CN109186988A - 一种用于高压隔离开关的机械参数综合测试系统及其测定方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种用于高压隔离开关的机械参数综合测试系统及其测定方法，与现有技术相比解决了尚无装置能够针对高压隔离开关机械参数进行测定的缺陷。本发明的诊断分析仪包括CPU、IO数据端口和通信芯片，IO数据端口的数据输出端与CPU的数据输入端相连，CPU的串口与通信芯片的数据输入端相连，转角传感器的数据输出端与IO数据端口的数据输入端相连。本发明能够对隔离开关机械性能参数进行检测、分析，能够客观、准确对隔离开关状态进行判断。
Description
技术领域
本发明涉及高压隔离开关技术领域，具体来说是一种用于高压隔离开关的机械参数综合测试系统及其测定方法。
背景技术
在每个变电站的高压开关设备中，隔离开关是用量最多的一种，它的用量是高压断路器的3-4倍。而它的导电部位及传动部位均为敞开式，完全暴露在大气中经受着日晒雨淋，平时操作次数又较少，所以转动轴销、轴承等传动部位缺少润滑和相对运动并且腐蚀，因此操作卡涩的情况较多，操作阻力增大。更有甚者每次分合闸操作都要检修人员到现场以随时处理合不上、分不开的异常情况。
高压隔离开关的状态检测手段主要依赖红外、接触电阻、超声进行导电部分及支柱绝缘子的检测，惟独机械故障还没有一个有效监测手段，只能依赖产品既有质量和防腐蚀性能、现场工作人员主观经验和技术能力。
现有技术中，虽有测试隔离开关操作力矩等的零散研究，但均未投入实际使用，实用性较差。因此，如何研发出一种针对于高压隔离开关的机械参数进行综合测定的系统已经成为急需解决的技术问题。
发明内容
本发明的目的是为了解决现有技术中尚无装置能够针对高压隔离开关机械参数进行测定的缺陷，提供一种用于高压隔离开关的机械参数综合测试系统及其测定方法来解决上述问题。
为了实现上述目的，本发明的技术方案如下：
一种用于高压隔离开关的机械参数综合测试系统，包括高压隔离开关本体，还包括安装在高压隔离开关本体上的现场测试装置和诊断分析仪，所述的现场测试装置包括转角传感器；所述的诊断分析仪包括CPU、IO数据端口和通信芯片，IO数据端口的数据输出端与CPU的数据输入端相连，CPU的串口与通信芯片的数据输入端相连，转角传感器的数据输出端与IO数据端口的数据输入端相连。
所述的转角传感器包括陀螺仪和抱箍夹件，高压隔离开关本体上设有输出主轴，抱箍夹件安装在输出主轴上，陀螺仪安装在抱箍夹件上且陀螺仪位于主轴的圆周上，陀螺仪的Z轴方向与主轴的轴向方向相同，陀螺仪的信号线与IO数据端口相连。
还包括力矩传感器，力矩传感器包括手柄，手柄的前端安装有扭矩传感器，扭矩传感器的传输线通过AD转换电路与无线发送芯片相连，扭矩传感器的前端安装有操作杆，IO数据端口上接有无线接收芯片，无线发送芯片通过无线接收芯片与与IO数据端口的数据输入端相连。
还包括电机输入功率传感器,所述的电机输入功率传感器包括采样电路，采样电路接在高压隔离开关本体的电机电源上，采样电路通过AD转换芯片与功率模块相连，功率模块的数据输出端分别与IO数据端口数据输入端相连。
一种用于高压隔离开关的机械参数综合测试系统的测定方法，包括以下步骤：
转角传感器测量隔离开关动作过程中的转动角度，力矩传感器测量隔离开关动作过程中的主拐臂输出力矩，电机输入功率传感器测量隔离开关动作过程中的电机输入功率；
转角传感器、力矩传感器和电机输入功率传感器通过IO数据端口将所测数据传输给CPU；
CPU对测量所得电流、力矩、角度变化量通过坐标系绘制出关系曲线；
CPU建立标准曲线数据库，将测量所得电流、力矩的曲线与同型号、同规格的标准曲线在同一坐标系中进行比较，研究产生差异的原因，得出消除差异的指导意见；
CPU建立设备曲线数据库，将测量所得电流、力矩的曲线与同一台的历史曲线在同一坐标系中进行比较，研究各种因数对关系曲线的影响，分析其电流、力矩变化的原因，得出相应的纠正预防措施。
有益效果
本发明的一种用于高压隔离开关的机械参数综合测试系统及其测定方法，与现有技术相比能够对隔离开关机械性能参数进行检测、分析，能够客观、准确对隔离开关状态进行判断。
本发明能够测量多种型号及规格隔离开关的操作力矩、电机电流、电压、功率，并且配以专家诊断，提供检修指导意见。当隔离开关安装调试完毕后，对其状态进行检测，以判定是否存在原始性缺陷。待其投入运行若干时间后可在现场再对其状态进行检测，分析其重要参数的变化趋势来预测是否有缺陷存在，从而为状态检修提供科学依据。
附图说明
图1为本发明的电路连接原理图；
图2为本发明中转角传感器的结构示意图；
图3为本发明中力矩传感器的结构示意图；
图4为本发明中电机输入功率传感器的电路连接原理图；
图5为本发明中力矩传感器的使用状态图；
其中，1-诊断分析仪、2-转角传感器、3-力矩传感器、4-电机输入功率传感器、5-高压隔离开关本体、11-CPU、12-IO数据端口、13-通信芯片、14-无线接收芯片、21-陀螺仪、22-抱箍夹件、23-信号线、31-手柄、32-扭矩传感器、33-AD转换电路、34-无线发送芯片、35-操作杆、41-采样电路、42-AD转换芯片、43-功率模块。
具体实施方式
为使对本发明的结构特征及所达成的功效有更进一步的了解与认识，用以较佳的实施例及附图配合详细的说明，说明如下：
本发明所述的一种用于高压隔离开关的机械参数综合测试系统，包括高压隔离开关本体5，高压隔离开关本体5上安装有现场测试装置和诊断分析仪1。诊断分析仪1获取经I/O电路处理后的信号，在测定方法处理下，显示操作力矩、操作力、电机输入功率、电压、电流、主轴转动角度、等机械特性参数，并自动绘制成力矩-转角(M-θ)曲线或功率-转角(P-θ)曲线。
现场测试装置包括转角传感器2、力矩传感器3和电机输入功率传感器4。如图1所示，诊断分析仪1包括CPU11、IO数据端口12和通信芯片13，IO数据端口12的数据输出端与CPU11的数据输入端相连，CPU11的串口与通信芯片13的数据输入端相连，转角传感器、力矩传感器和电机输入功率传感器的数据输出端分别与IO数据端口12的数据输入端相连。
如图2所示，转角传感器2包括陀螺仪21和抱箍夹件22。高压隔离开关本体5上设有输出主轴51，抱箍夹件22安装在输出主轴51上。陀螺仪是角速度传感器，对时间积分后得到相对旋转角度。陀螺仪21安装在抱箍夹件22上且陀螺仪21位于主轴51的圆周上，陀螺仪21的Z轴方向与主轴51垂直(轴向)方向相同，陀螺仪21的信号线23与IO数据端口12相连。此时，采集陀螺仪的Z轴输出信号进行处理，就得到主轴的转动角度。
电动机构的操作力矩可以反映主轴扭矩的变化，但操作手柄需要多圈转动，不能用电缆来传输力矩信号，在此采用无线传输技术可以解决信号传输问题。如图3所示，力矩传感器3包括手柄31，手柄31的前端安装有扭矩传感器32，扭矩传感器32的传输线通过AD转换电路33与无线发送芯片34相连，扭矩传感器32的前端安装有操作杆35，IO数据端口12上接有无线接收芯片14，无线发送芯片34通过无线接收芯片14与与IO数据端口12的数据输入端相连。如图5所示，力矩传感器3实际上是一个装有传感器和电路的操作手摇把，在对隔离开关进行力矩测试时，用该摇把替代原配摇把进行分合闸操作。
在隔离开关使用电动机构操作时，电机的负载(隔离开关主轴扭矩)大小将直接反映在电机的输入功率上。主轴扭矩越大，电机输入功率越大，因此测量电机输入功率可以间接反映主轴扭矩的变化。电机输入功率传感器4是对电机电源的电压和电流取样后进行A/D转换，经功率模块计算功率后输出如图4所示，电机输入功率传感器4包括采样电路41，采样电路41接在高压隔离开关本体5的电机电源上，采样电路41通过AD转换芯片42与功率模块43相连，功率模块43的数据输出端分别与IO数据端口12的数据输入端相连。
在此，还提供一种用于高压隔离开关的机械参数综合测试系统的测定方法，包括以下步骤：
第一步，转角传感器2测量隔离开关动作过程中的转动角度，力矩传感器3测量隔离开关动作过程中的主拐臂输出力矩，电机输入功率传感器4测量隔离开关动作过程中的电机输入功率。
第二步，转角传感器2、力矩传感器3和电机输入功率传感器4通过IO数据端口12将所测数据传输给CPU11。
第三步，CPU11对测量所得电流、力矩、角度变化量通过坐标系绘制出关系曲线。
第四步，CPU11建立标准曲线数据库，将测量所得电流、力矩的曲线与同型号、同规格的标准曲线在同一坐标系中进行比较，研究产生差异的原因，得出消除差异的指导意见。
第五步，CPU11建立设备曲线数据库，将测量所得电流、力矩的曲线与同一台的历史曲线在同一坐标系中进行比较，研究各种因数对关系曲线的影响，如腐蚀、润滑失效、原件变形、弹簧压力变化、转动角度变化等，分析其电流、力矩变化的原因，得出相应的纠正预防措施。
以上显示和描述了本发明的基本原理、主要特征和本发明的优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明的范围内。本发明要求的保护范围由所附的权利要求书及其等同物界定。
Claims (5)
1.一种用于高压隔离开关的机械参数综合测试系统，包括高压隔离开关本体(5)，其特征在于：还包括安装在高压隔离开关本体(5)上的现场测试装置和诊断分析仪(1)，所述的现场测试装置包括转角传感器(2)；所述的诊断分析仪(1)包括CPU(11)、IO数据端口(12)和通信芯片(13)，IO数据端口(12)的数据输出端与CPU(11)的数据输入端相连，CPU(11)的串口与通信芯片(13)的数据输入端相连，转角传感器(2)的数据输出端与IO数据端口(12)的数据输入端相连。
2.根据权利要求1所述的一种用于高压隔离开关的机械参数综合测试系统，其特征在于：所述的转角传感器(2)包括陀螺仪(21)和抱箍夹件(22)，高压隔离开关本体(5)上设有输出主轴(51)，抱箍夹件(22)安装在输出主轴(51)上，陀螺仪(21)安装在抱箍夹件(22)上且陀螺仪(21)位于主轴(51)的圆周上，陀螺仪(21)的Z轴方向与主轴(51)的轴向方向相同，陀螺仪(21)的信号线(23)与IO数据端口(12)相连。
3.根据权利要求1所述的一种用于高压隔离开关的机械参数综合测试系统，其特征在于：还包括力矩传感器(3)，力矩传感器(3)包括手柄(31)，手柄(31)的前端安装有扭矩传感器(32)，扭矩传感器(32)的传输线通过AD转换电路(33)与无线发送芯片(34)相连，扭矩传感器(32)的前端安装有操作杆(35)，IO数据端口(12)上接有无线接收芯片(14)，无线发送芯片(34)通过无线接收芯片(14)与与IO数据端口(12)的数据输入端相连。
4.根据权利要求1所述的一种用于高压隔离开关的机械参数综合测试系统，其特征在于：还包括电机输入功率传感器(4),所述的电机输入功率传感器(4)包括采样电路(41)，采样电路(41)接在高压隔离开关本体(5)的电机电源上，采样电路(41)通过AD转换芯片(42)与功率模块(43)相连，功率模块(43)的数据输出端分别与IO数据端口(12)的数据输入端相连。
5.根据权利要求1所述的一种用于高压隔离开关的机械参数综合测试系统的测定方法，其特征在于，包括以下步骤：
51)转角传感器(2)测量隔离开关动作过程中的转动角度，力矩传感器(3)测量隔离开关动作过程中的主拐臂输出力矩，电机输入功率传感器(4)测量隔离开关动作过程中的电机输入功率；
52)转角传感器(2)、力矩传感器(3)和电机输入功率传感器(4)通过IO数据端口(12)将所测数据传输给CPU(11)；
53)CPU(11)对测量所得电流、力矩、角度变化量通过坐标系绘制出关系曲线；
54)CPU(11)建立标准曲线数据库，将测量所得电流、力矩的曲线与同型号、同规格的标准曲线在同一坐标系中进行比较，研究产生差异的原因，得出消除差异的指导意见；
55)CPU(11)建立设备曲线数据库，将测量所得电流、力矩的曲线与同一台的历史曲线在同一坐标系中进行比较，研究各种因数对关系曲线的影响，分析其电流、力矩变化的原因，得出相应的纠正预防措施。
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