[发明专利]一种非接触式测量断路器分断特性的装置及方法

说明书

技术领域

本发明涉及测量检测技术领域，尤其涉及一种非接触式测量断路器分断特性的装置及方法。

背景技术

塑壳断路器分断时，触头的运动是一种绕固定支点的转动的非直线运动，该运动方式给测量带来了很大的难度。为了对塑壳断路器分断过程中触头的角速度及角位移的测量，技术人员做了大量的研究工作，常用的测量方法是过对断路器进行改装，通过在动触头固定支架处，安装角位移传感器来测量分断过程中触头的角速度，另外一种分析方法，是在假设触头角位移和角速度为已知的条件下，利用转动惯量，描述各连接杆之间的转动惯量、角位移、角速度与动触头角位移及角速度存在的变换关系，以及各个机构在运动过程中的动态特性，其缺点在于：一、这种接触式角位移传感器不仅安装不方便，还会破坏断路器原装性，且在接触式测量中的安装过程会引进测量误差；二、定量分析转动特性的方法以基于动触头的动态特性已知为前提，并通过转动惯量等参数对断路器连接杆之间的变量进行换算，却无法直接测量动触头分断时的角位移、角速度和分断时间等变量。

鉴于传统的接触式测量方法存在的不足，迫切需要一种新的测量装置和方法来从整体上掌握断路器的分断特性。

发明内容

本发明实施例所要解决的技术问题在于，提供一种非接触式测量断路器分断特性的装置及方法，其安装方便，可避免安装过程中引进的测量误差，并且直接测量动触头分断时的角位移、角速度及分断时间等变量，从而可以从整体上掌握断路器的分断特性。

为了解决上述技术问题，本发明实施例提供了一种非接触式测量断路器分断特性的装置，其特征在于，包括激光位移传感器、数据采集单元以及数据处理单元；其中，

所述激光位移传感器与所述数据采集单元的输入端相连，其包括激光发射二极管、发射器透镜组、CCD以及接收器透镜组，用于获取断路器分断时触头的动态位移所产生的机械运动信号，并将所述机械运动信号转变成模拟电信号；其中，所述机械运动信号为光信号；

所述数据采集单元的输出端与所述数据处理单元的输入端相连，用于获取所述激光位移传感器输出的模拟电信号并转换成数字信号输出；

所述数据处理单元，用于将所述数字信号进行分析和处理后，根据预设的测量算法，得出所述触头分断时的角位移和角速度，并分别绘制出所述角位移与时间相关联的曲线及所述角速度与时间相关联的曲线。

其中，所述装置还包括带隔离的电压调理电路，所述带隔离的电压调理电路分别与所述断路器及所述数据采集单元的输入端相连，其包括电压互感器、第一运算放大器、第一电压负反馈电路以及第一低通滤波器；其中，

所述电压互感器的输入端与所述断路器相连，其输出端与所述第一运算放大器的第一输入端相连；

所述第一运算器放大器的第二输入端与所述第一电压负反馈电路的一端相连，其输出端与所述第一电压负反馈电路的另一端及所述第一低通滤波器的输入端相连；

所述第一低通滤波器的输出端与所述数据采集单元的输入端相连。

其中，所述装置还包括带隔离的电流调理电路，所述带隔离的电流调理电路分别与所述断路器及所述数据采集单元的输入端相连，其包括电流互感器、第二运算放大器、第二电压负反馈电路以及第二低通滤波器；其中，

所述电流互感器的输入端与所述断路器相连，其输出端与所述第二运算放大器的第一输入端相连；

所述第二运算器放大器的第二输入端与所述第二电压负反馈电路的一端相连，其输出端与所述第二电压负反馈电路的另一端及所述第二低通滤波器的输入端相连；

所述第二低通滤波器的输出端与所述数据采集单元的输入端相连。

其中，所述装置还包括与所述数据处理单元相连的显示单元。

其中，所述装置还包括与所述断路器相连的数控瞬时恒流源，所述数控瞬时恒流源用于提供所述断路器分段所需的短路电流或瞬时大电流。

本发明实施例还提供一种非接触式测量断路器分断特性的方法，其在前述的装置中实现，所述方法包括：

获取断路器分断时触头的动态位移所产生的机械运动信号，并将所述机械运动信号转变成模拟电信号；其中，所述机械运动信号为光信号；

获取所述模拟电信号并转换成数字信号输出；以及

将所述数字信号进行分析和处理后，根据预设的测量算法，得出所述触头分断时的角位移和角速度，并分别绘制出所述角位移与时间相关联的曲线及所述角速度与时间相关联的曲线。

其中，所述测量算法包括以下步骤：

a、设立两个基准测量点，并得到所述断路器闭合及分断时在所述两个基准测量点所产生的动态位移函数；