CN115575804B - 一种用于断路器的放电故障模拟装置 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种用于断路器的放电故障模拟装置，包括模拟平台、顶板、放电回路、放电检测机构以及上位机，放电回路包括高压电极、接地电极以及电源，放电检测机构包括绝缘波导杆、超声波传感器、射频电磁波传感器、转动环、连接杆、旋转电机、齿轮以及第一电动推杆，绝缘波导杆与断路器外壁接触，在对断路器进行放电模拟时，超声波传感器可以采集超声波数据，通过超声信号的强弱来确定断路器外壁最强位置，而在断路器外部的射频电磁波传感器，可以采集到电磁波数据，以此判断断路器内部是否存在局部放电现象，最终依据电磁波和超声波两种信号的检测结果对断路器的运行工况以及适用场景的分析，在投入使用后，可以减少断路器的维修以及更换次数。

Description

一种用于断路器的放电故障模拟装置

技术领域

本发明涉及电力系统技术领域，特别涉及一种用于断路器的放电故障模拟装置。

背景技术

随着社会发展和人们生活水平的提高，对供电可靠性的要求越来越高，断路器作为供电线路中的核心电气设备，其重要性不言而喻，在长期运行过程中，断路器由于内部绝缘介质劣化导致断路器内部产生沿面爬电或由于分合闸不到位产生接触不良等放电性缺陷，最后发生击穿性放电故障，影响到电能的正常输送，为此电力系统中常常会对使用中的断路器进行放电故障的判断检修，然而该过程针对的仅是使用中的断路器，若断路器存在故障问题时，需要检修以及更换，一方面会对电能输送造成影响，另一方面也会增加电力系统工作人员的工作量。

发明内容

鉴以此，本发明提出一种用于断路器的放电故障模拟装置，可以对出厂的断路器进行放电故障模拟，以便于对断路器的运行工况以及适用场景的分析，在投入使用后，可以减少断路器的维修以及更换次数。

本发明的技术方案是这样实现的：

一种用于断路器的放电故障模拟装置，包括模拟平台、顶板、放电回路、放电检测机构以及上位机，所述模拟平台上设置有供断路器安装的放置位，所述放电回路包括高压电极、接地电极以及电源，所述电源设置在模拟平台上，并分别与高压电极以及接地电极电连接，所述高压电极设置在顶板底面，用于与断路器的高压端连接，所述接地电极设置在模拟平台顶面，用于与断路器的接地端电连接；所述放电检测机构包括绝缘波导杆、超声波传感器、射频电磁波传感器、转动环、连接杆、旋转电机、齿轮以及第一电动推杆，所述转动环位于放置位上方，所述连接杆底端与转动环顶面连接，其顶端与顶板底面转动连接，所述射频电磁波传感器设置在转动环内侧壁，所述转动环外侧壁设置有齿条，所述旋转电机设置在模拟平台顶面，其输出轴与齿轮连接，所述齿轮与齿条啮合；所述第一电动推杆倾斜设置在模拟平台顶面，其输出轴与超声波传感器连接，所述绝缘波导杆一端与超声波传感器连接，另一端向放置位中的断路器外表面方向延伸；所述上位机设置在模拟平台一侧，并分别与电源、超声波传感器、射频电磁波传感器、旋转电机以及第一电动推杆电连接。

优选的，所述顶板底面设置有环形凹槽，所述连接杆顶端伸入到环形凹槽中。

优选的，还包括支撑杆，所述支撑杆顶端与顶板底面连接，其底端与模拟平台顶面连接。

优选的，所述放电检测机构还包括倾斜板，所述倾斜板高度较低一侧与模拟平台上表面转动连接，其高度较高一端向放置位上方方向延伸，所述第一电动推杆设置在倾斜板上，所述超声波传感器滑动设置在倾斜板上。

优选的，所述超声波传感器的外壳底面设置有滑块，所述倾斜板顶面设置有滑槽，所述滑块位于滑槽中。

优选的，所述放电检测机构还包括第二电动推杆、模拟杆以及若干压力传感器，所述第二电动推杆设置在倾斜板上，其输出轴与模拟杆端部连接，所述模拟杆高度较高一端与绝缘波导杆高度较高一端所处的高度以及角度相同，所述压力传感器分布在模拟杆远离第二电动推杆的端部外表面，所述上位机分别与第二电动推杆以及压力传感器电连接。

优选的，所述放电检测机构还包括第三电动推杆，所述第三电动推杆设置在模拟平台顶面，其输出轴位于倾斜板下方，所述上位机与第三电动推杆电连接。

优选的，所述放电检测机构还包括升降杆，所述升降杆底端与第三电动推杆输出轴连接，其顶端设置有弧形推动部，所述弧形推动部与倾斜板底面接触。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：

本发明提供了一种用于断路器的放电故障模拟装置，将待使用的断路器置于模拟平台的放置位上后，将高压电极和接地电极分别与断路器连接，然后开启电源对断路器进行放电模拟，在放电的过程中，所设置的绝缘波导杆可以将断路器内部产生的超声波信号传输给超声波传感器，通过超声信号的强弱来确定断路器外壁最强位置，而在断路器的外部设置有转动环，转动环内壁设置了射频电磁波传感器，对断路器内部的电磁波进行接收，以此可以判断断路器内部是否存在局部放电现象，同时转动环可以带动射频电磁波传感器转动，以便于对断路器的不同位置进行检测，根据放电故障模拟的结果可以对断路器的运行工况以及适用场景的分析，在投入使用后，可以减少断路器的维修以及更换次数。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的优选实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明的一种用于断路器的放电故障模拟装置的结构示意图；

图2为本发明的一种用于断路器的放电故障模拟装置的转动环的结构示意图；

图3为本发明的一种用于断路器的放电故障模拟装置的倾斜板上的部件的结构示意图；

图中，1为模拟平台，2为顶板，3为上位机，4为放置位，5为高压电极，6为接地电极，7为电源，8为绝缘波导杆，9为超声波传感器，10为射频电磁波传感器，11为转动环，12为连接杆，13为旋转电机，14为齿轮，15为第一电动推杆，16为齿条，17为环形凹槽，18为支撑杆，19为倾斜板，20为滑块，21为滑槽，22为第二电动推杆，23为模拟杆，24为压力传感器，25为第三电动推杆，26为升降杆，27为弧形推动部。

具体实施方式

为了更好理解本发明技术内容，下面提供一具体实施例，并结合附图对本发明做进一步的说明。

参见图1至图3，本发明提供的一种用于断路器的放电故障模拟装置，包括模拟平台1、顶板2、放电回路、放电检测机构以及上位机3，所述模拟平台1上设置有供断路器安装的放置位4，所述放电回路包括高压电极5、接地电极6以及电源7，所述电源7设置在模拟平台1上，并分别与高压电极5以及接地电极6电连接，所述高压电极5设置在顶板2底面，用于与断路器的高压端连接，所述接地电极6设置在模拟平台1顶面，用于与断路器的接地端电连接；所述放电检测机构包括绝缘波导杆8、超声波传感器9、射频电磁波传感器10、转动环11、连接杆12、旋转电机13、齿轮14以及第一电动推杆15，所述转动环11位于放置位4上方，所述连接杆12底端与转动环11顶面连接，其顶端与顶板2底面转动连接，所述射频电磁波传感器10设置在转动环11内侧壁，所述转动环11外侧壁设置有齿条16，所述旋转电机13设置在模拟平台1顶面，其输出轴与齿轮14连接，所述齿轮14与齿条16啮合；所述第一电动推杆15倾斜设置在模拟平台1顶面，其输出轴与超声波传感器9连接，所述绝缘波导杆8一端与超声波传感器9连接，另一端向放置位4中的断路器外表面方向延伸；所述上位机3设置在模拟平台1一侧，并分别与电源7、超声波传感器9、射频电磁波传感器10、旋转电机13以及第一电动推杆15电连接。

本发明的一种用于断路器的放电故障模拟装置，用于对即将投入使用的断路器进行放电故障模拟，从而获取断路器设备外壁最强位置以及判断内部是否容易发生局放，模拟后的结果可以供断路器投入到实际使用中提供理论的依据，将断路器投放到对应的使用工况中时，可以减少断路器出现故障的次数，从而可以降低断路器进行检修以及更换的次数，进一步降低工作人员的劳动强度。

在进行放电故障模拟时，将待使用的断路器放入到转动环11的内部，并使断路器底部位于放置位4中，然后将断路器的高压端与高压电极5连接，同时将断路器的接地端与接地电极6连接，然后通过上位机3控制电源7输出电能，通过设定相应的电压值来实现放电模拟，在电源7通电前，首先通过设置的第一电动推杆15带动超声波传感器9和绝缘波导杆8向断路器方向移动，最终使绝缘波导杆8的端部与断路器外壁相接触，电源7通电进行放电模拟后，在断路器内部会产生局部放电现象，并在内部形成一种压力产生超声波脉冲，而所设置的绝缘波导杆8可以接收到超声波信号，并传输给超声波传感器9，而由于超声波信号传播路径的不同会导致传感器在断路器外部接收到的超声信号强弱也随之变化，最终上位机3通过这些强弱变化可以确定超声信号传到断路器外壁的最强位置。

此外，断路器内部在产生局部放电现象时伴随产生放电脉冲，放电脉冲陡度越高，电磁波高频含量越丰富，因此本发明在断路器的外部设置了转动环11，转动环11通过连接杆12与顶板2转动连接，在转动环11的内壁设置了射频电磁波传感器10，可以对断路器内部产生的电磁波进行检测，依据检测到的波形和幅值的变化来判断断路器内部是否存在局部放电现象，而为了保证模拟的效果，还设置了旋转电机13，旋转电机13可以带动齿轮14转动，在转动环11的外壁上设置了齿条16，齿轮14通过齿条16可以带动转动环11进行旋转，使射频电磁波传感器10旋转到不同的位置进行电磁波信号的采集。

本发明可以同步获取射频脉冲电磁波和超声波两种信号，依据两种信号的放电特性，并结合信号在时间和相位上的相关性，来判别断路器内部是否存在局部放电，对超声波和射频电流信号探测以接收到的两种信号作为判断局部放电发生依据，并通过两种信号的配合使用，来确定超声波信号与射频信号间的时间延迟，两种信号的联合使用可以提高检测系统的稳定性和抗噪声的能力。

优选的，所述顶板2底面设置有环形凹槽17，所述连接杆12顶端伸入到环形凹槽17中。

转动环11在受到旋转电机13的驱动进行转动时，连接杆12会沿着环形凹槽17进行移动，使转动环11在水平面上旋转，而为了保证转动环11的悬空，将连接杆12的顶端设置成T型结构，同时环形凹槽17也设置为T型的，连接杆12的顶端可以卡入到环形凹槽17中。

优选的，还包括支撑杆18，所述支撑杆18顶端与顶板2底面连接，其底端与模拟平台1顶面连接。

所设置的支撑杆18可以对顶板2进行支撑固定。

优选的，所述放电检测机构还包括倾斜板19，所述倾斜板19高度较低一侧与模拟平台1上表面转动连接，其高度较高一端向放置位4上方方向延伸，所述第一电动推杆15设置在倾斜板19上，所述超声波传感器9滑动设置在倾斜板19上，所述超声波传感器9的外壳底面设置有滑块20，所述倾斜板19顶面设置有滑槽21，所述滑块20位于滑槽21中。

倾斜板19可以上下进行转动，从而调节其高度较高一侧所处的高度，以便于绝缘波导杆8可以嵌入到断路器外壁的波纹瓷套间隔中，以便于超声波信号的稳定传输，第一电动推杆15在调节绝缘波导杆8的位置时，会推动超声波传感器9在倾斜板19的表面移动，在移动的过程中，滑块20在滑槽21中进行移动，避免超声波传感器9的移动发生偏移。

优选的，所述放电检测机构还包括第二电动推杆22、模拟杆23以及若干压力传感器24，所述第二电动推杆22设置在倾斜板19上，其输出轴与模拟杆23端部连接，所述模拟杆23高度较高一端与绝缘波导杆8高度较高一端所处的高度以及角度相同，所述压力传感器24分布在模拟杆23远离第二电动推杆22的端部外表面，所述上位机3分别与第二电动推杆22以及压力传感器24电连接。

而由于不同的断路器的波纹瓷套上的间隔以及断路器本身尺寸的不同，绝缘波导杆8并不能每次都准确的嵌入到波纹瓷套间隔中，因此本发明在倾斜板19上设置了另外的模拟杆23，模拟杆23的尺寸、长度、高度以及倾斜的角度均和绝缘波导杆8相同，模拟杆23通过第二电动推杆22进行驱动移动，在模拟杆23的端部设置了若干个压力传感器24，在进行放电模拟前，上位机3可以先控制第二电动推杆22带动模拟杆23移动，使模拟杆23向断路器外壁移动，若模拟杆23的端部可以嵌入到波纹瓷套间隔中，所设置的所有压力传感器24中除了端部的压力传感器24以外，上下设置的压力传感器24也应该会检测到压力数据，也就是说在端部和上下设置的压力传感器24均检测到压力数据时，即代表此时绝缘波导杆8可以准确的与断路器外壁接触，然后通过上位机3将模拟杆23撤离后，通过第一电动推杆15带动超声波传感器9以及绝缘波导杆8移动，使绝缘波导杆8嵌入到断路器波纹瓷套间隔中，以便于对超声波信号进行传输。

对于绝缘波导杆8以及模拟杆23而言，由于断路器波纹瓷套间隔是均匀分布的，因此本发明选择将绝缘波导杆8和模拟杆23按照断路器的中心对称设置，模拟杆23在嵌入断路器中心一侧的波纹瓷套间隔中时，绝缘波导杆8同样可以嵌入到另一侧的波纹瓷套间隔中。

优选的，所述放电检测机构还包括第三电动推杆25，所述第三电动推杆25设置在模拟平台1顶面，其输出轴位于倾斜板19下方，所述上位机3与第三电动推杆25电连接，所述放电检测机构还包括升降杆26，所述升降杆26底端与第三电动推杆25输出轴连接，其顶端设置有弧形推动部27，所述弧形推动部27与倾斜板19底面接触。

在驱动绝缘波导杆8进行移动前，会先通过模拟杆23进行具体嵌入位置的检测，当模拟杆23无法嵌入到断路器波纹瓷套间隔中时，模拟杆23的端部会与波纹瓷套外壁接触，而模拟杆23的上下不会与波纹瓷套接触，因此此时仅有端部的压力传感器24检测到压力数据，此时可以判断为绝缘波导杆8无法准确插入波纹瓷套间隔中，上位机3可以驱动第三电动推杆25带动升降杆26升降，最终倾斜板19的高度可以得到调节，以便于模拟杆23重新进行嵌入位置的检测，而升降杆26顶端设置的弧形推动部27可以方便的推动倾斜板19上升。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，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)

1.一种用于断路器的放电故障模拟装置，其特征在于，包括模拟平台、顶板、放电回路、放电检测机构以及上位机，所述模拟平台上设置有供断路器安装的放置位，所述放电回路包括高压电极、接地电极以及电源，所述电源设置在模拟平台上，并分别与高压电极以及接地电极电连接，所述高压电极设置在顶板底面，用于与断路器的高压端连接，所述接地电极设置在模拟平台顶面，用于与断路器的接地端电连接；所述放电检测机构包括绝缘波导杆、超声波传感器、射频电磁波传感器、转动环、连接杆、旋转电机、齿轮以及第一电动推杆，所述转动环位于放置位上方，所述连接杆底端与转动环顶面连接，其顶端与顶板底面转动连接，所述射频电磁波传感器设置在转动环内侧壁，所述转动环外侧壁设置有齿条，所述旋转电机设置在模拟平台顶面，其输出轴与齿轮连接，所述齿轮与齿条啮合；所述第一电动推杆倾斜设置在模拟平台顶面，其输出轴与超声波传感器连接，所述绝缘波导杆一端与超声波传感器连接，另一端向放置位中的断路器外表面方向延伸；所述上位机设置在模拟平台一侧，并分别与电源、超声波传感器、射频电磁波传感器、旋转电机以及第一电动推杆电连接。

2.根据权利要求1所述的一种用于断路器的放电故障模拟装置，其特征在于，所述顶板底面设置有环形凹槽，所述连接杆顶端伸入到环形凹槽中。

3.根据权利要求1所述的一种用于断路器的放电故障模拟装置，其特征在于，还包括支撑杆，所述支撑杆顶端与顶板底面连接，其底端与模拟平台顶面连接。

4.根据权利要求1所述的一种用于断路器的放电故障模拟装置，其特征在于，所述放电检测机构还包括倾斜板，所述倾斜板高度较低一侧与模拟平台上表面转动连接，其高度较高一端向放置位上方方向延伸，所述第一电动推杆设置在倾斜板上，所述超声波传感器滑动设置在倾斜板上。

5.根据权利要求4所述的一种用于断路器的放电故障模拟装置，其特征在于，所述超声波传感器的外壳底面设置有滑块，所述倾斜板顶面设置有滑槽，所述滑块位于滑槽中。

6.根据权利要求4所述的一种用于断路器的放电故障模拟装置，其特征在于，所述放电检测机构还包括第二电动推杆、模拟杆以及若干压力传感器，所述第二电动推杆设置在倾斜板上，其输出轴与模拟杆端部连接，所述模拟杆高度较高一端与绝缘波导杆高度较高一端所处的高度以及角度相同，所述压力传感器分布在模拟杆远离第二电动推杆的端部外表面，所述上位机分别与第二电动推杆以及压力传感器电连接。

7.根据权利要求4所述的一种用于断路器的放电故障模拟装置，其特征在于，所述放电检测机构还包括第三电动推杆，所述第三电动推杆设置在模拟平台顶面，其输出轴位于倾斜板下方，所述上位机与第三电动推杆电连接。

8.根据权利要求7所述的一种用于断路器的放电故障模拟装置，其特征在于，所述放电检测机构还包括升降杆，所述升降杆底端与第三电动推杆输出轴连接，其顶端设置有弧形推动部，所述弧形推动部与倾斜板底面接触。