CN108318234A - 一种隔离开关操作力矩与转角检测装置 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种隔离开关操作力矩与转角检测装置，包括驱动电机(1)、力矩传感器(2)、角度传感器(3)、连杆(4)、控制器(7)、数据采集器(9)。本发明在不破坏改变隔离开关原有构件的基础上，通过驱动电机(1)带动力矩传感(2)、器角度传感器(3)、连杆(4)转动，连杆(4)一端插入隔离开关(12)的操作机构箱手动操作输入端口，驱动隔离开关动作，能准确检测隔离开关动作过程的操作力矩与转动角度，绘制相应的操作力矩‑转角曲线，为隔离开关机械状态的判定提供重要参考数据。
Description
技术领域
本发明涉及高压隔离开关，特别是户外高压隔离开关，具体是一种隔离开关操作力矩与转角检测装置。
背景技术
在电力系统高压开关设备中，高压隔离开关是用量最多的一种，一般是断路器用量的2～4倍。隔离开关传动机构主要由多级连杆、轴销与轴承等组成，长时间运行后，由于大气腐蚀、润滑脂流失、异物与灰尘的积累等，导致传动机构运动副易出现锈蚀、卡涩等不良情况，其物理过程为锈蚀卡涩时运动副处摩擦系数μ增大，对应的摩擦阻力矩Mf＝μFN随之增大。当隔离开关传动机构关节出现锈蚀卡涩等机械故障缺陷时，必然导致隔离开关的操作力矩-转角曲线发生改变，因此通过检测隔离开关的操作力矩-转角曲线可以判断被测隔离开关的机械状态。
现有的隔离开关机操作力矩检测方法有：1)在隔离开关操作杆表面贴应变片来检测隔离开关动作过程操作力矩，该方法理论可行，但实际应用中发现该方法对应变片的贴片技术要求较高，贴片位置不恰当时，测量结果偏差较大，实际应用可靠性偏低；2)通过安装在手动操作机构手柄上的力矩传感器来测量隔离开动动作过程操作力矩，《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)专利就是采用该方法手动测量隔离开关动作过程的操作力矩，该方法操作简单，但由于是通过人力操作摇动手柄来测量，难以保证测量过程中手柄转动的速度一致，导致测量数据出现较大的波动，测量结果可靠性不高；3)改变隔离开关原有轴系，断开操作杆，在断开的操作杆之间安装力矩传感器、角度传感器等，该检测方法在实验室条件下虽能准确测得隔离开关动作过程操作力矩，但在变电站等应用现场难以推广应用，一是因为这些实际应用场所不允许改变高压开关原有轴系，以避免由于其轴系的改变引入新的故障，二是由于若每台隔离开关装一套检测设备成本太高。
上述三种隔离开关机操作力矩检测方法中，第一、二种检测方式不需要改变隔离开关原有轴系，但不能准确测得隔离开关动作过程的操作力矩；第三种检测方式虽然能准确测得隔离开关动作过程的操作力矩，但需要拆除改变隔离开关原有轴系，不具有应用于变电站等现场的可行性。目前在不破坏改变隔离开关原有轴系的基础上，尚无能准确检测隔离开关操作力矩-转角机械特性曲线的装置。
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操作力矩与转角检测装置，能准确检测隔离开关动作过程的操作力矩与操作杆转动角度，并绘制相应的操作力矩-转角曲线，为隔离开关机械状态的判定提供重要参考数据。
本发明的目的是提供一种隔离开关操作力矩与转角检测装置，该检测装置在不破坏改变隔离开关原有构件的基础上能准确检测隔离开关动作过程的机械特性参数——操作力矩与转动角度，使用人员根据检测数据绘制的操作力矩-转角曲线来判断被测隔离开关的机械状态。
为实现上述目的，本发明可以通过以下技术方案实现：
一种隔离开关操作力矩与转角检测装置角检测装置，包括驱动电机(1)、力矩传感器(2)、角度传感器(3)、连杆(4)、控制器(7)、数据采集器(9)；所述驱动电机(1)、力矩传感器(2)、角度传感器(3)及连杆(4)的转动轴相互连接；控制器(7)控制驱动电机(1)启停；驱动电机(1)驱动力矩传感器(2)、角度传感器(3)、连杆(4)转动；数据采集器(9)采集力矩传感器(2)的力矩信息和角度传感器(3)的角度信息。
所述的检测装置，还包含联轴器(5)，用于驱动电机(1)、力矩传感器(2)、角度传感器(3)、连杆(4)相互之间的连接。
所述力矩传感器(2)测量驱动电机(1)输出的力矩；所述角度传感器(2)测量连杆(4)的旋转角度；所述的连杆(4)与隔离开关连接，将驱动电机(1)输出的力矩传递给隔离开关，驱动隔离开关分闸或合闸。
所述的检测装置，还可以包含减速器(6)，其与驱动电机(1)的转子轴连接，用于增大驱动电机(1)的输出力矩。
所述的检测装置，还可以包含限位器(8)，限位器(8)安装在隔离开关(12)上，用于在隔离开关(12)分/合闸到位时将限位信息传递给控制器(7)，通过控制器(7)控制驱动电机(1)停止转动。
所述的检测装置，还可以包含主机(10)，主机(10)用于储存数据采集器(9)的力矩和角度信息，绘制相应的操作力矩-转角曲线等。
所述的检测装置，还可以包含工作平台(11)，用于固定驱动电机(1)、力矩传感器(2)、角度传感器(3)、减速器(6)。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：
在不改变破坏被测隔离开关原有轴系的前提下，采用本发明的检测装置能准确有效测量隔离开关分/合闸过程的操作力矩和转动角度，利用检测数据绘制的操作力矩-转角曲线可为隔离开关机械状态的判定提供参考数据，为隔离开关的安装调试、检修维护提供重要参考依据。
附图说明
图1是本发明装置的组成示意图；
图2是利用本发明的装置检测绘制的GW4A-126型隔离开关处于不同机械状态时操作力矩-转角曲线；
图3是利用手动操作方式检测绘制的GW4A-126型隔离开关处于不同机械状态时操作力矩-转角曲线。
图1中，(1)—驱动电机、(2)—表示力矩传感器、(3)—角度传感器、(4)—连杆、(5)—联轴器、(6)—减速器、(7)—控制器、(8)—限位器、(9)—数据采集器、(10)—主机、(11)—工作平台、(12)—隔离开关。
图2中，曲线1与曲线2为GW4A-126型隔离开关处于正常机械状态时的操作力矩-转角曲线；曲线3为调整该被测隔离开关A相交叉连杆长度，使其处于三相不同期时测得的操作力矩-转角曲线。
图3中，曲线1与曲线2为同一GW4A-126型隔离开关处于正常机械状态时的手动操作力矩-转角曲线；曲线3为隔离开关处于三相不同期时的手动操作力矩-转角曲线。图3中曲线3与图2中曲线3对应的隔离开关处于同一三相不同期状态。
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。
如图1所示，该图示出本发明装置的组成示意图，显示了设备的组成以及各部件之间的连接关系。一种隔离开关操作力矩与转角检测装置角检测装置包括：用于驱动隔离开关动作的驱动电机(1)、用以放大电机输出功率的减速器(6)、用以测量驱动力矩的力矩传感器(2)、用以测量转动角度的角度传感器(3)、联轴器(5)、连杆(4)、限位器(8)、控制器(7)、数据采集器(9)、主机(10)、工作平台(11)以及被测量隔离开关(12)。驱动电机(1)、力矩传感器(2)、角度传感器(3)及连杆(4)的转动轴依次连接(力矩传感器(2)、角度传感器(3)的安装顺序可以对换)；控制器(7)控制驱动电机(1)启停；驱动电机(1)驱动力矩传感器(2)、角度传感器(3)、连杆(4)转动；连杆(4)与隔离开关(12)连接，将驱动电机(1)输出的力矩传递给隔离开关，驱动隔离开关分闸或合闸。力矩传感器(2)测量驱动电机(1)输出的力矩。角度传感器(2)测量连杆(4)的旋转角度。数据采集器(9)采集力矩传感器(2)的力矩信息和角度传感器(3)的角度信息。
驱动电机(1)与力矩传感器(2)之间、力矩传感器(2)与角度传感器(3)之间、角度传感器(3)与连杆(4)之间分别通过联轴器(5)连接。减速器(6)与驱动电机(1)的转子轴连接，用于增大驱动电机(1)传递给力矩传感器(2)、角度传感器(3)、连杆(4)的输出力矩。限位器(8)安装在隔离开关(12)上(限位器包括限位板、限位开关及万向磁性表座；限位板固定在隔离开关的操作杆上，限位开关安装在万向磁性表座上，万向磁性表座固定在隔离开关的操作机构箱上)，用于在隔离开关(12)分/合闸到位时将信息传递给控制器(7)，通过控制器(7)控制驱动电机(1)停止转动。主机(10)用于储存数据采集器(9)的力矩和角度信息，绘制操作力矩-转角曲线。工作平台(11)用于固定驱动电机(1)、力矩传感器(2)、角度传感器(3)、减速器(6)。
上述技术方案中，通过角度传感器(2)测量连杆(4)的旋转角度，再经过比例(不同型号隔离开关操作机构箱换算比例不同，如有50:1、80:1，具体的视测量对象而定)换算，得到操作杆的转动角度，之所以采用这种间接方式来测量操作杆转动角度，是因为这样可以将力矩传感器和角度传感器集成安装在一个检测装置中，使用时减少检测设备的安装，以提高其实用性。当然也可以直接测量操作杆转动角度，在上述技术方案中去掉角度传感器之后，通过角度传感器、齿轮组和万向磁性表座的配合可以直接测量操作杆转动角度，具体为：齿轮组中开合式齿轮安装在操作杆上，齿轮组中小齿轮固定在角度传感器转轴上，角度传感器通过万向磁性表座固定在操作机构箱上，隔离开关动作时固定在操作杆上的开合式齿轮带动角度传感器上的齿轮转动，从而测得操作杆转动角度。另外，甚至还可以不采用角度传感器，由于采用控制器控制驱动电机匀速转动，可以根据测量过程中电机动作的时间换算成操作杆转动的角度。
本发明的使用方法，包括以下步骤：
步骤1，隔离开关停电检修时，将限位器(8)在隔离开关操作机构箱上安装好；调整工作平台(11)的位置，使连杆(4)与隔离开关(12)的操作机构箱手动外接口对中。
步骤2，通过信号线将力矩传感器(2)、角度传感器(3)的信号输出接口分别连接至数据采集器(9)的输入端。将数据采集器(9)输出接口连接至主机(10)，将控制器(7)与驱动电机(1)和限位器(8)的相关端口相连接。
步骤3，确保各设备之间的通信线和导线连接好后，启动控制器(7)控制驱动电机(1)转动，驱动电机(1)通过联轴器(5)带动角度传感器(3)、力矩传感器(2)与连杆(4)转动，连杆(4)带动隔离开关(12)动作，同时角度传感器(3)和力矩传感器(2)将检测到的数据传送至数据采集器(9)。
步骤4，数据采集器(9)将采集到的操作力矩数据与转角数据信号输送到主机(10)，主机对采集的数据进行储存、换算并绘制相应的操作力矩-转角曲线，为隔离开关机械状态的诊断提供参考数据。
如图2所示，该图示出了利用本发明的装置检测绘制的GW4A-126型隔离开关处于不同机械状态时操作力矩-转角曲线，可以看出当隔离开关机械状态改变时，采用本发明装置能够有效检测出由机械状态改变引起的操作力矩-转角曲线的变化，相关使用人员可根据检测的数据判断隔离开关机械状态。
对比试验：
在不破坏改变隔离开关原有轴系前提下，对GW4A-126型隔离开关处于正常机械状态与三相不同期时的操作力矩-转角曲线进行检测对比试验，试验时采用本发明的装置和安装有力矩传感器的手动操作机构手柄先后分别测量隔离开关处于正常机械状态的操作力矩-转角曲线两次，然后调整隔离开关A相交叉连杆长度，使其处于三相不同期状态，再用采用本发明的装置和安装有力矩传感器的手动操作机构手柄先后分别测得其操作力矩-转角曲线。图2为采用本发明的装置检测绘制的操作力矩-转角曲线，图3为采用安装有力矩传感器的手动操作机构手柄检测绘制的操作力矩-转角曲线。
由图2的曲线1和曲线2可以看出，采用本发明的装置重复检测的隔离开关处于同一机械状态的操作力矩-转角曲线重合，说明采用本发明的装置测得的操作力矩-转角曲线具有较高的重复性、可靠性；由图2的曲线1、2和曲线3可以看出本发明的装置能准确检测出隔离开关机械状态改变引起的操作力矩的变化，说明本发明的装置具有较高的检测精度。
由图3的曲线1和曲线2可以看出，采用安装有力矩传感器的手动操作机构手柄重复检测的处于同一机械状态的操作力矩-转角曲线波形不具有重复性，这是因为在手动操作摇杆进行合闸操作过程中，难以保证每次摇动的速率是匀速的；由图3的曲线1、2和曲线3可以看出，采用安装有力矩传感器的手动操作机构手柄不能明显地检测出隔离开关机械状态改变对操作力矩的影响，即不能通过安装有力矩传感器的手动操作机构手柄检测绘制的操作力矩-转角曲线有效地判断隔离开关机械状态是否发生改变。
由此证明，本发明的装置具有较高的检测精度和实用性，能准确检测隔离开关动作过程的操作力矩，能有效检测区分由隔离开关机械状态改变导致的操作力矩的变化。
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 (9)
1.一种隔离开关操作力矩与转角检测装置，其特征在于：包括驱动电机(1)、力矩传感器(2)、角度传感器(3)、连杆(4)、控制器(7)、数据采集器(9)；所述驱动电机(1)、力矩传感器(2)、角度传感器(3)及连杆(4)的转动轴依次连接；控制器(7)控制驱动电机(1)启停；驱动电机(1)驱动力矩传感器(2)、角度传感器(3)、连杆(4)转动；数据采集器(9)采集力矩传感器(2)的力矩信息和角度传感器(3)的角度信息。
2.根据权利要求1所述的隔离开关操作力矩与转角检测装置，其特征在于：还包括联轴器(5)，所述的驱动电机(1)与力矩传感器(2)之间、力矩传感器(2)与角度传感器(3)之间、角度传感器(3)与连杆(4)之间分别通过联轴器(5)连接。
3.根据权利要求2所述的隔离开关操作力矩与转角检测装置，其特征在于：还包括减速器(6)，减速器(6)与驱动电机(1)的转子轴连接，用于增大驱动电机(1)传递给力矩传感器(2)、角度传感器(3)、连杆(4)的输出力矩。
4.根据权利要求3所述的隔离开关操作力矩与转角检测装置，其特征在于：还包括限位器(8)，限位器(8)安装在隔离开关(12)上，用于在隔离开关(12)分/合闸到位时将信息传递给控制器(7)，通过控制器(7)控制驱动电机(1)停止转动。
5.根据权利要求1-4中任意一项所述的隔离开关操作力矩与转角检测装置，其特征在于：还包含主机(10)，主机(10)用于储存数据采集器(9)的力矩和角度信息，绘制操作力矩-转角曲线。
6.根据权利要求5所述的隔离开关操作力矩与转角检测装置，其特征在于：还包含工作平台(11)，工作平台(11)用于固定驱动电机(1)、力矩传感器(2)、角度传感器(3)、减速器(6)。
7.根据权利要求6所述的隔离开关操作力矩与转角检测装置，其特征在于：所述力矩传感器(2)测量驱动电机(1)输出的力矩。
8.根据权利要求7所述的隔离开关操作力矩与转角检测装置，其特征在于：所述角度传感器(2)测量连杆(4)的旋转角度。
9.根据权利要求8所述的隔离开关操作力矩与转角检测装置，其特征在于：所述连杆(4)与隔离开关(12)连接，将驱动电机(1)输出的力矩传递给隔离开关，驱动隔离开关分闸或合闸。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| RJ01 | Rejection of invention patent application after publication |
Application publication date: 20180724 |
|
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