專利名稱：高壓隔離開(kāi)關(guān)合閘到位的聲表面波檢測(cè)裝置與方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及變電站中高壓隔離開(kāi)關(guān)領(lǐng)域，特別是一種高壓隔離開(kāi)關(guān)合閘到位的檢測(cè)裝置與方法。
背景技術(shù)：
變電站中的高壓隔離開(kāi)關(guān)是發(fā)電廠和變電站電氣系統(tǒng)中重要開(kāi)關(guān)電器，它需與高壓斷路器配套使用。其主要功能是保證高壓電器及裝置在檢修工作時(shí)的安全，起隔離電壓的作用，不能用于切斷、投入負(fù)荷電流和開(kāi)斷短路電流，僅可用于不產(chǎn)生強(qiáng)大電弧的某些切換操作。高壓隔離開(kāi)關(guān)刀閘是否閉合到位在很大程度上決定了高壓隔離開(kāi)關(guān)設(shè)備能否正常運(yùn)行。然而，高壓隔離開(kāi)關(guān)在運(yùn)行中受環(huán)境和氣候條件以及設(shè)計(jì)制造的影響，容易產(chǎn)生機(jī) 械或電氣方面的故障。尤其是當(dāng)高壓隔離開(kāi)關(guān)的動(dòng)觸片與靜觸桿不能良好接觸，容易引起動(dòng)觸片與靜觸桿接觸部位發(fā)熱過(guò)熱等缺陷，造成高壓隔離開(kāi)關(guān)損壞，電網(wǎng)大面積停電事故，不但給電力系統(tǒng)造成巨大的經(jīng)濟(jì)損失，而且對(duì)變電站運(yùn)行人員的人身安全造成損害。因此，準(zhǔn)確可靠地判斷高壓隔離開(kāi)關(guān)合閘是否到位是解決變電站中高壓隔離開(kāi)關(guān)設(shè)備正常運(yùn)行的關(guān)鍵問(wèn)題。現(xiàn)有技術(shù)中，主要是通過(guò)采用人工現(xiàn)場(chǎng)利用望遠(yuǎn)鏡觀測(cè)，然后憑個(gè)人經(jīng)驗(yàn)判斷是否出現(xiàn)合閘不到位的故障。但是很多合閘不到位情況不容易通過(guò)肉眼觀測(cè)到，所以這種方法容易受到觀測(cè)者的主觀影響，而且顯然觀測(cè)效率不高。也有文獻(xiàn)提到自動(dòng)檢測(cè)方法，其自動(dòng)檢測(cè)基于攝像機(jī)攝像，雖然節(jié)省了人力，但故障判斷與肉眼判斷相關(guān)，仍然準(zhǔn)確率低下。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種聲表面波高壓隔離開(kāi)關(guān)合閘到位的檢測(cè)裝置與方法，用以解決現(xiàn)有檢測(cè)方法準(zhǔn)確率低、效率低的問(wèn)題。為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明的方案是高壓隔離開(kāi)關(guān)合閘到位檢測(cè)裝置，包括安裝在動(dòng)觸片或者靜觸桿上的聲表面波傳感器模塊；聲表面波傳感器模塊與信號(hào)發(fā)射電路、信號(hào)接收電路、數(shù)據(jù)控制處理單元構(gòu)成聲表面波傳感器；信號(hào)發(fā)射電路觸發(fā)傳感器模塊，傳感器模塊發(fā)射攜帶刀閘信息的無(wú)線信號(hào)，信號(hào)接收電路接收所述無(wú)線信號(hào)，所述信號(hào)接收電路連接數(shù)據(jù)控制處理單元。所述數(shù)據(jù)處理單元連接過(guò)程層設(shè)備，過(guò)程層設(shè)備連接站控層的所述數(shù)據(jù)中心。所述信號(hào)發(fā)射電路、信號(hào)接收電路和數(shù)據(jù)控制處理單元安裝在現(xiàn)場(chǎng)設(shè)置的開(kāi)關(guān)智能組件柜中。所述傳感器模塊安裝在動(dòng)觸片內(nèi)側(cè)、與靜觸桿接觸的位置，動(dòng)觸片在所述位置開(kāi)設(shè)有凹槽，所述傳感器模塊表面凸出所述凹槽。一種要求I所述裝置的檢測(cè)方法，步驟如下
I)在刀閘開(kāi)始合臂時(shí)，信號(hào)發(fā)射電路向聲表面波傳感器模塊發(fā)射與聲表面波傳感器模塊頻率對(duì)應(yīng)的觸發(fā)信號(hào)；聲表面波傳感器模塊接收到所述觸發(fā)信號(hào)后，將攜帶刀閘信息的無(wú)線信號(hào)發(fā)射；信號(hào)接收電路接收到所述攜帶刀閘信息的無(wú)線信號(hào)后送至數(shù)據(jù)控制處理單元;
2)數(shù)據(jù)處理單元對(duì)所述無(wú)線信號(hào)處理后與設(shè)定值進(jìn)行比較，若處理后的信號(hào)小于設(shè)定值，則判斷合閘未完成，并且重復(fù)步驟I )，若在合閘時(shí)間內(nèi)，所述處理后的信號(hào)大于或等于設(shè)定值，則判斷合閘成功，若在合閘時(shí)間內(nèi)，所述處理后的信號(hào)一直小于設(shè)定值，則判斷合閘未到位。本發(fā)明的合閘到位檢測(cè)方法，根據(jù)合閘時(shí)動(dòng)觸片與靜觸桿之間壓力能夠反映合閘到位程度的原理，通過(guò)將聲表面波傳感器的敏感元件(傳感器模塊)安裝在動(dòng)觸片或靜觸桿上，傳感器模塊感受動(dòng)觸片或者靜觸桿之間壓力，并將壓力信息無(wú)線傳送出去，從而分析判斷高壓隔離開(kāi)關(guān)是否合閘到位。聲表面波傳感器的具體原理如下
在數(shù)字控制處理模塊的控制下，信號(hào)收發(fā)模塊(信號(hào)發(fā)射電路與信號(hào)接收電路)向傳感器模塊發(fā)射無(wú)線信號(hào)；傳感器模塊接收到無(wú)線脈沖查詢信號(hào)后，傳感器的換能器將無(wú)線脈 沖查詢信號(hào)轉(zhuǎn)變成聲信號(hào)，聲信號(hào)受到外界的壓力、溫度等物理信號(hào)影響后，波長(zhǎng)、相位或者傳輸速率發(fā)生改變，被左右的周期性柵條反射到傳感器的換能器，換能器再次將聲信號(hào)轉(zhuǎn)換成電信號(hào)發(fā)射出去，此時(shí)電信號(hào)攜帶外界壓力、溫度等參數(shù)信息，與接收到的電信號(hào)在相位、頻率或者波長(zhǎng)方面存在差異。信號(hào)收發(fā)模塊切換到接收狀態(tài)接收聲表面波傳感器的回波信號(hào)，將信號(hào)解調(diào)后，由數(shù)字控制處理模塊的A/D采集，根據(jù)采集的數(shù)據(jù)與壓力以及溫度的關(guān)系，由核心處理器處理計(jì)算出刀閘對(duì)聲表面波的壓力及刀閘的溫度，并根據(jù)溫度對(duì)精度的影響，對(duì)得到的壓力值進(jìn)一步校準(zhǔn)，使得到的結(jié)果更精確，將最終處理得到的壓力值與設(shè)定的壓力閾值進(jìn)行比較，
開(kāi)關(guān)智能組件柜是現(xiàn)有設(shè)備，其中包括合并單元、其他監(jiān)控裝置和刀閘智能單元等，刀閘智能單元能夠通過(guò)智能刀閘機(jī)構(gòu)箱控制隔離開(kāi)關(guān)動(dòng)作。本發(fā)明的監(jiān)測(cè)系統(tǒng)將高壓隔離開(kāi)關(guān)的合閘到位檢測(cè)裝置安裝在現(xiàn)場(chǎng)的開(kāi)關(guān)智能組件柜中，由開(kāi)關(guān)智能組件柜將信號(hào)傳輸?shù)竭^(guò)程層、站控層。本發(fā)明合理利用了現(xiàn)有設(shè)備，利用開(kāi)關(guān)智能組件柜容納合閘到位檢測(cè)的相關(guān)設(shè)備，不占用額外的空間，節(jié)省了占地面積。本發(fā)明采用聲表面波傳感器，無(wú)需供電，不僅可以解決傳統(tǒng)有源傳感器供電困難，維護(hù)周期短的問(wèn)題，還能判斷刀閘是否到位并接觸可靠。同時(shí)，本發(fā)明抗干擾能力強(qiáng)，安裝方便，防水防塵，可適用于任意規(guī)格和形式的刀閘，通用性強(qiáng)，可廣泛應(yīng)用于各種智能變電站的刀閘監(jiān)測(cè)。綜上所述，本發(fā)明提高了判斷高壓隔離開(kāi)關(guān)刀閘閉合到位的準(zhǔn)確性和高壓隔離開(kāi)關(guān)設(shè)備運(yùn)行的可靠性，杜絕了人為判斷主觀因素造成的誤判現(xiàn)象，保證了電站工作人員的安全性和電網(wǎng)運(yùn)行的可靠性，解決不能準(zhǔn)確判斷高壓隔離開(kāi)關(guān)動(dòng)觸片、靜觸桿接觸不良或無(wú)接觸造成的電網(wǎng)事故問(wèn)題。


圖I是刀閘到位監(jiān)測(cè)系統(tǒng)示意 圖2是聲表面波傳感器的結(jié)構(gòu) 圖3是傳感器模塊安裝示意圖；圖4是合閘未到位示意 圖5是合閘到位示意圖。
具體實(shí)施例方式下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明做進(jìn)一步詳細(xì)的說(shuō)明。檢測(cè)裝置實(shí)施例
聲表面波高壓隔離開(kāi)關(guān)合閘到位檢測(cè)裝置包括安裝在動(dòng)觸片或者靜觸桿上的聲表面波傳感器；聲表面波傳感器包括傳感器模塊，信號(hào)發(fā)射電路、信號(hào)接收電路和數(shù)據(jù)控制處理單元；信號(hào)發(fā)射電路觸發(fā)傳感器模塊，傳感器模塊發(fā)射攜帶刀閘信息的無(wú)線信號(hào)，信號(hào)接收電路進(jìn)行接收并送至數(shù)據(jù)控制處理單元，數(shù)據(jù)處理單元連接數(shù)據(jù)中心。信號(hào)發(fā)射電路、信號(hào)接收電路和數(shù)據(jù)控制處理單元安裝在現(xiàn)場(chǎng)設(shè)置的開(kāi)關(guān)智能組件柜中，數(shù)據(jù)控制處理單元連 接過(guò)程層設(shè)備，過(guò)程層設(shè)備連接站控層的所述數(shù)據(jù)中心。如圖2,聲表面波傳感器包括(聲表面波)傳感器模塊,信號(hào)發(fā)射電路、信號(hào)接收電路(信號(hào)發(fā)射電路、信號(hào)接收電路構(gòu)成信號(hào)收發(fā)模塊)和數(shù)據(jù)控制處理單元。傳感器模塊，用于將環(huán)境參數(shù)的變化轉(zhuǎn)換成電信號(hào)的變化，并將該參數(shù)的變化發(fā)射出去；信號(hào)收發(fā)模塊，用于向所述傳感器模塊發(fā)射無(wú)線信號(hào)，接收并處理來(lái)自傳感器模塊的信號(hào)，然后發(fā)送給數(shù)字控制處理模塊；數(shù)字控制處理模塊通過(guò)邏輯控制電路控制系統(tǒng)工作的邏輯與時(shí)序，包括射頻開(kāi)關(guān)的收發(fā)狀態(tài)，接收傳感器信號(hào)的隔離開(kāi)關(guān)以及A/D采樣的控制電路，根據(jù)查詢到的信息與環(huán)境參數(shù)的關(guān)系得出刀閘的壓力、溫度等參數(shù)信息，最終判斷刀閘是否到位并可靠接觸。傳感器模塊，由SAW (聲表面波)傳感器、阻抗匹配網(wǎng)絡(luò)和天線組成。其中，SAW傳感器用于將環(huán)境參數(shù)的變化轉(zhuǎn)換成電信號(hào)的變化，所述的SAW傳感器包含延遲線型SAW傳感器、諧振型SAW傳感器等類型；天線用于無(wú)線信號(hào)的接收和攜帶環(huán)境參數(shù)的無(wú)線信號(hào)的發(fā)射；阻抗匹配網(wǎng)絡(luò)則用于天線和SAW傳感器的阻抗變換，實(shí)現(xiàn)信號(hào)和能量的最佳傳輸。信號(hào)收發(fā)模塊，由信號(hào)發(fā)射電路、信號(hào)接收電路、射頻開(kāi)關(guān)、天線組成；其中，信號(hào)發(fā)射電路包含信號(hào)發(fā)生器、帶通濾波器、放大器，信號(hào)發(fā)生器用于產(chǎn)生與傳感器頻率對(duì)應(yīng)的無(wú)線查詢脈沖信號(hào)，經(jīng)過(guò)放大器放大后，通過(guò)天線發(fā)射；信號(hào)接收電路由放大器、隔離開(kāi)關(guān)和解調(diào)器組成，由天線接收的傳感器信號(hào)經(jīng)射頻開(kāi)關(guān)進(jìn)入放大器放大信號(hào)，再經(jīng)過(guò)用于降低干擾的隔離開(kāi)關(guān)輸出到解調(diào)器解調(diào)；射頻開(kāi)關(guān)由數(shù)字控制處理模塊控制，用于改變信號(hào)收發(fā)模塊的收發(fā)狀態(tài)。數(shù)字控制處理模塊，由核心處理器、邏輯控制電路、A/D采樣電路組成，其中，A/D采樣電路用于接收所述解調(diào)器的輸出信號(hào)，將其轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號(hào)后發(fā)送到核心處理器；邏輯控制電路用于產(chǎn)生控制射頻開(kāi)關(guān)狀態(tài)和信號(hào)發(fā)生器輸出的控制信號(hào)；核心處理器用于產(chǎn)生信號(hào)發(fā)生器的本振輸入信號(hào)，接收并處理A/D采樣電路的數(shù)字信號(hào)，然后上傳到上位機(jī)。核心處理器為DSP-C5XXX系列處理器；A/D轉(zhuǎn)換選AD66XX系列，差動(dòng)輸入，具有很高的轉(zhuǎn)換精度和轉(zhuǎn)換速度；射頻開(kāi)關(guān)選微波單刀雙擲開(kāi)關(guān)，插入損耗小于1.0 dB，帶寬為O. 3 1000MHz，隔離度為60dB，傳輸功率為30dBmw ;SAW傳感器根據(jù)材料的不同工作頻率也不同，本實(shí)施例中選工作在433MHz的諧振型SAW傳感器；信號(hào)發(fā)生器采用硬件合成的方法，產(chǎn)生433MHz的信號(hào)源。
在刀閘開(kāi)始合臂時(shí)，信號(hào)發(fā)射電路向傳感器模塊發(fā)射與傳感器模塊頻率對(duì)應(yīng)的無(wú)線信號(hào)，接收電路準(zhǔn)備進(jìn)行接收；傳感器模塊接收到無(wú)線信號(hào)后，將攜帶刀閘信息的無(wú)線信號(hào)發(fā)射；信號(hào)接收電路接收到所述攜帶刀閘信息的無(wú)線信號(hào)后送至數(shù)據(jù)控制處理單元。如圖3，傳感器模塊安裝在動(dòng)觸片內(nèi)側(cè)、與靜觸桿3接觸的位置，動(dòng)觸片在位置開(kāi)設(shè)有凹槽，傳感器模塊I表面凸出凹槽。在本實(shí)施案例中，動(dòng)觸片2為長(zhǎng)方形的凹形槽，傳感器模塊I安裝在凹形槽內(nèi)，并將聲表面波壓力敏感元件露出凹形槽邊緣適當(dāng)長(zhǎng)度。當(dāng)?shù)堕l開(kāi)關(guān)閉合時(shí)，刀閘動(dòng)觸片與聲表面波壓力敏感元件接觸并將其擠壓到凹形槽內(nèi)，傳感器模塊在檢測(cè)動(dòng)觸片壓力的同時(shí)不妨礙動(dòng)觸片與靜觸桿接觸良好。如圖4、5所示，當(dāng)?shù)堕l未到位時(shí)，刀閘對(duì)傳感器模塊的壓力小于閾值H);當(dāng)?shù)堕l到位時(shí)，刀閘對(duì)傳感器模塊的壓力大于等于閾值H)。檢測(cè)方法實(shí)施例
1)在刀閘開(kāi)始合臂時(shí)，信號(hào)發(fā)射電路向聲表面波傳感器模塊發(fā)射與聲表面波傳感器模塊頻率對(duì)應(yīng)的觸發(fā)信號(hào)；聲表面波傳感器模塊接收到所述觸發(fā)信號(hào)后，將攜帶刀閘信息的 無(wú)線信號(hào)發(fā)射；信號(hào)接收電路接收到所述攜帶刀閘信息的無(wú)線信號(hào)后送至數(shù)據(jù)控制處理單元;
2)數(shù)據(jù)處理單元對(duì)所述無(wú)線信號(hào)處理后與設(shè)定值進(jìn)行比較，若處理后的信號(hào)小于設(shè)定值，則判斷合閘未完成，并且重復(fù)步驟I )，若在合閘時(shí)間內(nèi)，所述處理后的信號(hào)大于或等于設(shè)定值，則判斷合閘成功，若在合閘時(shí)間內(nèi)，所述處理后的信號(hào)一直小于設(shè)定值，則判斷合閘未到位。盡管本發(fā)明的內(nèi)容已經(jīng)通過(guò)上述優(yōu)選實(shí)施例作了詳細(xì)介紹，但應(yīng)當(dāng)認(rèn)識(shí)到上述的描述不應(yīng)被認(rèn)為是對(duì)本發(fā)明的限制。在本領(lǐng)域技術(shù)人員閱讀了上述內(nèi)容后，對(duì)于本發(fā)明的多種修改和替代都將是顯而易見(jiàn)的。因此，本發(fā)明的保護(hù)范圍應(yīng)由所附的權(quán)利要求來(lái)限定。
權(quán)利要求
1.高壓隔離開(kāi)關(guān)合閘到位檢測(cè)裝置，其特征在于，包括安裝在動(dòng)觸片或者靜觸桿上的聲表面波傳感器模塊；聲表面波傳感器模塊與信號(hào)發(fā)射電路、信號(hào)接收電路、數(shù)據(jù)控制處理單元構(gòu)成聲表面波傳感器；信號(hào)發(fā)射電路觸發(fā)傳感器模塊，傳感器模塊發(fā)射攜帶刀閘信息的無(wú)線信號(hào)，信號(hào)接收電路接收所述無(wú)線信號(hào)，所述信號(hào)接收電路連接數(shù)據(jù)控制處理單元。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的高壓隔離開(kāi)關(guān)合閘到位檢測(cè)裝置，其特征在于，所述數(shù)據(jù)處理單元連接過(guò)程層設(shè)備，過(guò)程層設(shè)備連接站控層的所述數(shù)據(jù)中心。
3.根據(jù)權(quán)利要求I或2所述的高壓隔離開(kāi)關(guān)合閘到位檢測(cè)裝置，其特征在于，所述信號(hào)發(fā)射電路、信號(hào)接收電路和數(shù)據(jù)控制處理單元安裝在現(xiàn)場(chǎng)設(shè)置的開(kāi)關(guān)智能組件柜中。
4.權(quán)利要求I所述裝置的檢驗(yàn)方法，其特征在于，所述傳感器模塊安裝在動(dòng)觸片內(nèi)側(cè)、與靜觸桿接觸的位置，動(dòng)觸片在所述位置開(kāi)設(shè)有凹槽，所述傳感器模塊表面凸出所述凹槽。
5.一種要求I所述裝置的檢測(cè)方法，其特征在于，步驟如下 1)在刀閘開(kāi)始合臂時(shí)，信號(hào)發(fā)射電路向聲表面波傳感器模塊發(fā)射與聲表面波傳感器模塊頻率對(duì)應(yīng)的觸發(fā)信號(hào)；聲表面波傳感器模塊接收到所述觸發(fā)信號(hào)后，將攜帶刀閘信息的無(wú)線信號(hào)發(fā)射；信號(hào)接收電路接收到所述攜帶刀閘信息的無(wú)線信號(hào)后送至數(shù)據(jù)控制處理單元; 2)數(shù)據(jù)處理單元對(duì)所述無(wú)線信號(hào)處理后與設(shè)定值進(jìn)行比較，若處理后的信號(hào)小于設(shè)定值，則判斷合閘未完成，并且重復(fù)步驟I )，若在合閘時(shí)間內(nèi)，所述處理后的信號(hào)大于或等于設(shè)定值，則判斷合閘成功，若在合閘時(shí)間內(nèi)，所述處理后的信號(hào)一直小于設(shè)定值，則判斷合閘未到位。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種高壓隔離開(kāi)關(guān)合閘到位的聲表面波檢測(cè)裝置與方法。監(jiān)測(cè)方法是在動(dòng)觸片或者靜觸桿上安裝聲表面波傳感器；接收聲表面波傳感器無(wú)線信號(hào)；對(duì)接收到的信號(hào)進(jìn)行處理，比較所述信號(hào)與設(shè)定值，若信號(hào)小于設(shè)定值，則判斷合閘未完成，在此結(jié)束信號(hào)進(jìn)行判斷，若在合閘時(shí)間內(nèi)，所述信號(hào)大于或等于設(shè)定值，則判斷合閘成功，若在合閘時(shí)間內(nèi)，所述信號(hào)一直小于設(shè)定值，則判斷合閘未到位。本發(fā)明提高了判斷高壓隔離開(kāi)關(guān)刀閘閉合到位的準(zhǔn)確性和高壓隔離開(kāi)關(guān)設(shè)備運(yùn)行的可靠性，杜絕了人為判斷主觀因素造成的誤判現(xiàn)象。
文檔編號(hào)G01R31/02GK102879700SQ20121032700
公開(kāi)日2013年1月16日 申請(qǐng)日期2012年9月6日 優(yōu)先權(quán)日2012年9月6日
發(fā)明者李剛, 楊超, 周水斌, 劉曉霞, 周麗娟 申請(qǐng)人:許繼集團(tuán)有限公司, 許繼電氣股份有限公司, 許昌許繼軟件技術(shù)有限公司, 國(guó)家電網(wǎng)公司