CN114121546A - 一种光纤监测开关动触头位置的装置及其监测方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种光纤监测开关动触头位置的装置及其监测方法,属于变电站主设备技术领域,包括开关,所述开关内壁均匀设有触头工位,所述开关外壁安装有激光光源、光信号收发装置、光强度测试模块、处理器和显示装置,所述开关侧壁上端安装有光纤密封装置,所述开关内壁内安装有分光器;本发明利用不受电磁场影响的光纤,伸进密闭的GIS设备腔体内,通过外部光源经光纤对接地开关内动触头和静触头之间的断口进行照射,通过对反射光的采集及判别,进而反映触头的状态进行反馈。
Description
技术领域
本发明属于变电站主设备技术领域,具体为一种光纤监测GIS隔离开关或者接地开关动触头位置的装置及其监测方法。
背景技术
目前110kV及以上电压等级变电站多采用气体绝缘金属封闭接地开关(GasInsulatedSwitchgear,简称GIS)来代替敞开式接地开关(AirInsulatedSwitchgear,简称AIS),新建变电站基本都是GIS变电站。因为GIS设备占地面积小,运行可靠性高,GIS组合接地开关在电网电厂中得到广泛推广应用。但是GIS隔离开关可断路器设备把动、静触头封装在充满SF6气体的设备中,不能直接看见接地开关触头实际位置,只能通过外面操动机构、连杆位置变化来间接判断接地开关触头实际位置。接地开关操作箱的分合指示牌是通过指示操作机构动作到位情况,进行翻牌动作,进而给现场人员展示断路器的状态。继电保护及运维人员还可以通过与操作机构箱内运动连杆相连的行程开关,对开关内触头的位置进行间接指示。
但是,在GIS隔离开关或者接地开关的机构箱在长期未操作时,会因为内部锈蚀、缺油等原因,导致操作机构箱与开关/接地开关相连的连杆出现卡涩、脱落、间隙变大、老化锈蚀等问题,造成三相不一致时,接地开关操作机构指示和后台不能及时判断、确定和发现故障,把判断接地开关实际位置的关键工作。而此时现场翻牌指示分和位置的指示牌也不会动作,在现场的检查人员也不能判别出开关内部的触头的真实位置。此时盲目操作,往往会造成严重的后果。近几年,在变电站的GIS隔离接地开关中,因三相联动连杆脱落、卡涩、断轴、断键等原因,导致机构箱内外指示动作,而实际内部动触头位置未动作的事故时有发生,造成一定的安全后果。
目前,变电站在推行一键顺控,要求从至少GIS设备上两个不同位置来提取接地开关的分合状态。但目前还是采用从设备分合指示牌、机构箱内行程开关开关、联动轴承、连杆转动角度等方面采集信号,并不能代表内部的实际分合状态。
比如专利申请CN202110111282.2(一种GIS隔离开关位置监控系统),设计一种GIS隔离开关位置监控系统,能利用检测机构和机械指针的双重判断,但是接地开关内部动触头部位的卡涩或断键等问题,采用该方法并不能有效的判定。专利申请CN202020514876.9(一种GIS隔离接地开关的断口位置指示装置),用射灯照亮操作机构箱内的指示牌,方便了对指示牌指示位置的准确判断,但是也不能解决动作指示状态与内部触头实际位置对应的状况。
目前也有采集接地开关触头动作时设备发出的高频信号、检测接地开关周边电场强度改变等方法,但也存在比较大的采集难题,误差较大。或在接地开关上触头的位置设置观察窗口(外部增加摄像头)的方法虽然比较直观,但对电压等级高的GIS设备并不适用。
因此迫切需要一种光纤监测开关动触头位置的装置及其监测方法。
发明内容
本发明的目的在于提供了一种光纤监测开关动触头位置的装置及其监测方法。
实现本发明目的的技术解决方案为:一种光纤监测开关动触头位置的装置,包括开关,包括开关为GIS隔离开关或者接地开关,所述开关内壁均匀设有触头工位,所述开关外壁安装有激光光源、光信号收发装置、光强度测试模块、处理器和显示装置,所述开关侧壁上端安装有光纤密封装置,所述开关内壁内安装有分光器,所述光信号收发装置与分光器连接光纤密封安装于光纤密封装置内,所述开关内壁均设有光线结构,所述光线结构连接的光纤与分光器连接,所述开关右内壁均匀设有反光结构,所述光线结构与反光结构一一对应设置,所述光线结构与触头工位一一对应设置。
更进一步的,所述触头工位内设有动触头和静触头,所述动触头和静触头之间设有断口。
更进一步的,GIS隔离开关或接地开关执行闭合时,操作机构箱带动连杆转动,所述动触头插入静触头内;GIS隔离开关或接地开关执行分开动作时,操作机构箱带动连杆转动,所述动触头从静触头内部分开。
更进一步的,所述光线结构设于动触头底部和和静触头顶部之间。
更进一步的,所述光线结构包括C光纤端头、B光纤端头和A光纤端头,所述C光纤端头、B光纤端头和A光纤端头从下到上依次固定安装有开关后内壁上。
更进一步的,所述反光结构包括C相反光牌、B相反光牌和A相反光牌,所述C相反光牌、B相反光牌和A相反光牌从下到上依次固定安装有开关右内壁上。
更进一步的,所述C相反光牌、B相反光牌和A相反光牌靠近光线结构的端面为凹面,对光线有汇聚作用。
更进一步的,所述光强度测试模块选用光谱测试装置或者光敏元器件,所述光强度测试模块用来感受反射回来光线的强度变化。
为了更好地实现本发明的目的,本发明还提供了一种光纤监测开关动触头位置的装置的监测方法,具体包括以下步骤:
步骤1:启动装置,激光光源打开,激光光源发出稳定强度单色光;
步骤2:光线经光信号收发装置,再将经过分光器到达触头工位的光信号收发装置部位;
步骤3:光线结构发生光信号,光信号经动触头漫反射或反光结构发射;
步骤4:反射光经光线结构、分光器汇聚、光信号收发装置传输至光强度测试模块内;
步骤5:光强度测试模块测试光强度,经处理器分析处理,对应得出GIS隔离开关或者接地开关内触头工位内的动动触头位置,将测试结果,同后台GIS隔离开关或者接地开关的状态进行对比,对比无误证明的动触头动作正确;
步骤6:GIS隔离开关或者接地开关动作后重复以上测试流程,并将变位情况进行记录。
本发明与现有技术相比,其显著优点为:
本发明目的在于提供一种光纤监测开关动触头位置的装置及其监测方法,本发明利用不受电磁场影响的光纤,伸进密闭的GIS设备腔体内,通过外部光源经光纤对接地开关内动触头和静触头之间的断口进行照射,通过对反射光的采集及判别,进而反映触头的状态进行反馈;同时,能够更加直接的反馈动触头的位置,不受外部操作机构、连杆等装置的影响;此外,对GIS装置改装较小,判别准确度更高,适用于三相或单项GIS断路器或接地开关。
下面结合附图对本发明作进一步详细描述。
附图说明
图1为本发明的结构示意图。
图2为本发明的结构展开图。
1.开关2.触头工位3.动触头4.断口5.静触头6.激光光源7.光信号收发装置8.光纤密封装置9.分光器10.光强度测试模块11.处理器12.显示装置13.C光纤端头14.A相反光牌15.B相反光牌16.C相反光牌17.B光纤端头18.A光纤端头。
具体实施方式
为了更加清楚地描述本发明的思想,技术方案和优点,具体实施方式通过实施例和附图来表明。显然地,所描述的实施例是本发明的一部分实施例,而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例,本领域普通技术人员在未付出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例,都属于本发明保护的范围。
实施例
如图1和2所示,一种光纤监测开关动触头位置的装置,包括开关1,包括开关1为GIS隔离开关或者接地开关,开关1内壁均匀设有触头工位2,触头工位2内设有动触头3和静触头5,动触头3和静触头5之间设有断口4,GIS隔离开关或接地开关执行闭合时,操作机构箱带动连杆转动,动触头3插入静触头5内;GIS隔离开关或接地开关执行分开动作时,操作机构箱带动连杆转动,动触头3从静触头5内部分开;
开关1外壁安装有激光光源6、光信号收发装置7、光强度测试模块10、处理器11和显示装置12,开关1侧壁上端安装有光纤密封装置8,开关1内壁内安装有分光器9,光信号收发装置7与分光器9连接光纤密封安装于光纤密封装置8内,开关1内壁均设有光线结构,光线结构设于动触头3底部和和静触头5顶部之间,光线结构包括C光纤端头13、B光纤端头17和A光纤端头18,C光纤端头13、B光纤端头17和A光纤端头18从下到上依次固定安装有开关1后内壁上;
光线结构连接的光纤与分光器9连接,开关1右内壁均匀设有反光结构,光线结构与反光结构一一对应设置,反光结构包括C相反光牌16、B相反光牌15和A相反光牌14,C相反光牌16、B相反光牌15和A相反光牌14从下到上依次固定安装有开关1右内壁上,C相反光牌16、B相反光牌15和A相反光牌14靠近光线结构的端面为凹面,对光线有汇聚作用;
光强度测试模块10选用光谱测试装置或者光敏元器件,光强度测试模块10用来感受反射回来光线的强度变化。
光强度测试模块10能够有效区分出以下几种情况反射光:
①没有光线照射进GIS
②三相断口均闭合
③一相断口断开,两相断口闭合
④两相断口断开,一相断口闭合
⑤三相断口均断开。
显示装置12采用三相分开显示方式,对断口的开断和闭合进行颜色标注;
GIS隔离开关或接地开关执行闭合时,操作机构箱带动连杆转动,动触头3插入静触头5内,光线发射出的单色光不能照射到A相反光牌14、B相反光牌15或者C相反光牌16上,除去部分漫反射回光纤端头的少量光外,光线不能有效反射回去,漫反射的光反射入A光纤端头18、B光纤端头17或者C光纤端头13内,并在分光器9内进步一汇聚,再经光纤传出光信号收发装置7内,然后光强度测试模块10进行光强度检测,将检测结果送至处理器11内,处理器11进行判别出内部动触头3的动作情况,并将判别结果显示在显示装置12上,同时,将信息传输会变电站监控室或后台系统;
GIS隔离开关或接地开关执行分开动作时,操作机构箱带动连杆转动,动触头3从静触头5内部分开,A光纤端头18、B光纤端头17或者C光纤端头13发出的光线,照射在A相反光牌14、B相反光牌15或者C相反光牌16上的凹面上,经聚集反射入A光纤端头18、B光纤端头17或者C光纤端头13内,并在分光器9内进步一汇聚,再经光纤传出光信号收发装置7内,然后光强度测试模块10进行光强度检测,将检测结果送至处理器11内,处理器11进行判别出内部动触头3的动作情况,并将判别结果显示在显示装置12上,同时,将信息传输会变电站监控室或后台系统。
利用不受电磁场影响的光纤,伸进密闭的GIS设备腔体内,通过外部光源经光纤对接地开关内动触头和静触头之间的断口进行照射,通过对反射光的采集及判别,进而反映触头的状态进行反馈;同时,能够更加直接的反馈动触头的位置,不受外部操作机构、连杆等装置的影响;此外,对GIS装置改装较小,判别准确度更高,适用于三相或单项GIS断路器或接地开关。
为了更好地实现本发明的目的,本发明还提供了一种光纤监测开关动触头位置的装置的监测方法,具体包括以下步骤:
步骤1:启动装置,激光光源6打开,激光光源6发出稳定强度单色光;
步骤2:光线经光信号收发装置7,再将经过分光器9到达触头工位2的光信号收发装置7部位;
步骤3:光线结构发生光信号,光信号经动触头3漫反射或反光结构发射;
步骤4:反射光经光线结构、分光器9汇聚、光信号收发装置7传输至光强度测试模块10内;
步骤5:光强度测试模块10测试光强度,经处理器11分析处理,对应得出GIS隔离开关或者接地开关内触头工位2内的动触头3位置,将测试结果,同后台GIS隔离开关或者接地开关的状态进行对比,对比无误证明的动触头3动作正确;
步骤6:GIS隔离开关或者接地开关动作后重复以上测试流程,并将变位情况进行记录。
上述所举实施例,对本发明的目的、技术方案和优点进行了进一步的详细说明,所应理解的是,以上所举实施例仅为本发明的优选实施方式而已,并不用以限制本发明,凡在本发明的精神和原则之内对本发明所作的任何修改、等同替换、改进等,均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (9)
1.一种光纤监测开关动触头位置的装置,包括开关(1),包括开关(1)为GIS隔离开关或者接地开关,其特征在于,所述开关(1)内壁均匀设有触头工位(2),所述开关(1)外壁安装有激光光源(6)、光信号收发装置(7)、光强度测试模块(10)、处理器(11)和显示装置(12),所述开关(1)侧壁上端安装有光纤密封装置(8),所述开关(1)内壁内安装有分光器(9),所述光信号收发装置(7)与分光器(9)连接光纤密封安装于光纤密封装置(8)内,所述开关(1)内壁均设有光线结构,所述光线结构连接的光纤与分光器(9)连接,所述开关(1)右内壁均匀设有反光结构,所述光线结构与反光结构一一对应设置,所述光线结构与触头工位(2)一一对应设置。
2.根据权利要求1所述的光纤监测开关动触头位置的装置,其特征在于,所述触头工位(2)内设有动触头(3)和静触头(5),所述动触头(3)和静触头(5)之间设有断口(4)。
3.根据权利要求2所述的光纤监测开关动触头位置的装置,其特征在于,GIS隔离开关或接地开关执行闭合时,操作机构箱带动连杆转动,所述动触头(3)插入静触头(5)内;GIS隔离开关或接地开关执行分开动作时,操作机构箱带动连杆转动,所述动触头(3)从静触头(5)内部分开。
4.根据权利要求3述的光纤监测开关动触头位置的装置,其特征在于,所述光线结构设于动触头(3)底部和和静触头(5)顶部之间。
5.根据权利要求4述的光纤监测开关动触头位置的装置,其特征在于,所述光线结构包括C光纤端头(13)、B光纤端头(17)和A光纤端头(18),所述C光纤端头(13)、B光纤端头(17)和A光纤端头(18)从下到上依次固定安装有开关(1)后内壁上。
6.根据权利要求5所述的光纤监测开关动触头位置的装置,其特征在于,所述反光结构包括C相反光牌(16)、B相反光牌(15)和A相反光牌(14),所述C相反光牌(16)、B相反光牌(15)和A相反光牌(14)从下到上依次固定安装有开关(1)右内壁上。
7.根据权利要求6所述的光纤监测开关动触头位置的装置,其特征在于,所述C相反光牌(16)、B相反光牌(15)和A相反光牌(14)靠近光线结构的端面为凹面,对光线有汇聚作用。
8.根据权利要求7所述的光纤监测开关动触头位置的装置,其特征在于,所述光强度测试模块(10)选用光谱测试装置或者光敏元器件,所述光强度测试模块(10)用来感受反射回来光线的强度变化。
9.一种根据权利要求8所述的光纤监测开关动触头位置的装置的监测方法,其特征在于,具体包括以下步骤:
步骤1:启动装置,激光光源(6)打开,激光光源(6)发出稳定强度单色光;
步骤2:光线经光信号收发装置(7),再将经过分光器(9)到达触头工位(2)的光信号收发装置(7)部位;
步骤3:光线结构发生光信号,光信号经动触头(3)漫反射或反光结构发射;
步骤4:反射光经光线结构、分光器(9)汇聚、光信号收发装置(7)传输至光强度测试模块(10)内;
步骤5:光强度测试模块(10)测试光强度,经处理器(11)分析处理,对应得出GIS隔离开关或者接地开关内触头工位(2)内的动触头(3)位置,将测试结果,同后台GIS隔离开关或者接地开关的状态进行对比,对比无误证明的动触头(3)动作正确;
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