一种通过开关触头压力变化判断开关断口状态的装置制造方法
【专利摘要】本实用新型公开了一种通过开关触头压力变化判断开关断口状态的装置。断路器断口在动作之前和之后，开关触头压力值会发生突变，本实用新型利用安装在开关触头上的压力传感器采集该压力变化以及发生压力突变的时间；该装置能够对开关断口状态改变的时间准确测量，特别适用于智能开关在线监测装置，使得在线监测装置基于开关断口状态变化的计算和测量更加准确，使得在线监测装置的分析结果更加具有指导意义。
【专利说明】一种通过开关触头压力变化判断开关断口状态的装置
【【技术领域】】
[0001]本实用新型涉及一种开关断口状态的判断方法。特别涉及一种通过开关触头压力变化判断开关断口状态的装置。
【【背景技术】】
[0002]断路器作为电力系统中最重要的设备之一，肩负着控制和保护的双重任务，其性能的可靠性关系到电力系统的安全运行。国际大电网会议及我国电力研究院关于高压断路器故障的统计调查显示:断路器的大多数故障(主要故障的70%和次要故障的86%)发生在机械机构，主要涉及操动机构、监视装置和辅助装置等。有关统计表明，一半以上的变电站维护费用是花在开关上，而其中60%的费用是花在断路器的小修和例行检修上；另外根据统计，10%的断路器故障是由于不正确的检修所致，断路器的检修需要完全解体，既费时，其费用成本也很高，可达到断路器购买成本的1/3到1/2，而且解体和重新装配又有很高的机率带来新的故障隐患，因此断路器的机械特性在线监测等监测装置应运而生。
[0003]在线监测装置可以对断路器等开关设备的动作特性进行实时监测，及时发现异常并进行处理，为断路器等开关 设备的运行维护提供了方便。在线监测装置在分析计算所采集的数据时，目前通常采用的方法是通过电流通断或行程变化来判断断路器的断口状态变化。但这两种方法都有一定的缺陷:如通过电流的通断判断，由于预击穿和燃弧时间无法进行准确的估计和计算，从而导致对断口状态变化时刻无法进行准确的计算；如通过离线时测量到全行程的比例(通常是全行程的67%-77%)判断断口状态的变化时刻，但由于断路器在线运行时开关的机械特性会随时间的推移发生变化，导致在线运行时估算的断口时刻与出厂时估算时刻误差较大；因此现行取值方法常常会遇到无法准确的确定断路器触头的状态变化时刻以及刚分点和刚合点。这样就会引起后续计算的不准确，如无法准确确定断路器的平均分合闸速度和刚分刚合速度、过冲、反弹等机械参数，也无法准确计算断路器分合闸时间和燃弧时间，从而直接影响选相控制精度和电寿命、机械寿命等断路器性能的分析结果，从而直接影响整体监测系统的分析结果。
[0004]可以说目前在线监测装置虽然能监测到一些数据，但无法根据这些数据计算分析出具有指导意义的结果。这在很大程度上是由于对断口状态改变的时间无法准确的判断而造成的。
[0005]准确的测量到断口状态改变的时间点，可以对开关的机械特性进行准确的后续计算，还可以通过i2t来计算开关设备的电寿命参数。有了这些准确的计算，开关设备的在线监测系统的专家系统才可能将开关设备的寿命等情况准确的反映出来，并进一步指导开关设备的运行和维护。
【实用新型内容】
[0006]本实用新型所解决的技术问题是，克服现有技术的不足，提供一种通过开关触头压力变化判断开关断口状态的装置，以准确判断断口状态，适用于各种在线和离线监测装置进行分析和计算。
[0007]本实用新型所采用的技术方案是:
[0008]一种通过开关触头压力变化判断开关断口状态的装置，包括绝缘拉杆以及安装在绝缘拉杆内的压力传感器，所述绝缘拉杆的底端开设有容纳压力传感器的安装槽，所述压力传感器安装在该安装槽内。
[0009]所述压力传感器通过金属嵌件安装在压力传感器的安装槽内。
[0010]所述金属嵌件与绝缘拉杆通过突起和凹槽紧密卡合。
[0011]所述通过开关触头压力变化判断开关断口状态的装置进一步包括电压放大单元、与电压放大单元相连的数据处理单元，所述压力传感器的输出端与电压放大单元的输入端相连。
[0012]与现有技术相比，本实用新型至少具有以下有益效果:本实用新型在开关触头上安装压力传感器，这样当断口在动作时，开关触头的压力发生突变，该压力突变通过该压力传感器采集到，通过该压力变化确定断口状态发生变化的时间点。因此，本实用新型在不影响开关设备绝缘和开断的前提下，采用机械的方式测量得到开关设备的断口接触时刻和断口分离时刻，用于对开关设备的各种测量与监测，使开关的监测分析设备的计算分析结果更加准确。
【【专利附图】
【附图说明】】
[0013]图1为平板触头结构断路器合闸过程压力变化及断口状态示意图。
[0014]图2为平板触头结构断路器分闸过程压力变化及断口状态示意图。
[0015]图3为压力传感器的等效电路图。
[0016]图4为本实用新型安装了压力传感器的绝缘拉杆示意图。
[0017]图5为本实用新型实施过程流程图。
[0018]其中，I为绝缘拉杆，2为金属嵌件，3为压力传感器。
【【具体实施方式】】
[0019]本实用新型在开关设备的传动链上安装压力传感器，采集开关设备动作过程中的压力突变，用来判断开关设备的触头状态和位置，以及刚分、刚合点。
[0020]请参阅图1及图2所示，由于断路器的断口状态在每次动作之前和之后，触头压力值都会有一个数量级的突变变化，比如合闸时从100牛陡增到2000牛，而分闸时从3000牛陡降至200牛。通过安装在绝缘拉杆上的压力传感器，可以采集到压力的突变，触头压力的突变时间也就是断路器断口状态发生改变的时间。用这种方法可以采集到断路器断口状态改变的准确时间，可以用于后续的准确的分析计算，对于在线监测设备分析计算结构的准确性有极大的提闻。
[0021]各种类型的开关和断路器在分合操作的时候都会存在这个压力值的阶跃变化，所不同的是压力值的具体值会随着开关或断路器结构的不同而稍有不同。但这些结构不同所带来的压力值的不同，并不影响对力值阶跃变化的测量和判断。因此，此种方法适用于真空、SF6等各种类型的开关和断路器。
[0022]下面以12kV智能真空断路器为例对本实用新型方法做详细描述:[0023]第一步，传感器的设计与安装
[0024]在断路器驱动机构的传动链上串联安装一个压力传感器，该压力传感器可以耐受一定的冲击力，该传感器负责米集传动链上的压力/拉力。
[0025]为了使断路器在安装传感器之后不影响自身的绝缘性能等，在本例中传感器安装在绝缘拉杆上，将传感器与绝缘拉杆进行了一体化设计，在不影响功能的前提下，对传感器进行了外形设计并更改了绝缘拉杆原有的部分结构。安装了压力传感器的绝缘拉杆的示意图，参见图4，具体地说，绝缘拉杆I的底端开设有安装槽，在该安装槽内安装有U形的金属嵌件2，该金属嵌件2与绝缘拉杆I通过突起和凹槽卡合连接，所述压力传感器I安装在U型的金属嵌件2内。
[0026]第二步，传感器信号的采集
[0027]本例中压力传感器工作所需要的供电电压为10V。压力传感器对外接线为四根，其中两根为输出线，两根为电源线。(参见图3)。本例中传感器的电源由断路器的智能终端提供，信号的采集处理同样由智能终端来完成，因此传感器的四根线都接入到断路器内部指定的端子排上，实现与智能终端的连接。
[0028]第三步，传感器信号的处理
[0029]传感器输出的信号为毫伏级直流电压信号，智能终端内集成了可以处理传感器信号的模块和功能。所采集到的传感器信息首先经过放大，将毫伏级的电压信号放大成为伏级电压信号，在本例中放大后的信号数值范围在-1OV到+IOV之间。智能终端内的相应模块/程序将放大后的电压信号转化为监测点的压力值，并同时输出相应的断口压力变化曲线。
[0030]第四步，传感器信号的分析
[0031]智能终端内会持续监测传感器的反馈信号，将换算得到的压力变化值进行分析，如果达到预设的压力突变值(根据产品结构和参数的不同，该数值不尽相同)，做出综合判断，将该时间点作为断口状态发生变化的时间点进行输出。
[0032]第五步，最终结果的应用
[0033]经过修正和优化的结果，可以准确的反映开关设备断口状态的变化情况。这个结果可以用于后续的断路器分合闸时间和燃弧时间的计算，可以实现对断路器机械特性准确的分析计算，实现对开关设备选相控制等策略性功能的实现。
[0034]本实用新型的方法适合各种类型的开关设备。不同之处在于实施过程中的细节，比如:传感器的参数、位置以及信号门限值的设定，信号处理的判据等方面会有不同。
【权利要求】
1.一种通过开关触头压力变化判断开关断口状态的装置，其特征在于:包括绝缘拉杆(O以及安装在绝缘拉杆(I)内的压力传感器(3)，所述绝缘拉杆(I)的底端开设有容纳压力传感器的安装槽，所述压力传感器(3)安装在该安装槽内。
2.根据权利要求1所述的一种通过开关触头压力变化判断开关断口状态的装置，其特征在于:所述压力传感器通过金属嵌件(2)安装在压力传感器的安装槽内。
3.根据权利要求2所述的一种通过开关触头压力变化判断开关断口状态的装置，其特征在于:所述金属嵌件(2)与绝缘拉杆(I)通过突起和凹槽紧密卡合。
4.根据权利要求1所述的一种通过开关触头压力变化判断开关断口状态的装置，其特征在于:所述通过开关触头压力变化判断开关断口状态的装置进一步包括电压放大单元、与电压放大单元相连的数据处理单元，所述压力传感器的输出端与电压放大单元的输入端相连。
【文档编号】G01M13/00GK203630307SQ201320825259
【公开日】2014年6月4日 申请日期:2013年12月13日 优先权日:2013年12月13日
【发明者】殷晓刚, 骆虎, 武星, 贾一凡, 魏泉 申请人:中国西电电气股份有限公司