CN108196118A - 一种隔离开关电机输出功率检测装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种隔离开关电机输出功率检测装置，包含电流传感器(1)、电压传感器(2)、数据采集器(4)、损耗计算模块(5)。采用电流传感器(1)、电压传感器(2)测量隔离开关操作机构箱电机工作时的电流与电压，数据采集器(4)对检测数据进行采集，并将采集数据输送到损耗计算模块(5)，损耗计算模块根据检测数据计算电机输入功率及各种损耗功率，由此得到电机输出功率。本发明操作简单，测量结果可靠，可为隔离开关的机械状态诊断提供重要参考数据。

Description

一种隔离开关电机输出功率检测装置

技术领域

本发明涉及高压隔离开关，具体是涉及一种隔离开关电机输出功率检测装置。

背景技术

高压隔离开关是电力系统中用量最多的高压开关设备，配合断路器使用，主要用以隔离电源、倒闸操作、连通和切断小电流电路，对电力系统安全稳定运行具有重要意义。高压隔离开关通常安装在变电站等户外环境，长期经受风雨、霜露、冰雪及污秽等外界恶劣因素的侵蚀，若运检维修不及时，容易出现各种故障缺陷，主要表现为绝缘子断裂、导电回路发热、控制失灵、传动关节处锈蚀卡涩。隔离开关事故频发对我国电网的安全构成较大威胁，但相应的故障检测诊断技术不成熟，尤其是针对锈蚀卡涩、调试不当、行程不到位等机械故障尚无科学有效的检测技术与装置。

当隔离开关机械状态发生改变时，如存在锈蚀卡涩，会导致转动副中运动摩擦阻力矩增加，从而导致操作力矩发生改变，而隔离开关的操作力矩在电动分合闸操作情况下是由操作机构箱内部三相异步电机提供，即隔离开关机械状态改变导致操作力矩变化时，电机的输出功率必然会发生相应的改变，所以可以通过检测隔离开关操作机构箱电机输出功率来判断其机械状态。

目前，市面上现有的有功功率检测设备主要有功率计、电功率仪表、功率曲线记录仪等，这些检测设备一般每秒钟采集2～5次数据，而隔离开关动作时间一般在7～8s，动作时间长的在15s左右，采用这些检测设备测量会导致隔离开关动作期间采样数据严重偏少，无法反应隔离开关动作过程电机功率的变化情况，且这些功率检测设备只能测得电机输入功率，无法得到电机的输出功率。如：专利《一种户外高压隔离开关的检测装置及检测方法》(申请号为CN201410333992.X)采用的方法是通过检测隔离开关电机输入功率-传动轴转角曲线进行故障诊断。

发明内容

针对背景技术存在的问题，本发明提出一种隔离开关电机输出功率检测装置，该装置在不破坏改变隔离开关本体构件的基础上，能准确检测隔离开关电动分合闸过程中动作过程中其操作机构箱内电机的输出功率，为隔离开关机械状态的诊断提供参考数据。

为实现上述目的，本发明可以通过以下技术方案实现：

一种隔离开关电机输出功率检测装置，包含电流传感器(1)、电压传感器(2)、数据采集器(可利用数据采集卡实现)(4)、损耗计算模块(可利用计算机实现)(5)。

所述的电流传感器(1)、电压传感器(2)分别用于检测隔离开关操作机构箱电机电源的电流和电压；

所述的数据采集器(4)对电流传感器(1)、电压传感器(2)、角度传感器(3)测量的数据进行采集，并将采集的电流、电压数据传送到损耗计算模块(5)；

所述的损耗计算模块(5)包含铜耗计算模块(7)、铁耗计算模块(8)、机械损耗计算模块(9)；损耗计算模块(5)根据数据采集器(4)输出的电压、电流数据计算电机输入功率、铜耗、铁耗、机械损耗，得到电机输出功率。

所述的检测装置，还包含角度传感器(3)，角度传感器(3)采集隔离开关传动轴的转角，并将转角数据输出到数据采集器(4)。

所述的检测装置，还包含主机(6)，用于储存损耗计算模块(5)输出的电机输出功率，及数据采集器(4)输出的转角数据，并根据电机输出功率、转角数据绘制隔离开关操作机构箱电机输出功率-转角曲线。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：

本发明提出的一种隔离开关电机输出功率检测装置，能准确测量隔离开关电动动作过程的电机输出功率，有效反应隔离开关动作过程操作力矩的变化情况，具有操作简单、数据可靠性高的特点，为隔离开关运行检修人员在判断隔离开关机械状态时提供重要参考数据。

附图说明

图1是本发明检测装置的组成原理图；

图2是本发明的损耗计算模块组成部分示意图；

图3是采用本发明装置测得的GW4A-126型隔离开关不同机械状态的电机输出功率-传动轴转角曲线；

图4是采用专利《一种户外高压隔离开关的检测装置及检测方法》(申请号为CN201410333992.X)中功率检测方法测得的处于正常机械状态的GW4A-126型隔离开关电机电源供电电压不同时的电机输入功率-传动轴转角曲线；

图5是采用本发明的装置测得的处于正常机械状态的GW4A-126型隔离开关电机电源供电电压不同时的电机输出功率-传动轴转角曲线；

图1中，1电流传感器、2电压传感器、3角度传感器、4数据采集器、5损耗计算模块、6主机、7铜耗计算模块、8铁耗计算模块、9机械损耗计算模块。

图3中，曲线1为正常机械状态GW4A-126型隔离开关合闸过程的电机输出功率-操作转角曲线，曲线2为存在卡涩故障的GW4A-126型隔离开关合闸过程电机输出功率-操作转角曲线。

图4中，曲线1、2、3、4分别为GW4A-126型隔离开关操作机构箱电机电源供电电压分别为380V、390V、400V、408V时的电机输入功率-传动轴转角曲线。

图5中，4条曲线分别为GW4A-126型隔离开关操作机构箱电机电源供电电压分别为380V、390V、400V、408V时的电机输出功率-传动轴转角曲线。

具体实施方式

下面通过实施例，并结合附图，对本发明的技术方案做进一步的具体说明。

见图1，该图示出本发明检测装置的组成原理图；包含电流传感器(1)、电压传感器(2)、数据采集器(4)、损耗计算模块(5)、角度传感器(3)、主机(6)；数据采集器(4)采集电流传感器(1)检测的电机电源电流及电压传感器(2)检测的电机电源电压；数据采集器(4)将采集到的电流、电压信号输出给损耗计算模块(5)。角度传感器(3)采集隔离开关传动轴的转角，并将转角数据输出到数据采集器(4)。这里也可不安装角度传感器(3)对传动轴转角进行检测，在电压电流数据采集过程中，数据采集时间间隔(采样频率的倒数)是已知的，根据采集的电压电流数据和已知的采样频率，可以计算绘制电机输出功率-时间曲线，根据该曲线可判断隔离开关机械状态。损耗计算模块(5)包含铜耗计算模块(7)、铁耗计算模块(8)、机械损耗计算模块(9)；损耗计算模块(5)根据数据采集器(4)输出的电压、电流数据计算电机输入功率、铜耗、铁耗、机械损耗，得到电机输出功率。主机(6)用于储存损耗计算模块(5)输出的电机输出功率，及数据采集器(4)输出的转角数据，根据电机输出功率、转角数据绘制电机输出功率-转角曲线。

见图2，该图示出本发明损耗计算模块的主要组成部分，损耗计算模块根据数据采集器(4)采集的电压、电流数据计算电机转动过程中的铜耗、铁耗以及机械损耗，在计算的电机输入功率基础上减去这些损耗功率，得到电机的输出功率；

本发明的使用方法，包括以下步骤：

步骤1，将电流传感器(1)、电压传感器(2)在隔离开关操作机构箱电机电源侧安装好，用以测量电机工作时的电流与电压；安装好角度传感器(3)，用以测量传动轴的转动角度；然后将各传感器、数据采集器(4)、损耗计算模块(5)、主机(6)按照图1的示意图连接好；

步骤2，确保各单元之间连接好之后，通过操作机构箱电动分合闸按钮，使隔离开关动作，测量隔离开关分、合闸过程中的电机电流、电压信号，传动轴转动信号；损耗计算模块(5)根据数据采集卡(4)采集的电压、电流数据进行计算，得到电机运行过程中的电机输入功率及各种损耗功率，由此得出电机输出功率；

步骤3，主机(6)根据数据采集器(4)传送的角度数据和损耗计算模块(5)计算的电机输出功率，绘制隔离开关动作过程操作机构箱电机输出功率-转角曲线，为隔离开关机械状态的判定提供参考数据。

在本实施例中，应用上面的一种隔离开关电机输出功率检测装置包括：电流传感器(1)、电压传感器(2)、角度传感器(3)、数据采集器(4)、损耗计算模块(5)、主机(6)。

见图3，该图示出了本发明测得的GW4A-126型隔离开关机械状态正常与存在卡涩故障时的电机输出功率-传动轴转角曲线。两条曲线存在明显区别，说明该检测装置所测曲线能对隔离开关机械状态加以区分，使用人员通过检测数据可判断隔离开关机械状态。

对比试验：

分别利用图4、图5的两种不同方法对处于正常机械状态的GW4A-126型隔离开关进行功率检测对比试验，图4为处于正常机械状态的GW4A-126型隔离开关电机电源供电电压不同时的电机输入功率-传动轴转角曲线；图5为采用本发明的装置测得的处于正常机械状态的GW4A-126型隔离开关电机电源供电电压不同时的电机输出功率-传动轴转角曲线。

由图4可以看出同一机械状态下隔离开关的电机输入功率随电机工作电压的升高而升高，且不同工作电压的输入功率-转角曲线存在明显差异；由图5可以看出电机工作电压不同时的隔离开关电机输出功率-传动轴转角曲线基本重合。由于隔离开关始终处于正常机械状态，理论上其每次合闸过程需要的功率相同，即合闸过程的功率-转角曲线理应基本重合，结合图4和图5的曲线可以得出电机输入功率不能作为隔离开关机械状态判断依据，本发明的装置检测结果曲线可有效反应隔离开关机械状态，为相关技术人员在判断隔离开关机械状态时提供参考数据。

本文中所描述的具体实施例仅仅是对本发明精神作举例说明。本发明所属技术领域的技术人员可以对所描述的具体实施例做各种各样的修改或补充或采用类似的方式替代，但并不会偏离本发明的精神或者超越所附权利要求书所定义的范围。

Claims (4)

1.一种隔离开关电机输出功率检测装置，其特征在于：包含电流传感器(1)、电压传感器(2)、数据采集器(4)、损耗计算模块(5)；数据采集器(4)采集电流传感器(1)检测的电机电源电流及电压传感器(2)检测的电机电源电压；数据采集器(4)将采集到的电流、电压信号输出给损耗计算模块(5)。

2.根据权利要求1所述的一种隔离开关电机输出功率检测装置，其特征在于：所述的损耗计算模块(5)包含铜耗计算模块(7)、铁耗计算模块(8)、机械损耗计算模块(9)；损耗计算模块(5)根据数据采集器(4)输出的电压、电流数据计算电机输入功率、铜耗、铁耗、机械损耗，得到电机输出功率。

3.根据权利要求2所述的一种隔离开关电机输出功率检测装置，其特征在于：还包含角度传感器(3)，角度传感器(3)采集隔离开关传动轴的转角，并将转角数据输出到数据采集器(4)。

4.根据权利要求1-3中任意一项所述的一种隔离开关电机输出功率检测装置，其特征在于：还包含主机(6)，主机(6)用于储存损耗计算模块(5)输出的电机输出功率，及数据采集器(4)输出的转角数据，根据电机输出功率、转角数据绘制电机输出功率-转角曲线。