操动机构分闸半轴扣接力检测系统及其检测方法
【专利摘要】本发明涉及一种操动机构分闸半轴扣接力检测系统及其检测方法，该检测系统包括压力传感器、信号采集模块、单片机模块、光电隔离模块、模拟开关模块、RC滤波模块、电压跟随模块、V/I转换模块、标准电流信号采集模块、单片机处理模块、电源模块。由压力传感器接受操动机构分闸半轴扣接力，并将传感信息逐次经过信号采集模块、单片机模块、光电隔离模块、模拟开关模块、RC滤波模块、电压跟随模块、V/I转换模块、标准电流信号采集模块、单片机处理模块，最终得到的数据即为分闸半轴扣接力。本发明检测较为简单、可靠，实施较为方便，适合作为检测现有操动机构分闸半轴扣接力的检测系统使用，或同类检测系统的改进。
【专利说明】操动机构分闸半轴扣接力检测系统及其检测方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及操动机构，尤其是一种操动机构分闸半轴扣接力检测系统及其检测方法。
【背景技术】
[0002]随着高压技术不断发展，电力系统不断向高电压、远距离、大容量方向发展，因此电网的安全运行问题日显突出，大量统计数据表明，高压断路器机械稳定性还存在着一些问题，全国电力系统高压断路器设备拒分、拒合事故经常出现。因此操动机构合闸、分闸动作的可靠性及稳定性至关重要，直接影响着电力的输送，和电力系统的安全。
[0003]操动机构中用于合闸保持及储能保持的转轴一般称为半轴，在合闸状态和分闸状态下，根据半轴保持的位置的不同，分别称为合闸半轴和分闸半轴。分闸过程中，影响分闸的因素很多，比如:机构的分闸半轴扣接量大小，复位扭簧和断路器的传动部件。由于这些因素的影响，所以产生了拒分现象。而且，由于机构的受力及分闸扣接力的方向和位置的特殊性，对分闸半轴扣接力的检测异常困难。同时，扣接力的变化幅度比较大，而压力传感器采集的分闸半轴扣接力信号是毫伏级的信号，该信号受到外界影响的因素很多，表现极不稳定，所以在信号传输给采集系统之前需要进行高精度有效的处理，处理后使其成为I?5V或4?20mA的直流标准的信号送到一定距离之外的采集系统，以便采集系统保持其采集数据的稳定性，从而更准确地检测分闸半轴扣接力。
[0004]鉴于分闸半轴扣接力检测的重要性，所以对操动机构的分闸半轴扣接力信号稳定的检测显得尤为的重要，目前还没有较为简单可靠的技术方案。
【发明内容】
[0005]为克服上述问题，本发明的目的是向本领域提供一种操动机构分闸半轴扣接力检测系统及其检测方法，使其解决现有操动机构分闸半轴扣接力检测较为困难、实施不便的技术问题。其目的是通过如下技术方案实现的。
[0006]一种操动机构分闸半轴扣接力检测系统，该检测系统包括:检测操动机构中分闸半轴扣接力的压力传感器、接收压力传感器信号的信号采集模块、对信号采集模块采集的信号进行处理的单片机模块、对单片机输出的脉冲信号进行处理的光电隔离模块、接收所述光电隔离模块处理后的脉冲信号的模拟开关模块、对模拟开关模块输出的电压信号进行处理的RC滤波模块、对RC滤波模块处理后的电压信号进行缓冲处理的电压跟随模块、对电压跟随模块缓冲后的电压信号转换成标准电流信号的V/I转换模块、对V/I转换模块转换后的标准电路信号进行采集的标准电流信号采集模块、对标准电流信号采集模块采集后的信号进行处理的单片机处理模块，以及对上述各模块进行供电的电源模块。
[0007]所述压力传感器安装于操动机构中与分闸半轴的轴端接触感应。
[0008]所述压力传感器为应力应变式传感器，即:其测量的范围根据所述操动机构分闸半轴扣接力的不同而自适应其测量范围，其输出为毫伏级信号。[0009]所述信号采集模块中的采集芯片为高精度的24位A/D转换器芯片。
[0010]所述单片机模块为带有软件调零功能。
[0011]所述模拟开关模块的芯片是采用单路模拟开关芯片。
[0012]所述RC滤波模块采用两级RC滤波电路。
[0013]所述的V/I转换模块输出为两线制的电流信号，该V/I转换模块由一个单电源供电的运放、一个PNP三极管、一个单向功能的二极管、两个可调电阻、一定数量的定值电阻和电容组成。
[0014]所述的单片机模块是利用单片机内部提供的定时器，通过改变定时器的定时初值获得不同的脉冲持续时间，调节波形的占空比，输出PWM脉冲信号。
[0015]该操动机构分闸半轴扣接力检测系统的检测方法为:压力传感器感受到分闸半轴扣接力后，压力传感器把毫伏级电压信号输出给信号采集模块，信号采集模块将压力传感器输出的毫伏级信号经过处理后传送给单片机模块，单片机模块将数据信息进行处理，利用单片机模块内部提供的定时器，产生PWM脉冲信号输出给光电隔离模块，光电隔离模块将脉冲信号转换后控制模拟开关模块产生与时间长短有关系的电压信号，该电压信号经过RC滤波模块处理，处理后的电压信号经过电压跟随模块缓冲稳定之后，传送给V/I转换电路模块，变成相应的标准电流信号，该标准电流信号经过一定距离传输后送到标准电流信号采集模块，经标准电流信号采集模块采集后的信号传送给单片机处理模块进行处理，处理之后得到的数据即为分闸半轴扣接力。
[0016]本发明解决了现有操动机构检测分闸扣接力较为困难、实施不便的技术问题，具有检测较为简单、可靠，实施较为方便的特点，适合作为检测现有操动机构分闸半轴扣接力的检测系统使用，或同类检测系统的改进。
【专利附图】
【附图说明】
[0017]图1是本发明的安装结构示意图。
[0018]图2是本发明的系统结构方框图。
[0019]图中序号的名称为:1、压力传感器，2、信号采集模块，3、单片机模块，4、光电隔离模块，5、模拟开关模块，6、RC滤波模块，7、电压跟随模块，8、V/I转换模块，9、标准电流信号采集模块，10、单片机处理模块，11、电源模块。
【具体实施方式】
[0020]结合附图，对本发明作进一步描述。
[0021]如图1所示，压力传感器I是安装于操动机构安装板侧面，用于感应分闸半轴的轴端。
[0022]如图2所示，操动机构分闸半轴扣接力检测系统包括压力传感器1、信号采集模块
2、单片机模块3、光电隔离模块4、模拟开关模块5、RC滤波模块6、电压跟随模块7、V/I转换模块8、标准电流信号采集模块9、单片机处理模块10、电源模块11。
[0023]电源模块11是输出精准的5V电压，该电压为模拟开关电路提供基准电压。
[0024]V/I转换模块8输出为两线制的4?20mA电流信号，该模块电路中由一个单电源供电的运放、一个PNP三极管、一个常用单向功能的二极管、两个可调电阻、一个以上数量的定值电阻和电容构成。
[0025]单片机模块是利用单片机内部提供的定时器，通过改变定时器的定时初值获得不同的脉冲持续时间，调节波形的占空比，输出PWM脉冲信号。
[0026]该操动机构分闸半轴扣接力检测系统的检测方法为:当压力传感器I感受到分闸半轴扣接力后，压力传感器把毫伏级电压信号输出给信号采集模块2，信号采集模块将压力传感器I输出的毫伏级信号经过处理后送给单片机模块3，单片机模块3对数据信息进行处理。再利用单片机内部提供的定时器，产生PWM脉冲信号输出给光电隔离模块4，光电隔离模块将脉冲信号进行转换后控制模拟开关模块5产生与时间长短有关系的O?5V电压。该电压经过RC滤波模块6之后产生对应的O?5V，该电压经过电压跟随电路模块7缓冲稳定之后，送给V/I转换模块8，变成相应的符合工业标准的4?20mA标准电流信号。该标准电流信号经过一定距离传输后送到标准电流信号采集模块9，在模块9中经过滤波、放大、AD转换之后送给单片机处理模块10进行处理，处理之后相应的数据为分闸半轴扣接力。
【权利要求】
1.一种操动机构分闸半轴扣接力检测系统，其特征在于该检测系统包括:检测操动机构中分闸半轴扣接力的压力传感器(I)、接收压力传感器信号的信号采集模块(2)、对信号采集模块采集的信号进行处理的单片机模块(3)、对单片机输出的脉冲信号进行处理的光电隔离模块(4)、接收所述光电隔离模块处理后的脉冲信号的模拟开关模块(5)、对模拟开关模块输出的电压信号进行处理的RC滤波模块(6)、对RC滤波模块处理后的电压信号进行缓冲处理的电压跟随模块(7)、对电压跟随模块缓冲后的电压信号转换成标准电流信号的V/I转换模块(8)、对V/I转换模块转换后的标准电流信号进行采集的标准电流信号采集模块(9)、对标准电流信号采集模块采集后的信号进行处理的单片机处理模块(10)，以及对上述各模块进行供电的电源模块(11)。
2.根据权利要求1所述的操动机构分闸半轴扣接力检测系统，其特征在于所述压力传感器(I)安装于操动机构中与分闸半轴的轴端接触感应。
3.根据权利要求1所述的操动机构分闸半轴扣接力检测系统，其特征在于所述压力传感器(I)为应力应变式传感器，即:其测量的范围根据所述操动机构分闸半轴扣接力的不同而自适应其测量范围，其输出为毫伏级信号。
4.根据权利要求1所述的操动机构分闸半轴扣接力检测系统，其特征在于所述信号采集模块(2)中的采集芯片为高精度的24位A/D转换器芯片。
5.根据权利要求1所述的操动机构分闸半轴扣接力检测系统，其特征在于所述单片机模块(3)为带有软件调零功能。
6.根据权利要求1所述的操动机构分闸半轴扣接力检测系统，其特征在于所述模拟开关模块(5)的芯片是采用单路模拟开关芯片。
7.根据权利要求1所述的操动机构分闸半轴扣接力检测系统，其特征在于所述RC滤波模块(6 )采用两级RC滤波电路。
8.根据权利要求1所述的操动机构分闸半轴扣接力检测系统，其特征在于所述的V/I转换模块(8)输出为两线制的电流信号，该V/I转换模块由一个单电源供电的运放、一个PNP三极管、一个单向功能的二极管、两个可调电阻、一定数量的定值电阻和电容组成。
9.根据权利要求1所述的操动机构分闸半轴扣接力检测系统，其特征在于所述的单片机模块(3)是利用单片机内部提供的定时器，通过改变定时器的定时初值获得不同的脉冲持续时间，调节波形的占空比，输出PWM脉冲信号。
10.一种如权利要求1所述的操动机构分闸半轴扣接力检测系统的检测方法，其特征在于:压力传感器(I)感受到分闸半轴扣接力后，压力传感器把毫伏级电压信号输出给信号采集模块(2)，信号采集模块将压力传感器输出的毫伏级信号经过处理后传送给单片机模块(3)，单片机模块将数据信息进行处理，利用单片机模块内部提供的定时器，产生PWM脉冲信号输出给光电隔离模块(4)，光电隔离模块将脉冲信号转换后控制模拟开关模块(5)产生与时间长短相关的电压信号,该电压信号经过RC滤波模块(6)处理,处理后的电压信号经过电压跟随模块(7)缓冲稳定之后，传送给V/I转换模块(8)，变成相应的标准电流信号，该标准电流信号经过一定距离传输后送到标准电流信号采集模块(9)，经标准电流信号采集模块采集后的信号传送给单片机处理模块(10 )进行处理，处理之后得到的数据即为分闸半轴扣接力。
【文档编号】G01L5/00GK103728073SQ201310697893
【公开日】2014年4月16日 申请日期:2013年12月17日 优先权日:2013年12月17日
【发明者】胡光福, 厉小润 申请人:胡光福