本实用新型涉及智能电网技术领域，具体地说，涉及一种接地刀状态监测装置。
背景技术：
随着我国智能电网的大力发展，接地刀作为电网运行中数量较多的设备，同时也是产生故障较多的一次高压设备。接地刀虽然结构较为简单，但由于运行环境条件及气候条件的影响以及设计制造等原因，长时间运行容易使其触头不良、磨损、变形，从而影响电网的安全可靠性运行，同时造成不必要的安全事故。因此对开关柜接地刀可靠性动作的在线监测显得尤为重要。
现有的接地刀状态监测装置通常采用电流检测或接近开关来对接地刀的状态进行监测，然而这些装置都存在这诸多问题，无法准确、可靠地对接地刀的状态进行监测。
技术实现要素：
为解决上述问题，本实用新型提供了一种接地刀状态监测装置，所述装置包括：
动触头形变检测器，其用于对接地刀的动触头的形变进行检测，得到动触头形变信号；
信号处理电路，其与所述动触头形变检测器连接，用于对所述动触头形变信号进行处理，得到第一电信号；
接地刀状态判断电路，其与所述信号处理电路连接，用于根据所述第一电信号生成表征所述接地刀分合状态的接地刀状态信号。
根据本实用新型的一个实施例，所述动触头形变检测器包括应变片，所述应变片贴合设置在接地刀的动触头的外侧表面。
根据本实用新型的一个实施例，所述动触头形变检测器包括两组应变片，所述两组应变片分别设置在所述动触头的两个外侧表面。
根据本实用新型的一个实施例，所述应变片为电阻应变片。
根据本实用新型的一个实施例，所述信号处理电路包括：
电桥电路，其与所述动触头形变检测器连接，用于根据所述动触头形变信号生成相应的形变电压信号；
功率放大电路，其与所述电桥电路连接，用于对所述形变电压信号进行功率放大，以提高所述形变电压信号的驱动能力；
模数转换电路，其与所述功率放大电路连接，用于对处理后的形变电压信号进行模数转换，得到所述第一电信号。
根据本实用新型的一个实施例，所述装置还包括接地刀已分信号接收电路和接地刀已合信号接收电路，所述接地刀已分信号接收电路和接地刀已合信号接收电路分别与所述接地刀状态判断电路连接，用于将接地刀已分信号或接地刀已合信号传输至所述接地刀状态判断电路。
根据本实用新型的一个实施例，所述装置还包括到位开关或接近开关，所述到位开关或接近开关用于根据所述接地刀的动触头与静触头的状态产生接地刀已分信号或接地刀已合信号。
根据本实用新型的一个实施例，所述接地刀已分信号接收电路和/或接地刀已合信号接收电路包括光耦电路。
根据本实用新型的一个实施例，所述装置还包括：
显示电路，其与所述接地刀状态判断电路连接；和/或，
告警电路，其与所述接地刀状态判断电路连接。
根据本实用新型的一个实施例，所述装置还包括：
通信电路，其与所述接地刀状态判断电路连接，用于将所述接地刀状态信号传输至相应的外部装置。
本实用新型所提供的接地刀状态监测装置不再像现有装置那样采用间接监测的方式来检测接地刀动触头与静触头之间的接触状态，而是采用动触头形变检测器(例如应变片)来直接检测动触头因静触头的挤压而产生的形变，这样也就可以直接反映出接地刀的分合状态以及动静触头之间的接触是否良好。相较于现有的接地刀状态监测装置，本实用新型所提供的装置得到的接地刀状态结果更加准确可靠。
同时，动触头形变检测器采用应变片来实现，应变片不仅容易安装，还不会影响接地刀的机械结构，其能够实现接地刀可靠性动作的实时监测。
本实用新型的其它特征和优点将在随后的说明书中阐述，并且，部分地从说明书中变得显而易见，或者通过实施本实用新型而了解。本实用新型的目的和其他优点可通过在说明书、权利要求书以及附图中所特别指出的结构来实现和获得。
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，下面将对实施例或现有技术描述中所需要的附图做简单的介绍：
图1是根据本实用新型一个实施例的接地刀状态监测装置的结构示意图；
图2是根据本实用新型一个实施例的接地刀的部分结构示意图；
图3是根据本实用新型一个实施例的接地刀状态监测装置的具体结构示意图。
具体实施方式
以下将结合附图及实施例来详细说明本实用新型的实施方式，借此对本实用新型如何应用技术手段来解决技术问题，并达成技术效果的实现过程能充分理解并据以实施。需要说明的是，只要不构成冲突，本实用新型中的各个实施例以及各实施例中的各个特征可以相互结合，所形成的技术方案均在本实用新型的保护范围之内。
同时，在以下说明中，出于解释的目的而阐述了许多具体细节，以提供对本实用新型实施例的彻底理解。然而，对本领域的技术人员来说显而易见的是，本实用新型可以不用这里的具体细节或者所描述的特定方式来实施。
对于现有的采用温度传感器检测接地刀分合状态的装置来说，由于接地刀正常接地时，接地电流很小或者没有，因此测量接地刀触头的温度不能反映接地刀可靠性动作的情况，这也就使得对接地刀分合状态的检测不够准确。
对于现有的采用到位开关或者接近开关监测接地刀分合状态的装置来说，由于到位开关和接近开关的精度比较低，并且这种检测方式对于构件的尺寸和安装精度要求很高，因此其使用并不方便。
同时，由于开关柜内断路器、接地刀等部件在动作时会产生很大的振动，这很有可能会导致到位开关和接近开关的偏移，从而引起检测信号的混乱，造成接地到的不接触或过接触。
此外，到位开关和接近开关通常是利用转动轴的角度变化来推断动静触头的接触情况，这属于一种间接测量。然而，在接地刀的长期运行过程中，接地刀的触头会出现磨损、变形，从而使得接触稳定性下降，因此仅通过动触头转动角度来判断接地刀的动静触头的接触状态并不可靠。
针对现有技术中所存在的上述问题，本实施例提供了一种新的接地刀状态监测装置，该装置能够根据接地刀的动触头的形变来对接地刀的分合状态进行监测。
图1示出了本实施例所提供的接地刀状态监测装置的结构示意图。
如图1所示，本实施例所提供的接地刀状态监测装置优选地包括：动触头形变检测器101、信号处理电路102、接地刀状态判断电路103、显示电路104、告警电路105以及通信电路106。动触头形变检测器101用于对接地刀的动触头的形变进行检测，从而得到动触头形变信号。
图2示出了接地刀的部分结构示意图。如图2所示，传统的接地刀包括：传动齿轮1、转动轴2、连接结构3、接地铜轴4以及动触头5。当接地刀处于“分”状态时，接地刀的动触头5由于不与静触头接触而并不会发生形变，因此动触头形变检测器101并不会检测到动触头5的形变。
而当电动操作装置发出合接地刀指令后，直流电机会带动传动轴1转动，进而引起整个动触头5转动，最终将静触头挤压入动触头5的两片接触点之间。由于静触头的设计厚度略大于两片接触点的间距，因此静触头挤压入动触头5的两片接触点之间会引起接触点的微形变，并形成接触压力，从而使得接地刀的动静触头能够良好接触。
本实施例中，当接地刀的动触头5的两片接触点发生形变时，动触头形变检测器101会检测到该形变，并形成动触头形变信号。信号处理电路102与动触头形变检测器101连接，其能够对动动触头形变检测器101传输来的动触头形变信号进行处理，从而得到第一电信号。
信号处理电路102与接地刀状态判断电路103连接，其能够将处理得到的第一电信号传输至接地刀状态判断电路103，以由接地刀状态判断电路103根据该第一电信号生成表征接地刀断开或闭合的接地刀状态信号。
本实施例中，接地刀状态判断电路103优选地可以采用比较器来实现。具体地，接地刀状态判断电路103可以根据第一电信号的大小来确定出动触头的形变大小，通过将第一信号的大小与预设电压阈值进行比较，也就可以确定出动触头是否与接地刀静触头的表面可靠接触，继而确定出接地刀分合状态。
本实施例中，动触头形变检测器优选地采用电阻应变片来实现，其中，电阻应变片贴合设置于动触头的外侧表面(即不与接地刀的静触头接触的表面)。这样，当接地刀的静触头挤压入动触头的两片接触点时，两片接触点的形变会引发电阻应变片的形变，导致电阻应变片的实际电阻值发生改变，从而产生动触头形变信号。
当接地刀的动触头未完全到位或动静触头接触不良时，动触头与静触头之间将不存在压力，这样动触头也就不会产生形变，电阻应变片的阻值也就基本保持恒定。
具体地，如图3所示，对应于接地刀的三组动触头，本实施例中，动触头形变检测器101包括三组应变片(即第一应变片301a、第二应变片301a以及第三应变片301c)，其中，第一应变片301a贴合设置于第一组动触头的外侧表面，第二应变片301b贴合设置于第二组动触头的外侧表面，第三应变片301c贴合设置于第三组动触头的外侧表面。
与之对应地，本实施例中，信号处理电路102也包括三组结构相同的信号处理支路，这三组信号处理支路分别与上述三组应变片电连接。具体地，各组信号处理支路分别包括电桥电路、电压转换电路以及模数转换电路，其中，为了简化电路结构，本实施例中，上述三种信号处理支路优选地共用同一模数转换电路。第一信号处理支路包括第一电桥电路302a、第一电压转换电路303a以及模数转换电路304，第二信号处理支路包括第二电桥电路302b、第二电压转换电路303b以及模数转换电路304，第三信号处理支路包括第三电桥电路302c、第三电压转换电路303c以及模数转换电路304。
由于上述三组信号处理支路的电路结构以及实现原理相同，为了描述的简便，以下以第一信号处理支路为例来对信号处理电路102作进一步的说明。
如图3所示，第一电桥电路302a与第一应变片301a电连接，其能够将第一应变片301a的电阻信号转化为相应的形变电压信号。例如，当接地刀的动触头与静触头之间不存在压力时，第一应变片301a也就不会存在形变，这样第一应变片301a的阻值将维持在原阻值，从而使得第一电桥电路302a维持平衡而输出第一形变电压信号；而当接地刀的动触头与静触头之间存在压力时，第一应变片301a也就会因动触头的形变而相应地产生形变，这样第一应变片301a的阻值也就发生改变，从而使得第一电桥电路302a打破原有的平衡状态而输出第二形变电压信号。
第一功率放大电路303a与第一电桥电路302a电连接，其能够对第一电桥电路302a传输来的形变电压信号进行功率放大(例如电压放大和/或电流放大等)，从而提高所述形变电压信号的驱动能力。
模数转换电路304与第一功率放大电路303a电连接，其能够对第一功率放大电路303a传输来的处理后的形变电压信号进行模数转换，从而得到相应的数字信号(即第一电信号)。
模数转换电路304优选地采用高精度高速模数转换芯片来实现。具体地，本实施例中，该高精度高模数转换芯片的型号优选地采用AD7656。当然，在本实用新型的其他实施例中，上述模数转换芯片的型号还可以采用其他合理型号，本实用新型不限于此。
需要指出的是，本实施例中，为了提高对接地刀动触头的形变检测的准确性，动触头的两片接触点的外侧表面可以分别贴合设置一应变片，本实用新型不限于此。同时，在本实用新型的其他实施例中，动触头形变检测器还可以采用其他合理器件或电路来实现，本实用新型同样不限于此。
接地刀状态判断电路103与模数转换电路304连接，其能够根据模数转换电路304传输来的第一电信号来生成表征接地刀断开或闭合的接地刀状态信号。具体地，本实施例中，模数转换电路304所产生的第一电信号的具体取值是与应变片的阻值变化量有关的，而应变片的阻值变化量又取决于接地刀的动触头的形变量，因此，接地刀状态判断电路103通过分析第一电信号的大小即可判断出此时接地刀的动触头的形变量，进而判断出此时接地刀的分合状态。
本实施例中，接地刀状态监测装置还包括：接地刀已分信号接收电路和接地刀已合信号接收电路。其中，接地刀已分信号接收电路优选地包括第一光耦电路306a，接地刀已合信号接收电路优选地包括第二光耦电路306b，第一光耦电路306a和第二光耦电路306b均与接地刀状态判断电路103连接，其能够将接地刀已分信号或接地刀已合信号传输至接地刀状态判断电路103，以为接地刀状态判断电路103判断接地刀的分合状态提高辅助判断信号。
本实施例中，第一光耦电路306a用于接收接地刀已分信号，并将接地刀已分信号进行信号调整和光电隔离后传输至接地刀状态判断电路103。第二光耦电路306b用于接收接地刀已合信号，并将接地刀已合信号进行信号调整和光耦隔离后传输至接地刀状态判断电路103。
需要指出的是，上述接地刀已分信号和接地刀已合信号既可以分别有相应的额到位开关或接近开关来检测得到，也可以由其他合理的装置或器件检测得到，本实用新型不限于此。
本实施例中，第一光耦电路306a和第二光耦电路306b所使用的光耦优选地采用PC817。当然，在本实用新型的其他实施例中，第一光耦电路306a和第二光耦电路306b所使用的光耦型号还可以为其他合理型号，本实用新型同样不限于此。
再次如图1所示，本实施例所提供的接地刀状态监测装置还可以包括：显示电路104、告警电路105以及通信电路106。其中，显示电路104与接地刀状态判断电路103连接，其能够根据接地刀状态判断电路103所产生的接地刀状态信号进行相应地显示，以向用户直观地呈现接地刀的当前状态。
告警电路105同样与接地刀状态判断电路103连接，本实施例中，接地刀状态判断电路103根据上述第一电信号不仅能够判断出接地刀处于分状态(即接地刀的动触头和静触头不存在有效接触)还是合状态(即接地刀的动触头和静触头存在有效接触)，还能够根据第一电信号的大小来判断接地刀的动触头与静触头是否接触良好。例如，如果接地刀的动触头完全挤压入静触头，但是接地刀状态判断电路所接收到的第一电信号的大小小于正常电压阈值，那么则表示动触头与静触头之间的压力没有达到正常压力(即动触头所发生的形变没有达到正常状态下应当发生的形变)，而这种情况很可能是由于静触头磨损导致的，因此此时接地刀状态判断电路103也就会生成相应的告警指令并传输至告警电路105，以由告警电路105输出相应的告警信号(例如输出告警语音或告警指示灯闪烁等)来提示用户当前接地刀存在异常。
本实施例中，通信电路106同样与接地刀状态判断电路103连接，其能够将接地刀状态判断电路103所产生的相关信号(例如接地刀状态信号等)传输至相应的外部装置(例如值班室)，以使得用户无需达到接地刀工作现场即可了解接地刀的运行状态。
本实施例中，通信电路106优选地包括RS232接口电路和RS485接口电路。需要指出的是，在本实用新型的其他实施例中，通信电路106还可以采用其他合理的电路(例如光纤接口电路等)来实现，本实用新型同样不限于此。
同时，还需要指出的是，在本实用新型的其他实施例中，接地刀状态监测装置还可以包括其他合理的电路(例如鼠标、键盘等人机接口设备)，本实用新型同样不限于此。
从上述描述中可以看出，本实施例所提供的接地刀状态监测装置不再像现有装置那样采用间接监测的方式来检测接地刀动触头与静触头之间的接触状态，而是采用动触头形变检测器(例如应变片)来直接检测动触头因静触头的挤压而产生的形变，这样也就可以直接反映出接地刀的分合状态以及动静触头之间的接触是否良好。相较于现有的接地刀状态监测装置，本实施例所提供的装置得到的接地刀状态结果更加准确可靠。
同时，本实施例中，动触头形变检测器采用应变片来实现，应变片不仅容易安装，还不会影响接地刀的机械结构，其能够实现接地刀可靠性动作的实时监测。
应该理解的是，本实用新型所公开的实施例不限于这里所公开的特定结构或处理步骤，而应当延伸到相关领域的普通技术人员所理解的这些特征的等同替代。还应当理解的是，在此使用的术语仅用于描述特定实施例的目的，而并不意味着限制。
说明书中提到的“一个实施例”或“实施例”意指结合实施例描述的特定特征、结构或特性包括在本实用新型的至少一个实施例中。因此，说明书通篇各个地方出现的短语“一个实施例”或“实施例”并不一定均指同一个实施例。
虽然上述示例用于说明本实用新型在一个或多个应用中的原理，但对于本领域的技术人员来说，在不背离本实用新型的原理和思想的情况下，明显可以在形式上、用法及实施的细节上作各种修改而不用付出创造性劳动。因此，本实用新型由所附的权利要求书来限定。