专利名称：成套开关设备机械特性在线监测方法
技术领域：
本发明涉及一种成套开关设备机械特性在线监测方法。
背景技术：
根统计，断路器最严重的机械故障是拒动和误动。而引起此类故障的主要原因有两个方面， 一是操动机构及传动系统的机械失效，具体表现为机构卡塞，部件变形、移位和损坏，分合闸铁心松动，轴销断裂，脱扣失
灵等；另一原因是电气控制和辅助回路的故障造成，表现为二次接线接触不良、接线错误、分合闸线圈因机构卡塞或转换开关不良而烧损，以及操作电源、合闸接触器、微动开关失灵等故障。
所以说，高压断路器绝大部分事故源于机械方面的原因，因此对断路器的机构状态的检测越来越重要。以往国内都采用离线例行试验与操作对高压断路器进行定期检修。这种计划性的预防检修盲目性大，费用高。频繁的操作及过度的拆卸检修会降低断路器动作的可靠性。随着电力系统的电压等级和电网容量的不断提高，需要及时了解断路器的运行状况，掌握其运行状态的变化及趋势。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是提供一种能对断路器操动机构的运行状态作出监测的成套开关设备机械特性在线监测方法。
为解决上述技术问题，本发明提供了 一种成套开关设备机械特性在线监测方法，包括在高压断路器的用于控制分闸与合闸的主轴上设有用于检测该主轴转动角度的角位移传感器，在高压断路器的分合闸控制线圈上设有霍尔电流传感器，角位移传感器与霍尔电流传感器与中央控制单元相连；中央控制单元的报警信号输出端设有远程通信接口；
高压断路器分闸或合闸操作时，中央控制单元采集来自角位移传感器的输出电压和分合闸线圈的输出电流，然后计算平均分闸速度、平均合闸速度、分闸时间、合闸时间、分闸线圏电流的有效值和合闸线圏电流的有
效值；最后由中央控制单元进行比较判断，当所述平均分闸速度、平均合闸速度、分闸时间、合闸时间、分闸线圈电流的有效值和合闸线圏电流的有效值之一超出预设范围时，通过远程通信接口发出报警信号。
若中央控制单元测得角位移传感器的输出电压由小到大变^:,则判断
所述高压断路器进行合闸操作；反之，若测得角位移传感器的输出电压由
大到小变化，则判断为分闸操作。
所述分闸时间和合闸时间的计算由计算得到的分闸初始点和合闸结束点，距离所述分合闸控制线圈的电流通电时刻之间的时间差即为分闸时间和合闸时间。
才艮据所述分闸时间和合闸时间，初始点和结束点之间的位移变化量，得出平均分闸速度和合闸速度。
对来自角位移传感器的输出电压和分合闸线圈的输出电流按如下算式进行低通数字滤波"卜d
式中Xn为本次采样值，Yn-l为上一次的滤波输出值，a为滤波系数，其值小于l; Yn为本次滤波的输出值。
本发明具有积极的效果(1)本发明的成套开关设备机械特性在线监测方法，针对12kV真空断路器采用一种机械特性的在线检测方案，通过安
装在断路器上的角位移传感器和霍尔电流传感器，在运行中检测其机械运行特性，根据测得的机械特性参量对断路器操动机构的运行状态作出预测，省时省力，提高了效率。
图1为本发明的成套开关设备机械特性在线监测方法所采用的控制电路的结构示意图。
具体实施方式
(实施例1)
见图l，本实施例的成套开关设备机械特性在线监测方法包括在高压断路器的用于控制分闸与合闸的主轴上设有用于检测该主轴转动角度的角位移传感器l,在高压断路器的分合闸控制线圏上设有霍尔电流传感器2，角位移传感器1与霍尔电流传感器2与中夹控制单元3相连；中夹控制单元3的报警信号输出端设有远程通信接口 4 。
高压断路器分闸或合闸操作时，中央控制单元3采集来自角位移传感器l的输出电压和分合闸线圈2的输出电流，然后计算平均分闸速度、平均合闸速度、分闸时间、合闸时间、分闸线圈电流的有效值和合闸线圈电流的有效值；最后由中央控制单元3进行比较判断，当所述平均分闸速度、平均合闸速度、分闸时间、合闸时间、分闸线圈电流的有效值和合闸线圈电流的有效值之一超出预设范围时，通过远程通信接口4发出报警信号，由远程监控中心接收该信号，并及时进行维护处理。
若中央控制单元3测得角位移传感器1的输出电压由小到大变化，则判断所述高压断路器进行合闸操作；反之，若测得角位移传感器l的输出电压由大到小变化，则判断为分闸操作。
所述分闸时间和合闸时间的计算由计算得到的分闸初始点和合闸结束点，距离所述分合闸控制线圈的电流通电时刻之间的时间差即为分闸时间和合闸时间。
才艮据所述分闸时间和合闸时间，初始点和结束点之间的位移变化量，得出平均分闸速度和合闸速度。
对来自角位移传感器1的输出电压和分合闸线圏2的输出电流按如下算式进行低通数字滤波y"="A+(l-
式中Xn为本次采样值，Yn-l为上一次的滤波输出值，ct为滤波系数，其值小于l; Yn为本次滤波的输出值。
角位移传感器所测量的主轴转动的角度(电压值)与动触头直线位移(电压量)成线性关系。经过线性运算制成主轴转动角度U6进制电压值)和动触头位移量(mm)的表格。这样根据角位移传感器输出的电压值经过查表插值的方法就可以得到动触头直线位移量。然后以经验数据(常数因子)的形式存放到程序中供计算机械特性参数使用。
计算平均速度的关4建是找到初始点和结束点。对于分闸才喿作初始点是主触点分开的时刻和位置；结束点是刚分后6mm。对于合闸操作初始点根据测量要求选择合闸前6mm或llmm;结束点是动触头与静触头开始接触的时刻和位置。
分闸初始点的计算常数MAC-0PEN-A-FACT0R (分闸角度因数)是试验得到的经验数据，表示从触头的闭合状态到动静触头分开状态主轴所转动
5的角度对应的电压变化量(5U)。这样，从第一个数据开始向后查找(对应的电压值设为Ui),如果MAC—OPEN—A—FACTOR-Ui> 5U,则第i个点就是初始点。
合闸操作结束点的计算常数MAC-CLOSE—A—FACTOR (合闸角度因数)是试验得到的经验数据，表示在合闸过程中，从动静触头开始接触到动触头停止运动主轴所转动的角度对应的电压变化量(5U)。这样，从最后一个数据开始向前查找(对应的电压值设为Ui )，如果MACLCLOSE-A-FACTOR -Ui〉= 5U (n为最后一个点)，则第i个点就是结束点。
分闹操作结束点和合闸操作初始点的计算由程序中采用两个常数来判断这两个点MAC-OPEN—U—FACTOR (分闸偏移因数)和MAC—CL0SE-U-FACT0R (合闸偏移因数)是试验得到的经验数据，通过查表插值得到。从分闸操作起始点(Uo)向后查找(对应的电压值设为Ui)，如果Ui-Uo>MAC—0PEN_U_FACT0R,则第i个点就是分闸操作的结束点。从合闸操作结束点(Uc)向前查找(对应的电压值设为Ui),如果Ui-Uc>MAC-CLOSE_U_FACTOR， 则第i个点就是合闸操作的初始点。
平均分合闸速度的计算根据计算得到的初始点和结束点，可以得到初始点和结束点之间的采样点数，由于每两个采样点之间的采样间隔时间是一定的，所以也可以得到初始点和结束点之间的时间(设为5t)，则平均分合闸速度为Vave- 5L/5t ( 5 L是初始点和结束点之间的位移变化量)。
分合闸时间的计算根据分合闸时间的定义，由计算得到的分闸初始点和合闸结束点，距离机械特性釆样的第一个点(线圏电流通电时刻)之间的时间差即为分合闸时间
由于系统电源使用的是模块化开关电源，其噪声和紋波都在输出电压的5 %左右，虽然在机械特性信号条理板上已经对输入的电源进行了滤波处理，并且对采集到的电压信号也进行了前置有源二阶滤波处理，但经由电源地线串入的干扰仍无法完全滤除，这些噪声和紋波干扰对于各个机械参量的求取极为不利，尤其是对于平均分闸速度的计算精度影响很大。为此，在计算软件中首先对所采集的的各种数据进行低通数字滤波。
权利要求
1、一种成套开关设备机械特性在线监测方法，其特征在于在高压断路器的用于控制分闸与合闸的主轴上设有用于检测该主轴转动角度的角位移传感器(1)，在高压断路器的分合闸控制线圈上设有霍尔电流传感器(2)，角位移传感器(1)与霍尔电流传感器(2)与中央控制单元(3)相连；中央控制单元(3)的报警信号输出端设有远程通信接口(4)；高压断路器分闸或合闸操作时，中央控制单元(3)采集来自角位移传感器(1)的输出电压和分合闸线圈(2)的输出电流，然后计算平均分闸速度、平均合闸速度、分闸时间、合闸时间、分闸线圈电流的有效值和合闸线圈电流的有效值；最后由中央控制单元(3)进行比较判断，当所述平均分闸速度、平均合闸速度、分闸时间、合闸时间、分闸线圈电流的有效值和合闸线圈电流的有效值之一超出预设范围时，通过远程通信接口(4)发出报警信号。
2、 根据权利要求1所述的成套开关设备机械特性在线监测方法，其特 征在于若中央控制单元(3)测得角位移传感器(1)的输出电压由小到 大变化，则判断所述高压断路器进行合闸操作；反之，若测得角位移传感 器(1)的输出电压由大到小变化，则判断为分闸才喿作。
3、 根据权利要求1或2所述的成套开关设备机械特性在线监测方法， 其特征在于所述分闸时间和合闸时间的计算由计算得到的分闸初始点 和合闸结束点，距离所述分合闸控制线圈的电流通电时刻之间的时间差即 为分闸时间和合闸时间。
4、 权利要求3所述的成套开关设备机械特性在线监测方法，其特征在 于根据所述分闸时间和合闸时间，初始点和结束点之间的位移变化量， 得出平均分闸速度和合闸速度。
5、 权利要求2所述的成套开关设备机械特性在线监测方法，其特征在于对来自角位移传感器(1)的输出电压和分合闸线圏(2)的输出电流按如下算式进行低通数字滤波<formula>formula see original document page 2</formula>式中Xn为本次采样值，Yn-l为上一次的滤波输出值，oc为滤波系数， 其值小于l; Yn为本次滤波的输出值。
全文摘要
本发明涉及一种成套开关设备机械特性在线监测方法，其包括在高压断路器的用于控制分闸与合闸的主轴上设有用于检测该主轴转动角度的角位移传感器，在高压断路器的分合闸控制线圈上设有霍尔电流传感器，角位移传感器与霍尔电流传感器与中央控制单元相连；高压断路器分闸或合闸操作时，中央控制单元采集来自角位移传感器的输出电压和分合闸线圈的输出电流，然后计算平均分闸速度、平均合闸速度、分闸时间、合闸时间、分闸线圈电流的有效值和合闸线圈电流的有效值；最后由中央控制单元进行比较判断，当所述平均分闸速度、平均合闸速度、分闸时间、合闸时间、分闸线圈电流的有效值和合闸线圈电流的有效值之一超出预设范围时报警。
文档编号G01R31/327GK101464495SQ20081018978
公开日2009年6月24日 申请日期2008年12月31日 优先权日2008年12月31日
发明者侯学强, 包启树, 凯 陈, 高文乐, 黄朝波 申请人:人民电器集团有限公司