数据到达计算、关联、分析模块17。在计算、关联、分析模块17中，将信号调理模块15和识别、校准模块16送来的数据进行计算关联分析，得到断路器的机械特性参量18，并将最终的结果送到后台显示装置19上，供使用人员查看。

Claims (1)

1.一种非接触式的断路器机械特性检测方法，其特征是：利用工业高速摄像机对断路器操作机构箱内的机构操作连杆上的某一特征点进行拍照，在断路器分合闸控制回路上分别装设霍尔电流传感器采集信号，采集到的信号一是用于后台计算断路器时间特性参数需要，二是用来触发高速摄像机开始拍照；在断路器分合闸操作时，分合闸回路会出现电流，从而触发高速摄像机拍照，将拍出的照片经过检测数据线与计算机构成的分析处理单元连接，再通过后台计算机计算，得出连杆二维的运动轨迹，再通过后台计算机计算，从而测量断路器机构的机械特性。

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