專(zhuān)利名稱(chēng)：高壓真空斷路器機(jī)械特性在線(xiàn)監(jiān)測(cè)裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及電力保護(hù)設(shè)備，更具體地說(shuō)涉及一種高壓真空斷路器機(jī)械特性在線(xiàn)監(jiān)測(cè)裝置。
背景技術(shù)：
目前在電力保護(hù)設(shè)備中，對(duì)于高壓真空斷路器機(jī)械特性在線(xiàn)監(jiān)測(cè)裝置一般采用的監(jiān)測(cè)方法是用光柵編碼器測(cè)斷路器動(dòng)觸頭的行程信號(hào)，用電流傳感器測(cè)直流線(xiàn)圈電流信號(hào)，用互感器測(cè)量斷路器主回路的電流信號(hào)，用光電耦合技術(shù)測(cè)輔助觸點(diǎn)位置信號(hào)。采用上述的監(jiān)測(cè)方法其部分物理信號(hào)的采集值誤差較大，比如，用光柵編碼器測(cè)斷路器動(dòng)觸頭的行程信號(hào)，由于光柵編碼器響應(yīng)速度慢，斷路器動(dòng)觸頭的行程很小，動(dòng)作快，致使斷路器動(dòng)觸頭行程測(cè)量偏差大。再如，用輔助觸點(diǎn)位置來(lái)判斷斷路器的位置信號(hào)，用位置信號(hào)來(lái)確定分、合閘時(shí)間，所測(cè)得的合閘時(shí)間是合閘線(xiàn)圈有電流到主回路三相都有電流的時(shí)間，但實(shí)際上，斷路器在運(yùn)行時(shí)，動(dòng)觸頭沒(méi)有到達(dá)合閘位置時(shí)已有預(yù)擊穿電流通過(guò)，因此測(cè)量值比實(shí)際值偏??；所測(cè)得的分閘時(shí)間是分閘線(xiàn)圈有電流到輔助開(kāi)關(guān)位置轉(zhuǎn)換時(shí)間，由于輔助開(kāi)關(guān)是機(jī)械式轉(zhuǎn)換開(kāi)關(guān)，響應(yīng)速度很差，轉(zhuǎn)換時(shí)間偏差很大，因此分閘時(shí)間也不準(zhǔn)確，最終導(dǎo)致測(cè)量的分、合閘時(shí)間不準(zhǔn)確。

發(fā)明內(nèi)容
本實(shí)用新型的主要目在于解決現(xiàn)有高壓真空斷路器機(jī)械特性在線(xiàn)監(jiān)測(cè)裝置存在的信號(hào)采集不精確，致使在線(xiàn)監(jiān)測(cè)裝置測(cè)量響應(yīng)慢、誤差大的問(wèn)題，提出一種測(cè)量較精準(zhǔn)，響應(yīng)速度快，且線(xiàn)性度好，有較強(qiáng)的抗干擾能力的高壓真空斷路器機(jī)械特性在線(xiàn)監(jiān)測(cè)裝置，它通過(guò)下述技術(shù)方案予以實(shí)現(xiàn)它包括對(duì)采用直流差動(dòng)變壓器式位移傳感器的行程監(jiān)測(cè)單元1，采用霍爾電流傳感器的電流監(jiān)測(cè)單元2，采用機(jī)械振動(dòng)信號(hào)加速度傳感器的振動(dòng)監(jiān)測(cè)單元3和對(duì)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)、輸入數(shù)據(jù)進(jìn)行處理并輸出結(jié)果的數(shù)據(jù)處理單元4。
所述電流監(jiān)測(cè)單元2包括磁補(bǔ)償式霍爾電流傳感器11、信號(hào)調(diào)理電路12、A/D轉(zhuǎn)換器10；數(shù)據(jù)處理單元4包括單片機(jī)15、接口芯片16、數(shù)碼顯示器17、按鍵18、打印機(jī)19和PC機(jī)20，信號(hào)調(diào)理電路12的輸入端連接所述電流傳感器11，其輸出端通過(guò)A/D轉(zhuǎn)換器10連接單片機(jī)15的輸入端，單片機(jī)15對(duì)應(yīng)輸出端連接接口芯片16的輸入端和打印機(jī)19，接口芯片16對(duì)應(yīng)輸出端連接數(shù)碼顯示器17和鍵盤(pán)18，PC機(jī)20和單片機(jī)間采用RS485通訊協(xié)議進(jìn)行通訊連接。
所述振動(dòng)監(jiān)測(cè)單元3包括機(jī)械振動(dòng)信號(hào)加速度傳感器13、電荷放大電路14、A/D轉(zhuǎn)換器10，電荷放大電路14的輸入端連接所述傳感器13，其輸出端通過(guò)A/D轉(zhuǎn)換器10連接單片機(jī)15的輸入端。
所述行程監(jiān)測(cè)單元1包括直流差動(dòng)變壓器式位移傳感器8、信號(hào)調(diào)理電路9、A/D轉(zhuǎn)換器10，信號(hào)調(diào)理電路9的輸入端連接所述傳感器8，其輸出端通過(guò)A/D轉(zhuǎn)換器10連接單片機(jī)15的輸入端。
本實(shí)用新型與現(xiàn)有技術(shù)比較，其有益效果是1)能較精確判斷斷路器動(dòng)觸頭剛合位置和其時(shí)刻，從而能夠真實(shí)準(zhǔn)確地反映真空斷路器的機(jī)械特性參數(shù)；2)測(cè)量行程量的線(xiàn)性度動(dòng)態(tài)特性好，響應(yīng)速度快，重復(fù)性好，并具有較強(qiáng)的抗干擾能力；3)測(cè)試方法簡(jiǎn)單、適用，且有實(shí)時(shí)打印和通訊等功能，系統(tǒng)設(shè)計(jì)較完善；4)測(cè)試元件體積小，安裝方便，價(jià)格適宜，使用壽命長(zhǎng)。


圖1是本實(shí)用新型的原理框圖圖2是信號(hào)調(diào)理電路圖3是傳感器安裝結(jié)構(gòu)示意圖圖中1是行程監(jiān)測(cè)單元，2是電流監(jiān)測(cè)單元，3是振動(dòng)監(jiān)測(cè)單元，4是數(shù)據(jù)處理單元，5是動(dòng)觸頭行程信號(hào)，6是線(xiàn)圈電流信號(hào)，7是機(jī)械振動(dòng)加速度信號(hào)，8是直流差動(dòng)變壓器式位移傳感器，9、11是信號(hào)調(diào)理電路，10是A/D轉(zhuǎn)換器，12是磁補(bǔ)償式霍爾電流傳感器，13是機(jī)械振動(dòng)信號(hào)加速度傳感器，14是電荷放大電路，15是單片機(jī)，16是接口芯片，17是數(shù)碼顯示器，18是鍵盤(pán)，19是打印機(jī)，20是PC機(jī)，21是RS485通訊協(xié)議，22是斷路器機(jī)構(gòu)箱體，23是絕緣拉桿，24是動(dòng)觸頭，25是靜觸頭。
具體實(shí)施方式
以下結(jié)合附圖對(duì)本實(shí)用新型及其優(yōu)點(diǎn)做進(jìn)一步說(shuō)明。
對(duì)照?qǐng)D1，動(dòng)觸頭行程信號(hào)5由DA-15型直流差動(dòng)變壓器式位移傳感器13接收后，將動(dòng)觸頭24的機(jī)械位移信號(hào)轉(zhuǎn)換成同步變化的電壓信號(hào)，其測(cè)量的位移范圍0～30mm，可以將0～30mm直線(xiàn)位移信號(hào)轉(zhuǎn)換成0～5V的直流電壓信號(hào)輸出，輸出的電壓信號(hào)送至信號(hào)調(diào)理電路9進(jìn)行濾波，該電路是一種常用的二階有源濾波電路，參見(jiàn)圖2，主要是濾去高頻干擾，使信號(hào)平滑后輸至A/D轉(zhuǎn)換器10進(jìn)行模數(shù)轉(zhuǎn)換，然后到單片機(jī)15進(jìn)行處理，單片機(jī)15采用AT89C51，它將檢測(cè)系統(tǒng)實(shí)時(shí)檢測(cè)的位移量的大小通過(guò)打印機(jī)19實(shí)時(shí)打印出來(lái)。測(cè)量時(shí)，將直流差動(dòng)變壓器式位移傳感器8安裝在高壓真空斷路器操動(dòng)機(jī)構(gòu)22中的絕緣拉桿23上，請(qǐng)參見(jiàn)圖3，可以實(shí)現(xiàn)觸頭行程特性的測(cè)量。它線(xiàn)性度好，響應(yīng)速度快，重復(fù)性好，具有較強(qiáng)的抗干擾能力。斷路器的合、分閘時(shí)的行程一時(shí)間特性是表征機(jī)械特性的重要參數(shù)，也是計(jì)算高壓真空斷路器合、分閘速度的依據(jù)。斷路器動(dòng)觸頭速度的測(cè)量，主要是通過(guò)測(cè)量動(dòng)觸頭的行程一時(shí)間關(guān)系，然后經(jīng)過(guò)計(jì)算得到動(dòng)觸頭的速度等參數(shù)。PC機(jī)20存儲(chǔ)這些數(shù)據(jù)后，進(jìn)行必要的計(jì)算，然后得出斷路器的機(jī)械特性參數(shù)。
本實(shí)施例中電流傳感器采用CSB1V-100A霍爾電流傳感器12，測(cè)量范圍0～±200A，它體積小、電氣性能好，精度高、線(xiàn)性度動(dòng)態(tài)特性好等優(yōu)點(diǎn)，且合、分閘線(xiàn)圈回路引線(xiàn)穿芯而過(guò)，不會(huì)對(duì)真空斷路器主系統(tǒng)的正常運(yùn)行造成影響。磁補(bǔ)償式霍爾電流傳感器11收集到線(xiàn)圈電流信號(hào)16后，送至信號(hào)進(jìn)行濾波，調(diào)理電路12是二階有源濾波電路與調(diào)理電路9一致，請(qǐng)參見(jiàn)圖2，濾波后的電信號(hào)送入逐次比較AD574型A/D轉(zhuǎn)換器10進(jìn)行模數(shù)轉(zhuǎn)換，然后進(jìn)入單片機(jī)15進(jìn)行處理。
機(jī)械振動(dòng)信號(hào)加速度傳感器13安裝于斷路器機(jī)構(gòu)箱體22的底座上，參見(jiàn)圖3，采用CZ3-46壓電式加速度傳感器，其測(cè)量范圍是0～100m/s2，測(cè)取斷路器本體垂直于水平方向的振動(dòng)加速度信號(hào)7。機(jī)械振動(dòng)波形是由一系列衰減的正弦波組合而成，外部振動(dòng)響應(yīng)的幅值與沖擊作用力的大小成正比，最大響應(yīng)振動(dòng)信號(hào)對(duì)應(yīng)斷路器動(dòng)觸頭合上時(shí)刻，通過(guò)振動(dòng)信號(hào)的頻率可以確定斷路器的合閘時(shí)間。測(cè)取的信號(hào)經(jīng)DHF-3型電荷放大器14放大，再經(jīng)A/D674型A/D轉(zhuǎn)換器10進(jìn)行模數(shù)轉(zhuǎn)換，然后進(jìn)入單片機(jī)15進(jìn)行處理。
合閘時(shí)間的確立是由合閘線(xiàn)圈中有電流到機(jī)械振動(dòng)響應(yīng)幅值的最大時(shí)刻。結(jié)合合閘過(guò)程中的行程—時(shí)間特性曲線(xiàn)，依次可以確定觸頭的開(kāi)距和超行程。由超行程，結(jié)合分閘線(xiàn)圈電流出現(xiàn)的時(shí)刻及分閘過(guò)程中行程—時(shí)間特性曲線(xiàn)，可以確定出分閘時(shí)間。由合、分閘行程—時(shí)間特性曲線(xiàn)可以歸算出速度—時(shí)間特性曲線(xiàn)，依次可求出合、分閘平均速度(及剛合、剛分速度，合、分閘最大速度)。所以本實(shí)用新型實(shí)時(shí)記錄合、分閘時(shí)間，合閘彈跳時(shí)間，合、分閘平均速度(及剛合、剛分速度，合、分閘最大速度)，觸頭行程、開(kāi)距、超行程等機(jī)械特性參數(shù)。并通過(guò)接口芯片16在PC機(jī)上顯示線(xiàn)圈電流特性曲線(xiàn)，觸頭行程—時(shí)間曲線(xiàn)，振動(dòng)加速度波形曲線(xiàn)，這些曲線(xiàn)不僅反映真空斷路器的機(jī)械特性參數(shù)的大小，還反映真空斷路器的機(jī)械操動(dòng)機(jī)構(gòu)的動(dòng)作特性，可以通過(guò)這些曲線(xiàn)，對(duì)機(jī)械操動(dòng)機(jī)構(gòu)判別，即故障診斷，較好地實(shí)現(xiàn)了斷路器機(jī)械特性的在線(xiàn)監(jiān)測(cè)。
按鍵18控制數(shù)碼顯示器17輸出各項(xiàng)實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)的數(shù)值，如顯示合、分閘時(shí)間的、顯示速度的等等。指令通過(guò)接口芯片16傳輸至單片機(jī)15，單片機(jī)接到指令后與PC機(jī)通訊，將要顯示的數(shù)據(jù)通過(guò)接口芯片16傳輸至數(shù)碼顯示器17顯示。數(shù)碼管顯示的數(shù)據(jù)值有合、分閘時(shí)間，合、分閘平均速度，合、分閘最大速度，觸頭行程、開(kāi)距、超行程等機(jī)械特性參數(shù)值的大小。這些計(jì)算和數(shù)據(jù)處理功能是由軟件程序?qū)崿F(xiàn)的。
本實(shí)用新型中測(cè)試元件的安裝不會(huì)影響真空斷路器的正常運(yùn)行，能承受高電壓、強(qiáng)電場(chǎng)、斷路器操作的沖擊與振動(dòng)以及工作時(shí)的環(huán)境溫度，并且運(yùn)行穩(wěn)定，測(cè)量精度較高，抗干擾能力強(qiáng)，能夠真實(shí)地反映真空斷路器機(jī)械特性參數(shù)。測(cè)試方法簡(jiǎn)單、適用，測(cè)試元件價(jià)格適宜，體積小，安裝方便，使用壽命長(zhǎng)。
權(quán)利要求1.高壓真空斷路器機(jī)械特性在線(xiàn)監(jiān)測(cè)裝置，其特征在于包括采用直流差動(dòng)變壓器式位移傳感器的行程監(jiān)測(cè)單元(1)，采用霍爾電流傳感器的電流監(jiān)測(cè)單元(2)，采用機(jī)械振動(dòng)信號(hào)加速度傳感器的振動(dòng)監(jiān)測(cè)單元(3)和對(duì)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)、輸入數(shù)據(jù)進(jìn)行處理并輸出結(jié)果的數(shù)據(jù)處理單元(4)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的高壓真空斷路器機(jī)械特性在線(xiàn)監(jiān)測(cè)裝置，其特征在于所述的電流監(jiān)測(cè)單元2包括磁補(bǔ)償式霍爾電流傳感器(11)、信號(hào)調(diào)理電路(12)、A/D轉(zhuǎn)換器(10)；所述的數(shù)據(jù)處理單元(4)包括單片機(jī)(15)、接口芯片(16)、數(shù)碼顯示器(17)、鍵盤(pán)(18)、打印機(jī)(19)和PC機(jī)(20)，信號(hào)調(diào)理電路(12)的輸入端連接所述電流傳感器(11)，其輸出端通過(guò)A/D轉(zhuǎn)換器(10)連接單片機(jī)(15)的輸入端，單片機(jī)(15)對(duì)應(yīng)輸出端連接接口芯片(16)的輸入端和打印機(jī)(19)，接口芯片(16)對(duì)應(yīng)輸出端連接數(shù)碼顯示器(17)和鍵盤(pán)(18)，PC機(jī)(20)和單片機(jī)(15)之間采用RS485通訊協(xié)議進(jìn)行通訊連接。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的高壓真空斷路器機(jī)械特性在線(xiàn)監(jiān)測(cè)裝置，其特征在于所述的行程監(jiān)測(cè)單元(1)包括直流差動(dòng)變壓器式位移傳感器(8)、信號(hào)調(diào)理電路(9)和A/D轉(zhuǎn)換器(10)，信號(hào)調(diào)理電路(9)的輸入端連接所述傳感器(8)，其輸出端通過(guò)A/D轉(zhuǎn)換器(10)連接單片機(jī)(15)的輸入端。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的高壓真空斷路器機(jī)械特性在線(xiàn)監(jiān)測(cè)裝置，其特征在于所述的振動(dòng)監(jiān)測(cè)單元(3)包括機(jī)械振動(dòng)信號(hào)加速度傳感器(13)、電荷放大電路(14)和A/D轉(zhuǎn)換器(10)，電荷放大電路(14)的輸入端連接所述傳感器(13)，其輸出端通過(guò)A/D轉(zhuǎn)換器(10)連接單片機(jī)(15)的輸入端。
專(zhuān)利摘要本實(shí)用新型涉及電力保護(hù)設(shè)備，更具體地說(shuō)涉及一種真空斷路器用單線(xiàn)圈永磁機(jī)構(gòu)驅(qū)動(dòng)器。其技術(shù)方案是它由分立的控制單元和用戶(hù)面板單元組成，兩單元間由雙絞線(xiàn)連接，并采用一通訊協(xié)議進(jìn)行通訊，控制單元包括中心對(duì)稱(chēng)半橋結(jié)構(gòu)的主放電回路、合閘驅(qū)動(dòng)單元、分閘驅(qū)動(dòng)單元、備用電源投入控制摸快、電源模塊、單片機(jī)，用戶(hù)面板單元包括數(shù)碼管、分閘按鈕、合閘按鈕和單片機(jī)，分閘按鈕。本實(shí)用新型的有益效果是1)省去了蓄電池，卻造樣具有備用電源的功能，且電能儲(chǔ)備穩(wěn)定可靠；2)控制部分和用戶(hù)面板分離，便于安裝，接線(xiàn)簡(jiǎn)單不易受干擾；3)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，成本低，且使用壽命長(zhǎng)。
文檔編號(hào)H01H33/00GK2715322SQ20042007813
公開(kāi)日2005年8月3日 申請(qǐng)日期2004年7月28日 優(yōu)先權(quán)日2004年7月28日
發(fā)明者郎福成, 徐建源 申請(qǐng)人:南京因泰萊配電自動(dòng)化設(shè)備有限公司