CN1107227A - 高电压断路器机械特性测试系统及在线诊断方法 - Google Patents
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Abstract
本发明设计了一种带有直接位移传感器和间接
位移传感器为主要外接测试元件的微机测试系统，应
用于高电压断路器的出厂型式试验、新产品研制试验
或检修后试验中的机械特性测试，以及对运行中的高
电压断路器进行监测。并提出了只用安装在操动机
构中的间接位移传感器，以断路器出厂机械特性技术
条件为机械性能质量“判据”的在线诊断方法。结构
简单，安装简易，精度高，重复性好，“判据”简易可靠，
制作方便。
Description
本发明属微机测量系统范畴，涉及一种运动机械特性的测量方法及装置。
据有关国外文献介绍，与本发明最接近的文献有：
1，CIGRE 1988 18-03期中“Circuit-Breaker Diagnostics”
作者是澳大得亚A.D.Stokes.L.Timbs
该文用测量高压断路器操动时的振动频谱预测断路器的早期故障。它将所测量到的振动频谱，采用快速的付利叶变换（FFT）得到一系列减幅的正弦波，即整个振动的瞬变现象是由一系列的频率分量的叠加。然后对其关键摆幅的基频，减幅的时间常数，每个摆幅出现的时间和振幅（包括振动方向）进行综合分析，来判断该断路器运行是否正常，而上述四个量中有三个量是与时间量有关，本文提出用时间域的方法分析。虽然此法对全封闭组合电器（GIS）的诊断不需拆卸设备，也不用在内部加装任何传感器，只是在GIS的金属外壳上贴上应力传感器即可。缺点是：它必须要有丰富经验的技术人员对了如指掌的断路器或GIS进行诊断，对于不同结构的GIS就需建立不同的判据，以判断断路器是否可能出现故障，这必须对具体的GIS进行数以千计的试验，故投资大，时间长，不是理想的方法。另外，它不能直接测到断路器的机械特性参数，也不能用于敞开式断路器上，此法的产品还没有查到。
2，CIGRE 1988 13-10期中“Computer-Aided DiagnosticSystem for High-Voltage Circuit-Breaker”
作者是前东德F.NOACK等4人。
该文介绍高压断路器专家计算机辅助诊断系统，提出诊断目的在于判别出断路器的早期缺陷，并能指出异常部位所在，这样可由过去的定期检修改为有针对性的检修。文中提出对诊断不可缺少的传感器提出一定的要求，即要高度可靠，寿命长，持续长期运行无故障以及要求体积小。文中还介绍专门为SF6气体断路器而设计的压力传感器，用它测量活塞动作过程中气缸压力的变化，机械行程，温度和电流，将压力传感器的压力转变成光信号-光纤-光电变频器-采集系统;对温度的测量利用温度-电压量-电压频率变频器-电光转换器-光纤-光电接收器-采集系统。其分辨率为0.5mm，对角位移传感器的分辨率为1″;对电流10A～10KA使用几个ROGOWSKI线闸-电压频率变换器-电光转变器-光纤-计数器。
该文对机械行程变化;驱动系统中压力的变化;操动用的分合闸线圈的电流变化;辅助开关的压力变化和触头上流过电流的变化等的数据采集，经计算机预处理及数字滤波得到技术情况，然后确定某些重要参数所允许的范围作为是否要安排针对性检修的依据。
所介绍的系统优点能直接测量断路器的多个重要参数，以压力变化判断机械状态较灵敏，技术先进，系统完整。缺点是成本高，技术复杂，要在被诊断的主设备上加工处理不利于安全，确定判据困难，要针对不同断路器或同一厂家不同时期生产的断路器进行至少上百次的试验，求出重要参数的允许范围，这时还不足以涉及并覆盖断路器所有可能出现的状况，所以要经过断路器投运更长的时间才有可能获得某一断路器故障时的全部判据。
3.CIGRE 1988 13-11中“Electronic System for Controlling and Monitoring the Mechanical and Electrical Integrity of HV Circuit-Breaker”
作者是加拿大R.Jeanjean，M.Landry，A.Chenier，D.Denissy等四人。
该文提出在断路器的传动拉杆（它是驱动断路器触头运动的绝缘杆）上找三个参考点开槽，以测定断路器动作时此三个槽对一定点的观察窗所出现的时刻来判断该断路器的机械状况。
此法的优点是简单，成本低，缺点是只靠一个时间量来判断整台断路器的机械特性参数过于粗糙，同时在绝缘杆上开槽也会影响拉杆的强度，降低断路器运行的可靠性，另外不是所有的断路器均能在拉杆上加工的。
我国每年高压断路器的机械事故占全部事故的50%左右，其中6～10KV，35KV这二个电压等级的高压断路器占全部机械事故的比例很高，三年分别为77.5%，59.4%和68.5%，它们严重地影响着我国电网的安全，可靠地运行。
本发明的目的是研制一种带有直接位移传感器和间接位移传感器为主要外接测试元件的微机测试系统，提出一种只用安装在操动机构中的间接位移传感器以断路器出厂时的机械特性技术条件为判据的在线诊断方法，做到断路器操动机械事故的早期预报，安排对断路器进行针对性计划检修和维护，以降低高压断路器的事故率，提高电网运行的可靠性。
本发明设计了一种高电压断路器机械特性的测量系统并提出一种用间接位移传感器来实现对运行着的高电压断路器进行在线诊断的方法。
所说的测量系统的方框图在图1示出。它是由一个具有智能功能的主机（101）和与该主高有电气联系的外接测量元件，它们有：直接位移传感器（106）间接位移传感器（103），分闸传感元件（107）合闸传感元件（108），n对动触头（105）和静触头（104）的断口，在本发明中n最多等于12，断路器转换开关的接点（109）以及测量选择按键（110）显示器（111），打印机（112）和报警器（113）所组成，其中，直接位移传感器（106）是一个装在断路器内部动触头（105）端头处的线位移传感器，间接位移传感器（103）是装在操动机构中离动触头最近的操动构件上的一个角位移传感器，或者一个线位移传感器;分，合闸传感元件（107），（108）分别为断路器分，合闸线圈所穿过的霍耳元件;主机（101）是一台带有与（102）～（103）等外接测量元件相对应插座的微型计算机;而（102）～（103）等元器件都带有屏蔽电线和与插座相匹配的插头，测量时，（111）～（113）必须与主机（101）插接，而（102）～（109）根据需要有选择地与主机（101）相插接。系统中，具有智能功能的主机（101）是由中央处理器（CPU），时钟电路（TIM），模数转换器（A/D），译码器（YM），地址锁存器（DZROM），程序随机存储器（EPROM），数据存储器（RAM），两组输入/输出接口（I/O），驱动电路（QD），保护电路（BH），复位电路（FW）所组成的微型计算机，它们的联接关系在图2主机的原理接线图示出：
中央处理器CPU的P0端CPU-P0有6路分别与地址锁存器DZROM-1、程序随机存储器EPROM-1、数据存储器RAM-1、两个I/O接口I/OA-1、I/OB-1以及模数转换器A/D-1相联接，中央处理器的P2端CPU-P2有3路与译码器YMA、程序随机存储器EPROM和数据存储器RAM相联接，CPU-P3接复位电路FW，CPU-P1有2路，一路经驱动电路QD与显示器HIN（插座）相接，另一路接打印机DAIN（插座），时钟电路TIM-1与CPU-P4相联接，TIM-2与模数转换器A/D-2相联接，A/D-3与它的基准电路GHR相连接，A/D-4接合闸传感器（插座）H，A/D-5接分闸传感器（插座）F，A/D-6接线位移传感器（插座）C，角位移传感器（插座）G和操动机构转换开关接点（插座）K都与I/OB-1联接，测量功能选择键ANGIN-1与I/OA-2相接，ANGIN-2与I/OA-4和经驱动电路QD-1与显示器HIN相接，I/OA-3经QD-2与HIN相接，I/OB-2经保护电路BH与功能选择电路XK相接，I/OB-3经驱动电路QD与显示器HIN（插座）相接。
所说的用间接位移传感器来进行高电压断路器在线诊断的方法是通过前面所述的具有智能功能的测试系统，由下列步骤实现对断路器机械特性的在线诊断：
A首先进行离线测量，其步骤如下：
（1）安装动触头的直接位移传感器，它是一个线位移传感器：将断路器上端盖取下，取出逆止阀，把线位移传感器的机架固定在端盖的法兰上，将它的测量滑杆旋拧固定在动触头端头处的细孔中;
（2）安装操动机构中的间接位移传感器;此间接位移传感器若是一个角位移传感器，其安装方法是用一托架把带有波纹管和轴连器的角位移传感器固定在离动触头最近的主轴端头处开关柜体上，将角位移传感器的转动轴通过轴连器与主轴同心相连结。若是一个线位移传感器，用常规方法，比较简单。
（3）安装分、合闸传感元件：将分、合闸霍耳元件分别套装在分、合闸线圈上;
（4）安装动、静触头断口引出线;
（5）安装断路器转换开关接点的引出线;
（6）将（1）～（3）步骤中的线位移传感器，间接位移传感器，霍耳元件的输出屏蔽电缆线分别插入主机后板上相应的插座中;将（4）～（5）步骤中的引出线也分别插到主机后板上相应的插座中;
（7）将显示器，打印机，报警器的连接屏蔽电缆线分别插到主机后板相应的插座中;
（8）测出直接位移传感器（线位移传感器）与间接位移传感器之间的对应关系曲线：L＝f（X）并存在主机中;
此间接位移传感器若是一个角位移传感器，所测出的直接位移传感器与间接位移传感器之间的关系为L＝f（α），即线位移与角位移的关系曲线。若是一个线位移传感器，所测出的直接位移传感器与间接位移传感器之间的关系曲线为L＝f（I），即线位移与角位移的关系曲线。
（9）将该型号断路器的机械技术条件输入到主机中，让它们作为械特性质量的判据，其数值如下：
1）分闸时间≯a秒;
2）合闸时间≯b秒;
3）分闸速度≮Vf米/秒;
4）合闸速度≮Vh±米/秒;
5）操动机构转换开关接点的动作时间≯S秒;
6）导电杆行程c±δ毫米;
7）触头超程d±α毫米;
8）三相不同期≯e毫秒;
（10）测量断路器机械特性实测值：
1）分闸时间a′秒;
2）合闸时间b′秒;
3）分闸速度Vf′米/秒;
4）合闸速度Vh′米/秒;
（10）测量断路器机构特性实测值：
1）分闸时间a′秒;
2）合闸时间b′秒;
3）分闸速度Vf′米/秒;
4）合闸速度Vh′米/秒;
5）操动机构转换开关接点的动作时间s′秒;
6）导电杆行程c′毫米;
7）触头超行程d′毫米;
8）三相不同期e′毫秒;
以上1）～8）项测量都是经微机处理后自动在显示器上显示出测量结果并能由打印机输出。如果有某项实测值超出判据值，例如a′＞a，则自动报警。
如有需要，还可以测出：
9）12个断口的分（合）闸时间t1～t12毫秒，
10）断路器相间不同期值和同相不同期值，tx
11）断路器的金属短接时间，tj
12）断路器的无电流间隙时间，ti
13）断路器分（合）闸行程与时间的关系L＝f（t），
14）断路器分（合）闸速度与时间的关系V＝f（t），
以上9）～14）也是经微机处理后自动在显示器上显示出测量结果，并能由打印机输出。
（11）将直接位移传感器拆除，并将断路器上端盖复原;拆除动、静触头断口引出线;
（12）拆除（11）以外的外接测量元件;
B.在线诊断的步骤如下：
（1）检查主机中是否存有被诊断的断路器的直接位移传感器与间接位移传感器之间的对应关系曲线L＝f（X）？和是否存有该型号断路器机械特性的判据-机械技术条件？若没有，则需将它们一一输入到主机中。
（2）按照A款中（2），（3），（5），（6），（7）步骤操作，
（3）接通主机电源后就可对断路器进行不间断的在线监测，开关运行中每进行一次操作，打印机就将该次操作中的行程，超程，速度，时间，转换开关接点动作时间依次打印出来，如果其中某个数据超出开关的机械技术条件的数值即“判据值”，则仪器发出警告信号，完成报警后，仪器自动恢复初始状态，等待断路器下一次动作。
运行人员根据报警情况，安排针对性计划检修和维护，可大大降低高电压断路器的事故率，提高电网运行的可靠性。
本发明的优点和积极的效果：
1.测试系统结构简单，安装简易，精度高，重复性好，操作方便。
2.所采用的断路器生产厂家给出的机械性技术条件作为机械性能质量的判据，简单，容易取得，安全，可靠。
3.可用于离线测试（包括断路器生产厂家科研机构研制新产品的测试，产品出厂前的测试和断路器大修中的测试。）
4.可用于包括全封闭组合电器在内的各种断路器的在线监测和对断路器机械故障的早期诊断。
附图说明：
图1：高电压断路器机械特性测试系统方框图。图中：
101-主机
102-离动触头最近的操动构件
103-间接位移传感器
104-静触头
105-动触头
106-直接位移传感器
107-分闸传感元件
108-合闸传感元件
109-操动机构转换开关
110-测试功能选择按键
111-显示器
112-打印机
113-报警器
虚线框内表示高电压断路器内部。
图2：高电压断路器机械特性测试系统主机的原理接线图。图中：
CPU-中央处理器（集成芯片）
TIM-时钟电路器
A/D-模数转换器（集成芯片）
YMA-译码器（集成块）
DZROM-地址锁存器（集成芯片）
EPROM-程序随机存储器（集成芯片）
RAM-数据存储器（集成芯片）
I/O-输入/输出接口（集成块）
QD-驱动电路（集成块）
BH-保护电路（集成块）
FW-复位电路（集成块）
GHR-基准电路（集成块）
ANGIN-测量功能选择按键
HIN-显示器（插座）
DAIN-打印机（插座）
XK-功能选择控制电路
H-合闸传感器（插座）
F-分闸传感器（插座）
C-线位移传感器（插座）
G-角位移传感器（插座）
K-操动机构转换开关接点（插座）
图3：实施例中主机原理接线图，图中：
8031/8032-中央处理器（CPU）
377-地址锁存器（DZROM）
27128-程序存储器（EPROM）
6264-数据存储器（RAM）
0809-模数转换器（A/D转换芯片）
74LS138-译码器（YMA）
8155
8255-接口扩展芯片（I/O接口）
HZ-合闸霍耳元件插座
FZ-分闸霍耳元件插座
XINW-线位移传感器插座
JIAOW-角位移传感器插座
K-转换开关接点接线端子
A1～4，B1～4，C1～4-断口接线端子
DAIN-打印机插座
FG1-计量单位显示发光管
FG2-功能显示发光管
SHMAX6-6位数码管
ANGIN-功能选择按键
D0～D7-数据线
AD0～AD7-低8位地址线
AD8～AD15-高8位地址线
虚线框Ⅰ-在主机内的元器件
虚线框Ⅱ-在前面板上的元器件
虚线框Ⅲ-在后面板上的元器件
图4：实施例主机前面板布置图，图中：
H-合闸测试令按键
F-分闸测试令按键
H-F-合闸-分闸测试令按键
F-H-分闸-合闸测试令按键
POTER-测试令提示符显示
SHMAX4-4位数字显示
SHMSX2-2位测试结果项目提示符
S-单位为“秒”的指示灯
mS-单位为“毫秒”的指示灯
mm-单位为“毫米”的指示灯
m/S-单位为“米/秒”的指示灯
测试结果输出指令按键的符号为：
A，B，C-A相，B相，C相断路器
0～9-断口编号
L-行程
TCB-转换开关接点动作时间
LO-超程
PR-打印出全部数据
VF-合闸速度
LD-打印出每10mS间隔的行程和速度
VF-分闸速度
TM-合闸-分闸试验的金属短接时间
VHM-最大合闸速度
TM-分闸-合闸试验的无电流间隙时间
VHM-最大分闸速度
ST-触头某一特定行程所用的时间
SV-触头运动至某一特定位置时刻的速度
TH-合闸数据键
TF-分闸数据键
RESET-复位键
图5：实施例主机后面板布置图，图中：
A1～A4-A相1～4号断口接线端子
B1～B4-B相1～4号断口接线端子
C1～C4-C相1～4号断口接线端子
-工作接地端子
K-转换开关接点接线端子
XINW-线位移传感器插座
JIAOW-角位移传感器插座
HZ-合闸霍耳元件插座
FZ-分闸霍耳元件插座
DAIN-打印机插座
FMIGN-报警蜂鸣器
AC220V-交流220V电流插座
FUSE-电源指示灯
QID-启动接点端子
图6：实施例中所测得的关于SNIO-101型少油断路器的线位移与角位移的关系曲线，图中：
横座标-线位移 ……第一次测试曲线
纵座标-角位移 -第二次测试曲线
下面用实施例，对本发明作进一步说明。
图4给出了本实施例主机的原理接线图，它的核心元件中央处理器（CPU）采用8031/8032，主频F＝12MHZ，二个可编程16位定时器，一个可编程14位定时器，分别作为A/D变换定时采样，开关量输入，角位移脉冲间隔，自动复位及串行通讯使用。角位移输入采用中断方式，线位移及开关量均采用定时查询方式：RAM采用SKBIT的6264随机存储器;EPROM采用16KBIT的27128程序存储器;A/D变换器采用8位逐次比较式的0809芯片，转换速率128US，精度为1BIT，数码管采用共阴极的双位段码块，共六位显示;输出单位量采用发光管显示;键盘采用32位的列阵式电路，其中含：分，合分，分合功能启动键为4个，并分别带有该功能键的状态显示灯;译码器采用74LS138，译码器输出的YO，Y1，Y2分别控制接口扩展芯片8155，8255及A/D转换芯片0809的片选;打印机为外智能式;电源电压+5V，±15。
这些集成芯片（块）的联接关系在图3实施例中主机原理接线图示出：
中央处理器8031的P0端有6路分别与地址锁存器373-2，程序存储器27128-1、数据存储器6264-2、接口扩展芯片8155-P0、8255-P0和模数转换器0809-P0相联接，8031-P2有2路与27128-2和6264-1相联接，8031-P5、7与译码器74LS138-P0相联接，8031-P3、2端一路与角位移传感器插座JIAOW相联接，另一路接至FG1发光管，8031-P1、3、6、7与打印机插座相联接，8031-P1、3、6、7与计量单位显示发光管FG1相联接，译码器74LS138的输出线YO、Y1、Y2分别接至8155-P1，8255-P2和模数转换器0809-P4相联接，地址锁存器373-2端有3路分别与27128-3，6264-3和0809-P0相联接，A/D转换器0809-P1、0809-P2、0809-P3分别与外接测量元件插座：合闸霍耳元件插座HZ，分闸霍耳元件插座FZ，线位移传感器插座相联接。所有断口接线端子和转换开关接点接线端子K都与8255-P1～16相联接。I/O接口8155-P3与功能选择按键ANGIN联接，8255-P2与6位数码管SHMAX6和ANGIN布置在虚线框Ⅱ前面板上，外接测试元件布置在虚线框Ⅲ后面板上，其它的元器件在虚线框Ⅰ主机内。
用本实施例所研制的主机，配上线位移传感器和角位移传感器等外接测量元件所组成的测试系统，对高电压断路器机械特性在线诊断的方法如下：
一.离线测试：用于断路器出厂型式试验新产品研制试验或断路器检修时测试其机械特性，其主要目的是从中取得线位移与角位移的对应关系曲线其步骤如下：
1.安装线位移传感器
将断路器上端帽子取下，取出逆止阀，把线位移传感器的测量滑杆固定在动触头上M6的螺孔中，并将支架固定在断路器上端，将传感器上的电缆插头插入主机后板的线位移插座中。
2.安装角位移传感器
利用托架、波纹管和轴连器把角位移传感器固定在形状柜体上，其转动轴与断路器主轴相连，使传感器与主轴尽量同心，并将电缆插头接入主机后板的角位移插座内。
3.安装分、合闸传感元件
1）将分闸霍耳元件套入分闸线圈回器中。
2）将合闸霍耳元件套入合闸线圈回路中。
接线时应注意：
按霍耳元件上标明的电流方向与线圈的一次电流方向相同，根据电流大小，决定导线缠绕霍耳元件的圈数，电流大，圈数少，电流小，圈数多，并将电缆插头接入主机后板的合闸霍耳元件插座HZ及分闸霍耳元件插座FZ内。
3）如果不用霍耳元件作启动信号源，可利用试验电源接触器的一对空常开接点，连接导线到主机后板的启动接点端子QID上。
4.安装测量导线
1）从断路器各断口引出测量导线和地线分别按相序接入主机后板的A1，A2，A3，A4，B1，B2，B3，B4，C1，C2，C3，C4各接口内，地线接入各接地接口内，注意装有线位移传感器的断口的测量线要接入“A1”口内，不能接入其它各口中，如有多余接口，可放置不管。主机后面板布置在图5示出。
注意：测量地线应与断路器静触头相连。
2）从操动机构的转换开关上找一对空的常开接点，分别用导线接到后板的转换开关接点插口内。
5.测出角位移和线位移的对应关系曲线。操作键在主机前面板上在图4中示出。
主机复位后，先按下数字键“1”，再按下“H”键或“F”，就可以作合闸或分闸操作，断路器动作后，打印机将对比试验中角位移传感器与线位移传感器所测量的对应数据表，以及相应的行程，超程，分（合）闸时间，分（合）闸速度等数据依次打印输出。根据位移对应数据表可作出角位移和线位移的对应关系曲线。该曲线在图6示出，该曲线应存储在主机中。图中两次测得的σ＝f（L）重复性好。
6.将被测断路器的机械特性技术条件即机械性能质量的“判据”输入到主机中去。其数值是6～7页中1）～8）项列出。
7.测试断路器合闸机械特性参数
按下主机前面板上的“H”键，这时提示符位显示一个较亮的“H”字符，“H”键上的红色指示灯亮，等待合闸操作，合闸后，“H”键上的绿色指示灯亮，红灯灭，同时提示符位上“H”字符变得较暗，表示合闸已经完成。可以进行其它操作或输出测试结果，如果绿灯不亮，“H”字符仍然很亮，则表明测试未完成，需查找触发启动回路是否有效工作。
8.测试断路器分闸机械特性参数
按下“F”键，显示较亮的“F”字符，同时“F”键上的红色指示灯亮，其它步骤同7款。
9.合闸-分闸试验
分测试断路器的金属短接时间，需要进行合闸-分闸试验，试验中断路器先作一次合闸操作，过一定时间后，再作一次分闸操作。
仪器操作如下：
按下“H-F”键，显示出“C”键字符，键上的红灯灭，绿灯亮，其它与7款相同。
10.分闸-合闸试验
为测试断路器的无电流间隙时间，进行分闸-合闸试验，断路器先分闸操作，过一定时间再作合闸操作，仪器操作如下：
按下“F-H”键，显示“A”字符，键上的红灯亮，待分闸-合闸全过程完成后，红灯灭，绿灯亮。
11.测试结果的显示
测试完成后，按下相应的功能键，就可以在显示器上显示出有关的数据结果。如果要显示某一断口的动作时间，或先按下相序键（A，B，C中的一个）;再按下断口号键（1，2，3，4中的一个）就可以显示该断口的动作时间。
例如，显示A相1号断口的动作时间，先按下“A”，这时提示符位显示出“A”，再按下数字键“1”，这时显示器从左到右依次显示为“A1 XXX.X”，“ms”指示灯亮，超过1秒时，“s”单位灯亮。
连续两次按下某一相序键，AA，BB，CC，则分别显示出各相的同相不同期时间，如“AA XXX. X”;按AB（BA）;AC（CA）、BC（CB）则分别显示两相之间的不同期时间，如“AC XXX.X”。
“PR”键：打印键，打印机将全部测试数据依次打出。
“LD”键：打印机将每10ms间隔的行程和速度打印出来。
“TM”键：合闸-分闸试验时的金属短接时间。
“TN”键：分闸-合闸试验时的无电流间隙时间。
“S/T”键：显示某一特定行程时的时间，如果求出触头运动123mm处的时间，操作如下：
顺序按下1，2，3，0，这时显示器上显示为123.0，再按下“S/T”，这时显示为XXX. X，“ms”灯亮。
“S/V”键：触头运动到某一位置时的速度值，同上，先接入1230，再接“S/V”，显示XXX.X，“m/s”灯亮。
“TH”键：合闸数据键;
“TF”键：分闸数据键;
当按下“TF”后，这时“F”键上绿色指示灯亮，这时使用键盘显示的数据都是分闸操作中的数据;同样，当按下“TH”后，“H”键的绿灯亮，表示合闸操作的结果，这两个键在“分-合闸”操作和“合-分闸”操作后使用，可分别显示出，合闸过程的结果，或者在一次分（合）闸操作后又作了一次合（分）闸操作，这时直接显示的是最新一次操作的数据，按下“TF”（TH）后可显示上次操作的数据。
在上述显示测试结果的时候，若某项数据超出了判据值，则主机后板上蜂鸣（FMIN）器自动发出警告。完成报警后，主机自动恢复初始状态，等待下次操作。
人们可根据不合格的项目情况，对断路器进行返修，然后再次进行测试。
12.拆除1～4款中所有外接测量元件及导线，装好断路器的逆止阀及上端帽子。准备出厂。
二.在线监测及诊断：
1.检查主机中是否存有被诊断的断路器的角位移与线位移对应关系曲线σ＝f（L），和是否存有该断路器机械特性的技术条件，即该断路器机械特性质量的“判据”？若没有，则需将它们一一输入到主机中。
2.按照一款中2，3，4-2）条操作。
3.接通主机电源后就可对断路器进行不间断的在线监测。开关运行中每进行一次操作，打印机就将该次操作中的行程，超程，速度，时间，转换开关接点动作时间依次打印出来。如果其中某个数据超出判据值，则主机后板上的蜂鸣器发出警告信号，完成报警后，仪器自动恢复初始状态，等待断路器下一次动作。
在使用中，如遇停电情况，恢复电源供电后，仪器自动恢复正常工作状态，监测断路器的动作状态，无须人员重新对仪器进行操作。
运行人员根据报警情况，安排针对性计划检修和维护。
Claims (8)
1、一种高电压断路器机械特性的测试系统，其特征在于：它是由一个具有智能功能的主机(101)与该主机有电气联系的外接测量元件，它们有：直接位移传感器(106)，间接位移传感器(103)，分闸传感元件(107)合闸传感元件(108)，n对动触头(105)和静触头(104)的断口，断路器转换开关的接点(109)以及测量选择按键(110)显示器(111)，打印机(112)和报警器(113)所组成，其中，直接位移传感器(106)是一个装在断路器内部动触头(105)端头处的线位移传感器，间接位移传感器(103)装在操动机构中离动触头最近的操动构件(102)上；分、合闸传感元件(107)，(108)分别为断路器分、合闸线圈所穿过的霍耳元件；主机(101)是一台带有与(103)～(113)等外接测量元件相对应插座的微型计算机；而(103)～(113)等元器件都带有屏蔽电线和与插座相匹配的插头，测量时，(111)～(113)必须与主机(101)插接，而(103)～(109)根据需要有选择地与主机(101)相插接。
2、如权利要求1所述的高电压断路器机械特性测试系统，其特征在于：它的间接位移传感器（103）是装在操动机构中离动触头最近的转轴（104）端头上的一个角位移传感器。
3、如权利要求1所述的高电压断路器机械特性测试系统，其特征在于：它的间接位移传感器（103）是装在操动机构中离动触头最近的连杆（104）端头上的一个线位移传感器。
4、如权利要求1所述的高电压断路器机械特性测试系统，其特征在于：所说的n对动、静触头断口，最多n＝12。
5、如权利要求1所述的高电压断路器机械特性测量系统，其特征在于：带有外接测量元件插座的主机（101）是由中央处理器（CPU），时钟电路（TIM），模数转换器（A/D），译码器（YM），地址锁存器（DZROM），程序随机存储器（EPROM），数据存储器（RAM），两组输入/输出接口（I/O），驱动电路（QD），保护电路（BH），复位电路（FW）所组成的微型计算机，它们的联接关系是：
中央处理器CPU的P0端CPU-P0有6路分别与地址锁存器DZROM-1、程序随机存储器EPROM-1、数据存储器RAM-1、两个I/O接口I/OA-1、I/OB-1以及模数转换器A/D-1相联接，中央处理器的P2端CPU-P2有3路与译码器YMA、程序随机存储器EPROM和数据存储器RAM相联接，CPU-P3接复位电路FW，CPU-P1有2路，一路经驱动电路QD与显示器HIN（插座）相接，另一路接打印机DAIN（插座），时钟电路TIM-1与CPU-P4相联接，TIM-2与模数转换器A/D-2相联接，A/D-3与它的基准电路GHR相连接，A/D-4接合闸传感器（插座）H，A/D-5接分闸传感器（插座）F，A/D-6接线位移传感器（插座）C，角位移传感器（插座）G和操动机构转换开关接点（插座）K都与I/OB-1联接，测量功能选择键ANGIN-1与I/OA-2相接，ANGIN-2与I/OA-4和经驱动电路QD-1与显示器HIN相接，I/OA-3经QD-2与HIN相接，I/OB-2经保护电路BH与功能选择控制电路XK相接，I/OB-3经驱动电路QD与显示器HIN（插座）相接。
6、一种高电压断路器机械特性的在线诊断方法，其特征在于：通过一个具有智能功能的测量系统，包括权利要求1～4所述的测量系统，由下列步骤实现断路器机械特性的在线诊断：
A.首先进行离线测量，其步骤如下：
（1）安装动触头的直接位移传感器，它是一个线位移传感器：将断路器上端盖取下，取出逆止阀，把线位移传感器的机架固定在端盖的法兰上，将它的测量滑杆旋拧固定在动触头端头处的
孔中;
（2）安装操动机构中的间接位移传感器;
（3）安装分、合闸传感元件：将分、合闸霍耳元件分别套装在分、合闸线圈上;
（4）安装动、静触头断口引出线;
（5）安装断路器转换开关接点的引出线;
（6）将（1）～（3）步骤中的线位移传感器，间接位移传感器，霍耳元件的输出屏蔽电缆线分别插入主机后板上相应的插座中;将（4）～（5）步骤中的引出线也分别插到主机后板上相应的插座中;
（7）将显示器，打印机，报警器的输入屏蔽电缆线分别插到主机后板相应的插座中;
（8）测出直接位移传感器-线位移传感器与间接位移传感器之间的对应关系曲线：
L＝f（X）并存在主机中;
（9）将该型号断路器的机械技术条件输入到主机中，让它们作为械特性质量的判据，其数值如下：
1）分闸时间≯a秒;
2）合闸时间≯b秒;
3）分闸速度≮Vf米/秒;
4）合闸速度≮Vh±米/秒;
5）操动机构转换开关接点的动作时间≯S秒;
6）导电杆行程c±δ毫米;
7）触头超程d±α毫米;
8）三相不同期≯e毫秒;
（10）测量断路器机械特性实测值：
1）分闸时间a′秒;
2）合闸时间b′秒;
3）分闸速度Vf′米/秒;
4）合闸速度Vh′米/秒;
5）操动机构转换开关接点的动作时间s′秒;
6）导电杆行程c′毫米;
7）触头超行程d′毫米;
8）三相不同期e′毫秒;
以上1）～8）项测量都是经微机处理后自动在显示器上显示出测量结果并能由打印机输出。如果有某项实测值超出判据值，例如a′＞a，则自动报警。
如有需要，还可以测出：
9）12个断口的分（合）闸时间t1～t12毫秒，
10）断路器相间不同期值和同相不同期值，tx
11）断路器的金属短接时间，tj
12）断路器的无电流间隙时间，ti
13）断路器分（合）闸行程与时间的关系L＝f（t），
14）断路器分（合）闸速度与时间的关系V＝f（t），
以上9）～14）也是经微机处理后自动在显示器上显示出测量结果，并能由打印机输出。
（11）将直接位移传感器拆除，并将断路器上端盖复原;拆除动、静触头断口引出线;
（12）拆除（11）以外的外接测量元件。
B.在线诊断的步骤如下：
（1）检查主机中是否存有被诊断的断路器的直接位移传感器与间接位移传感器之间的对应关系曲线L＝f（X）？和是否存有该型号断路器机械特性质量的判据-机械技术条件？若没有，则需将它们一一输入到主机中。
（2）按照A款中（2），（3），（5），（6），（7）步骤操作。
（3）接通主机电源后就可对断路器进行不间断的在线监测，开关运行中每进行一次操作，打印机就将该次操作中的行程，超程，速度，时间，转换开关接点动作时间依次打印出来，如果其中某个数据超出开关的机械技术条件的数值即判据值，则仪器发出警告信号，完成报警后，仪器自动恢复初始状态，等待断路器下一次动作。
7、如权利要求6所述的高电压断路器机械特性的在线诊断方法，其特征在于：在操动机构中所安装的间接位移传感器是一个线位移传感器，所测出的直接位移传感器与间接位移传感器之间的关系曲线为L＝f（I），即线位移与线位移的对应关系曲线。
8、如权利要求6所述的高电压断路器机械特性的在线诊断方法，其特征在于：在操动机械中所安装的间接位移传感器是一个角位移传感器，其安装的方法是用一托架把带有波纹管和轴连器的角位移传感器固定在离动触头最近的主轴端头处开关柜体上，将角位移传感器的转动轴通过轴连器与主轴同心连结，所测出的直接位移传感器与间接位移传感器之间的关系曲线为L＝f（α），即线位移与角位移的对应关系曲线。
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| CN 94101022 CN1107227A (zh) | 1994-02-16 | 1994-02-16 | 高电压断路器机械特性测试系统及在线诊断方法 |
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