CN114428209B - 一种隔离开关监测装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种隔离开关监测装置，包括控制单元以及与分别与控制单元电连接的位置双确认单元、角度扭矩检测单元和温湿度检测单元，位置双确认单元用于检测隔离开关的分/合闸位置状态并发出分/合闸位置信息，控制单元用于接收分/合闸位置信息并进行处理以确认隔离开关的分/合闸状态的位置，角度扭矩检测单元用于检测隔离开关的角度扭矩并发出对应的角度扭矩信息，控制单元用于接收角度扭矩信息并进行处理以确认隔离开关是否发生机械卡障，温湿度检测单元用于检测隔离开关的机构箱的内部温湿度并发出对应的温湿度信息。本发明的隔离开关监测装置，解决了现有的需要人工进行巡检以确认隔离开关的运行状态导致工作人员工作量大的技术问题。

Description

一种隔离开关监测装置

技术领域

本发明涉及高压隔离开关扭矩监测技术领域，特别地，涉及一种隔离开关监测装置。

背景技术

近年来国家对电力行业加大投入，从±110kV到±1100kV的电站已在全国范围内大量投运，中国的电力网在世界已处于领先水平，保质、保量、可靠、安全、更效率的运行成为当前电力行业的首要要求。高压隔离开关作为输变电系统的一个重要元件，是电网中使用量最大的一次设备。

隔离开关长期户外运行时，传动部件易发生锈蚀、磨损、断裂等，导致传动部件机械强度降低、操作不灵活、隔离开关分/合闸不到位甚至卡涩拒动等问题,大大降低了电网的操作效率，无法满足电力系统安全、稳定、经济的发展要求。

现有的采用人工巡查以检测隔离开关的开合状态和运行状态，现有技术中并未检测隔离开关的机构盒内的温湿度，导致工作人员工作量大、不能实时检测隔离开关的运行环境的技术问题。

发明内容

本发明提供的隔离开关监测装置，解决了现有的需要人工进行巡检以确认隔离开关的运行状态导致工作人员工作量大的技术问题。

为实现上述目的，本发明采用的技术方案如下：

一种隔离开关监测装置，用于隔离开关状态特性的监测，包括控制单元以及与分别与控制单元电连接的位置双确认单元、角度扭矩检测单元和温湿度检测单元，位置双确认单元用于检测隔离开关的分/合闸位置状态并发出分/合闸位置信息，控制单元用于接收分/合闸位置信息并进行处理以确认隔离开关的分/合闸状态的位置，角度扭矩检测单元用于检测隔离开关的角度扭矩并发出对应的角度扭矩信息，控制单元用于接收角度扭矩信息并进行处理以确认隔离开关是否发生机械卡障，温湿度检测单元用于检测隔离开关的机构箱的内部温湿度并发出对应的温湿度信息，控制单元用于接收温湿度信息并进行处理以确认隔离开关所处环境的温湿度。

进一步地，隔离开关监测装置还包括与控制单元电连接的报警单元，控制单元还用于在隔离开关的分/合闸状态位置不在目标位置时发出对应的报警信号，控制单元还用于在隔离开关发生机械卡障时发出对应的报警信号，控制单元还用于在隔离开关所处环境的温湿度不在预设温湿度范围内时发出对应的报警信号，报警单元用于响应报警信号并发出对应的警报。

进一步地，隔离开关监测装置还包括与控制单元连接的可视单元控制单元还用于对分/合闸位置信息进行处理并向可视单元发送对应的分/合闸位置信号，可视单元用于响应分/合闸位置信号并展示，控制单元还用于对角度扭矩信息进行处理并绘制扭矩-角度曲线向可视单元发送对应的角度扭矩信号，可视单元用于响应角度扭矩信号并展示扭矩-角度曲线，控制单元还用于对温湿度信息进行处理并向可视单元发送对应的温湿度信号，可视单元用于响应温湿度信号并展示。

进一步地，隔离开关监测装置包括至少一组位置双确认单元，位置双确认单元包括用于双确认隔离开关的位置双确认组件和与位置双确认组件对应的姿态传感器，姿态传感器与控制单元连接，位置双确认组件包括分别与控制单元连接的分闸微动开关、合闸微动开关以及辅助开关，控制单元用于接收分/合闸位置信息并进行处理以确认隔离开关的分/合闸状态的位置具体包括：控制单元用于接收分闸微动开关发送的分闸位置信号、用于接收合闸微动开关发送的合闸位置信号以及姿态传感器发送的姿态信号，若合闸微动开关被触发、辅助开关位置遥信由分变合、且姿态传感器传输的姿态信号为合闸到位信号时，确认隔离开关已合闸到位；若分闸微动开关被触发、辅助开关位置遥信由合变分、且姿态传感器传输的姿态信号为开闸到位信号时，确认隔离开关已分闸到位。

进一步地，姿态传感器、分闸微动开关以及合闸微动开关设于隔离开关的传动轴的底部位置处，且姿态传感器、分闸微动开关以及合闸微动开关沿周向间隔布设。

进一步地，角度扭矩检测单元包括扭矩检测器和角度测量器，扭矩检测器用于检测隔离开关开/合过程中机构箱出轴的扭矩并发出对应的扭矩信息，角度测量器用于检测隔离开关开/合过程中机构箱出轴的旋转角度并发出对应的旋转角度信息，控制单元用于接收角度信息和扭矩信息并进行处理以形成角度扭矩信息，控制单元还用于根据角度扭矩信息绘制扭矩-角度曲线图，当隔离开关所处位置的扭矩大于该位置处的预设扭矩信息时确认隔离开关发生机械卡障。

进一步地，温湿度检测单元包括温度监测器和湿度监测器，温度监测器用于检测隔离开关的温度并发出对应的温度信息，湿度监测器用于检测隔离开关的湿度并发出对应的湿度信息，控制单元用于接收温度信息并进行处理，控制单元用于接收湿度信息并进行处理，以确认隔离开关所处环境的温湿度。

进一步地，隔离开关监测装置还包括与控制单元连接的加热单元，控制单元还用于在温度检测器检测到的温度大于预设温度时发出加热信号，加热单元用于响应加热信号启动以提高机构箱的温度。

进一步地，扭矩检测器设于隔离开关的机构箱出轴和传动轴之间，角度测量器设于机构箱出轴的底部位置处。

进一步地，扭矩检测器包括沿轴向依次排布的过渡连接组件、扭矩传感组件以及抱紧连接组件，扭矩传感组件包括多个呈圆弧环状的扭矩传感环，多个扭矩传感环沿周向拼装并固定连接成整环传感结构，每一个扭矩传感环包括处于内侧的内环、处于外围的外环以及处于内环和外环之间的应变片，应变片用于测量内环与外环之间的扭矩并输出扭矩电信号，抱紧连接组件采用分体式结构，抱紧连接组件的第一端用于与整环传感结构的外环固定连接，抱紧连接组件的第二端用于装配于传动轴上，过渡连接组件采用分体式结构，过渡连接组件的第一侧用于与整环传感结构的内环固定连接，过渡连接组件的第二侧用于装配于机构箱出轴上。

本发明具有以下有益效果：

本发明的隔离开关监测装置，包括控制单元、位置双确认单元、角度扭矩检测单元和温湿度检测单元。通过位置双确认单元和角度扭矩检测单元用于隔离开关机械特性、分/合闸状态的监测；通过温湿度检测单元用于检测隔离开关的工作环境；通过控制单元采集信息、处理信息并进行诊断，确定隔离开关运行时转角角度和扭矩、分/合闸状态，通过与阈值对比判断隔离开关故障缺陷。本发明的隔离开关监测装置，解决了现有的需要人工进行巡检以确认隔离开关的运行状态导致工作人员工作量大的技术问题。

除了上面所描述的目的、特征和优点之外，本发明还有其它的目的、特征和优点。下面将参照图，对本发明作进一步详细的说明。

附图说明

构成本申请的一部分的附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：

图1是本发明优选实施例的隔离开关监测装置的示意图之一；

图2是本发明优选实施例的隔离开关监测装置的示意图之二；

图3是本发明优选实施例的隔离开关监测装置的部分机构示意图；

图4是本发明优选实施例的扭矩传感器的立体结构示意图；

图5是本发明优选实施例的扭矩传感器的部分立体结构示意图；

图6是本发明优选实施例的扭矩传感器的主视图；

图7是图4中的扭矩传感组件的第一状态的立体结构示意图；

图8是图4中的扭矩传感组件的第二状态的立体结构示意图；

图9是图7中的扭矩传感环的立体结构示意图；

图10是图6中A-A的剖视图。

图11是本发明优选实施例的隔离开关监测装置的可视单元示意图之一；

图12是本发明优选实施例的隔离开关监测装置的可视单元示意图之二。

图例说明：

101、姿态传感器；102、合闸微动开关；103、分闸微动开关；100、扭矩传感器；10、过渡连接组件；11、过渡自适应连接环；111、自适应安装孔；112、第一装配孔；12、第一连接件；13、过渡连接紧固件；20、扭矩传感组件；21、扭矩传感环；211、内环；2111、内紧固孔；212、外环；2121、外紧固孔；213、第一传感环；214、第二传感环；215、内外环连接孔；22、传感环紧固件；23、传输电缆；30、抱紧连接组件；31、抱环；32、抱紧紧固件；33、第二连接件；200、角度测量器；300、机构箱出轴；400、传动轴。

具体实施方式

应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅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没有作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。

需要说明，本发明实施例中所有方向性指示（诸如上、下、左、右、前、后……）仅用于解释在某一特定姿态（如附图所示）下各部件之间的相对位置关系、运动情况等，如果该特定姿态发生改变时，则该方向性指示也相应地随之改变。

另外，在本发明中涉及“第一”、“第二”等的描述仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示其相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。另外，各个实施例之间的技术方案可以相互结合，但是必须是以本领域普通技术人员能够实现为基础，当技术方案的结合出现相互矛盾或无法实现时应当认为这种技术方案的结合不存在，也不在本发明要求的保护范围之内。

如图1、图2和图3所示，本实施例的隔离开关监测装置，用于隔离开关状态特性的监测，包括控制单元以及与分别与控制单元电连接的位置双确认单元、角度扭矩检测单元、温湿度检测单元以及报警单元，位置双确认单元用于检测隔离开关的分/合闸位置状态并发出分/合闸位置信息，控制单元用于接收分/合闸位置信息并进行处理以确认隔离开关的分/合闸状态的位置，角度扭矩检测单元用于检测隔离开关的角度扭矩并发出对应的角度扭矩信息，控制单元用于接收角度扭矩信息并进行处理以确认隔离开关是否发生机械卡障，温湿度检测单元用于检测隔离开关的机构箱的内部温湿度并发出对应的温湿度信息，控制单元用于接收温湿度信息并进行处理以确认隔离开关所处环境的温湿度。

本发明的隔离开关监测装置，包括控制单元、位置双确认单元、角度扭矩检测单元和温湿度检测单元。通过位置双确认单元和角度扭矩检测单元用于隔离开关机械特性、分/合闸状态的监测；通过温湿度检测单元用于检测隔离开关的工作环境；通过控制单元采集信息、处理信息并进行诊断，确定隔离开关运行时转角角度和扭矩、分/合闸状态，通过与阈值对比判断隔离开关故障缺陷。本发明的隔离开关监测装置，解决了现有的需要人工进行巡检以确认隔离开关的运行状态导致工作人员工作量大的技术问题。

可以理解地，控制单元与位置双确认单元、角度扭矩检测单元、温湿度检测单元、报警单元以及可视单元可以通过无线通讯进行电连接，也可以通过线缆连接进行电连接。

进一步地，隔离开关监测装置还包括与控制单元电连接的报警单元，控制单元还用于在隔离开关的分/合闸状态位置不在目标位置时发出对应的报警信号，控制单元还用于在隔离开关发生机械卡障时发出对应的报警信号，控制单元还用于在隔离开关所处环境的温湿度不在预设温湿度范围内时发出对应的报警信号，报警单元用于响应报警信号并发出对应的警报。可选地，报警单元包括蜂鸣器和报警灯，进而便于声音警示和视觉警示。可选地，控制单元还用于在隔离开关的分/合闸状态位置不在目标位置时发出分闸报警信号或合闸报警信号，控制单元还用于在隔离开关发生机械卡障时发出卡障报警信号，控制单元还用于在隔离开关所处环境的温湿度不在预设温湿度范围内时发出高温报警信号。

进一步地，隔离开关监测装置还包括与控制单元连接的可视单元，控制单元还用于对分/合闸位置信息进行处理并向可视单元发送对应的分/合闸位置信号，可视单元用于响应分/合闸位置信号并展示，控制单元还用于对角度扭矩信息进行处理并绘制扭矩-角度曲线向可视单元发送对应的角度扭矩信号，可视单元用于响应角度扭矩信号并展示绘制扭矩-角度曲线，控制单元还用于对温湿度信息进行处理并向可视单元发送对应的温湿度信号，可视单元用于响应温湿度信号并展示。可选地，可视单元包括电子显示装置，进而通过设置可视单元直观地贯穿隔离开关的各个状态，如图11所示。在隔离开关分合闸过程中，智能监测终端将扭矩角度信息进行及各种监测数据进行存储，并通过图12界面实时察看扭矩-角度波形图和各种监测数据。通过设置控制单元、位置双确认单元、角度扭矩检测单元、温湿度检测单元、报警单元以及可视单元相互配合，隔离开关的后台可监测，实现监测的智能化，简单可靠，且监测不受运行人员习惯和情绪影响。

进一步地，隔离开关监测装置包括至少一组位置双确认单元，位置双确认单元包括用于双确认隔离开关的位置双确认组件和与位置双确认组件对应的姿态传感器101，姿态传感器101与控制单元连接，位置双确认组件包括分别与控制单元连接的分闸微动开关103、合闸微动开关102以及辅助开关，控制单元用于接收分/合闸位置信息并进行处理以确认隔离开关的分/合闸状态的位置具体包括：控制单元用于接收分闸微动开关103发送的分闸位置信号、用于接收合闸微动开关102发送的合闸位置信号以及姿态传感器101发送的姿态信号，若合闸微动开关102被触发、辅助开关位置遥信由分变合、且姿态传感器101传输的姿态信号为合闸到位信号时，确认隔离开关已合闸到位；若分闸微动开关103被触发、辅助开关位置遥信由合变分、且姿态传感器101传输的姿态信号为开闸到位信号时，确认隔离开关已分闸到位。

具体地，在本实施例中，姿态传感器101安装在隔离开关本体的底座上，控制单元接收姿态传感器101传输的数据并处理，判断隔离开关分/合闸状态；分闸微动开关103、合在微动开关分别安装在隔离开关本体的底座轴承处，用于检测隔离开关分闸或合闸是否到位，当隔离开关操作分/合到位时分别触碰微动开关操作头，发出隔离开关的位置信号，与隔离开关操作机构内辅助开关发送的信号一起作为满足隔离开关位置 “双确认”位置判别依据。

进一步地，姿态传感器101、分闸微动开关102以及合闸微动开关102设于隔离开关的传动轴400的底部位置处，且姿态传感器101、分闸微动开关102以及合闸微动开关102沿周向间隔布设。

进一步地，角度扭矩检测单元包括扭矩检测器和角度测量器200，扭矩检测器用于检测隔离开关开/合过程中机构箱出轴的扭矩并发出对应的扭矩信息，角度测量器200用于检测隔离开关开/合过程中机构箱出轴的旋转角度并发出对应的旋转角度信息，控制单元用于接收角度信息和扭矩信息并进行处理以形成角度扭矩信息，控制单元还用于根据角度扭矩信息绘制扭矩-角度曲线图，当隔离开关所处位置(角度信息)的扭矩大于该位置处(角度信息)的预设扭矩信息时确认隔离开关发生机械卡障。本发明中，角度测量器200包括角度编码器。可选地，扭矩传感器100安装在机构箱出轴300位置，采用成熟稳定可靠的应变电测技术，扭矩轴微小变形后引起电桥电阻值变化，应变电桥电阻的变化转变为电信号的变化从而实现扭矩测量，具有精度高，频响快，可靠性好，寿命长，抗干扰能力强等优点，数据连接到智能处理中心相应接口电路上，经模数转换为数字信号，测得隔离开关合闸后的扭矩传感器100的稳定值；角度编码器安装在电机出轴尾部，采用简洁紧凑机械设计，测量精度高、鲁棒性高、信号输出抗干扰能力强、兼容性好的单圈绝对值编码器，安装好后，被测量的每个位置对应的数据都是唯一不变的，不受停电或是停电以后移动位置所影响的。可以理解地，控制单元将扭矩、角度、触头温度，经过A/D转换，将数据相互关联，绘制曲线，数据对比，进行诊断、分析、存储。具体地，控制单元从扭矩传感器100得到“扭矩”数据，控制单元从角度编码器得到“角度”数据，由控制单元将处理进而在可视单元上显示“扭矩-角度”曲线；控制单元将诊断系统将曲线与标准曲线进行对比，确定隔离开关出现卡涩的角度，并判断产品运行扭矩是否合格。

进一步地，温湿度检测单元包括温度监测器和湿度监测器，温度监测器用于检测隔离开关的温度并发出对应的温度信息，湿度监测器用于检测隔离开关的湿度并发出对应的湿度信息，控制单元用于接收温度信息并进行处理，控制单元用于接收湿度信息并进行处理，以确认隔离开关所处环境的温湿度。本发明中，温湿度传感器，用于监测箱体的温度和湿度变化情况，温湿度传感器采用成熟稳定的半导体制冷除湿技术，壳体采用阻燃材料，使用安全可靠；实时监测机构内的温度和湿度变化情况，当温度超过阈值时，自动发出报警并启动加热装置或者制冷装置，同时实时上传监测数据。

进一步地，隔离开关监测装置还包括与控制单元连接的加热单元，控制单元还用于在温度检测器检测到的温度大于预设温度时发出加热信号，加热单元用于响应加热信号启动以提高机构箱的温度。

可选地，隔离开关监测装置还包括与控制单元连接的降温单元，控制单元还用于在温度检测器检测到的温度大于预设温度时发出降温信号，降温单元用于响应降温信号启动以提高机构箱的温度。

进一步地，扭矩检测器设于隔离开关的机构箱出轴300和传动轴400之间，角度测量器200设于机构箱出轴300的底部位置处。

进一步地，请参考图3、图5、图6、图7、图8、图9和图10，扭矩检测器包括沿轴向依次排布的过渡连接组件10、扭矩传感组件20以及抱紧连接组件30，扭矩传感组件20包括多个呈圆弧环状的扭矩传感环21，多个扭矩传感环21沿周向拼装并固定连接成整环传感结构，每一个扭矩传感环21包括处于内侧的内环211、处于外围的外环212以及处于内环211和外环212之间的应变片，应变片用于测量内环211与外环212之间的扭矩并输出扭矩电信号，抱紧连接组件30采用分体式结构，抱紧连接组件30的第一端用于与整环传感结构的外环212固定连接，抱紧连接组件30的第二端用于装配于传动轴400上，过渡连接组件10采用分体式结构，过渡连接组件10的第一侧用于与整环传感结构的内环211固定连接，过渡连接组件10的第二侧用于装配于机构箱出轴300上。

可以理解地，扭矩检测器包括过渡连接组件10、扭矩传感组件20以及抱紧连接组件30，过渡连接组件10、扭矩传感组件20以及抱紧连接组件30均采用分体式结构组装形成；通过抱紧连接组件30的第一端用于与整环传感结构的外环212固定连接，抱紧连接组件30的第二端用于固定装配于传动轴400上，通过过渡连接组件10的第一侧用于与整环传感结构的内环211固定连接，过渡连接组件10的第二侧配于机构箱出轴300上，实现了扭矩检测器的传动功能，进而在扭矩检测器的作用下，通过机构箱出轴300驱动传动轴400转动；通过扭矩传感组件20包括多个呈圆弧环状的扭矩传感环21，多个扭矩传感环21沿周向拼装并固定连接成整环传感结构，每一个扭矩传感环21包括处于内侧的内环211、处于外围的外环212以及处于内环211和外环212之间的应变片，应变片用于测量内环211与外环212之间的扭矩并输出扭矩电信号，在测量机构箱出轴300和传动轴400之间安装扭矩检测器时，通过抱紧连接组件30的第一端用于与整环传感结构的外环212固定连接，抱紧连接组件30的第二端用于可拆卸地装配于传动轴400上，通过过渡连接组件10的第一侧用于与整环传感结构的内环211固定连接，过渡连接组件10的第二侧用于可拆卸地装配于机构箱出轴300上，进而可以预先将多个扭矩传感环21沿周向拼装并固定连接成包围传动轴400的整环传感结构，将整环传感结构分别与过渡连接组件10和抱紧连接组件30固定连接，将过渡连接组件10预装配于机构箱出轴300上，将抱紧连接组件30预装配于传动轴400上，将过渡连接组件10与机构箱出轴300限位连接，将抱紧连接组件30与传动轴400固定连接，便于直接在机构箱出轴300和传动轴400之间装配扭矩检测器，实现了机构箱出轴300和传动轴400之间的扭矩监测，解决了现有的需要预先切断或者改造机构箱内的传动轴才能安装好扭矩监测传感器的技术问题。

可以理解地，本发明中，扭矩检测器将机构箱出轴300和传动轴400传动连接后，过渡连接组件10、扭矩传感组件20以及抱紧连接组件30同轴布设。

可选地，本发明中，抱紧连接组件30的第一端与整环传感结构的外环212固定连接，抱紧连接组件30的第二端可拆卸地装配于传动轴400上，抱紧连接组件30装配在传动轴400上时于传动轴400固定连接；抱紧连接组件30的第二端可以是抱紧固定在传动轴400上，也可以是卡扣固定在传动轴400上；过渡连接组件10的第一侧与整环传感结构的内环211固定连接，过渡连接组件10的第二侧可拆卸地装配于机构箱出轴300上，过渡连接组件10装配在机构箱出轴300上时随机构箱出轴300同步转动；更优地，过渡连接组件10的第二侧沿轴向插装装配于机构箱出轴300上，以使过渡连接组件10与机构箱出轴300可拆卸地连接。

可以理解地，扭矩传感环21的数量可以是两个、也可以是三个或者其他，只要所有的扭矩传感环21沿周向拼装组合构成包围传动轴400的整环传感结构即可。

请参考7、图8和图9，进一步地，扭矩传感环21的数量为两个，扭矩传感环21包括沿轴向布设的第一传感环213和第二传感环214，第一传感环213相对第二传感环214沿环向偏转布设，以使扭矩传感环21包括由第一传感环213和第二传感环214叠合形成的重合弧形段以及由第一传感环213和第二传感环214外露形成的外露弧形段。可以理解地，扭矩传感环21的开口口径大于传动轴400的外径，进而便于扭矩传感环21沿传动轴400的径向移动并拼装形成包围传动轴400的整环传感结构。本发明中，通过设置扭矩传感环21的数量为两个，且两个扭矩传感环21沿周向拼装并使相邻的外露弧形段相互贴合布设构成整环传感结构，在装配扭矩传感组件20时便于进行轴向定位，且有利于提高扭矩传感组整体结构的稳定性。

更优地，为了提高扭矩传感环21的通用性，第一传感环213和第二传感环214均为半圆环。

进一步地，扭矩传感组件20还包括用于将两个扭矩传感环21固定连接成整环传感结构的传感环紧固件22。传感环紧固件22可以是紧固螺栓、紧固卡口等紧固件，只要通过传感环紧固件将多个沿周向拼装的扭矩传感环21固定连接成整环传感结构即可。

可选地，外露弧形段上设有内外环212连接孔，传感环紧固件与内外环212连接孔一一对应布设，通过传感环紧固件与对应的内外环212连接孔配合将沿周向拼装的两个扭矩传感环21固定连接成整环传感结构。本发明中，采用将相邻的两个扭矩传感环21的外露弧形段通过对应的传感环紧固件固定连接，便于装配整环传感结构。

可选地，传感环紧固件包括紧固螺栓，内外环212连接孔为沿轴向布设的内螺纹，通过传感环紧固件与对应的内外环212连接孔螺纹配合以将沿周向拼装的两个扭矩传感环21固定连接成整环传感结构，和/或传感环紧固件包括紧固螺杆和紧固螺母，内外环212连接孔为沿轴向布设的通孔，紧固螺杆穿过对应的内外环212连接孔并与紧固螺母配合，以将沿周向拼装的两个扭矩传感环21固定连接成整环传感结构。可以理解地，在本实施例中，第一传感环213的外露弧形段上设有第一轴向连接孔，第二传感环214的外露弧形段上设有第二轴向连接孔，第一轴向连接孔和第二轴向连接孔处于同一圆心线上，两个扭矩传感环21沿周向拼装后使第一轴向连接孔和第二轴向连接孔对齐并通过对应的传感环紧固件22固定连接成整环传感结构。

更优地，每一个外露弧形段上设有多个内外环212连接孔，多个内外环212连接孔沿整环传感结构的周向间隔布设；具体地，多个内外环212连接孔处于同一圆心线上。

进一步地，扭矩传感环21的外环212上设有用于电连接应变片的传输电缆23，传输电缆23穿过外环212并凸出于外环212的外壁面布设。本发明中，传输电缆23与应变片一一对应布设，传输电缆23的第一端伸入至外环212内并与对应的应变片电连接，传输电缆23的第二端向外延伸并凸出于外环212的外壁面设置。具体地，传输电缆23的第二端沿整环传感结构的径向向外延伸并凸出于外环212的圆周壁面设置。通过在扭矩传感环21的外环212上固定设置传输电缆23，便于接收应变片的电信号并将电信号输送。

更优地，传输电缆23设于重合弧形段上。由于重合弧形段的受力强度大于外露弧形段，通过将传输电缆23设于重合弧形段上有利于避免传输电缆23受损。

请参考图6，进一步地，抱紧连接组件30包括抱环31、抱紧紧固件32以及第二连接件33，多个抱环31沿周向拼装并通过抱紧紧固件32固定连接以抱紧在传动轴400上，抱环31的第一端用于套设于传动轴400上，抱环31的第二端通过第二连接件33与整环传感结构的外环212固定连接。通过抱紧连接组件30包括抱环31、抱紧紧固件32以及第二连接件33，抱环31的第一端与整环传感结构的外环212可拆卸地连接，使抱环31的第二端与传动轴400可拆卸地连接，便于实现抱紧连接组件30可拆卸地设于传动轴400。

更优地，为了便于使抱环31抱紧在不同尺寸的传动轴400上，抱紧连接组件30还包括用于垫设于抱环31和传动轴400之间的环状垫片。

更优地，抱环31的数量为两个，抱环31为半圆环，抱紧紧固件32采用紧固螺栓，两个抱环31相对拼装并通过紧固螺栓固定连接抱紧在传动轴400上。

进一步地，抱环31的第二端设有第二装配孔，外环212上设有与第二装配孔对应的外紧固孔2121，第二连接件33穿过第二装配孔并与对应的外紧固孔2121配合以将抱环31和整环传感结构固定连接。可选地，第二装配孔为通孔，外紧固孔2121为螺纹孔，第二连接件33为紧固螺栓，通过紧固螺栓穿过第二装配孔并与外紧固孔2121螺纹配合，以将抱环31和整环传感结构的外环212固定连接；第二装配孔为通孔，外紧固孔2121为通孔，第二连接件33包括紧固螺杆和紧固螺母，通过紧固螺杆穿过第二装配孔和外紧固孔2121并与紧固螺母配合，以将抱环31和整环传感结构的外环212固定连接。

更优地，为了保证抱环31与整环传感结构的连接的稳定性，外紧固孔2121处于叠合弧形段上。

进一步地，为了在预装配时调整抱环31与整环传感结构的相对位置，第二装配孔为沿抱环31的半径方向布设的腰型孔。可以理解地，在本发明中，通过设置第二装配孔为腰型孔，整环传感结构通过第二连接件33与抱环31预定位后，抱环31可沿整环结构的径向移动，从而避免装配干涉。

更优地，第二装配孔的数量为多个，多个第二装配孔沿周向间隔排布，第二装配孔、外紧固孔2121以及第二连接件33三者一一对应布设。

请参考图10，进一步地，过渡连接组件10包括过渡自适应连接环11、第一连接件12以及过渡连接紧固件13，过渡自适应连接环11和第一连接件12一一对应布设，两个过渡自适应连接环11地相对布设，过渡自适应连接环11的第一侧通过过渡连接紧固件13与整环传感结构的内环211固定连接，过渡自适应连接环11的第二侧与对应的第一连接件12的第一端连接，第一连接件12的第二端用于与机构箱出轴300可拆卸地连接。本发明中，通过设置过渡连接组件10包括两个过渡自适应连接环，扭矩传感组件20包括两个相对拼装的扭矩传感环21，抱紧连接组件30包括两个拼接的抱环31，过渡连接组件10、扭矩传感组件20以及抱紧连接组件30均采用分体式结构，过渡自适应连接环的开口与扭矩传感环21的开口沿周向错位布设，抱环31的开口与扭矩传感环21的开口沿周向错位布设，在装配过程中不会发送干涉且便于快速装配。

进一步地，机构箱出轴300上设有沿轴向贯穿机构箱出轴300的连接槽，两个连接槽相对地布设，过渡自适应连接环11的第一侧设有第一装配孔112，内环211上设有与第一装配孔112对应布设的内紧固孔2111，过渡连接紧固件穿过第一装配孔112并与对应的内紧固孔2111配合以将过渡自适应连接环与整环结构的内环211固定连接，过渡自适应连接环11的第二侧设有自适应安装孔111，自适应安装孔111为沿扭矩传感组件20的半径方向布设的腰型孔，第一连接件12的第一端用于沿轴向插设于自适应安装孔111内，第一连接件12的第二端用于沿轴向插装设于对应的连接槽内。可以理解地，第一装配孔112的数量可以是多个，过渡连接紧固件、内紧固孔2111以及第一装配孔112一一对应布设，过渡紧固件穿过第一装配孔112与内紧固孔2111配合以将过渡自适应连接环11的第一侧固定在整环传感结构的内环211上。可选地，第一装配孔112为通孔，内紧固孔2111为螺纹孔，过渡连接紧固件为紧固螺栓，通过紧固螺栓穿过第一装配孔112并与内紧固孔2111螺纹配合，以将过渡自适应连接环11和整环传感结构的内环211固定连接；第二装配孔为通孔，内紧固孔2111为通孔，过渡连接紧固件包括紧固螺杆和紧固螺母，通过紧固螺杆穿过第一装配孔112和内紧固孔2111并与紧固螺母配合，以将过渡自适应连接环11和整环传感结构的内环211固定连接。

可选地，第一连接件12采用沿轴向布设的连接销轴。在本发明中，连接销轴的第一端用于沿轴向插装设于自适应安装孔111内，连接销轴的第二端用于沿轴向插装设于连接槽内，以实现第一连接件12的第二端用于与机构箱出轴300可拆卸地连接。

更优地，内紧固孔2111处于叠合弧形段上，外紧固孔2121处于叠合弧形段上，内紧固孔2111、外紧固孔2121以及传输电缆23沿周向错位布设。

进一步地，扭矩检测器还包括设于抱紧连接组件30上用于与传输电缆23电连接的电器盒。更优地，电器盒固定设于外环212上，在本发明中，电器盒与整环传感结构的外环212始终保持相对静止状态，有利于避免传输电缆23受到损害，提高数据传输的可靠性。电器盒用于与控制单元进行通讯。

更优地，电器盒内设有处理模块、信号处理模块、A/D转换模块、无线传输模块以及电源模块。通过信号处理模块对所有应变电桥数据进行数据调整，然后经过A/D转换模块将所有采集数据变成可存储数据；无线传输模块设有天线及其驱动控制电路；电源模块采用采用电锂电池组件。

本发明提供的扭矩检测器的具体使用过程如下：现场装配测试时操作机构箱出轴300与传动轴400同轴布设，且相对位置存在不可改变：将两个扭矩传感环21沿传动轴400的径向向内合围拼装并通过传感环紧固件22固定连接成整环传感结构，此时整环传感结构包围在传动轴400的外围；通过过渡连接紧固件13与整环结构的内紧固孔2111配合，将两个过渡自适应连接环11分布固定装配在整环传感结构朝向机构箱出轴300的一侧，此时过渡自适应连接环11的第一侧与整环传感结构的内环211固定连接，通过第一连接件12的第一端穿设于过渡自适应连接环11的自适应安装孔111内以使第一连接件12预装配在对应的过渡自适应连接环11上，通过第二连接件33穿过抱环31的第二装配孔并与整环传感结构的外紧固螺纹配合，对抱环31进行预定位，使抱环31预定位在整环传感结构的外环212上，此时抱环31可沿轴向和径向移动；形成预备件；沿轴向移动预备件并使第一连接件12在自适应安装孔111沿径向移动以便于调整第一连接件12的径向位置，降将第一连接件12沿轴向插入对应的连接槽内；将抱环31与整环传感结构紧固连接并抱紧在传动轴400上；完成扭矩检测器的装配。

扭矩检测器的工作原理如下：当下发开关分/合闸操作指令时，由操作机构执行操作指令输出旋转扭力，扭力传递通过机构箱出轴300、扭矩检测器传递到传动轴400；具体地，扭力传递至整环传感结构的内环211后转移至整环传感结构的外环212，内环211与外环212之间通过应变片电路连接，当内环211与外环212之间的应变片感应到扭力变化时，产生应变电信号，信号通过传输电缆23输送至电器盒，电器盒通过无线通讯进一步与控制单元进行通讯。

本发明的扭矩检测器的有益效果如下：可直接在被测隔离开关机构箱出轴300位置安装传感器，无需拆卸、改变现场被测隔离开关的机械结构；采用无线传输到接收终端，节约反复布设有线数据采集设备而消耗的人力和物力，同时避免线缆受损影响监测。

以上仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，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 (8)

1.一种隔离开关监测装置，用于隔离开关状态特性的监测，其特征在于，

包括控制单元以及与分别与所述控制单元电连接的位置双确认单元、角度扭矩检测单元和温湿度检测单元，

所述位置双确认单元用于检测隔离开关的分/合闸位置状态并发出分/合闸位置信息，所述控制单元用于接收所述分/合闸位置信息并进行处理以确认隔离开关的分/合闸状态的位置，

所述角度扭矩检测单元用于检测隔离开关的角度扭矩并发出对应的角度扭矩信息，所述控制单元用于接收所述角度扭矩信息并进行处理以确认隔离开关是否发生机械卡障，

所述温湿度检测单元用于检测隔离开关的机构箱的内部温湿度并发出对应的温湿度信息，所述控制单元用于接收所述温湿度信息并进行处理以确认隔离开关所处环境的温湿度，

所述角度扭矩检测单元包括扭矩检测器和角度测量器，所述扭矩检测器设于隔离开关的机构箱出轴和传动轴之间，所述角度测量器设于机构箱出轴的底部位置处，

所述扭矩检测器包括沿轴向依次排布的过渡连接组件、扭矩传感组件以及抱紧连接组件，所述扭矩传感组件包括多个呈圆弧环状的扭矩传感环，多个所述扭矩传感环沿周向拼装并固定连接成整环传感结构，每一个所述扭矩传感环包括处于内侧的内环、处于外围的外环以及处于内环和外环之间的应变片，所述应变片用于测量所述内环与所述外环之间的扭矩并输出扭矩电信号，所述抱紧连接组件采用分体式结构，所述抱紧连接组件的第一端用于与整环传感结构的所述外环固定连接，所述抱紧连接组件的第二端用于装配于传动轴上，所述过渡连接组件采用分体式结构，所述过渡连接组件的第一侧用于与整环传感结构的所述内环固定连接，所述过渡连接组件的第二侧用于装配于机构箱出轴上，进而可以预先将多个扭矩传感环沿周向拼装并固定连接成包围传动轴的整环传感结构，将整环传感结构分别与过渡连接组件和抱紧连接组件固定连接，将过渡连接组件预装配于机构箱出轴上，将抱紧连接组件预装配于传动轴上，将过渡连接组件与机构箱出轴限位连接，将抱紧连接组件与传动轴固定连接，便于直接在机构箱出轴和传动轴之间装配扭矩检测器，

扭矩传感环的外环上设有用于电连接应变片的传输电缆，传输电缆穿过外环并凸出于外环的外壁面布设，

抱紧连接组件包括抱环、抱紧紧固件以及第二连接件，多个抱环沿周向拼装并通过抱紧紧固件固定连接以抱紧在传动轴上，抱环的第一端用于套设于传动轴上，抱环的第二端通过第二连接件与整环传感结构的外环固定连接，

抱环的第二端设有第二装配孔，外环上设有与第二装配孔对应的外紧固孔，第二连接件穿过第二装配孔并与对应的外紧固孔配合以将抱环和整环传感结构固定连接，第二装配孔为沿抱环的半径方向布设的腰型孔，

过渡连接组件包括过渡自适应连接环、第一连接件以及过渡连接紧固件，过渡自适应连接环和第一连接件一一对应布设，两个过渡自适应连接环地相对布设，过渡自适应连接环的第一侧通过过渡连接紧固件与整环传感结构的内环固定连接，过渡自适应连接环的第二侧与对应的第一连接件的第一端连接，第一连接件的第二端用于与机构箱出轴可拆卸地连接，

机构箱出轴上设有沿轴向贯穿机构箱出轴的连接槽，两个连接槽相对地布设，过渡自适应连接环的第一侧设有第一装配孔，内环上设有与第一装配孔对应布设的内紧固孔，过渡紧固连接件穿过第一装配孔并与对应的内紧固孔配合以将过渡自适应连接环与整环结构的内环固定连接，过渡自适应连接环的第二侧设有自适应安装孔，自适应安装孔为沿扭矩传感组件的半径方向布设的腰型孔，第一连接件的第一端用于沿轴向插设于自适应安装孔内，第一连接件的第二端用于沿轴向插装设于对应的连接槽内，第一连接件采用沿轴向布设的连接销轴。

2.根据权利要求1所述的隔离开关监测装置，其特征在于，

所述隔离开关监测装置还包括与所述控制单元电连接的报警单元，

所述控制单元还用于在隔离开关的分/合闸状态位置不在目标位置时发出对应的报警信号，所述控制单元还用于在隔离开关发生机械卡障时发出对应的报警信号，所述控制单元还用于在隔离开关所处环境的温湿度不在预设温湿度范围内时发出对应的报警信号，

所述报警单元用于响应所述报警信号并发出对应的警报。

3.根据权利要求1所述的隔离开关监测装置，其特征在于，

所述隔离开关监测装置还包括与所述控制单元连接的可视单元，

所述控制单元还用于对所述分/合闸位置信息进行处理并向所述可视单元发送对应的分/合闸位置信号，所述可视单元用于响应所述分/合闸位置信号并展示，

所述控制单元还用于对所述角度扭矩信息进行处理并绘制扭矩-角度曲线向所述可视单元发送对应的角度扭矩信号，所述可视单元用于响应所述角度扭矩信号并展示扭矩-角度曲线，

所述控制单元还用于对所述温湿度信息进行处理并向所述可视单元发送对应的温湿度信号，所述可视单元用于响应所述温湿度信号并展示。

4.根据权利要求1所述的隔离开关监测装置，其特征在于，

所述隔离开关监测装置包括至少一组所述位置双确认单元，所述位置双确认单元包括用于双确认隔离开关的位置双确认组件和与所述位置双确认组件对应的姿态传感器，所述姿态传感器与所述控制单元连接，所述位置双确认组件包括分别与所述控制单元连接的分闸微动开关、合闸微动开关以及辅助开关，

所述控制单元用于接收所述分/合闸位置信息并进行处理以确认隔离开关的分/合闸状态的位置具体包括：所述控制单元用于接收所述分闸微动开关发送的分闸位置信号、用于接收所述合闸微动开关发送的合闸位置信号以及所述姿态传感器发送的姿态信号，若所述合闸微动开关被触发、所述辅助开关位置遥信由分变合、且所述姿态传感器传输的姿态信号为合闸到位信号时，确认隔离开关已合闸到位；若所述分闸微动开关被触发、所述辅助开关位置遥信由合变分、且所述姿态传感器传输的姿态信号为开闸到位信号时，确认隔离开关已分闸到位。

5.根据权利要求4所述的隔离开关监测装置，其特征在于，

所述姿态传感器、所述分闸微动开关以及所述合闸微动开关设于隔离开关的传动轴的底部位置处，且所述姿态传感器、所述分闸微动开关以及所述合闸微动开关沿周向间隔布设。

6.根据权利要求1所述的隔离开关监测装置，其特征在于，

所述扭矩检测器用于检测隔离开关开/合过程中机构箱出轴的扭矩并发出对应的扭矩信息，所述角度测量器用于检测隔离开关开/合过程中机构箱出轴的旋转角度并发出对应的旋转角度信息，

所述控制单元用于接收所述角度信息和所述扭矩信息并进行处理以形成所述角度扭矩信息，所述控制单元还用于根据所述角度扭矩信息绘制扭矩-角度曲线图，当隔离开关所处位置的扭矩大于该位置处的预设扭矩信息时确认隔离开关发生机械卡障。

7.根据权利要求1所述的隔离开关监测装置，其特征在于，

所述温湿度检测单元包括温度监测器和湿度监测器，所述温度监测器用于检测隔离开关的温度并发出对应的温度信息，所述湿度监测器用于检测隔离开关的湿度并发出对应的湿度信息，

所述控制单元用于接收所述温度信息并进行处理，所述控制单元用于接收所述湿度信息并进行处理，以确认隔离开关所处环境的温湿度。

8.根据权利要求7所述的隔离开关监测装置，其特征在于，

所述隔离开关监测装置还包括与所述控制单元连接的加热单元，

所述控制单元还用于在所述温度检测器检测到的温度大于预设温度时发出加热信号，所述加热单元用于响应所述加热信号启动以提高机构箱的温度。

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