一种用于敞开式隔离开关的振动模态试验系统的制作方法

本实用新型属于电气设备状态检测技术领域，具体涉及一种用于敞开式隔离开关的振动模态试验系统及方法。

背景技术：

敞开式隔离开关作为电力系统中使用量最大、应用范围最广的一类开关设备，在高电压、大电流状态下运行，其工作可靠性与电网安全有着密切的关系。由于敞开式隔离开关安装在户外，运行条件恶劣，且大部分组件基本裸露，容易出现各种机械类缺陷，现已成为电力系统中安全运行的短板，因此，急需开展敞开式隔离开关机械状态检测技术的研究。

目前，对于敞开式隔离开关的机械状态检测，常规方法主要包括目测法、测温法、测距法以及光学法。其中，目测法易受到观测者的主观影响，准确性低、效率差；测温法，对隔离开关触头进行测温，以温度的变化间接评估隔离开关合闸是否到位，但温度的变化存在滞后性，不能实时检测隔离开关到位的状态，且受隔离开关性能、参数、负荷及外界环境的影响严重，诊断有效性较差；测距法，利用测距传感器或接近传感器测量动触头U型槽两臂的距离变化来判断隔离开关接触状态，由于隔离开关的工作特点和空间限制，测距传感器或者接近传感器的安装点与实际动静触头的接触点存在不吻合的情况，安装和维护不方便，且测距或者接近传感器本身有一定误差，因此测量也不可靠；光学法，采用光学传感器直接检测隔离开关动静触头位置，由光发射接收装置对比电路的输出端与隔离开关辅助接点连接情况判断隔离开关是否分合到位，是一种直接测量的方法，抗干扰能力强，但位置不能保证准确，检测过程不可靠，而且安装后调整困难，测量难度高。

由此，常规的敞开式隔离开关机械状态检测均存在不同程度的不足之处，针对不同机械故障隔离开关具有不同振动模态参数的特点，提出一种采用非侵入式的振动检测方法，即通过分析隔离开关的振动模态判断敞开式隔离开关的运行状态，得到了广泛关注，目前正开展大量的理论与试验研究。常规的隔离开关振动模态试验需要手动进行锤击操作，所以锤击操作的完整性和连续性会影响数据源，在重复试验时，敲击隔离开关时出锤的速度大小和方向以及瞬间施加力的大小都不可能保持恒定，导致试验重复性差，且无法定量研究不同激振条件对振动模态的影响，因此要定量、准确开展隔离开关模态试验，必须保证敲击点正确、敲击方向正确、力道适当。

技术实现要素：

为解决上述问题，本实用新型提出一种用于敞开式隔离开关的振动模态试验系统及方法，实现敞开式隔离开关在不同典型缺陷、不同外施激励条件下的振动模态试验，解决锤击操作重复性差导致无法定量研究振动模态的技术问题。

本实用新型采用如下技术方案，一种用于敞开式隔离开关的振动模态试验系统，包括弹簧触发激振锤、激光测距模块、三脚架、激光测振仪和工控机；其中，弹簧触发激振锤置于试验位置，用于施加外部激励；激光测距模块置于弹簧触发激振锤的上方，用于测量弹簧触发激振锤与隔离开关激振点之间的距离；三脚架置于弹簧触发激振锤下方；激光测振仪置于所需位置，用于测量隔离开关表面振动参数；工控机与激光测振仪相连，用于控制激光测振仪并完成数据处理、存储及分析；

弹簧触发激振锤包括弹簧触发激振锤柄、弹簧套筒、螺旋弹簧、锤头；其中，弹簧触发激振锤柄下方连接三脚架，上方安装激光测距模块；弹簧套筒与弹簧触发激振锤柄一端相连，弹簧套筒为空心圆筒，内部装有螺旋弹簧，螺旋弹簧一端与弹簧触发激振锤柄相连，另一端与锤头相连。

优选地，锤头内部装有力传感器，力传感器通过电缆与激光测振仪连接，作为同步触发信号提供给激光测振仪，并由工控机控制激光测振仪完成一次振动测试。

优选地，弹簧触发激振锤柄为金属材质，另一端外表面装有橡胶套。

优选地，锤头可压入弹簧套筒内弹簧套筒内设置有空槽，使锤头向内压入时沿空槽滑动。

优选地，锤头根部有突起，突起为圆柱形，空槽上设置若干卡槽，卡槽长度和宽度大于突起直径，锤头压入弹簧套筒内部后转动，突起卡入卡槽内，锁定锤头位置。

优选地，弹簧套筒为透明材料，外部设置有刻度，用于观察螺旋弹簧压缩程度。

优选地，弹簧触发激振锤柄与三脚架为螺栓连接。

实用新型所达到的有益效果：本实用新型是一种用于敞开式隔离开关的振动模态试验系统及方法，实现敞开式隔离开关在不同典型缺陷、不同外施激励条件下的振动模态试验，解决锤击操作重复性差导致无法定量研究振动模态的技术问题。本实用新型试验系统中的弹簧触发激振锤柄弹簧套筒开设有空槽，空槽的多个卡槽可用于卡住锤头突起，可根据试验方案将锤头锁止在所需的位置；空槽处设有刻度，可实时观察螺旋弹簧的压缩量，同时螺旋弹簧更换方便，可模拟不同外施激励条件下的隔离开关模态振动试验研究；弹簧触发激振锤集成激光测距模块和三脚架，可测量并准确调节激振锤与隔离开关测点之间的距离，保证激励源始终处于试验所需位置；本实用新型可用于研究敞开式隔离开关的典型机械缺陷与外施激励条件的关系与变化规律。

附图说明

图1是本实用新型的系统结构原理图；

附图标记：1-弹簧触发激振锤柄，2-橡胶套，3-三脚架，4-激光测距模块， 5-弹簧套筒，6-螺旋弹簧，7-锤头，8-力传感器，9-电缆，10-激光测振仪，11- 工控机，12-凸起，13-卡槽。

具体实施方式

下面根据附图并结合实施例对本实用新型的技术方案作进一步阐述。

如图1所示，一种用于敞开式隔离开关的振动模态试验系统，包括弹簧触发激振锤、激光测距模块4、三脚架3、激光测振仪10和工控机11；其中，弹簧触发激振锤置于试验位置，用于施加外部激励；激光测距模块4置于弹簧触发激振锤的上方，采用激光测距方法测量弹簧触发激振锤与隔离开关激振点之间的距离；三脚架3置于弹簧触发激振锤下方，用于固定弹簧触发激振锤；激光测振仪10置于所需位置，采用多普勒雷达测振原理，测量隔离开关表面振动参数；工控机11与激光测振仪10相连，用于控制激光测振仪10并完成数据处理、存储及分析；

弹簧触发激振锤包括弹簧触发激振锤柄1、弹簧套筒5、螺旋弹簧6、锤头 7；其中，弹簧触发激振锤柄1下方连接三脚架3，用于保证弹簧触发激振锤的稳定触发，上方安装激光测距模块4；弹簧套筒5与弹簧触发激振锤柄1一端相连，弹簧套筒5为空心圆筒，内部装有螺旋弹簧6，螺旋弹簧6一端与弹簧触发激振锤柄1相连，另一端与锤头7相连。

锤头7内部装有力传感器8，力传感器8通过电缆9与激光测振仪10连接，作为同步触发信号提供给激光测振仪10，并由工控机11控制激光测振仪10完成一次振动测试。

弹簧触发激振锤柄1为金属材质，另一端外表面装有橡胶套2，便于试验人员持握。

激光测距模块4安装在弹簧触发激振锤柄1上部的支架上。

锤头7可压入弹簧套筒5内，弹簧套筒5内设置有空槽，使锤头7向内压入时沿空槽滑动。

锤头7根部有突起12，突起为圆柱形12，空槽旁设置若干卡槽13，卡槽 13长度和宽度大于突起12直径，锤头7压入弹簧套筒5内部后转动，突起12 卡入卡槽13内，锁定锤头7，使螺旋弹簧6压缩储能，反方向转动锤头7突起 12使其退出卡槽13可释放弹簧能量，使锤头7沿弹簧套筒5直线运动。

弹簧套筒5为透明材料，外部设置有刻度，用于观察螺旋弹簧6压缩程度。

弹簧触发激振锤柄1与三脚架3为螺栓连接，用于保证弹簧触发激振锤的稳定触发。

一种用于敞开式隔离开关的振动模态试验方法，包括以下步骤：

(1)根据试验方案在隔离开关上设置不同类型的机械缺陷；

(2)根据试验方案选择不同刚度的螺旋弹簧6，并将螺旋弹簧6安装在弹簧触发激振锤柄1上，置于弹簧套筒5中；

(3)将锤头7压入弹簧套筒5中，根据试验方案调节并记录螺旋弹簧6压缩量，将锤头7突起12转入并锁定在弹簧套筒5的卡槽13中，使螺旋弹簧6 压缩储能；

(4)开启激光测距模块4，调节三脚架3位置，使弹簧触发激振锤处于试验所需位置，记录激光测距模块4读数；

(5)开启激光测振仪10，反方向转动锤头7，使突起退出卡槽，释放螺旋弹簧6能量，锤头7沿弹簧套筒5的空槽向前运动，撞击隔离开关，激光测振仪10将检测数据传输至工控机11；

(6)重复步骤(4)～(5)完成弹簧触发激振锤处于不同试验位置情况下的模拟试验；

(7)重复步骤(3)～(6)完成不同螺旋弹簧6压缩量情况下的模拟试验；

(8)重复步骤(2)～(7)完成不同刚度螺旋弹簧6情况下的模拟试验；

(8)重复步骤(1)～(8)完成不同机械缺陷情况下的模拟试验。

机械缺陷包括分合闸卡涩、分合闸不到位、零部件松动和电机故障。

以上对本实用新型所提供的敞开式隔离开关振动模态试验系统进行了详细介绍，本实施例说明的原理及实施方式仅用于帮助理解本实用新型的方法及其核心思想；同时，对于本领域技术人员，依据本实用新型的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处，这些改变之处均在本实用新型的保护范围内，本实施例不应理解为对本实用新型的限制。