[发明专利]高压断路器分合闸速度测量装置及方法

说明书

技术领域

本发明属于电力设备状态监控领域，尤其涉及一种高压断路器分合闸速度测量装置及方法。

背景技术

在电力系统中，高压断路器是一种被广泛使用的电气设备，其分合闸速度对其分断能力有直接的影响，只有保证适当的分、合闸速度，才能充分发挥其开断电流的能力。因此，精确测量、计算并分析高压断路器的分、合闸速度具有重要的意义。一般来说，测速装置通过把断路器动触头的机械运动转化为电信号、光信号、磁信号等可直接测量的信号，间接得到动触头的位移特性曲线。

常见的断路器速度测试装置主要有以下几种：

1)电位式传感测量装置。此方法目前使用较为普遍，典型的方法是通过直线滑阻式位移传感器，将高压断路器动触头的位移信号转换为直流电压信号输出，使用示波器等设备观察，可以较为直观的反映动触头的位移特性，也可间接计算出动触头的运动速度。此种装置结构简单，使用方便，分辨率高，但是安装困难，存在磨损和摩擦等缺点。

2)电磁式传感测量装置。例如电感式位移传感器，此传感器依据的是电磁感应原理，将被测位移量转换为线圈自感的变化，经过处理，得到电压、电流或频率变化的电信号，从而实现位移测量。其优点是没有摩擦，灵敏度高，测量精度高，测量范围宽。缺点是响应速度慢，不利于高频动态测量，且对线圈供电电源的频率和振幅稳定度要求较高。

3)光电式传感测量装置。常用的光电式传感器是光栅，它是通过计量光栅的莫尔条纹现象进行测量的。通过对输出脉冲进行计数，间接得到被测机构的运动时间，结合光栅间距，可以计算出运动速度。光栅式测速装置的测量精度很搞，量程大，抗干扰能力强，但是其工艺复杂且对工作环境敏感，抗冲击和震动能力不强，易受油污和尘埃的影响。

4)高速相机测速装置。利用高速相机，获得断路器运动机构上参考标记随着运动机构运动的视频，通过算法的分析和处理，识别出参考标记的运动轨迹，从而间接得到运动机构的位移和速度。此装置直观易懂，但操作复杂，需要编写涉及到机器视觉的识别处理程序，并且设备费用较为昂贵。

以上几类断路器速度测试装置，普遍具有传感器固定安装困难，传感器固定不牢，或造成断路器运动卡涩等缺点，因此，会对断路器速度特性的测量产生一定的不利影响。此外，由于制造误差和传感器本身材料特性等原因，传感器的输出特性总存在一定的非线性，它直接影响了检测的精度。

发明内容

发明目的：针对以上问题，本发明提出一种高压断路器分合闸速度测量装置及方法，该装置便于安装；该方法测量精度高，并能够对位移传感器的非线性进行校正。

技术方案：为实现本发明的目的，本发明所采用的技术方案是：一种具有自校准功能的高压断路器分合闸速度测量装置，传感器安装框架、位移传感器、智能测速控制器；位移传感器通过传感器安装框架安装在高压断路器上，智能测速控制器实时采集位移传感器的输出电压信号，校正和计算后输出动触头的位移-时间曲线。

进一步地，智能测速控制器包括电源模块、控制模块、A/D模块、人机交互模块和输出模块。

进一步地，智能测速控制器采用非线性校正程序对位移传感器进行实时校正，非线性校正程序采用插值计算以及查表的方法。

进一步地，传感器安装框架上设置直线导向轴，位移传感器通过轴承连接直线导向轴。

进一步地，传感器安装框架上设置限位模块。

进一步地，人机交互模块包括显示器和按键。

一种高压断路器分合闸速度测量方法，具体包括以下步骤：

(1)采集采样点的位置数据和输出电压数据；

(2)对采样点数据进行线性化插值计算；

(3)实时采集输出电压；

(4)通过查找线性化插值计算结果的方法，得到实时位置。

进一步地，步骤(2)中将计算结果以表格形式存储。

有益效果：本发明通过非线性插值以及查表的方法对位移传感器的非线性特性进行实时校正和输出，使输出的位移-时间曲线更接近动触头的实际运动曲线；能够自动完成高压断路器分合闸位移曲线的计算和输出，测量精度高，能适应不同场合的需要。

本发明的传感器安装框架部分设置直线导向轴，可保证位移传感器沿直线运行，提高测量精度的同时对传感器起到保护作用；可通过智能控制器的按键手动标定位移传感器运动端位置，从而能随时对位移传感器的非线性进行校正操作；整个装置使用可循环充电锂电池作为电源，方便装置的拆装及使用。

附图说明

图1是本发明的高压断路器分合闸速度测量装置；