CN207301275U - 一种电气隔离开关性能测试装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种电气隔离开关性能测试装置,包括相互连接的采样单元与数据处理单元，所述采样单元包括力矩采集单元、角度采集单元和功率采集单元，所述力矩采集单元包括转矩传感器以及与所述转矩传感器通过无线收发单元连接的解码器，所述数据处理单元包括嵌入式处理器以及分别与嵌入式处理器连接的数据转换单元、数据通信单元、数据存储单元和数据显示单元。本实用新型利用目前发展成熟的传感器技术、计算机技术、信号处理和故障诊断技术，对隔离开关机械性能进行参数采集及信号处理，有助于客观、准确对隔离开关状态进行判断。

Description

一种电气隔离开关性能测试装置

技术领域

本实用新型涉及变电站电气设备性能测试技术领域，尤其涉及一种电气隔离开关性能测试装置。

背景技术

高压隔离开关是变电站中使用量最大的高压开关设备，其原理结构简单，但工作可靠性要求高，由于长期累露在户外恶劣大气环境中工作，且在运行过程中普遍存在管理不足、长期失修的现象，隔离开关容易暴露出各种缺陷。高压隔离开关典型故障主要包括导电回路发热、绝缘子断裂、操作失灵、锈蚀等，其中，除导电回路发热外，其他都属于机械故障。 针对隔离开关导电回路过热故障，国内外已经开展了大量研究工作，研制开发了红外测温、触头温度在线测试系统、触指压力检测技术等检测方法以及触头带电磨光装置等维护设备，并提出了触头材料及结构改善方案，但是关于高压隔离开关机械故障诊断技术的研究目前尚不完善，据统计，机械故障约占隔离开关全部故障的70%，严重威胁电网安全运行，因此对其故障原因进行分析并研究其诊断技术具有重要意义。

户外隔离开关传动环节直接暴露在大气中经受着日晒雨淋，平时操作次数不多，轴销、轴承等传动部位缺少润滑和相对运动，因此其操作机构发生卡涩的情况较多。高压隔离开关的状态检测手段主要依赖红外、接触电阻、超声进行，然而当前，只有机械性能检测还没有一个有效测试手段，如发生机械卡涩等故障则为时已晚，所以本实用新型提出一种针对机械故障的带电测试装置及方法，力图实现对隔离开关机械负载卡涩的变化进行带电检测，及时发现机械故障的隐患。

实用新型内容

本实用新型所要解决的技术问题就是提供一种电气隔离开关性能测试装置，利用目前发展成熟的传感器技术、计算机技术、信号处理和故障诊断技术，对隔离开关机械性能进行参数采集及信号处理，有助于客观、准确对隔离开关状态进行判断。

为解决上述技术问题，本实用新型采用如下技术方案：一种电气隔离开关性能测试装置，包括相互连接的采样单元与数据处理单元，所述采样单元包括力矩采集单元、角度采集单元和功率采集单元，所述力矩采集单元包括转矩传感器以及与所述转矩传感器通过无线收发单元连接的解码器。

进一步地，所述数据处理单元包括嵌入式处理器以及分别与嵌入式处理器连接的数据转换单元、数据通信单元、数据存储单元和数据显示单元。

进一步地，所述角度采集单元包括光电传感器，所述光电传感器包括光电感应器和分度盘组，所述分度盘由磁铁吸在待测机构输出垂直管上，光电感应器支架由磁铁吸在待测机构安装支架上并对准分度盘齿。

进一步地，所述功率采集单元连接待测机构的三相电机工作电源端，采集电压、电流信号，并输出电流、电压及有功功率信号。

进一步地，所述采样单元与所述数据处理单元均与供源装置连接，所述供源装置包括光伏模块及其连接的蓄电池组。

进一步地，所述数据转换单元包括脉冲信号读取单元、模数转换单元和滤波单元，所述脉冲信号读取单元对所述采样单元的各传感器脉冲信号进行集中读取，所述滤波单元对信号采取系数衰减来进行抗干扰处理。

进一步地，所述数据通信单元包括基于TCP/IP协议栈的以太网线路。

本实用新型的有益效果主要体现在以下几个方面：

1．本实用新型设计了一整套集成式的数据采集单元，运用转矩传感器、角度传感器、功率传感器等，设计数据采集、处理系统，完成对其分合闸输出力距曲线和功率曲线的自动测量、显示、分析、对比，尤其是功率采集装置能收集发送安装在待测电动机构内的功率信号，以数据形式表示出来，传感器的安装不影响设备的原有性能及可靠性，装置能在强电磁场和户外环境中长期可靠工作；

2．本实用新型的采样单元设定合适的脉冲，并通过数据处理单元对采样信号即时进行分析，通过处理器给出功率、时间、角度等变化量的关系曲线，便于提出可信的判据或对一些特征值设定合适的阀值；

3．本实用新型能够准确测量隔离开关操作中电机功率（即负载）变化的数据及历史变化趋势；定量判断隔离开关设备状态，预防电力事故的发生，保证设备运行的安全；装置的应用将能大大减少隔离开关检修工作时间，减轻检修工作人员的劳动强度，从而大幅度提高劳动生产率，增强对隔离开关进行状态评估的科学性。

附图说明

下面结合附图和具体实施方式对本实用新型作进一步描述：

图1为本实用新型装置组成结构图。

图2为本实用新型转矩传感器结构示意图。

图3为本实用新型光电传感器结构示意图。

具体实施方式

如图1至图3所示，一种电气隔离开关性能测试装置，包括相互连接的采样单元1与数据处理单元2，数据处理单元2包括嵌入式处理器3以及分别与嵌入式处理器3连接的数据转换单元4、数据通信单元5、数据存储单元6和数据显示单元7，采样单元1包括力矩采集单元8、角度采集单元9和功率采集单元10。数据通信单元5包括基于TCP/IP协议栈的以太网线路。

力矩采集单元8包括转矩传感器11以及与转矩传感器11通过无线收发单元连接12的解码器13。角度采集单元9包括光电传感器，光电传感器包括光电感应器14和分度盘组15，分度盘由磁铁吸在待测机构输出垂直管上，光电感应器支架由磁铁吸在待测机构安装支架上并对准分度盘齿。本方案利用安装在操作机构手柄上的传感器及其电路将力矩信号转换成数字后通过无线电模块发射，接受模块将数字信号解调后输入I/O接口电路。同时装在机构主轴上的数字角度仪也将主轴的脉冲输入I/O接口电路。

在实际应用中，扭矩可以选择简单装置的方法把扭矩转化为对力和磁的测量，本方案选择电阻应变式传感器，当金属遇到外力时，其电阻值升高，其变化大小可以由虎克定律计算得来，如图2所示，转矩传感器模拟电动机构摇把形状，在对机构进行手动操作时，传感器感受到力矩变化的值将其转换成电信号，并通过无线发射给解码器进行处理。

根据现场应用环境，可以选择槽型光电传感器，并配置分度盘确保测量精度，如图3所示， 光电传感器由光电感应器和分度盘组成。分度盘由磁铁吸在机构输出垂直管上，光电感应器支架由磁铁吸在机构安装支架上并对准分度盘齿。

功率采集单元连接待测机构的三相电机工作电源端，采集电压、电流信号，并输出电流、电压及有功功率信号，对对应的三相电机工作电源接入装置三相输出端，进行电压、电流采集；采集对应关系的脉冲信号进行电机电流特征信号提取，并进行存储器封装和通信设计，直到完成数据信号采集、数模转换及I/0输出功能。

数据处理单元的核心在嵌入式处理器，即CPU单元，数据转换单元包括脉冲信号读取单元、模数转换单元和滤波单元，脉冲信号读取单元对采样单元的各传感器脉冲信号进行集中读取，滤波单元对信号采取系数衰减来进行抗干扰处理。CPU一方面将按转角脉冲θ的节奏对力矩信号M进行取样，另一方面，CPU处理电流、电压及有功功率数字信号，还可以通过其连接的存储、显示等组件，实时显示电流、电压、功率、动作时间、转动角度等，以及绘制功率、角度、力矩曲线，保存测量数据待查询。

采样单元1与数据处理单元2均与供源装置16连接，供源装置16包括光伏模块17及其连接的蓄电池组18，可以有效实现光伏供源，清洁实用。在实际应用时，本实用新型能够对隔离开关动作过程中电机输入功率(电流、电压)、转动时间的检测装置，装置的CPU单元还可以通过数据通信单元连接上位机，从而便于通过上位机建立即时分析系统，对测量所得功率、时间等变化量通过坐标系绘制出关系曲线，研究各种因数对关系曲线的影响，如锈蚀、零部件变形、弹簧压力变化等，并建立数据平台，记录隔离开关操作中状态量变化的数据及历史变化趋势，建立专家系统，能够根据测量结果判断状态，并给出状态检修策略，从而能够准确测量隔离开关操作中电机功率（即负载）变化的数据及历史变化趋势；定量判断隔离开关设备状态；指导隔离开关新装、运行、检修工作，作为状态检修的依据，预防电力事故的发生，保证设备运行的安全。

最后说明的是，以上实施例仅用以说明本实用新型的技术方案而非限制，本领域普通技术人员对本实用新型的技术方案所做的其他修改或者等同替换，只要不脱离本实用新型技术方案的精神和范围，均应涵盖在本实用新型的权利要求范围当中。

Claims (7)

1.一种电气隔离开关性能测试装置，其特征在于：包括相互连接的采样单元与数据处理单元，所述采样单元包括力矩采集单元、角度采集单元和功率采集单元，所述力矩采集单元包括转矩传感器以及与所述转矩传感器通过无线收发单元连接的解码器。

2.如权利要求1所述的电气隔离开关性能测试装置，其特征在于：所述数据处理单元包括嵌入式处理器以及分别与嵌入式处理器连接的数据转换单元、数据通信单元、数据存储单元和数据显示单元。

3.如权利要求1所述的电气隔离开关性能测试装置，其特征在于：所述角度采集单元包括光电传感器，所述光电传感器包括光电感应器和分度盘组，所述分度盘由磁铁吸在待测机构输出垂直管上，光电感应器支架由磁铁吸在待测机构安装支架上并对准分度盘齿。

4.如权利要求1所述的电气隔离开关性能测试装置，其特征在于：所述功率采集单元连接待测机构的三相电机工作电源端，采集电压、电流信号，并输出电流、电压及有功功率信号。

5.如权利要求1所述的电气隔离开关性能测试装置，其特征在于：所述采样单元与所述数据处理单元均与供源装置连接，所述供源装置包括光伏模块及其连接的蓄电池组。

6.如权利要求2所述的电气隔离开关性能测试装置，其特征在于：所述数据转换单元包括脉冲信号读取单元、模数转换单元和滤波单元，所述脉冲信号读取单元对所述采样单元的各传感器脉冲信号进行集中读取，所述滤波单元对信号采取系数衰减来进行抗干扰处理。

7.如权利要求2所述的电气隔离开关性能测试装置，其特征在于：所述数据通信单元包括基于TCP/IP协议栈的以太网线路。