一种用于在线监测的隔离开关转角测量系统的制作方法

本实用新型涉及高压电气设备技术领域，特别涉及一种用于在线监测的隔离开关转角测量系统。

背景技术：

在电力系统中，隔离开关用量一般是断路器用量的2-4倍，是用量最大的一种高压开关设备。高压隔离开关通常与断路器配合使用，主要用于倒闸操作、隔离电源或者分合小负荷设备，在倒换运行方式或者设备停电检修时，隔离开关能否顺利操作直接影响到系统的供电可靠性和安全性。隔离开关的结构原理相对简单、使用量大、工作可靠性要求高，但供电局对其重视程度远不如变压器和断路器，其加工工艺、安装调试和质量控制往往被生产部门忽视。由于隔离开关工作于户外环境，转动或传动机构长期暴露在恶劣大气环境中，饱受风霜雨雪的侵蚀，加之运行维护不及时，容易出现各种故障缺陷。

这些故障缺陷主要集中在导电回路发热、绝缘子断裂、操作失灵和锈蚀这四类，它们往往不是独立的而是互相关联的，如隔离开关锈蚀卡涩问题会引起隔离开关机械强度降低甚至损坏变形从而导致操作不灵活、分合闸不到位等故障，还会造成导电回路接触不良引起过热，同时由于操作力矩增大可能会造成支柱瓷绝缘子损伤甚至断裂。这些典型隔离开关故障中除导电回路发热外，其他都属于机械故障，据统计机械故障约占隔离开关全部故障的70％，严重威胁电网安全、稳定运行。针对隔离开关导电回路过热故障，国内外已经开展了大量研究工作，研制开发了红外测温、触头温度在线监测系统、触指压力检测技术等检测方法以及触头带电磨光装置等维护设备。

目前隔离开关机械故障并没有引起生产单位、运行部门、科研机构的足够重视，其机械故障诊断方法与设备尚不完善。现有的诊断技术如超声波探伤技术、振动声学法、红外热检测等都针对绝缘子缺陷，对于锈蚀卡涩、行程不到位等机械故障，目前多以防范措施和经验诊断为主，鲜有直观、有效的诊断系统。现有检测诊断系统无论从安全性、经济性角度上，都无法满足电力系统安全、稳定、经济的发展要求。

技术实现要素：

本实用新型的发明目的在于提供一种用于在线监测的隔离开关转角测量系统能够实时采集和显示变电站各隔离开关分合闸过程中转角角度，判断隔离开关故障情况包括但不限于合闸不到位、刀闸卡涩等，监测方便，判断准确。

根据本实用新型的实施例，提供了一种用于在线监测的隔离开关转角测量系统，

所述系统包括隔离开关，所述隔离开关包括操动装置、与所述操动装置相连接的转轴和与所述转轴连接的绝缘子，所述转轴上端设有转角传感器，所述系统还包括：

转角传感器，用于检测分合闸过程中转角角度；

直流供电单元，用于给所述转角传感器供电；

处理器，用于获取所述转角传感器检测的所述转角角度，根据所述转角角度，得到转角曲线；根据所述转角曲线，确定所述隔离开关的运行状态。

优选地，所述处理器包括：

转角曲线拟合单元，用于对所述转角曲线进行函数拟合，得到拟合函数；

转角导数单元，用于对拟合函数计算一阶导数，得到转角一阶导数函数，根据所述转角一阶导数函数，得到转角一阶导数函数曲线；

标准差计算单元，用于根据所述转角一阶导数函数曲线，计算得到转角一阶导数曲线的标准差；

比较单元，用于将所述转角一阶导数曲线的标准差与预设转角一阶导数曲线的标准差相比较，确定隔离开关的运行状态。

优选地，所述处理器还包括转角采集参数设置单元，用于设置获取所述转角角度频率和时间。

优选地，所述系统还包括显示器，用于显示所述隔离开关的运行状态。

优选地，所述比较单元，还用于若所述转角一阶导数曲线的标准差大于预设转角一阶导数曲线的标准差，且转角一阶导数小于零，则所述隔离开关存在刀闸卡涩故障。

优选地，所述系统还包括无线传输模块，用于发送所述隔离开关的运行状态。

由以上技术方案可知，本实用新型提供的一种用于在线监测的隔离开关转角测量系统，在转轴上加装转角传感器，无需对现有结构进行拆卸，安装方便，通过无线网络互联，完成对变电站所有隔离开关的在线监测；能够实时采集和显示变电站各隔离开关分合闸过程中转角角度，判断隔离开关故障情况包括但不限于合闸不到位、刀闸卡涩等，监测方便，判断准确。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本实用新型实施例提供的隔离开关的结构示意图；

图2为本实用新型实施例提供的一种用于在线监测的隔离开关转角测量系统的结构示意图；

图3为本实用新型实施例提供的转角传感器与直流供电单元和处理器的接线示意图；

图4为本实用新型实施例提供的隔离开关三种运行情况的转角曲线；

图5为本实用新型实施例提供的隔离开关三种运行情况的转角一阶导数曲线。

图中：1-转角传感器，2-转轴，3-操动装置，4-绝缘子，5-直流供电单元，6-处理器，7-无线基站，8-无线主站，9-显示器。

具体实施方式

下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整的描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

隔离开关一般指的是高压隔离开关，即额定电压在1kV以上的隔离开关，是高压开关电器中使用最多的一种电器，它本身的工作原理及结构比较简单，但是由于使用量大，工作可靠性要求高，对变电所、电厂的设计、建立和安全运行的影响均较大。隔离开关的主要特点是无灭弧能力，只能在没有负荷电流的情况下分、合电路。隔离开关用于各级电压，用作改变电路连接或使线路或设备与电源隔离，它没有断流能力，只能先用其它设备将线路断开后再操作。一般带有防止开关带负荷时误操作的联锁装置，有时需要销子来防止在大的故障的磁力作用下断开开关。

如图1和图2所示，本实用新型实施例提供的一种用于在线监测的隔离开关转角测量系统，所述系统包括隔离开关(采用型号为GW6H-252型单柱垂直伸缩式户外高压交流隔离开关)，所述隔离开关包括操动装置3(型号为CJ2型电动操动装置)、与所述操动装置3相连接的转轴2和与所述转轴2连接的绝缘子4，所述转轴2上端设有转角传感器1，所述转角传感器1是测量或监控物体转动角度的传感器，例如风力发电机轴转动角度、焊接管转动角度监控和海上平台定位转角测量等。

所述转角传感器1采用TDR-BZ-V-180°-Φ38-II磁敏角度传感器，由直流供电单元5供电(采用DC24V开关电源)，所述转角传感器1与所述转轴2采用柔性联轴器粘性同轴连接，用于检测分合闸过程中转角角度；

处理器6，用于获取所述转角传感器1检测的所述转角角度，根据所述转角角度，得到转角曲线；根据所述转角曲线，确定所述隔离开关的运行状态，其中获取所述转角角度的元件为美国NI公司生产的NI-USB6210数据采集卡。

所述处理器6、所述转角传感器1和所述直流供电单元5的具体连接方式如图3所示，所述转角传感器1的红色接线连接DC24V电源正极，黑色接线连接DC24V电源负极(0电位)，黄色接线为所述转角感应器1输出信号端，连接所述处理器6输入通道，DC24V开关电源的两个AC端口接入AC220V电源。

所述处理器6包括转角采集参数设置单元，采集转角的方法可有多种，例如本实施例利用LabVIEW软件平台采集，可以根据实际情况设置，例如设置采样频率为512Hz，设置采样时间为10s。LabVIEW软件是一种程序开发环境，由美国国家仪器(NI)公司研制开发，类似于C和BASIC开发环境。与C和BASIC一样，LabVIEW软件也是通用的编程系统，有一个完成任何编程任务的庞大函数库。LabVIEW软件的函数库包括数据采集、GPIB、串口控制、数据分析、数据显示及数据存储，等等。LabVIEW软件也有传统的程序调试工具，如设置断点、以动画方式显示数据及其子程序(子VI)的结果、单步执行等等，便于程序的调试。

所述处理器6还包括，转角曲线拟合单元，通过MATLAB软件的函数拟合功能对所述转角曲线，如图4所示，进行函数拟合，得到拟合函数；

MATLAB软件是美国MathWorks公司出品的商业数学软件，用于算法开发、数据可视化、数据分析以及数值计算的高级技术计算语言和交互式环境。

MATLAB软件是matrix&laboratory两个词的组合，意为矩阵工厂(矩阵实验室)。是由美国mathworks公司发布的主要面对科学计算、可视化以及交互式程序设计的高科技计算环境。它将数值分析、矩阵计算、科学数据可视化以及非线性动态系统的建模和仿真等诸多强大功能集成在一个易于使用的视窗环境中，为科学研究、工程设计以及必须进行有效数值计算的众多科学领域提供了一种全面的解决方案。MATLAB可以进行矩阵运算、绘制函数和数据、实现算法、创建用户界面、连接其他编程语言的程序等，主要应用于工程计算、控制设计、信号处理与通讯、图像处理、信号检测、金融建模设计与分析等领域。

另外，所述处理器6还包括转角导数单元，通过MATLAB软件的DIFF()函数对拟合函数计算一阶导数，得到转角一阶导数函数，根据转角一阶导数函数，得到转角一阶导数函数曲线；标准差计算单元，从MATLAB软件的工作区间中读取转角一阶导数数据，根据标准差公式，计算得到转角一阶导数曲线的标准差；

在MATLAB软件中，DIFF()函数用于求导数或者向量和矩阵的比较。

所述处理器6还包括，比较单元，用于将所述转角一阶导数曲线的标准差与预设转角一阶导数曲线的标准差相比较，确定隔离开关的运行状态。所述预设转角一阶导数曲线的标准差分为第一预设值和第二预设值，所述第一预设值为正常运行情况下的转角一阶导数曲线的标准差，所述第二预设值为合闸不到位情况下的转角一阶导数曲线的标准差。

如图5所示，若所述转角一阶导数曲线的标准差大于所述第一预设值和所述第二预设值，且转角一阶导数小于零，则确定所述隔离开关存在刀闸卡涩故障。

所述系统还包括无线传输模块，所述无线传输模块包括无线基站7和无线主站8，用于发送所述隔离开关的运行状态。

所述系统还包括显示器9，用于显示所述隔离开关的运行状态。

由以上技术方案可知，本实用新型提供的一种用于在线监测的隔离开关转角测量系统，在转轴上加装转角传感器，无需对现有结构进行拆卸，安装方便，通过无线网络互联，完成对变电站所有隔离开关的在线监测；能够实时采集和显示变电站各隔离开关分合闸过程中转角角度，判断隔离开关故障情况包括但不限于合闸不到位、刀闸卡涩等，监测方便，判断准确。

本领域技术人员在考虑说明书及实践这里公开的发明后，将容易想到本实用新型的其它实施方案。本申请旨在涵盖本实用新型的任何变型、用途或者适应性变化，这些变型、用途或者适应性变化遵循本实用新型的一般性原理并包括本实用新型未公开的本技术领域中的公知常识或惯用技术手段。说明书和实施例仅被视为示例性的，本实用新型的真正范围和精神由下面的权利要求指出。

应当理解的是，本实用新型并不局限于上面已经描述并在附图中示出的精确结构，并且可以在不脱离其范围进行各种修改和改变。本实用新型的范围仅由所附的权利要求来限制。