CN107655603A - 一种电力设备的智能化检测系统及其使用方法 - Google Patents

Abstract

本发明一种电力设备的智能化检测系统，包括电力设备试验台、上位机模块、伺服控制单元、PLC控制单元和液压油源单元；所述电力设备试验台包括基座、外框、中框、内框和接触线；所述外框用于模拟所述接触线的高度变化，所述中框用于模拟所述接触线的拉出值变化，所述内框模拟所述接触线垂直方向的高频振动；所述上位机模块用于控制所述伺服控制单元和所述PLC控制单元；所述伺服控制单元用于控制所述中框进行垂向运动和所述内框进行水平运动；所述PLC控制单元用于控制所述液压油源单元工作；所述液压油源单元用于控制所述高频激振器工作。本发明可模拟弓网的实际使用情况，测试精度更高。

Description

一种电力设备的智能化检测系统及其使用方法

技术领域

本发明涉及电力设备性能检测技术领域，尤其是一种电力设备的智能化检测系统及其使用方法。

背景技术

随着中国经济的不断发展，城市轨道交通正逐步进入稳定、有序和快速发展阶段，而城市轨道交通的发展离不开试验研究。

弓网作为电动车辆与接触网交换电能的电力系统中的重要电力设备，其受流状态的优劣与其和触网的接触状态有着密切的关系。而除了弓网自身的特性之外，车体的振动、弓网间的振动、弓网间的纵向相对运动、弓网间的之字形相对运动等运动状态均对受电弓与接触网的接触状态有着重大的影响。但现今的检测装置在对弓网性能检测时往往精度不高。

因此要提出一种电力设备的智能化检测系统及其使用方法。

发明内容

本发明提供一种电力设备的智能化检测系统及其使用方法，旨在克服现有电力设备试验台测试精度不高的现状。

为解决上述技术问题，本发明采用了以下技术措施：

一种电力设备的智能化检测系统，包括电力设备试验台、上位机模块、伺服控制单元、PLC控制单元和液压油源单元；

所述电力设备试验台包括基座、外框、中框、内框和接触线；所述外框设置于所述基座上，所述中框设置于所述外框上，所述内框设置于所述中框上，所述内框与所述接触线连接；所述基座用于放置待测设备，所述外框用于带动所述中框垂向运动，以模拟所述接触线的高度变化，所述中框用于带动所述内框水平运动，以模拟所述接触线的拉出值变化，所述内框设有高频激振器，所述高频激振器与所述接触线连接，用于模拟所述接触线垂直方向的高频振动；所述高频激振器与所述接触线间设有弹簧缓冲系统，所述弹簧缓冲系统包括依次连接的弹簧架、弹簧组和第一力传感器，所述第一力传感器与所述接触线连接，所述接触线上设有加速度传感器，所述第一力传感器用于检测所述接触线与所述待测设备的接触力，所述加速度传感器用于检测所述接触线的加速度，所述第一力传感器与所述加速度传感器配合以检测所述接触线与所述待测设备的实际接触力；

所述上位机模块用于控制所述伺服控制单元和所述PLC控制单元；

所述伺服控制单元用于控制所述中框进行垂向运动和所述内框进行水平运动；

所述PLC控制单元用于控制所述液压油源单元工作；

所述液压油源单元用于控制所述高频激振器工作。

作为进一步改进，所述电力设备试验台为弓网试验台，所述待测设备为弓网。

作为进一步改进，所述内框进一步包括第二力传感器，所述第二力传感器两端分别于所述弹簧架和所述高频激振器连接。

作为进一步改进，所述弹簧组和所述第一力传感器均为两个，两个所述弹簧组以所述弹簧架中心为基准对称设置。

作为进一步改进，所述加速度传感器为两个，两个所述加速度传感器以所述接触线中心为基准对称设置。

一种电力设备的智能化检测系统的使用方法，包括步骤：

S1，在所述上位机模块输入初始数据，根据待检测的弓网调节所述外框、所述中框和所述内框的初始位置；

S2，设置外框运动参数、设置中框运动参数和设置内框运动参数；

S3，控制所述电力设备试验台按设置的运动参数进行运动，并生成相应的标准运动波形图；

S4，所述第一压力传感器、所述第二压力传感器和所述加速度传感器讲检测到的数据传输给所述上位机模块；

S5，所述上位机模块将接受到的数据绘制成相应的实际运动波形图，并与标准运动波形图进行比对，判断实际运动波形图与标准运动波形图的偏差值是否超过允许误差范围，若是，则为不合格产品，否则为合格产品。

作为进一步改进，所述外框运动参数包括外框控制波的波形种类、幅值、频率、初始相位和偏差。

作为进一步改进，所述中框运动参数包括中框控制波的波形种类、幅值、周期和偏差。

作为进一步改进，所述内框运动参数包括中框控制波的波形种类、幅值、频率、初始相位和偏差。

作为进一步改进，所述标准运动波形图包括接触线高度变化波形图，中框拉出值变化波形图和接触线接触力波形图。

与现有技术相比较，本发明具有以下优点：

1、本发明一种电力设备的智能化检测系统可适应不同型号的弓网，针对不同的条件调节中框高度和内框位置，以模拟弓网的高度与拉出值。

2、本发明一种电力设备的智能化检测系统通过设置第一力传感器和加速度传感器来检测接触线和弓网的实际接触力，使检测效果更准确。

3、本发明一种电力设备的智能化检测系统设有第二力传感器，用于检测事实的压力值当压力值过大时会控制整个试验台停止工作，以保护试验台和弓网。

4、本发明一种电力设备的智能化检测系统设有限位装置可防止试验台断电或维修时中框由于重力作用下滑而发生意外。

附图说明

附图1是本发明一种电力设备的智能化检测系统的系统示意图。

附图2是本发明一种电力设备的智能化检测系统的电力设备试验台的正视图。

附图3是本发明一种电力设备的智能化检测系统的电力设备试验台内框的结构示意图。

附图4是本发明一种电力设备的智能化检测系统的电力设备试验台立柱的结构示意图。

附图5是本发明一种电力设备的智能化检测系统的电力设备试验台中框的结构示意图。

附图6是本发明一种电力设备的智能化检测系统的电力设备试验台限位装置的正视图。

附图7是本发明一种电力设备的智能化检测系统的电力设备试验台限位装置的侧视图。

附图8是本发明一种电力设备的智能化检测系统的电力设备试验台限位装置的工作示意图。

附图9是本发明一种电力设备的智能化检测系统的液压油源单元的结构示意图。

主要元件符号说明

基座 100

外框 200

立柱 210

垂向导轨 220

滚珠丝杠 230

中框固定板 240

限位装置 250

限位座 251

支撑板 252

顶板 253

长销钉 254

中框 300

横梁 310

滚柱丝杠 320

丝杠螺母 321

水平导轨 330

内框 400

安装架 410

弹簧架 420

弹簧组 430

导向柱 431

弹簧 432

第一力传感器 440

加速度传感器 450

第二力传感器 460

接触线 500

高频激振器 600

驱动电机 700

滑块 800

恒压变量泵 920

调压块 930

高压滤油器 931

电磁溢流阀 932

电磁换向阀 933

正向液压口 934

反向液压口 935

压力传感器 936

冷却器 940

油箱 950

蝶阀 951

液位继电器 952

液位计 953

空气滤清器 954

温度传感器 955

回油滤油器 956

三通阀 960

具体实施方式

为使本发明实施方式的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施方式中的附图，对本发明实施方式中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施方式是本发明一部分实施方式，而不是全部的实施方式。基于本发明中的实施方式，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施方式，都属于本发明保护的范围。因此，以下对在附图中提供的本发明的实施方式的详细描述并非旨在限制要求保护的本发明的范围，而是仅仅表示本发明的选定实施方式。基于本发明中的实施方式，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施方式，都属于本发明保护的范围。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“上”、“下”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的设备或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。

在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

下面结合附图与具体实施方式对本发明作进一步详细描述：

请参考图1，本实施中，一种电力设备的智能化检测系统，包括电力设备试验台、上位机模块、伺服控制单元、PLC控制单元和液压油源单元；

其中所述电力设备试验台用于为模拟弓网在行进过程中的运动变化；

请参考图2和图3，实施例中，所述电力设备试验台，包括基座100、外框200、中框300、内框400和接触线500；所述外框200设置于所述基座100上，所述中框300设置于所述外框200上，所述内框400设置于所述中框300上，所述内框400与所述接触线500连接；所述基座100用于放置待测设备，所述外框200用于带动所述中框300垂向运动，以模拟所述接触线500的高度变化，所述中框300用于带动所述内框400水平运动，以模拟所述接触线500的拉出值变化，所述内框400设有高频激振器600，所述高频激振器600与所述接触线500连接，用于模拟所述接触线500垂直方向的高频振动；所述高频激振器600与所述接触线500间设有弹簧432缓冲系统，所述弹簧432缓冲系统包括依次连接的弹簧架420、弹簧组430和第一力传感器440，所述第一力传感器440与所述接触线500连接，所述接触线500上设有加速度传感器450，所述第一力传感器440用于检测所述接触线500与所述待测设备的接触力，所述加速度传感器450用于检测所述接触线500的加速度，所述第一力传感器440与所述加速度传感器450配合以检测所述接触线500与所述待测设备的实际接触力。

请参考图4，本实施例中，所述外框200包括两个正对设置的立柱210，所述立柱210上设有垂向导轨220、滚珠丝杠230、驱动电机700和中框固定板240，所述中框固定板240通过滑块800与所述垂向导轨220连接，所述驱动电机700用于驱动所述滚珠丝杠230转动，以带动所述中框固定板240垂向运动,所述中框300两端分别与两个所述中框固定板240固定连接。

本实施例中，所述电力设备试验台为弓网试验台，所述待测设备为弓网。

请参考图5，本实施例中，所述中框300包括横梁310、丝杠组、水平导轨330组；所述丝杠组通过固定架水平设置在所述横梁310上，所述丝杠组包括两个平行设置的滚柱丝杠320，所述滚柱丝杠320的一端设有驱动电机700，所述丝杠上套设有丝杠螺母321，两个所述滚柱丝杠320上的所述丝杠螺母321的位置相同；所述水平导轨330组与所述横梁310固定连接，所述水平导轨330组位于两个所述滚柱丝杠320之间，且与所述滚柱丝杠320平行，所述水平导轨330组包括两个水平导轨330，所述水平导轨330上设有至少一个滑块800，两个所述水平导轨330上的所述滑块800的位置相同，所述内框400通过所述丝杠螺母321和所述滑块800与所述中框300连接。

请参考图3，本实施例中，所述内框400进一步包括安装架410；所述安装架410两端分别与所述丝杠螺母321连接，所述安装架410下表面与所述滑块800连接，所述安装架410上设有通孔，所述高频激振器600垂直插入所述通孔内，并与所述安装架410固定连接。

本实施例在使用过程中，先将待检测的弓网置于所述基座100上，然后调节外框200，带动中框300竖直移动以调节接触线500高度使接触线500与弓网接触，再调节中框300，带动内框400水平移动以模拟接触线500的初始拉出值，至此完成准备工作。正式测试时，设置外框200、中框300和内框400的运动方式后开始运行试验台，使试验台模拟电动车辆实际运行使得弓网变化。测试过程中，为得到更准确的弓网受力情况，本发明设有第一力传感器440与加速度传感器450，所述第一力传感器440用于检测所述接触线500与弓网的接触力，所述加速度传感器450用于检测所述接触线500的加速度，所述第一力传感器440与所述加速度传感器450配合以检测所述接触线500与弓网的实际接触力，使检测数据更加精准。高频激振器可以产生高频振动，充分模拟电动车运行过程中弓网的受力变化，弹簧组的设置可以缓解高速振动以产生的作用力，避免装置因使用时间过长而产生损坏。

请参考图3，本实施例中，所述内框400进一步包括第二力传感器460，所述第二力传感器460两端分别与所述弹簧架420和所述高频激振器600连接。第二力传感器460用于检测装置运行时的实时受力值，当运行压力过大时，会控制试验台停止工作，以保护试验台和弓网不会发生损坏。

请参考图3，本实施例中，所述弹簧组430和所述第一力传感器440均为两个，两个所述弹簧组430以所述弹簧架420中心为基准对称设置；所述加速度传感器450为两个，两个所述加速度传感器450以所述接触线500中点对称设置。因为接触线500为条状结构，单一的受力和加速度检测会使检测数据不准确，本实施例通过对称设置的两个第一力传感器440和加速度传感器450，可以使检测数据更加准确，可靠性更高。

本实施例中，所述接触线500与弓网的实际接触力通过公式：计算获得；其中，F1、F2分别为两个所述第一力传感器440的检测值，a1、a2分别为两个加速度传感器450得检测值，m为所述接触线500的质量。

请参考图4，本实施例中，所述弹簧组430包括导向柱431和弹簧432，所述导向柱431与所述弹簧架420固定连接，所述弹簧432可拆卸套设于所述导向柱431上，所述弹簧组430远离所述弹簧架420一端与所述第一力传感器440连接。本实施例中弹簧432可以根据不同的弓网和检测要求更换不同型号的弹簧432，如此使本实施例的适用范围更广。

请参考图6-图8，本实施例中，所述立柱210上进一步设有至少一个限位装置250，所述限位装置250包括限位座251、支撑板252、顶板253和长销钉254，所述限位座251与所述立柱210固定连接，所述支撑板252与所述限位座251顶端转动连接，所述顶板253与所述限位座251底端转动连接，所述支撑板252设有限位槽，用于与所述顶板253配合以固定所述支撑板252；所述支撑板252和所述顶板253上设有相对应的通孔，所述长销钉254用于插入通孔内以限制所述支撑板252和所述顶板253转动。在非工作状态下，将限位装置250调整到如图8中所示状态，以拖住中框300，进入工作状态时，手动控制中框300向上移动一段距离后，将限位装置250调整到图6中所示状态，并将长销钉254按图6所示穿过支撑板252和顶板253上的通孔，之后即可进入到正常工作状态；如需进行停机或维修，需先手动控制中框300横梁310运动到限位装置250上方，将限位装置250调整到图7中所示状态，之后手动控制中框300横梁310压到限位机构上后，即可停机。如此可以保证试验台断电或维修时中框300不会由于重力作用下滑而发生意外。

所述上位机模块用于控制所述伺服控制单元和所述PLC控制单元；

所述伺服控制单元用于控制所述驱动电机运行，从而控制所述中框进行垂向运动和所述内框进行水平运动；

所述PLC控制单元用于控制所述液压油源单元工作；

所述液压油源单元用于控制所述高频激振器工作。

请参考图9，实施例中，所述液压油源单元，包括高频激振器600、恒压变量泵920、油箱950、冷却器940和调压块930；所述恒压变量泵920、所述调压块930、所述冷却器940和所述油箱950通过管道依次连接形成一个闭合回路；所述恒压变量泵920与所述油箱950连接的管道靠近所述油箱950的一端设有蝶阀951；所述调压块930包括电磁换向阀933、高压滤油器931、电磁溢流阀932、正向液压口934和反向液压口935，所述正向液压口934和所述反向液压口935通过管道与所述高频激振器600连接；所述高压滤油器931的过滤精度为3μ，所述电磁换向阀933用于改变输出液压的方向，所述高压滤油器931用于过滤油液中的杂质，所述电磁溢流阀932用于调节输出液压的大小，所述正向液压口934和所述反向液压口935通过三通阀960与所述高频激振器600连接，所述正向液压口934用于向高频激振器600提供正向液压，所述反向液压口935用于向高频激振器600提供反向液压。

本实施例在使用过程中，装置启动后恒压变量泵920发动，将油箱950中的油抽出并使油经过调压块930和冷却器940返回油箱950内，形成一个油的冷却循环，以保证油在循环和使用过程中不会处于高温状态；当高频激振器600需要工作时，电磁换向阀933会控制正向液压口934和反向液压口935高频率的交替开关，以为高频激振器600提供高频变换的液压，使高频激振器600高频振动，以实现对弓网运行时的受力模拟。高频变换的液压对油的清洁度有很高的要求，所以在调压阀上进一步设置了高压滤油器931，其过滤精度为3μ，以保证油的清洁度。进一步的，本实施例中调压块930上设有电磁溢流阀932，具有卸荷功能，当系统不需要高压油，可以使油泵来的油直接流回油箱950。

请参考图9，本实施例中，所述油箱950与所述恒压变量泵920的连接管道位于所述油箱950侧表面的底端，所述油箱950与所述冷却器940的连接管道位于所述油箱950的上表面，所述冷却器940与所述调压块930连接的管道位于所述冷却器940侧表面的底端，所述冷却器940与所述油箱950连接的管道位于所述冷却器940侧表面的顶端。冷却器940中油的流动方向为下端入口进入上端入口流出，以保证油在冷却器940内有充足的时间进行冷却使降温效果更好，油箱950中油的流动方向为上端入口进入下端入口流出，以保证冷却后的油不会直接流出，不与未冷却的油争抢流出通道，使冷却效率更高。

请参考图9，本实施例中，所述油箱950上设有温度传感器955，所述油箱950上设有液位计953和液位继电器952，述调压块930进一步包括压力传感器936。当系统中发生压力超限、温度超限或低液位等异常情况时，系统会自动停止运行，以防止设备发生损坏。

请参考图9，本实施例中，所述油箱950上设有空气滤清器954，其过滤精度为10μ，所述油箱950上设有回油滤油器956，其过滤精度为10μ。对油在冷却循环时进一步进行多级过滤，配合高压滤油器931进一步保证系统内油的清洁度更加。

本系统在使用时，包括步骤：

S1，在所述上位机模块输入初始数据，根据待检测的弓网调节所述外框、所述中框和所述内框的初始位置；

S2，设置外框运动参数、设置中框运动参数和设置内框运动参数；

S3，控制所述电力设备试验台按设置的运动参数进行运动，并生成相应的标准运动波形图；

S4，所述第一压力传感器、所述第二压力传感器和所述加速度传感器讲检测到的数据传输给所述上位机模块；

S5，所述上位机模块将接受到的数据绘制成相应的实际运动波形图，并与标准运动波形图进行比对，判断实际运动波形图与标准运动波形图的偏差值是否超过允许误差范围，若是，则为不合格产品，否则为合格产品。

作为进一步改进，所述外框运动参数包括外框控制波的波形种类、幅值、频率、初始相位和偏差。

作为进一步改进，所述中框运动参数包括中框控制波的波形种类、幅值、周期和偏差。

作为进一步改进，所述内框运动参数包括中框控制波的波形种类、幅值、频率、初始相位和偏差。

作为进一步改进，所述标准运动波形图包括接触线高度变化波形图，中框拉出值变化波形图和接触线接触力波形图。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明保护的范围之内。

Claims (10)

1.一种电力设备的智能化检测系统，其特征在于，包括电力设备试验台、上位机模块、伺服控制单元、PLC控制单元和液压油源单元；

所述电力设备试验台包括基座、外框、中框、内框和接触线；所述外框设置于所述基座上，所述中框设置于所述外框上，所述内框设置于所述中框上，所述内框与所述接触线连接；所述基座用于放置待测设备，所述外框用于带动所述中框垂向运动，以模拟所述接触线的高度变化，所述中框用于带动所述内框水平运动，以模拟所述接触线的拉出值变化，所述内框设有高频激振器，所述高频激振器与所述接触线连接，用于模拟所述接触线垂直方向的高频振动；所述高频激振器与所述接触线间设有弹簧缓冲系统，所述弹簧缓冲系统包括依次连接的弹簧架、弹簧组和第一力传感器，所述第一力传感器与所述接触线连接，所述接触线上设有加速度传感器，所述第一力传感器用于检测所述接触线与所述待测设备的接触力，所述加速度传感器用于检测所述接触线的加速度，所述第一力传感器与所述加速度传感器配合以检测所述接触线与所述待测设备的实际接触力；

所述上位机模块用于控制所述伺服控制单元和所述PLC控制单元；

所述伺服控制单元用于控制所述中框进行垂向运动和所述内框进行水平运动；

所述PLC控制单元用于控制所述液压油源单元工作；

所述液压油源单元用于控制所述高频激振器工作。

2.根据权利要求1所述的电力设备的智能化检测系统，其特征在于，所述电力设备试验台为弓网试验台，所述待测设备为弓网。

3.根据权利要求2所述的电力设备的智能化检测系统，其特征在于，所述内框进一步包括第二力传感器，所述第二力传感器两端分别于所述弹簧架和所述高频激振器连接。

4.根据权利要求3所述的电力设备的智能化检测系统，其特征在于，所述弹簧组和所述第一力传感器均为两个，两个所述弹簧组以所述弹簧架中心为基准对称设置。

5.根据权利要求4所述的电力设备的智能化检测系统，其特征在于，所述加速度传感器为两个，两个所述加速度传感器以所述接触线中心为基准对称设置。

6.一种电力设备的智能化检测系统的使用方法，其特征在于，用于操作权利要求1-5任一项所述的电力设备的智能化检测系统，包括步骤：

S1，在所述上位机模块输入初始数据，根据待检测的弓网调节所述外框、所述中框和所述内框的初始位置；

S2，设置外框运动参数、设置中框运动参数和设置内框运动参数；

S3，控制所述电力设备试验台按设置的运动参数进行运动，并生成相应的标准运动波形图；

S4，所述第一压力传感器、所述第二压力传感器和所述加速度传感器讲检测到的数据传输给所述上位机模块；

S5，所述上位机模块将接受到的数据绘制成相应的实际运动波形图，并与标准运动波形图进行比对，判断实际运动波形图与标准运动波形图的偏差值是否超过允许误差范围，若是，则为不合格产品，否则为合格产品。

7.根据权利要求6所述的使用方法，其特征在于，所述外框运动参数包括外框控制波的波形种类、幅值、频率、初始相位和偏差。

8.根据权利要求6所述的的使用方法，其特征在于，所述中框运动参数包括中框控制波的波形种类、幅值、周期和偏差。

9.根据权利要求6所述的的使用方法，其特征在于，所述内框运动参数包括中框控制波的波形种类、幅值、频率、初始相位和偏差。

10.根据权利要求6所述的的使用方法，其特征在于，所述标准运动波形图包括接触线高度变化波形图，中框拉出值变化波形图和接触线接触力波形图。