CN113661555A - 用于真空断路器的触头监测装置以及具有该装置的真空断路器 - Google Patents

Abstract

本发明涉及用于真空断路器的触头监测装置以及具有该装置的真空断路器，所述触头监测装置能够监测真空灭弧室内部的触头磨损量，所述真空断路器能够校正触头监测装置的误差。本发明的用于真空断路器的触头监测装置通过使用光传感器来实时监测触头的磨损量，从而能够判断适当的维护时间点。另外，本发明的用于真空断路器的触头监测装置通过使用两个光传感器，使得可能由于传感器本身或设置状态而发生的光传感器或推杆的位置误差最小化，从而能够精确地检测触头磨损量。

Description

用于真空断路器的触头监测装置以及具有该装置的真空断 路器

技术领域

本发明涉及能够监测真空灭弧室内部的触头磨损量并校正触头监测装置的误差的用于真空断路器的触头监测装置以及具有该装置的真空断路器。

背景技术

真空断路器是一种电气保护器，其利用真空的介电强度在电路发生断路或接地等故障时保护负载设备和线路免受故障电流的影响。

真空断路器用于输电控制以及电力系统的保护。真空断路器的分断能力大，且可靠性和稳定性高。此外，由于真空断路器也可以设置于较小的设置空间内，因此其应用范围从中压扩展到了高压。

真空断路器包括作为切断电流的核心部件的真空灭弧室、向真空灭弧室传递动力的动力传递装置、以及通过动力传递装置进行上下往复运动以使真空灭弧室中的触头闭合或断开的推杆等。作为真空断路器的核心部件的真空灭弧室的一个例子已在韩国专利登记第10-1860348号(登记日期2018.05.16)中公开。

现有的真空灭弧室100包括绝缘容器190、固定电极110、可动电极150和电弧屏蔽件210。固定电极110和可动电极150分别具有固定触头130和可动触头170。根据可动电极150的上下移动，可动触头170与固定触头130接触或分离。

当固定触头130和可动触头170的电流断开动作重复进行时，会发生触头磨损的问题。当触头磨损一定程度时，需要进行维修或更换。如果不及时维修或更换触头，则可能导致真空灭弧室的短时性能、短路性能和通电性能变差。因此，需要一种准确检测触头的磨损状态的方法。

另外，触头磨损量需要能够以毫米为单位高精度进行测量。但是，当使用传感器来检测触头的磨损状态时，诸如传感器本身的测量误差、设置过程中发生的误差、或者因传感器的组装本身的公差等引起的误差等外部因素会影响传感器的测量结果。因此，当使用传感器来判断触头磨损量时，会出现传感器的可靠性降低的问题。因此，需要一种能够使传感器的误差最小化、或者即使发生了误差也能够对其进行校正并检测准确的触头磨损量的方法。

发明内容

发明所要解决的问题

本发明的目的在于，提供一种能够监测真空灭弧室内部的触头磨损量并校正触头监测装置的误差的用于真空断路器的触头监测装置以及具有该装置的真空断路器。

本发明的目的不限于上述目的，未提及的本发明的其他目的和优点可通过以下描述而被理解，并通过本发明的实施例将更清楚地理解。显然，本发明的目的和优点可以通过权利要求书中示出的手段及其组合来实现。

解决问题的技术方案

本发明提供一种用于真空断路器的触头监测装置，所述真空断路器具有推杆组件，所述推杆组件结合于真空灭弧室的可动电极而使所述可动电极升高或降低，其中，所述触头监测装置包括：复数个传感器组件，与所述推杆组件相邻设置，检测所述推杆组件在其高度方向或与所述高度方向垂直的水平方向上的位移；以及数据处理装置，与复数个所述传感器组件进行通信，对复数个所述传感器组件的所述输出信号进行比较和分析，以检测所述真空灭弧室的固定触头和可动触头的触头磨损量，补偿所述推杆组件的水平方向位移所引起的误差。

其特征在于，复数个所述传感器组件朝向所述推杆组件的圆筒形的杆壳体的一侧配置，并且设置在彼此不同的高度。

其特征在于，复数个所述传感器组件朝向所述推杆组件的圆筒形的杆壳体的一侧配置，并且设置在彼此相同的高度。

其特征在于，复数个所述传感器组件分别朝向所述推杆组件的圆筒形的杆壳体的一侧和另一侧配置，设置在彼此相同的高度，并且配置为感测方向彼此正交。

还包括识别贴纸，所述识别贴纸附着在所述推杆组件的圆筒形的杆壳体的外周面上，具有沿所述推杆组件的移动方向配置且反射率不同的复数个区域。

复数个所述传感器组件分别包括光传感器模块，所述光传感器模块具有：发光部，朝着面向所述识别贴纸的方向配置，朝所述识别贴纸发出光；光接收部，朝着面向所述识别贴纸的方向配置，接收从所述识别贴纸反射的光；以及电路部，与所述发光部和所述光接收部相结合，根据所述光接收部接收到的光量来输出输出信号。

所述数据处理装置预先存储针对复数个所述光传感器模块中的每一个光传感器模块检测的所述推杆组件的高度方向的位移值的参考数据，将所述位移值的参考数据与复数个所述光传感器模块检测到的位移值进行比较，判断所述光传感器模块的错误并校正误差。

所述位移值的参考数据包括与所述真空断路器的触头闭合之前的初始检测位置相对应的断开位置值、根据触头闭合次数的所述推杆组件的高度方向位移、所述推杆组件的高度方向位移的允许误差范围、以及与所述真空断路器的最大触头磨损量相对应的最大闭合位置值。

若复数个所述光传感器模块分别检测到的所述推杆组件的垂直方向位移超出允许误差范围，则所述数据处理装置判断为相应光传感器模块发生错误。

其特征在于，若复数个所述光传感器模块的输出值变得彼此不同，则所述数据处理装置判断为所述推杆组件的水平方向位置发生错误或复数个所述光传感器模块中的任意一个发生错误，并输出关于所述错误的通知信号。

其特征在于，若复数个所述光传感器模块的输出值变得彼此不同而判断为所述推杆组件的水平方向位置发生错误，则所述数据处理装置以复数个所述光传感器模块的初始输出值为基准增加或减去所述输出值的增减量，补偿所述推杆组件的误差。

另外，本发明提供一种真空断路器，包括：真空灭弧室，具有固定电极和可动电极，所述固定电极固定在绝缘容器中并在其一端设置有固定触头，所述可动电极在其一端设置有与所述固定触头接触或分离的可动触头并以可升高或降低的方式设置在所述绝缘容器中；推杆组件，结合于所述可动电极的另一端，以使所述可动电极升高或降低；以及触头监测装置，具有数据处理装置以及与所述推杆组件相邻设置的复数个传感器组件，复数个所述传感器组件检测所述推杆组件在其高度方向或与所述高度方向垂直的水平方向上的位移，所述数据处理装置通过与复数个所述传感器组件进行通信而对复数个所述传感器组件的所述输出信号进行比较和分析，以检测所述固定触头和可动触头的触头磨损量，补偿所述推杆组件的水平方向位移所引起的误差。

其特征在于，复数个所述传感器组件朝向所述推杆组件的圆筒形的杆壳体的一侧配置，并且设置在彼此相同的高度或不同的高度，或者设置在彼此相同的高度且配置为感测方向彼此正交。

还包括识别贴纸，所述识别贴纸附着在所述推杆组件的圆筒形的杆壳体的外周面上，具有沿所述推杆组件的移动方向配置且反射率不同的复数个区域，复数个所述传感器组件分别包括光传感器模块，所述光传感器模块具有：发光部，朝着面向所述识别贴纸的方向配置，朝所述识别贴纸发出光；光接收部，朝着面向所述识别贴纸的方向配置，接收从所述识别贴纸反射的光；以及电路部，与所述发光部和所述光接收部相结合，根据所述光接收部接收到的光量来输出输出信号。

其特征在于，若复数个所述光传感器模块的输出值变得彼此不同，则所述数据处理装置判断为所述推杆组件的水平方向位置发生错误或复数个所述光传感器模块中的任意一个发生错误，并输出关于所述错误的通知信号。

发明效果

本发明的用于真空断路器的触头监测装置通过使用光传感器来实时监测触头的磨损量，从而能够判断适当的维护时间点。

另外，本发明的用于真空断路器的触头监测装置通过使用光传感器，能够在触头磨损量达到极限值以上之前判断触头磨损量，因此能够提高真空断路器的可靠性和性能。

另外，本发明的用于真空断路器的触头监测装置通过使用具有水平方向的感测方向的光传感器，能够检测具有垂直方向位移的触头磨损量。因此，用于真空断路器的触头监测装置能够准确地检测触头磨损量以判断适当的维护时间点。

另外，本发明的用于真空断路器的触头监测装置通过使用两个光传感器，使得由于传感器本身或设置状态而可能发生的光传感器或推杆的位置误差最小化，从而能够精确地检测触头磨损量。

除了上述效果之外，下面将在描述用于实施本发明的具体细节的同时描述本发明的具体效果。

附图说明

图1是示出应用了本发明的第一实施例的触头监测装置的真空断路器的局部剖视图。

图2是示出图1的触头监测装置的设置状态的立体图。

图3是示出图1的触头监测装置的光传感器的分解立体图。

图4是示出图1的触头监测装置的识别贴纸的示意图。

图5是示出图1的触头监测装置的动作状态的立体图。

图6是示出本发明的第二实施例的触头监测装置的设置状态的平面图。

图7是示出当发生错误时图6的触头监测装置的设置状态的平面图。

图8和图9是示出当发生误差时图6的触头监测装置根据距离的输出的图。

图10是示出本发明的第三实施例的触头监测装置的设置状态的平面图。

图11是示出本发明的第四实施例的触头监测装置的设置状态的平面图。

具体实施方式

下面将参照附图详细描述上述目的、特征和优点，因此，本发明所属领域的技术人员将能够容易地实施本发明的技术思想。在描述本发明时，如果确定与本发明相关的已知技术的详细描述可能不必要地模糊本发明的主旨，则将省略详细描述。以下，将参照附图详细描述根据本发明的优选实施例。在附图中，相同的附图标记用于表示相同或相似的构成要素。

在下文中，任意构成配置在构成要素的“上部(或下部)”或构成要素的“上(或下)”是指任意构成配置为与所述构成要素的顶面(或底面)接触，此外，可以是指其他构成插入到所述构成要素和配置在所述构成要素之上(或之下)的任意构成之间。

此外，当描述一个构成要素“连接”、“结合”或“连结”到另一个构成要素时，这些构成要素可以直接相互连接或连结，但应当理解，其他构成要素也可以“插入”在各个构成要素之间，或者各个构成要素可以通过其他构成要素“连接”、“结合”或“连结”。

图1是示出应用了本发明的第一实施例的触头监测装置的真空断路器的局部剖视图。图2是示出图1的触头监测装置的设置状态的立体图。图3是示出图1的触头监测装置的光传感器的分解立体图。图4是示出图1的触头监测装置的识别贴纸的示意图。图5是示出图1的触头监测装置的动作状态的立体图。

如图1所示，本发明一实施例的用于真空断路器的触头监测装置B设置于真空断路器A的主电路部100的下侧，以监测真空灭弧室130的触头磨损。

对真空断路器A的主要构成进行简要说明如下(真空断路器的构成将仅针对描述本发明所需的构成进行简要说明。为了方便起见，将推杆组件的高度方向定义为垂直方向，将与高度方向垂直的方向定义为水平方向)。

真空断路器A包括：主电路部100，其包括真空灭弧室130；推杆组件200和主轴300，用于向真空灭弧室130的触头传递动力；以及机构组件400，产生驱动力并连接于主轴300，以传递驱动力。

主电路部100在壳体110的内部设置真空灭弧室130。真空灭弧室130包括：绝缘容器132，形成容纳空间；固定电极134，固定于绝缘容器132的内侧上部；固定触头134a，设置于固定电极134的端部；可动电极136，可上下移动地设置在绝缘容器132的内侧下部；以及可动触头136a，设置于可动电极136的端部。绝缘容器132的内部容纳有形成真空的电弧屏蔽件132a，电弧屏蔽件132a围绕固定电极134和固定触头134a以及可动电极136和可动触头136a。可动触头136a通过可动电极136与固定触头134a接触(闭合状态)或与固定触头134a分离(断开状态)。可动电极136由推杆组件200而升高或降低。

推杆组件200使可动电极136闭合或断开。推杆组件200由将主轴300的动力传递到可动电极136的若干轴和弹簧等构成。后述的触头监测装置B的部分构成设置于推杆组件200的杆壳体210。主轴300连接于推杆组件200的下端。

主轴300连接于机构组件400，以将机构组件400产生的动力传递给推杆组件200。

如图2和图3所示，本发明一实施例的触头监测装置B包括：复数个传感器组件500、500'，设置于主电路部100的下侧；识别贴纸700，附着于杆壳体210的外周面；以及数据处理装置800，用于信号处理和控制。复数个传感器组件500、500'在垂直方向、水平方向或彼此正交的方向等被不同地配置和利用。在下文中，先说明两个传感器组件500、500'被配置为在垂直方向上呈阶梯的实施例。由于两个传感器组件500、500'具有相同的结构，因此为了方便起见，以第一传感器组件500为基准来描述详细结构。

第一传感器组件500包括：第一光传感器模块510，用于检测识别贴纸700的位置；第一传感器支架530，容纳第一光传感器模块510；以及第一传感器托架550，用于将第一传感器支架530结合到主电路部100的下侧。

第一光传感器模块510包括第一发光部512和第一光接收部514、以及处理第一发光部512和第一光接收部514的信号的第一电路部516。第一发光部512和第一光接收部514并排设置在第一电路部516的一个表面上。第一光传感器模块510被设置成使第一发光部512和第一光接收部514面向推杆组件200的杆壳体210。第一光传感器模块510的设置方向的意义将在后面进行描述。

第一光传感器模块510是由第一发光部512发射光并且由第一光接收部514检测所发射的光在识别贴纸700的表面反射后返回的光量的光传感器。

由于与第一光接收部514检测到的光的强度成比例的光电流流过第一电路部516，因此反射后返回的光量越大，则产生的电流量越大。由于第一光传感器模块510检测从第一发光部512发出的光反射后入射的光量，因此随着远离第一光传感器模块510，反射后入射到第一光接收部514的光量减少。当入射的光量减少时光电流减弱，因此数据处理装置800可以基于第一电路部516的信号得知第一光传感器模块510与检测对象之间的距离。

因此，发出光和反射反射光的方向即为第一光传感器模块510的感测方向。第一光传感器模块510可以检测与感测方向相同方向的移动位移。

第一电路部516可以处理光电流并向外部输出信号。输出信号根据感测到的光量而减小或增大，光量根据位移而变化。因此，对第一电路部516输出的信号进行处理，最终能够计算出移动位移。第一电路部516输出的信号可以被传输到外部数据处理装置或管理员的智能终端等。在本发明中，以设置数据处理装置800来负责各种信号处理和控制为例进行说明。

第一传感器支架530容纳第一光传感器模块510。第一传感器支架530可以具有一面敞开的箱形状。第一光传感器模块510的第一发光部512和第一光接收部514暴露于第一传感器支架530的敞开的一侧。第一传感器支架530可以在与敞开的一侧相反的另一侧或侧面部设置有结合部532，该结合部532结合到第一传感器托架550。结合部532可以设置为供螺栓插入的孔形状。

第一传感器支架530也可以具有

字型、

字型或“匚”字型等框架形状而不是箱形状，只要第一光传感器模块510插入到该第一传感器支架530中不脱离即可。

第一传感器托架550安装在形成主电路部100的外观的壳体110下部的一侧。第一传感器托架550的形状不受限制，只要其能够支撑第一传感器支架530即可。然而，在本发明中，第一光传感器模块510的设置位置需要面向杆壳体210。因此，第一传感器托架550具有翻转的

字型，第一传感器支架530结合到从主电路部100的壳体110向下侧延伸的该第一传感器托架550的表面。在第一传感器托架550的板表面可以形成有用于紧固第一传感器支架530的复数个紧固孔、以及用于与壳体110紧固的复数个紧固孔。第一传感器托架550可以通过螺栓结合等结合于第一传感器支架530和壳体110。

在上述实施例中，举例说明了第一传感器支架530和第一传感器托架550分开设置的情况。然而，如果可以容纳第一光传感器模块510并结合到主电路部100的壳体110，则可以使用一个固定机构。这样设置的第一光传感器模块510用于通过使用识别贴纸700测量与感测方向不同的方向上的位移。

另一方面，类似于第一传感器组件500，第二传感器组件500'包括第二光传感器模块510'、第二传感器支架530'和第二传感器托架550'。在第二传感器组件500'中，第二光传感器模块510'可以设置在比设置第一光传感器模块510的位置稍高或稍低的呈阶梯的位置处。在本发明中，举例说明第二光传感器模块510'设置得比第一光传感器模块510更低。

传感器组件500的第一光传感器模块510和传感器组件500'的第二光传感器模块510'被设置为在垂直方向上彼此呈阶梯并分别工作，从而当第一光传感器模块510和第二光传感器模块510'发生误差时能够校正(补偿)所发生的误差。对于这种误差校正方法将在后面进行描述。

如图4所示，识别贴纸700是附着到杆壳体210的外周面的贴纸。识别贴纸700呈具有预定尺寸的矩形形状。识别贴纸700附着于面向光传感器模块510的方向。以图4为基准，识别贴纸700可以沿垂直方向以从上端向下端逐渐从黑色变为白色的渐变形式形成。相反，识别贴纸700也可以以从下端向上端逐渐从黑色变为白色的渐变形式形成。即，识别贴纸700形成为使规定区域中的反射率与另一区域中的反射率存在差异，从而使光传感器模块510能够对其进行区分和检测。

识别贴纸700的最上端为黑色且最下端为白色是为了明确与附着识别贴纸700的周边部分的边界，以免受周边颜色的影响。也可以在识别贴纸700的最上端和最下端的大约10％形成黑色和白色区域，其余区域形成为渐变。然而，识别贴纸700也可以是包括最上端和最下端的整个区域形成为渐变(在这种情况下，可以调节初始检测位置或附着位置，使得可以在不受周边颜色影响的范围内进行检测)。调节识别贴纸700的附着位置，使得光传感器模块510的检测区域存在于识别贴纸700的除黑色和白色以外的渐变区域。

如上所述，当以渐变形式构成识别贴纸700时，反射光的电流值在经过各个区域的边界时逐渐改变。

在本发明中，识别贴纸700是用于识别固定触头134a和可动触头136a的磨损是否达到规定量以上而导致推杆230升高的高度发生变化的贴纸(在本发明中，术语“触头磨损量”定义为固定触头和可动触头因闭合而磨损导致推杆升高的位移。由于难以直接测量推杆的升高位移，因此通过在杆壳体上附着识别贴纸来间接测量推杆的位移)。

在触头断开状态下，识别贴纸700的图2和图5的断开位置Po可以被设定为反射从光传感器模块510发出的光的区域。另外，在触头闭合状态下，识别贴纸700的闭合位置Pc1可以反射从光传感器模块510发出的光。

每当触头闭合时触头磨损，从而推杆组件200逐渐升高，因此识别贴纸700也逐渐升高。因此，第一光传感器模块510的检测位置向识别贴纸700的下端侧移动。触头磨损量达到预定的最大值的检测位置定义为最大闭合位置Pcm。

在触头磨损量达到最大值之前，当触头闭合时，检测位置存在于初始闭合位置Pc1和最大闭合位置Pcm之间。

在现场设置触头监测装置之前，可以预先确定识别贴纸700的哪个部位将是第一光传感器模块510的感测位置和触头磨损量最大的位置。

可以在以与上述相同的方法设置第二光传感器模块510'之后，设定检测位置。第二光传感器模块510'设置在第一光传感器模块510的更下侧。因此，第二光传感器模块510'的检测位置位于第一光传感器模块510的检测位置的更下侧。即，对应于第一光传感器模块510和第二光传感器模块510'的设置高度差，第二光传感器模块510'的断开位置Po'、初始闭合位置Pc1'和最大闭合位置Pcm'向下移动。

与第一光传感器模块510同样地，第二光传感器模块510'用于检测触头磨损量。另外，还一同使用第一光传感器模块510和第二光传感器模块510'检测并校正光传感器的错误或异常。

从上述第一光传感器模块510和第二光传感器模块510'输出的输出信号被传输到设置在真空断路器A的外部的数据处理装置800。

如图2所示，数据处理装置800设置在真空断路器A的外部，以与光传感器模块510、510'进行通信。数据处理装置800通过光传感器模块510、510'测量的数据来掌握推杆组件200的位置。另外，数据处理装置800通过推杆组件200的位置来判断触头磨损量并确定是否向用户警报。数据处理装置800还用于设定判断触头磨损量所需的触头磨损量判断标准并根据温度对其进行校正。

在具有上述构成的本发明一实施例的触头监测装置中，首先对使用光传感器模块来检测触头磨损量的方法进行详细说明如下。

由于推杆组件200沿图2的上下方向即垂直方向工作，因此在触头断开状态下始终保持在同一位置。在第一次闭合状态下，推杆组件200呈现规定量的垂直方向位移。然而，当触头发生磨损时，对应于磨损量，推杆组件200沿垂直方向升高。即，推杆组件200的垂直位移即为触头磨损量。

为了测量推杆组件200的移动量，需要检测推杆组件200的垂直位移。为此，优选在推杆组件200的下侧设置能够检测垂直位移的传感器。然而，由于推杆组件200的下侧结合有主轴300，并且存在真空断路器A的下部构成件，因此难以确保足以设置传感器的空间。

因此，本发明的第一光传感器模块510与杆壳体210的外周面相邻设置，并且设置在与推杆组件200的垂直移动方向平行的一侧。此时，第一光传感器模块510的感测方向为与推杆组件200的垂直移动方向垂直的方向。另外，为了使与周边部分的干扰最小化，第一光传感器模块510设置在主电路部100的壳体110下端靠近外侧的部分。

由于推杆组件200仅在垂直方向上存在位移，在水平方向上不移动，因此即使在一侧设置第一光传感器模块510，也检测不到推杆组件200的垂直位移。为了解决这种问题，在本实施例中，通过应用识别贴纸700来产生类似于将推杆组件200的垂直方向位移转变为水平方向位移的效果，以能够使用第一光传感器模块510。

如图2所示，识别贴纸700附着在杆壳体210的面向第一光传感器模块510的方向的外周面上。此时，在杆壳体210的闭合前的位置下，第一光传感器模块510的第一发光部512和第一光接收部514的位置位于识别贴纸700的断开位置Po。断开位置Po闭合前的状态即为第一光传感器模块510的感测位置。即使触头闭合重复进行而触头磨损量逐渐增加，但是当其小于预定的极限值时，第一光传感器模块510的感测位置可以更靠近识别贴纸700的闭合位置Pc1。

当闭合重复进行而触头磨损量增加时，如图5所示，杆壳体210逐渐升高。随着杆壳体210的升高，识别贴纸700也一起升高。由于第一光传感器模块510的第一发光部512和第一光接收部514的位置是固定的，因此随着识别贴纸700的升高，发光和受光位置逐渐降低。

当触头磨损量逐渐增加时，杆壳体210逐渐升高，当触头磨损量达到预定的极限值时，第一光传感器模块510的发光和受光位置远离断开位置Po而移动到最大闭合位置Pcm侧。

在本实施例中，向识别贴纸700的断开位置Po发射光后重新入射的反射光的光量远少于从最大闭合位置Pcm重新入射的反射光的光量。由于黑色是吸收光的颜色，因此越靠近黑色，反射光的光量越少。因此，当第一光传感器模块510的感测位置位于识别贴纸700的接近白色的最大闭合位置Pcm时所产生的光电流的大小比位于断开位置Po时更大。因此，从第一光传感器模块510输出的输出信号不同，因此数据处理装置800可以基于该输出信号来计算出杆壳体210的垂直位移。

由于杆壳体210的垂直位移即为触头磨损量，因此数据处理装置800可以通过分析从第一光传感器模块510输出的信号得知触头磨损量是否达到预定的极限值。

第一光传感器模块510虽不能直接检测与感测方向垂直的垂直方向位移，但是根据识别贴纸700的明暗变化的反射率的变化起到将垂直位移转换为水平位移的效果。因此，数据处理装置800可以通过应用第一光传感器模块510来间接地监测和检测触头磨损量。

第一光传感器模块510可以实时地或者按预定的时间周期来监测触头磨损量。因此，能够在触头磨损量达到极限值以上之前判断触头磨损量，因此能够得知适当的维护时间点。另外，提高了真空断路器的可靠性和性能。

通过相同的方法，第二光传感器模块510'也可以判断触头磨损量。

在具有上述构成的本发明一实施例的真空断路器的触头监测装置中，对补偿光传感器模块的错误或误差的方法进行说明如下(在下文中，即使没有特别说明，判断或控制的主体也为数据处理装置)。

数据处理装置800预先存储由第一光传感器模块510和第二光传感器模块510'检测到的推杆组件200的“位移值的参考数据”。

位移值的参考数据包括关于设置真空断路器A之前的初始检测位置即断开位置Po的信息(断开位置值)、根据触头闭合次数的推杆组件200的垂直方向位移、推杆组件200的垂直方向位移的允许误差范围、以及关于与最大触头磨损量相对应的最大闭合位置Pcm的信息(闭合位置值)等。另外，位移值的参考数据以第一光传感器模块510和第二光传感器模块510'各自的位置为基准分别存储。

例如，数据处理装置800可以以第一光传感器模块510和第二光传感器模块510'的检测位置为基准存储以下位移值的参考数据(以下数值表示以识别贴纸的总高度50mm为基准从上端到各个检测位置的距离)。

【表1】

此时，推杆组件200的垂直方向位移的允许误差范围可以设定为±0.02mm。即，当第一光传感器模块510检测到的触头闭合一次时的推杆组件200的位移在24.8～25.2mm的范围内时，可以判断为在正常位移的范围内。类似地，当第二光传感器模块510'检测到的触头闭合一次时的推杆组件200的位移在29.8～30.2mm的范围内时，可以判断为在正常位移的范围内。即，数据处理装置800对触头闭合一次时的第一光传感器模块510和第二光传感器模块510'的输出信号进行分析的结果，如果推杆组件200的垂直方向位移分别对应于24.8～25.2mm/29.8～30.2mm，则判断为第一光传感器模块510和第二光传感器模块510'在正常动作。

然而，如果第一光传感器模块510的输出信号分析结果与第二光传感器模块510'的输出信号分析结果不同，则数据处理装置800可以判断为显示出超出允许误差范围的结果的一侧光传感器模块中发生了异常。当数据处理装置800判断为光传感器模块中发生异常时，可以输出错误发生信号(警报声、画面输出等)，以通知用户发生了错误。

如上所述，通过使用两个光传感器模块510、510'，不仅能够准确地测量推杆组件200的位移以检测触头磨损量，而且即使在其中一个传感器发生故障或错误的情况下，也能够以正常动作的另一个传感器为基准检测触头磨损量。

上述推杆组件200的垂直方向位移的允许误差范围仅仅是一个例子，所记载的数值并非是绝对的值。

如上所述，通过将两个光传感器模块510、510'设置在垂直方向上彼此不同的高度，也可以用作最大触头磨损量的通知标准。即，可以将第二光传感器模块510'设置在显示出最大触头磨损量的位置处。此后，将第二光传感器模块510'的检测值设定为阈值或警报值，当第一光传感器模块510的检测值等于所述阈值或警报值时，可以由数据处理装置800通知作业人员进行更换和检查。

在上述实施例中，举例说明了光传感器模块设置在与推杆组件的杆壳体平行的位置处。但是，其也可以设置在推杆组件的下侧，只要能够避免与周边部分发生干扰即可。在这种情况下，由于光传感器模块的感测方向与推杆组件的移动方向相同，因此可以通过光传感器来直接检测垂直方向的移动位移即触头磨损量，而无需识别贴纸。

另外，也可以通过使用复数个光传感器模块来校正由推杆组件的左右位置变化引起的误差。以下，对本发明的另一实施例的触头监测装置进行说明(省略与上述实施例相同构成的详细描述，并参照第一实施例的附图来描述以下未图示的附图)。

图6是示出本发明的第二实施例的触头监测装置的设置状态的平面图。图7是示出当发生错误时图6的触头监测装置的设置状态的平面图。图8和图9是示出当发生误差时图6的触头监测装置根据距离的输出的图。

如图6所示，在本发明的第二实施例的触头监测装置B中，第一光传感器模块510a和第二光传感器模块510a'可以彼此并排设置在相同的高度。此时，第一光传感器模块510a和第二光传感器模块510a'可以朝杆壳体210的一侧配置(为了方便起见，图中仅以推杆组件中的杆壳体为代表示出)。在杆壳体210的面向第一光传感器模块510a和第二光传感器模块510a'的位置处可以附着有识别贴纸。

第一光传感器模块510a具有发光部512a、光接收部514a和电路部516a(为了方便起见，省略了传感器支架和传感器托架)。第二光传感器模块510a'具有发光部512a'、光接收部514a'和电路部516a'。

此时，为了获得准确的测量结果，第一光传感器模块510a的发光部512a可以与第二光传感器模块510a'的发光部512a'彼此对称配置，第一光传感器模块510a的光接收部514a可以与第二光传感器模块510a'的光接收部514a'彼此对称配置。

触头监测装置B可以使用第一光传感器模块510a和第二光传感器模块510a'来检测触头磨损量，同时在推杆组件的左右方向位置上发生误差时将其通知给用户并校正误差(这里，左右方向是指图6所示的方向)。由于检测触头磨损量的方法与上述第一实施例相同，因此将省略其详细描述。

对校正推杆组件的左右方向位置上的误差的方法进行详细说明如下。

如图6所示，将第一光传感器模块510a和第二光传感器模块510a'配置在相同的高度，并且将该第一光传感器模块510a和第二光传感器模块510a'以杆壳体210的假想中心点L为中心彼此隔开相同间隔。此时，从假想中心点L到第一光传感器模块510a和第二光传感器模块510a'的中心点的距离可以分别定义为d1、d2。这里，d1和d2相同。

当如上设置第一光传感器模块510a和第二光传感器模块510a'时，与待检测的对象(未图示的识别贴纸，以下称之为检测对象)之间的距离D相同。因此，当测量第一光传感器模块510a和第二光传感器模块510a'的输出时，显示相同的输出。

如果在上述设置状态下因外力等原因而导致杆壳体210向右侧移动时，如图7所示，第一光传感器模块510a与检测对象之间的距离D1与第二光传感器模块510a'与检测对象之间的距离D2变得彼此不同。当杆壳体210向右侧移动时，D1将大于D2，d1也大于d2。因此，第一光传感器模块510a和第二光传感器模块510a'的输出变得彼此不同。类似地，当杆壳体210向左侧移动时，D1将小于D2，d1也小于d2。此时，d1和d2以杆壳体的左右移动量增大或减小。

在图8中，X轴是杆壳体210从中心点向右侧移动的距离，Y轴是第一光传感器模块510a和第二光传感器模块510a'的输出值。因此，当杆壳体210向右侧移动时，第一光传感器模块510a和第二光传感器模块510a'的输出值可以呈现如图8所示的形状。类似地，当杆壳体210从中心点向左侧移动时，第一光传感器模块510a和第二光传感器模块510a'的输出可以呈现如图9所示的形状。

因此，数据处理装置800可以以推杆组件未发生移动时第一光传感器模块510a和第二光传感器模块510a'的输出值为基准，分别增加或减去增减量来校正当推杆组件发生移动时的误差。

图10是示出本发明的第三实施例的触头监测装置的设置状态的平面图。

在上述第二实施例中，触头监测装置B以第一光传感器模块510a和第二光传感器模块510a'分别单独设置的例子进行了说明。然而，如图10所示，本发明的第三实施例的触头监测装置B可以具有一个光传感器模块510b具有两对发光部512b、512b'和光接收部514b、514b'且两对发光部512b、512b'和光接收部514b、514b'共用一个电路部516b的结构。

在这种情况下，也能够通过与第二实施例相同的方法来根据推杆组件的位置进行误差校正和触头磨损量的监测。

图11是示出本发明的第四实施例的触头监测装置的设置状态的平面图。

或者，如图11所示，两个光传感器模块也可以设置在彼此正交的方向上。在本发明的第四实施例的触头监测装置B中，第一光传感器模块510c和第二光传感器模块510c'可以设置在相同的高度，面向检测对象的感测方向可以配置在彼此正交的方向上。在这种情况下，第一光传感器模块510c和第二光传感器模块510c'与检测对象之间的距离D也被设置为彼此相同。

在本实施例中，第一光传感器模块510c和第二光传感器模块510c'中的任意一个可以用于检测触头磨损量，另一个可以用于校正推杆组件的左右方向移动的误差。或者，第一光传感器模块510c和第二光传感器模块510c'可以检测触头磨损量。同时，第一光传感器模块510c可以用于校正以假想的中心线L1为基准的左右方向(以图11为基准的上下方向)上发生的推杆组件的移动误差，第二光传感器模块510c'可以用于校正以假想的中心线L2为基准的左右方向上发生的推杆组件的移动误差。

对于本发明所属领域的普通技术人员而言，可以在不脱离本发明的技术思想的范围内进行各种替换、修改和变化，因此上述本发明不受上述实施例和附图的限制。

Claims (15)

1.一种用于真空断路器的触头监测装置，所述真空断路器具有推杆组件，所述推杆组件结合于真空灭弧室的可动电极而使所述可动电极升高或降低，其中，所述触头监测装置包括：

复数个传感器组件，与所述推杆组件相邻设置，检测所述推杆组件在其高度方向或与所述高度方向垂直的水平方向上的位移；以及

数据处理装置，与复数个所述传感器组件进行通信，对复数个所述传感器组件的所述输出信号进行比较和分析，以检测所述真空灭弧室的固定触头和可动触头的触头磨损量，补偿所述推杆组件的水平方向位移所引起的误差。

2.根据权利要求1所述的用于真空断路器的触头监测装置，其中，

复数个所述传感器组件朝向所述推杆组件的圆筒形的杆壳体的一侧配置，并且设置在彼此不同的高度。

3.根据权利要求1所述的用于真空断路器的触头监测装置，其中，

复数个所述传感器组件朝向所述推杆组件的圆筒形的杆壳体的一侧配置，并且设置在彼此相同的高度。

4.根据权利要求1所述的用于真空断路器的触头监测装置，其中，

复数个所述传感器组件分别朝向所述推杆组件的圆筒形的杆壳体的一侧和另一侧配置，设置在彼此相同的高度，并且配置为感测方向彼此正交。

5.根据权利要求2至4中任一项所述的用于真空断路器的触头监测装置，其中，

还包括识别贴纸，所述识别贴纸附着在所述推杆组件的圆筒形的杆壳体的外周面上，具有沿所述推杆组件的移动方向配置且反射率不同的复数个区域。

6.根据权利要求5所述的用于真空断路器的触头监测装置，其中，

复数个所述传感器组件分别包括光传感器模块，所述光传感器模块具有：

发光部，朝着面向所述识别贴纸的方向配置，朝所述识别贴纸发出光；

光接收部，朝着面向所述识别贴纸的方向配置，接收从所述识别贴纸反射的光；以及

电路部，与所述发光部和所述光接收部相结合，根据所述光接收部接收到的光量来输出输出信号。

7.根据权利要求6所述的用于真空断路器的触头监测装置，其中，

所述数据处理装置预先存储针对复数个所述光传感器模块中的每一个光传感器模块检测的所述推杆组件的高度方向的位移值的参考数据，通过将所述位移值的参考数据与复数个所述光传感器模块检测到的位移值进行比较，来判断所述光传感器模块的错误并校正误差。

8.根据权利要求7所述的用于真空断路器的触头监测装置，其中，

所述位移值的参考数据包括与所述真空断路器的触头闭合之前的初始检测位置相对应的断开位置值、根据触头闭合次数的所述推杆组件的高度方向位移、所述推杆组件的高度方向位移的允许误差范围、以及与所述真空断路器的最大触头磨损量相对应的最大闭合位置值。

9.根据权利要求8所述的用于真空断路器的触头监测装置，其中，

若复数个所述光传感器模块分别检测到的所述推杆组件的垂直方向位移超出允许误差范围，则所述数据处理装置判断为相应光传感器模块发生错误。

10.根据权利要求3或4所述的用于真空断路器的触头监测装置，其中，

若复数个所述光传感器模块的输出值变得彼此不同，则所述数据处理装置判断为所述推杆组件的水平方向位置发生错误或复数个所述光传感器模块中的任意一个发生错误，并输出关于所述错误的通知信号。

11.根据权利要求10所述的用于真空断路器的触头监测装置，其中，

若复数个所述光传感器模块的输出值变得彼此不同而判断为所述推杆组件的水平方向位置发生错误，则所述数据处理装置以复数个所述光传感器模块的初始输出值为基准增加或减去所述输出值的增减量，补偿所述推杆组件的误差。

12.一种真空断路器，其中，包括：

真空灭弧室，具有固定电极和可动电极，所述固定电极固定在绝缘容器中并在其一端设置有固定触头，所述可动电极在其一端设置有与所述固定触头接触或分离的可动触头并以升高或降低的方式设置在所述绝缘容器中；

推杆组件，结合于所述可动电极的另一端，以使所述可动电极升高或降低；以及

触头监测装置，具有数据处理装置以及与所述推杆组件相邻设置的复数个传感器组件，复数个所述传感器组件检测所述推杆组件在其高度方向或与所述高度方向垂直的水平方向上的位移，所述数据处理装置通过与复数个所述传感器组件进行通信而对复数个所述传感器组件的所述输出信号进行比较和分析，以检测所述固定触头和可动触头的触头磨损量，补偿所述推杆组件的水平方向位移所引起的误差。

13.根据权利要求12所述的用于真空断路器的触头监测装置，其中，

复数个所述传感器组件朝向所述推杆组件的圆筒形的杆壳体的一侧配置，并且设置在彼此相同的高度或不同的高度，或者设置在彼此相同的高度且配置为感测方向彼此正交。

14.根据权利要求12所述的用于真空断路器的触头监测装置，其中，

还包括识别贴纸，所述识别贴纸附着在所述推杆组件的圆筒形的杆壳体的外周面上，具有沿所述推杆组件的移动方向配置且反射率不同的复数个区域，

复数个所述传感器组件分别包括光传感器模块，所述光传感器模块具有：

发光部，朝着面向所述识别贴纸的方向配置，朝所述识别贴纸发出光；

光接收部，朝着面向所述识别贴纸的方向配置，接收从所述识别贴纸反射的光；以及

电路部，与所述发光部和所述光接收部相结合，根据所述光接收部接收到的光量来输出输出信号。

15.根据权利要求14所述的用于真空断路器的触头监测装置，其中，

若复数个所述光传感器模块的输出值变得彼此不同，则所述数据处理装置判断为所述推杆组件的水平方向位置发生错误或复数个所述光传感器模块中的任意一个发生错误，并输出关于所述错误的通知信号。

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