CN110212442B - 开关柜及其断路器小车位置检测装置与应用方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种开关柜及其断路器小车位置检测装置与应用方法，开关柜断路器小车位置检测装置包括反光片、激光传感器和控制模块，反光片安装在开关柜断路器小车的触臂上，激光传感器为带转动及转动角度检测功能的可旋转激光发射接收器；开关柜包括前述开关柜断路器小车位置检测装置；应用方法包括对激光传感器转动角度和标定角度比较确定小车是否推入到位。本发明开关柜及其断路器小车位置检测装置能够实现开关柜断路器小车位置检测，应用方法能够确定动静触头是否接触到位、推入深度是否合格，适用于运行操作过程中的10‑35kV开关柜断路器小车位置识别，及时预警设备状态。
Description
技术领域
本发明涉及开关柜状态检测领域，具体涉及一种开关柜及其断路器小车位置检测装置与应用方法，可用于检测10-35kV开关柜断路器小车位置检测，确定动静触头是否接触到位、推入深度是否合格。
背景技术
10-35kV开关柜在电力系统中数量庞大且是直接给用户供电的设备，开关柜运行中出现故障所造成的停电损失远远大于开关柜本身价值。数据统计表明，近年来开关柜断路器小车触头发热缺陷呈上升趋势，严重时会导致开关柜烧损，其根源多由于断路器小车未推入到位、动静触头接触不良。因此，对10-35kV开关柜断路器小车位置进行智能识别，判断动静触头是否接触到位，推入深度是否合格，对保证开关柜的安全稳定运行有着重要意义。
目前，国内针对开关柜断路器小车发热缺陷诊断多从热传感器入手，被动检测触头温度，以发现触头是否存在发热，此种方法在实用中存在传感器不可靠、故障率高、测温不准确的情况。同时，目前对开关柜断路器小车是否到位的判断多从运维人员经验、停电后拖出小车检查触头是否有过热痕迹来判断，存在经验判断不准确、时效性不强的问题。总之，国内尚未有能实现10-35kV开关柜断路器小车位置智能识别的装置，未见系统性的开展10-35kV开关柜断路器小车位置检测装置研究。
因此，10-35kV开关柜断路器小车可能由于底盘车机构卡涩、开关柜体变形等缺陷，出现小车推入不到位、动静触头接触不良现象，构建10-35kV开关柜断路器小车位置检测装置，实现运行操作过程中10-35kV开关柜断路器小车位置智能识别，对准确判断断路器小车位置、动静触头是否接触到位、推入深度是否合格具有重要意义。
发明内容
本发明要解决的技术问题：针对现有技术的上述问题，提供一种开关柜及其断路器小车位置检测装置与应用方法，本发明开关柜及其断路器小车位置检测装置能够实现开关柜断路器小车位置检测，本发明开关柜断路器小车位置检测装置与应用方法能够确定动静触头是否接触到位、推入深度是否合格，能适用于运行操作过程中的10-35kV开关柜断路器小车位置识别，及时预警设备状态，具有检测准确度高、结构简单、实施方便的优点。
为了解决上述技术问题，本发明采用的技术方案为：
本发明提供一种开关柜断路器小车位置检测装置，包括反光片、激光传感器和控制模块，所述反光片用于安装在开关柜断路器小车的触臂上，所述激光传感器为带有转动及转动角度检测功能的可旋转激光发射接收器，所述反光片位于可旋转激光发射接收器的激光发射区域内，所述激光传感器的输出端与控制模块相连。
可选地，所述反光片为圆形，且半径等于开关柜断路器小车动静触头正常接触范围上下边界之间的差值的1/2，所述反光片安装在开关柜断路器小车的触臂上、激光传感器安装在开关柜柜体内侧对应位置使得断路器小车推入深度为动静触头正常接触范围的中间值时激光传感器的转动角度为0，且激光传感器所发出的激光的光点与反光片的圆心重合。
可选地，所述可旋转激光发射接收器包括底座、驱动电机和探头，所述驱动电机安装在底座上且输出轴与探头相连以驱动探头转动，所述底座、探头之间设有角度检测传感器，所述探头上设有激光发射器，所述激光发射器与控制模块相连，所述底座上设有用于接收反光片反射激光信号的感光带，所述角度检测传感器、感光带的输出端与控制模块相连。
可选地，所述探头相对底座的转动行程为180°，且所述底座、探头之间位于底座的转动行程两端均设有限位结构。
可选地，所述驱动电机为同步驱动电机。
可选地，所述控制模块的电源供电端还连接有控制开关。
可选地，所述控制模块被编程以执行下述步骤：
1）在开关柜断路器小车推入到底后，控制激光传感器发射激光并检测激光传感器是否收到反光片的反射光，如果收到反射光则判定开关柜断路器小车推入到位，结束并退出；否则，跳转执行下一步；
2）判定开关柜断路器小车推入不到位；控制激光传感器从转动行程的一端开始转动并检测激光传感器是否收到反光片的反射光，当激光传感器转动到一定角度，使得激光传感器收到反光片的反射光时跳转执行下一步；
3）检测激光传感器的转动角度λ1；
4）计算激光传感器的转动角度λ1和预设的标定角度λ0之间的差值，从而计算得到开关柜断路器小车的推入到位偏差深度。
本发明提供一种开关柜，包括开关柜本体，所述开关柜本体内装设有前述的开关柜断路器小车位置检测装置，所述开关柜断路器小车位置检测装置的反光片安装在开关柜本体内的开关柜断路器小车的触臂上，所述开关柜断路器小车位置检测装置的激光传感器和控制模块安装在开关柜本体的静止部件上。
本发明提供一种前述开关柜断路器小车位置检测装置的应用方法，实施步骤包括：
1）在开关柜断路器小车推入到底后，控制激光传感器发射激光并检测激光传感器是否收到反光片的反射光，如果收到反射光则判定开关柜断路器小车推入到位，结束并退出；否则，跳转执行下一步；
2）判定开关柜断路器小车推入不到位；控制激光传感器从转动行程的一端开始转动并检测激光传感器是否收到反光片的反射光，当激光传感器转动到一定角度，使得激光传感器收到反光片的反射光时跳转执行下一步；
3）检测激光传感器的转动角度λ1；
4）计算激光传感器的转动角度λ1和预设的标定角度λ0之间的差值，从而计算得到开关柜断路器小车的推入到位偏差深度。
可选地，步骤4）之后还包括控制激光传感器转动位置复位的步骤。
和现有技术相比，本发明开关柜断路器小车位置检测装置以及开关柜具有下述优点：本发明开关柜断路器小车位置检测装置包括反光片、激光传感器和控制模块，反光片用于安装在开关柜断路器小车的触臂上，激光传感器为带有转动及转动角度检测功能的可旋转激光发射接收器，反光片位于可旋转激光发射接收器的激光发射区域内，激光传感器的输出端与控制模块相连，能够采集开关柜断路器小车的位置信息，从而为实现开关柜断路器小车位置检测提供基础的硬件，能用于智能识别检测10-35kV开关柜断路器小车位置，以便对判断断路器小车是否推入到位、动静触头是否接触良好提供参考依据，能适用于运行操作过程中的10-35kV开关柜断路器小车位置识别，及时预警设备状态，具有安全、稳定、可靠的特点。
和现有技术相比，本发明开关柜断路器小车位置检测装置的应用方法具有下述优点：本发明开关柜断路器小车位置检测装置的应用方法包括在开关柜断路器小车推入到底后，控制激光传感器发射激光、从转动行程的一端开始转动并检测激光传感器是否收到反光片的反射光，当激光传感器转动一定角度，使得激光传感器收到反光片的反射光时检测激光传感器的转动角度λ1、将激光传感器的转动角度λ1和预设的标定角度λ0进行比较确定开关柜断路器小车是否推入到位，本发明能够实现开关柜断路器小车位置检测，确定动静触头是否接触到位、推入深度是否合格，能适用于运行操作过程中的10-35kV开关柜断路器小车位置识别，及时预警设备状态，具有检测准确度高、结构简单、实施方便的优点。
附图说明
图1为本发明实施例的开关柜断路器小车位置检测装置结构示意图。
图2为本发明实施例的可旋转激光发射接收器结构示意图。
图例说明：1、反光片；2、激光传感器；21、底座；22、驱动电机；23、探头；231、激光发射器；232、感光带；233、角度检测传感器；3、控制模块；4、控制开关；5、开关柜本体。
具体实施方式
如图1所示，本实施例提供一种开关柜断路器小车位置检测装置，包括反光片1、激光传感器2和控制模块3，反光片1用于安装在开关柜断路器小车（参见图1中a所示）的触臂（参见图1中b所示）上，激光传感器2为带有转动及转动角度检测功能的可旋转激光发射接收器，反光片1位于可旋转激光发射接收器的激光发射区域内，激光传感器2的输出端与控制模块3相连。本实施例开关柜断路器小车位置检测装置能够采集开关柜断路器小车的位置信息，从而为实现开关柜断路器小车位置检测提供基础的硬件，能用于智能识别检测10-35kV开关柜断路器小车位置，以便对判断断路器小车是否推入到位、动静触头是否接触良好提供参考依据，能适用于运行操作过程中的10-35kV开关柜断路器小车位置识别，及时预警设备状态，具有安全、稳定、可靠的特点。
本实施例中反光片1为圆形，且半径等于开关柜断路器小车动静触头正常接触范围上下边界之间的差值的1/2，反光片1安装在开关柜断路器小车的触臂上、激光传感器2安装在开关柜柜体内侧对应位置使得断路器小车推入深度为动静触头正常接触范围的中间值时激光传感器2的转动角度为0，且激光传感器2所发出的激光的光点与反光片1的圆心重合。比如，开关柜断路器小车的动静触头正常接触范围是20-24mm，则动静触头正常接触范围上下边界之间的差值为24-20=4mm，反光片1的半径为(24-20)/2=2mm；动静触头正常接触范围的中间值为22mm，反光片1安装在开关柜断路器小车的触臂上、激光传感器2安装在开关柜柜体内侧对应位置，使得断路器小车推入深度为22mm时激光传感器2的转动角度为0，激光传感器2所发出的激光的光点与反光片1的圆心重合。通过反光片1的半径以及安装位置的设计，可在激光发射接收器无需转动角度即可接受到反射光时，判断断路器小车触臂插入深度合格。
如图1所示，控制模块3的电源供电端还连接有控制开关4，需要进行检测时开启控制开关4，且在检测完毕后断开控制开关4。
如图2所示，可旋转激光发射接收器包括底座21、驱动电机22和探头23，驱动电机22安装在底座21上且输出轴与探头23相连以驱动探头23转动，底座21、探头23之间设有角度检测传感器233，探头23上设有激光发射器231，激光发射器231与控制模块3相连，底座21上设有用于接收反光片1反射激光信号的感光带232，角度检测传感器233、感光带232的输出端与控制模块3相连。通过驱动电机22驱动探头23转动，可实现对开关柜断路器小车的推入到位偏差程度的检测，从而为实现开关柜断路器小车位置检测提供基础的硬件，能用于智能识别检测10-35kV开关柜断路器小车位置，以便对判断断路器小车是否推入到位、动静触头是否接触良好提供参考依据。
本实施例中，探头23相对底座21的转动行程为180°，且底座21、探头23之间位于底座21的转动行程两端均设有限位结构。本实施例中，限位结构包括定位柱和定位槽，定位槽设置在底座21上且为弧形（圆心角为180°），定位柱设置在探头23上，定位柱和定位槽相对布置，从而使得探头23转动使得定位柱运动到定位槽末端的时候就会被定位槽阻挡，从而确保探头23相对底座21的转动行程为180°。此外，也可以根据需要采用其他限位结构。
本实施例中，驱动电机22为同步驱动电机，同步驱动电机能方便地控制转动的角度，从而有利于提升驱动探头23转动的位置定位，使得检测效率更高。
需要说明的是，在完成开关柜断路器小车位置检测以后，进行开关柜断路器小车位置识别既可以是通过控制模块3直接实现，也可以根据需要使得控制模块3通过通讯模块发送给上位机或其他计算机终端，通过上位机或其他计算机终端来实现。但是，不论是实现的主体是控制模块3、上位机或其他计算机终端，其基本原理都是首先检测激光传感器2的转动角度λ1；然后将激光传感器2的转动角度λ1和预设的标定角度λ0进行比较，确定开关柜断路器小车是否推入到位。如λ1≤λ0成立，则判定开关柜断路器小车推入到位，动静触头接触良好。
本实施例中，进行开关柜断路器小车位置识别是通过控制模块3直接实现的，控制模块3被编程以执行下述步骤：
1）在开关柜断路器小车推入到底后，控制激光传感器2发射激光并检测激光传感器2是否收到反光片1的反射光，如果收到反射光则判定开关柜断路器小车推入到位，结束并退出；否则，跳转执行下一步；
2）判定开关柜断路器小车推入不到位；控制激光传感器2从转动行程的一端开始转动并检测激光传感器2是否收到反光片1的反射光，当激光传感器2转动一定角度，使得激光传感器2收到反光片1的反射光时跳转执行下一步；
3）检测激光传感器2的转动角度λ1；
4）计算激光传感器2的转动角度λ1和预设的标定角度λ0之间的差值，从而计算得到开关柜断路器小车的推入到位偏差深度。
本实施例中因为反光片1的半径就是开关柜断路器小车动静触头正常接触范围差值的1/2，因此预设的标定角度λ0为0°，只要激光传感器2的转动角度λ1大于0°判定开关柜断路器小车推入不到位。本实施例中，步骤4）之后，控制模块3还包括被编程以控制激光传感器2转动位置复位的步骤，确保下次检测不需要转动即可快速判断开关柜断路器小车推入到位。计算得到开关柜断路器小车的推入到位偏差深度的原理如下：由于预设的标定角度λ0为0°，因此激光传感器2到反光片1之间距离为已知距离相当于直角三角形的直角边，在得到计算激光传感器2的转动角度λ1和预设的标定角度λ0之间的差值（直角三角形的内角）的情况下，即可根据正切/余切三角函数算出开关柜断路器小车的推入到位偏差深度。
如图1所示，本实施例提供一种开关柜，包括开关柜本体5，开关柜本体5内装设有前述的开关柜断路器小车位置检测装置，开关柜断路器小车位置检测装置的反光片1安装在开关柜本体5内的开关柜断路器小车的触臂上，开关柜断路器小车位置检测装置的激光传感器2和控制模块3安装在开关柜本体5的静止部件上。
本实施例提供一种前述开关柜断路器小车位置检测装置的应用方法，实施步骤包括：
1）在开关柜断路器小车推入到底后，控制激光传感器2发射激光并检测激光传感器2是否收到反光片1的反射光，如果收到反射光则判定开关柜断路器小车推入到位，结束并退出；否则，跳转执行下一步；
2）判定开关柜断路器小车推入不到位；控制激光传感器2从转动行程的一端开始转动并检测激光传感器2是否收到反光片1的反射光，当激光传感器2转动一定角度，使得激光传感器2收到反光片1的反射光时跳转执行下一步；
3）检测激光传感器2的转动角度λ1；
4）计算激光传感器2的转动角度λ1和预设的标定角度λ0之间的差值，从而计算得到开关柜断路器小车的推入到位偏差深度。
本实施例中，步骤4）之后还包括控制激光传感器2转动位置复位的步骤，通过转动位置复位，使得下一次检测激光传感器2的转动角度λ1不需要进行复位，确保下次检测不需要转动即可快速判断开关柜断路器小车推入到位。
由以上构成的该实施例运行中10-35kV开关柜断路器小车位置智能识别装置产品，经试验和试运行被证明效果良好、使用方便、安全可靠，完全达到设计要求，能够为开关柜状态评价提供数据支持，保证开关柜安全稳定运行。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，本发明的保护范围并不仅局限于上述实施例，凡属于本发明思路下的技术方案均属于本发明的保护范围。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理前提下的若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。
Claims (9)
1.一种开关柜断路器小车位置检测装置，其特征在于，包括反光片（1）、激光传感器（2）和控制模块（3），所述反光片（1）用于安装在开关柜断路器小车的触臂上，所述激光传感器（2）为带有转动及转动角度检测功能的可旋转激光发射接收器，所述反光片（1）位于可旋转激光发射接收器的激光发射区域内，所述激光传感器（2）的输出端与控制模块（3）相连；所述反光片（1）为圆形，且半径等于开关柜断路器小车动静触头正常接触范围上下边界之间的差值的1/2，所述反光片（1）安装在开关柜断路器小车的触臂上、激光传感器（2）安装在开关柜柜体内侧对应位置使得断路器小车推入深度为动静触头正常接触范围的中间值时激光传感器（2）的转动角度为0，且激光传感器（2）所发出的激光的光点与反光片（1）的圆心重合。
2.根据权利要求1所述的开关柜断路器小车位置检测装置，其特征在于，所述可旋转激光发射接收器包括底座（21）、驱动电机（22）和探头（23），所述驱动电机（22）安装在底座（21）上且输出轴与探头（23）相连以驱动探头（23）转动，所述底座（21）、探头（23）之间设有角度检测传感器（233），所述探头（23）上设有激光发射器（231），所述激光发射器（231）与控制模块（3）相连，所述底座（21）上设有用于接收反光片（1）反射激光信号的感光带（232），所述角度检测传感器（233）、感光带（232）的输出端与控制模块（3）相连。
3.根据权利要求2所述的开关柜断路器小车位置检测装置，其特征在于，所述探头（23）相对底座（21）的转动行程为180°，且所述底座（21）、探头（23）之间位于底座（21）的转动行程两端均设有限位结构。
4.根据权利要求2所述的开关柜断路器小车位置检测装置，其特征在于，所述驱动电机（22）为同步驱动电机。
5.根据权利要求1所述的开关柜断路器小车位置检测装置，其特征在于，所述控制模块（3）的电源供电端还连接有控制开关（4）。
6.根据权利要求1所述的开关柜断路器小车位置检测装置，其特征在于，所述控制模块（3）被编程以执行下述步骤：
1）在开关柜断路器小车推入到底后，控制激光传感器（2）发射激光并检测激光传感器（2）是否收到反光片（1）的反射光，如果收到反射光则判定开关柜断路器小车推入到位，结束并退出；否则，跳转执行下一步；
2）判定开关柜断路器小车推入不到位；控制激光传感器（2）从转动行程的一端开始转动并检测激光传感器（2）是否收到反光片（1）的反射光，当激光传感器（2）转动到正对反光片（1）使得激光传感器（2）收到反光片（1）的反射光时跳转执行下一步；
3）检测激光传感器（2）的转动角度λ1；
4）计算激光传感器（2）的转动角度λ1和预设的标定角度λ0之间的差值，从而计算得到开关柜断路器小车的推入到位偏差深度。
7.一种开关柜，包括开关柜本体（5），其特征在于，所述开关柜本体（5）内装设有权利要求1～6中任意一项所述的开关柜断路器小车位置检测装置，所述开关柜断路器小车位置检测装置的反光片（1）安装在开关柜本体（5）内的开关柜断路器小车的触臂上，所述开关柜断路器小车位置检测装置的激光传感器（2）和控制模块（3）安装在开关柜本体（5）的静止部件上。
8.一种权利要求1～5中任意一项所述开关柜断路器小车位置检测装置的应用方法，其特征在于实施步骤包括：
1）在开关柜断路器小车推入到底后，控制激光传感器（2）发射激光并检测激光传感器（2）是否收到反光片（1）的反射光，如果收到反射光则判定开关柜断路器小车推入到位，结束并退出；否则，跳转执行下一步；
2）判定开关柜断路器小车推入不到位；控制激光传感器（2）从转动行程的一端开始转动并检测激光传感器（2）是否收到反光片（1）的反射光，当激光传感器（2）转动到一定角度，使得激光传感器（2）收到反光片（1）的反射光时跳转执行下一步；
3）检测激光传感器（2）的转动角度λ1；
4）计算激光传感器（2）的转动角度λ1和预设的标定角度λ0之间的差值，从而计算得到开关柜断路器小车的推入到位偏差深度。
9.根据权利要求8所述的开关柜断路器小车位置检测装置的应用方法，其特征在于，步骤4）之后还包括控制激光传感器（2）转动位置复位的步骤。
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