CN109520657A - 一种通用型敞开式隔离开关夹紧力测试仪及测试方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种通用型敞开式隔离开关夹紧力测试仪，包括插入式加力钳、测力传感器、测量处理模块、CPU模块、无线WIFI模块及电源模块，加力钳配备有若干种不同型号的导力块，用以与相应型号的隔离开关配合，测力传感器模块设置于插入式加力钳上，与测量处理模块连接，CPU控制各模块工作，测量处理模块接收传感器采集的数据后，将数据进行放大滤波处理，再通过无线WIFI模块发送至移动终端。本发明测试仪通过配置多种型号的导力块，扩展了测试仪的通用性。同时通过无线WIFI与终端通讯传递测量结果，检修人员依据测量结果对隔离开关载流性能进行评估，合理安排检修周期，以期降低检修仪器采购、管理成本，提高检修效率和专业化水平。

Description

一种通用型敞开式隔离开关夹紧力测试仪及测试方法

技术领域

本发明涉及一种敞开式隔离开关夹紧力测试仪及测试方法。

背景技术

隔离开关作为重要的电力设备，在分闸位置时，触头间有符合规定要求的绝缘距离和明显的断开标志；在合闸位置时，能承载正常回路条件下的电流及在规定时间内异常条件(包括短路)下的电流。

“触指夹紧力”作为衡量隔离开关载流性能稳定性的关键指标之一，在变电检修工作中是定期测试的参数。Q/CSG1205001-2014《电力设备检修规程》、Q/CSG1206007-2017《电力设备检修试验规程》先后规定了瓷柱式、敞开式隔离开关“导电回路检修”B修项目中对“触指夹紧力”的测试要求；国标DL/T 468-2010《高压交流隔离开关和接地开关》及DL/T593-2006对隔离开关“接触区试验”也作了明确规定；主流隔离开关生产制造厂家如西门子、ABB、阿尔斯通、西开、平高、新东北、泰开、如高、长高等在产品的设计、型式试验、出厂试验时更是对“触指夹紧力”作为必做项目之一。

近年来，国内敞开式隔离开关运行过程中，隔离开关导电回路检修及“触指夹紧力”测试工作成为变电检修人员必须掌握的基本技能。

因敞开式隔离开关存在“双柱水平开启式”、“垂直折臂式”、“垂直剪刀式”等多种结构形式，且主流隔离开关制造厂家多大十余家，每家生产的触头尺寸和结构形式不一，针对每种型号的隔离开关均需使用专用“夹紧力测试仪”开展检修工作，而各单位管辖隔离开关的结构形式较多，不仅要采购储备各类型隔离开关的专用“夹紧力测试仪”，还需定期对每种类型的测试仪进行检查维护及校实际给现场检修工作带来诸多不便。

现有技术中，隔离开关主要存在以下问题：

1、隔离开关结构形式多样带来的夹紧力测试仪众多，造成资源浪费；

2、测试隔离开关夹紧力耗费大量人工时。

发明内容

鉴于以上问题，本发明提供一种通用型敞开式隔离开关夹紧力测试仪，适应多家隔离开关结构形式，简化设备的采购、保管和使用工作，提高现场维修工作效率，确保电力设施的安全运行。

为达到上述目的，采用以下技术方案：

一种通用型敞开式隔离开关夹紧力测试仪，包括插入式加力钳、测力传感器、CPU模块、无线通信模块及电源模块，所述加力钳配备有若干种不同型号的导力块，用以与相应型号的隔离开关配合，所述测力传感器模块设置于所述插入式加力钳上，与所述CPU模块连接，所述测力传感器模块采集数据后，所述CPI模块接收所述传感器采集的数据，将数据进行放大滤波处理，并将处理后的数据通过所述无线WIFI模块发送至移动终端。

所述测试仪上还设置有显示屏，测量数据将显示于所述显示屏上。

所述电源模块为锂电池，分别给所述测力传感器模块、CPU模块、无线WIFI模块供电。

所述加力钳包括钳子头部与手柄，所述导力块与测力传感器设置于所述钳子头部，所述手柄之间设置有可调限位装置，按压手柄，所述可调限位装置对按压距离进行限制，实现对加力钳的力度控制。

所述加力钳的钳身上还安装有LED指示灯和蜂鸣器。

同时，提供一种对应的通用型敞开式隔离开关夹紧力测试方法，使用该通用型敞开式隔离开关夹紧力测试仪，进行以下操作：

步骤一：开启电源，进入工作模式选择界面；

步骤二：按下操作面板上的菜单键、SET键、上移键、右移键的其中之一，或接收到通过所述无线WIFI模块传输回的控制指令后，测试仪进入相应的工作模式；

步骤三：在测量模式下，测试仪界面显示日期、时间、测量值、最大值等参数，按下任何一只按键，启动一次测量过程，所测力量的大小以测量值和最大值方式实时动态显示；

步骤四：测试仪在工作状态时，如果300秒内没有任何按键按下或没有接收到所述无线WIFI模块传输的指令，自动进入低功耗状态；

步骤五：每20分钟测试仪自动检测一次电源模块电压，当检测到电压低于7.4V时，发出电压告警；

步骤六：测试完成后，关断电源。

所述步骤一后，若60秒内未按下按键或未通过所述无线WIFI模块接收到操作指令，测试仪进入低功耗状态。

在步骤三的测量过程中，一次测量过程启动后持续30秒自动停止。

当电源模块的电压低于7V时，测试仪自动进入低功耗状态

与现有技术相比，本发明的有益效果为：

本发明通用型敞开式隔离开关夹紧力测试仪仅包括一把测量钳和多个导力块，没有传统的电线电缆连接结构。钳身上安装有电池、测量电路、液晶显示屏、声光提示、无线WIFI等功能部件，高度集成为一个便携式仪器。这样，方便携带，测量过程简化，无电线电缆需要连接，有声光提示，单人就能进行测量工作。

附图说明

图1为本发明通用型敞开式隔离开关夹紧力测试仪连接关系图。

图2为本发明通用型敞开式隔离开关夹紧力测试仪结构示意图。

图3为本发明通用型敞开式隔离开关夹紧力测试仪俯视图。

图4为本发明通用型敞开式隔离开关夹紧力测试方法工作流程图。

图5为本发明通用型敞开式隔离开关夹紧力测试方法按键中断流程图。

图6为本发明通用型敞开式隔离开关夹紧力测试方法WIFI串口中断流程图。

附图标记：

10-插入式加力钳、11-钳子头部、12-手柄、13-导力块、14-可调限位装置、20-测力传感器、30-CPU模块、40-液晶显示屏、50-按键模块、60-无线WIFI模块、70-电源模块、80-LED指示灯。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施方式对本发明的内容做进一步详细说明。

如图1所示，一种通用型敞开式隔离开关夹紧力测试仪，包括插入式加力钳10、测力传感器20、CPU模块30、液晶显示屏40、按键模块50、无线WIFI模块60及电源模块70，测力传感器20设置于插入式加力钳10上，与CPU模块30连接，CPU模块30分别与测力传感器20、液晶显示屏40、按键模块50、无线WIFI模块60、电源模块70连接，控制各模块工作，CPU模块30接收传感器20采集的数据后，将数据进行放大滤波处理，CPU模块30将处理后的数据通过无线WIFI模块60发送至移动终端。

本发明夹紧力测试仪的原理为：用加力钳模拟隔离开关动触头，插入静触指内，对准静触指的导电部位。

如图2-图3所示，加力钳10包括钳子头部11与手柄12，钳子头部11设置有导力块13，导力块13配备有多种不同的型号，用以与相应型号的隔离开关配合。用这种方式来扩展钳子的使用范围，实现通用型夹紧力测量，简化测量器材的采购、检验和使用工作。在钳子的手柄12上加力时,钳子头部11张开并压紧静触指的导电面。测力传感器安装在钳子头部，它测量出压紧时接触面上压力。

钳身上安装电子电路、液晶显示屏40和无线WIFI模块60，压力值的大小在液晶显示屏40上实时显示出来，同时经无线WIFI模块60传递到手机或电脑上，实现遥控显示。

钳身上还安装有LED指示灯80和蜂鸣器，在测量时指示灯会不断闪烁，蜂鸣器不断发出“滴”的提示音，测量操作人员可以根据声光提示配合加力。

测试仪上设置有3个LED指示灯80，分别为CPU运行指示、数据接收指示、数据发送指示。

在加力钳手柄之间安装有可调限位装置14，测量前用游标卡尺测量出隔离开关动触头的结构尺寸，调整手柄上的可调限位装置14使钳子张开口时的尺寸等于该尺寸，这样钳子张开时压紧静触指的力，就是隔离开关工作时静触指压紧动触头的力。

钳身上测量模块内安装有锂电池，它给测量电路提供电力。当锂电池电量不足时，指示灯和液晶显示屏40上会有充电提示，这时将充电器插入钳身上的充电插座，用220V交流电源充电。

本测量仪采用7.4V锂电池组接入电路模块，再由板上稳压电路产生5V电源，给测力传感器20、CPU模块30、无线WIFI模块60供电。

无线WIFI模块60用PCB连接件与测量处理模块经TTL电平电路连接单片机。WIFI模块将测试仪和手机或电脑无线连接起来，相互通讯。测试仪测量数据很方便地在手机、电脑上获得，手机、电脑通过软件对测试仪的各种参数进行设置。

无线WIFI模块60为有人公司的USR-C215，工作电源3.3V,支持WiFi协议以及TCP/IP协议，用户仅需简单配置，即可实现UART设备的联网功能。外形尺寸为22.0*13.5mm，尺寸较小，易于组装在客户产品的硬件单板电路上，且模块可选择内置或外置天线的应用。

测力传感器20选择微小型测力传感器，不锈钢材质，体积小，重量轻，适用于便携应用场场合，背面有4个内螺孔用于固定传感器。采用金属应变电阻测量力的大小，测量范围0～30Kg，精度0.5％，灵敏度1～2mV/V，激励电压5～10V，输入电阻350Ω，输出电阻350Ω。

CPU模块30上信号滤波放大电路对测力传感器模块的mV级信号放大滤波，输出0～2000mV的电压信号，AD转换电路采样电压信号，软件滤波、多次测量求平均，经标度变换得出夹紧力数值。数据滤波处理过程如下：

1、每2mS读取一次AD转换值，并保存到拥有20个元素的数组中。反复读取20个数据。

2、从20个数据中去掉2个最大值和2个最小值，对余下的16个数据求平均值，保存到一个拥有8个元素的循环队列中；

3、对循环队列中的8个数据求平均值，将其作为一个测量值，并送显示屏和WIFI模块进行显示。

4、程序设置数据单元，从每次得到的测量值中，选出最大值，保存在这个单元中，并送显示屏和WIFI模块进行显示。

测量过程持续20秒自动停止。通过无线WIFI传输给移动终端显示。

CPU模块30还对其他模块进行控制，实现设置、测量、显示和通讯功能。由于工作场所存在复杂的电磁环境，CPU采用Microchip的高抗干扰单片机PIC18F45K22，具有抗干扰能力强，工作稳定。CPU内置硬件看门狗电路，当软件正常运行时，看门狗电路实时监测程序的运行状态。若软件运行异常将触发看门狗电路强制复位，将仪器重新启动。

液晶显示屏50为LCD-TM12864L汉字图形点阵液晶显示模块，提供了很直观的人机界面接口，可显示汉字及图形，内置8192个中文汉字(16X16点阵)、128个字符(8X16点阵)及64X256点阵显示RAM(GDRAM)。显示屏实时显示设置、测量、显示和通讯功能的相关内容。

按键模块50包括有多个按键，通过按键操作进行设置、测量、显示和通讯等功能的调整、启动或停止。

该夹紧力测试仪还配置有专用的测试软件，测试软件实现两大任务：一是以菜单方式响应按键操作，二是和手机或电脑端APP通讯，实现无线WIFI遥测遥控。

测试软件在本地实现如下功能：

1、唤醒测试仪进入工作状态。

2、传感器标定。

3、设置日期、时间。

4、设置串口通信参数。

5、对夹紧力进行测量，并在液晶显示屏上显示测量结果。

测试软件在无线WIFI遥测遥控时，与手机或电脑端APP通讯，接收不同的指令实现如下功能：

1、唤醒测试仪进入工作状态。

2、传感器进行标定。

3、对测试仪设置日期、时间。

4、设置串口通信参数。

5、对夹紧力进行测量，并返回给手机或电脑APP测量结果。

6、使测试仪进入休眠状态。

如图4-图6所示，本发明通用型敞开式隔离开关夹紧力测试仪的操作方法如下：

(1)当打开测试仪的电源开关时仪器上电，液晶显示屏点亮，三只LED指示灯闪烁，开机界面显示5秒后，测试仪自动进入工作模式选择界面。此后如果没有按键按下或通过WIFI模块接收到操作指令，60秒后测试仪进入低功耗状态以节省电力，液晶显示屏自动熄灭。

(2)面板上有四只按键：菜单键、SET键、上移键、右移键，当其中之一按下时，测试仪退出低功耗状态进入工作状态，液晶显示屏显示可用工作模式，通过按键选择进入相应的工作模式。除了按下面板上的按键外，如果测试仪接收到手机或电脑发出的指令，也能退出低功耗状态进入工作状态。收到不同的指令就进入不同的工作模式，同时液晶显示屏显示相应的工作模式。

(3)在测量模式下，测试仪显示的界面会包括日期、时间、测量值、最大值等参数，这时按下面板上的任何一只按键，就能启动一次测量过程，所测力量的大小以测量值和最大值方式实时动态显示。测量过程中，测试仪上的蜂鸣器也会不停地发出“滴滴”的提示音，LED指示灯不停闪烁。一次测量过程启动后持续30秒自动停止。

(4)测试仪在工作状态时，如果300秒内没有任何按键按下或没有接收到手机、电脑发出的指令，就自动进入低功耗状态。

(5)测试仪每20分钟检测一次锂电池组电压，当检测到电压低于7.4V时，就发出电压告警。这时面板上三只LED指示不停闪烁，液晶显示屏提示充电信息，按面板上任意键退出提示信息，返回之前的工作模式。如果电池电量不足，告警提示后仍然没有充电，当电压低于7V时，测试仪自动进入低功耗状态。这时按下面板上的按键或手机、电脑发出的指令，测试仪都是不会响应的。

(6)测试仪处于低功耗状态，能显著节省电力，但仍有电力消耗。在测试仪使用完毕后，及时关掉电源开关。

进一步地，为了产品保管、使用方便，产品还配备有游标卡尺与便携式仪器箱。

游标卡尺用来测量钳子插入隔离开关触指的张开尺寸，调整钳把部位的限位尺寸。

便携式仪器箱用于放置配件及测试仪，防止仪器的损坏。

上列详细说明是针对本发明可行实施例的具体说明，该实施例并非用以限制本发明的专利范围，凡未脱离本发明所为的等效实施或变更，均应包含于本案的专利范围中。

Claims (9)

1.一种通用型敞开式隔离开关夹紧力测试仪，其特征在于：包括插入式加力钳、测力传感器、CPU模块、无线通信模块及电源模块，所述加力钳配备有若干种不同型号的导力块，用以与相应型号的隔离开关配合，所述测力传感器模块设置于所述插入式加力钳上，与所述CPU模块连接，所述测力传感器模块采集数据后，所述CPI模块接收所述传感器采集的数据，将数据进行放大滤波处理，并将处理后的数据通过所述无线WIFI模块发送至移动终端。

2.根据权利要求1所述的通用型敞开式隔离开关夹紧力测试仪，其特征在于：所述测试仪上还设置有显示屏，测量数据将显示于所述显示屏上。

3.根据权利要求1所述的通用型敞开式隔离开关夹紧力测试仪，其特征在于：所述电源模块为锂电池，分别给所述测力传感器模块、CPU模块、无线WIFI模块供电。

4.根据权利要求1所述的通用型敞开式隔离开关夹紧力测试仪，其特征在于：所述加力钳包括钳子头部与手柄，所述导力块与测力传感器设置于所述钳子头部，所述手柄之间设置有可调限位装置，按压手柄，所述可调限位装置对按压距离进行限制，实现对加力钳的力度控制。

5.根据权利要求5所述的通用型敞开式隔离开关夹紧力测试仪，其特征在于：所述加力钳的钳身上还安装有LED指示灯和蜂鸣器。

6.一种通用型敞开式隔离开关夹紧力测试方法，其特征在于：使用如权利要求1-5所述的通用型敞开式隔离开关夹紧力测试仪，进行以下操作：

步骤一：开启电源，进入工作模式选择界面；

步骤二：按下操作面板上的菜单键、SET键、上移键、右移键的其中之一，或接收到通过所述无线WIFI模块传输回的控制指令后，测试仪进入相应的工作模式；

步骤三：在测量模式下，测试仪界面显示日期、时间、测量值、最大值等参数，按下任何一只按键，启动一次测量过程，所测力量的大小以测量值和最大值方式实时动态显示；

步骤四：测试仪在工作状态时，如果300秒内没有任何按键按下或没有接收到所述无线WIFI模块传输的指令，自动进入低功耗状态；

步骤五：每20分钟测试仪自动检测一次电源模块电压，当检测到电压低于7.4V时，发出电压告警；

步骤六：测试完成后，关断电源。

7.根据权利要求6所述的通用型敞开式隔离开关夹紧力测试方法，其特征在于：所述步骤一后，若60秒内未按下按键或未通过所述无线WIFI模块接收到操作指令，测试仪进入低功耗状态。

8.根据权利要求6所述的通用型敞开式隔离开关夹紧力测试方法，其特征在于：在步骤三的测量过程中，一次测量过程启动后持续30秒自动停止。

9.根据权利要求6所述的通用型敞开式隔离开关夹紧力测试方法，其特征在于：当电源模块的电压低于7V时，测试仪自动进入低功耗状态。