一种高压隔离开关操作箱主轴扭矩标定传感器及标定方法与流程

本发明涉及供电或配电用的开关装置，尤其是涉及一种高压隔离开关操作箱主轴扭矩标定传感器及标定方法。

背景技术：

高压隔离开关是变电站用量最多的设备之一，它的故障率也高居榜首。主要是因为户外隔离开关传动环节直接暴露在大气中经受着日晒雨淋，平时操作频率较低，轴销、轴承等传动部位缺少润滑和相对运动，因此其操作卡涩的情况较多。目前，高压隔离开关的状态检测手段主要依赖红外、接触电阻、超声进行，惟独机械故障还没有一个有效监测手段。隔离开关的机械故障不能早诊断、早处理，往往处于“不坏不知，不坏不修、坏了已晚”的被动局面，导致因隔离开关机械卡涩故障造成“非停”的事故频发。

由于现有的扭矩传感器安装在户外隔离开关传动环节直接暴露在大气中经受着日晒雨淋，很容易损坏，所以采用压电片获取主轴电信号，再将其转变为转矩值的方式测量，但是在进行转矩现场测量时，每个高压隔离开关的电动机构主轴均不相同，因此需要现场进行标定。

技术实现要素：

本发明的目的就是为了克服上述现有技术存在的缺陷而提供一种适用于现场、客观准确的高压隔离开关操作箱主轴扭矩标定传感器及标定方法。

本发明的目的可以通过以下技术方案来实现：

一种高压隔离开关操作箱主轴扭矩标定传感器，用以现场标定对设置在高压隔离开关操作箱主轴上的扭矩传感器，所述的扭矩传感器包括由4片粘贴在主轴上的压电片组成的全桥测量电路、电源、放大器和ad转换器，该标定传感器包括依次连接的夹持组件、摇臂和手柄，所述的摇臂和手柄之间设有一标准扭矩传感器，所述的夹持组件抱紧主轴，所述的标准扭矩传感器和扭矩传感器均与外置的检测仪连接。

所述的夹持组件包括通过旋钮相互抱合的第一夹块和第二夹块，所述的第一夹块和第二夹块抱紧主轴，并且通过止紧螺栓防滑。

所述的第一夹块和第二夹块均为u形。

一种高压隔离开关操作箱主轴扭矩标定传感器的标定方法，包括以下步骤：

1)标定前的准备：

11)现场转动高压隔离开关操作箱的分合闸摇把进行隔离开关的分合闸动作，选定在分合闸过程中操作力最小的位置进行标定；

12)将标定传感器夹在主轴传感器的上方50mm处；

13)将扭矩传感器和标定传感器的信号线分别与检测仪连接；

2)现场标定：

21)固定标定传感器手柄，用以阻止主轴转动；

22)操作分合闸摇把进行分合闸动作，使标定传感器的扭矩读数≥10n.m。

23)定标计算，读取标定传感器和扭矩传感器的输出值m0和m，获得定标参数a；

24)在获取获得定标参数a后，根据现场扭矩传感器的度数乘以定标参数a即得实际的主轴扭矩。

所述的步骤23)中，定标参数a的计算式为：

a＝m0/m。

与现有技术相比，本发明具有以下优点：

目前国内外对高压隔离开关机械故障没有一个有效监测手段，只能依赖产品既有质量和防腐性能和现场工作人员主观经验和技术能力，不能及时准确判断潜在的机械故障，往往在使用时却因机械故障而操作失败，严重影响供电可靠性及电网安全运行。该装置实现对隔离开关机械性能进行自动监测，只要有分合闸操作，就有数据反馈，能够客观、准确、及时对隔离开关运行状态进行掌控，通过专家诊断系统能极早发现故障隐患。不仅提高了隔离开关的状态检修水平，也提高了电网安全运行水平。

附图说明

图1为现场转矩测量原理示意图。

图2为标定传感器结构示意图。

图3为第一夹块的结构示意图。

图4为第二夹块的结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本发明进行详细说明。

实施例

针对目前对高压隔离开关机械性能没有自动检测设备的现状，通过研制专用的扭矩、角度等传感器，对隔离开关负载扭矩这一重要参数进行测量，自动绘制出扭矩与主轴转动角度关系曲线，并自动分析出该台设备曲线与历史曲线的差异，从而为状态检修提供科学依据，也可作为设备日常运行状态评价依据。

由于该自动检测装置用于已安装调试具备运行条件或已运行的设备，因此主轴扭矩的测量不得断开原有轴系，现采取的方案是在输出轴上粘贴应变片，应变片的电阻值会随主轴扭矩的变化而变化，通过电路将电阻变化值转换成电压信号输入电脑进行处理。不过此时电脑只能显示变化的电压值，需要直接显示扭矩值，还得输入电流与扭矩的比例系数，即1毫伏代表扭矩是几牛米。该比例系数的确定就需要有一个标准扭矩传感器在现场进行试验。本项目首先要研究一种主轴扭矩标定传感器及现场标定方法，并且在现场要简单易行。

该项目需要测量的是电动机构主轴输出扭矩，如前所述，应变片用专用胶粘贴在主轴上，当主轴驱动负载转动时，负载阻力使主轴发生微量弹性变形，应变片上电阻丝的电阻值随着它所受的机械变形的大小而发生相应的变化。因此，检测电阻的变化值就能方面测量施加在主轴上的扭矩，即扭矩传感器需要在现场制作，如图1所示。现场制作的扭矩传感器首先需要标定才能反映真正的扭矩值。

1)标定方法

标定前的准备

a.用原配摇把手摇进行隔离开关的进行分合闸，在分闸或合闸过程中手感操作力最小的位置停下，在此位置进行标定；

b.将标定传感器夹在主轴传感器的上方约50mm处；

c.将主轴扭矩传感器和标定传感器信号线分别插入检测装置相应的插孔，再将检测装置打开处于工作状态，并整机清零。

开始标定

a.一人用手抓住标定传感器手柄，企图阻止主轴转动；

b.另一人手摇电动机构进行分闸或合闸，使标定传感器的扭矩读数≥10n.m。

c.计算

这时标定扭矩传感器和被标定传感器会分别输出m0和m，将m0/m得系数a，则测量值乘以系数a就是我们需要的主轴扭矩值。在实际上仪器自动锁定最大值，自动计算系数并保存。

2)标定传感器

图2是扭矩标定传感器的结构图，它由扭矩传感器、摇臂、手柄、夹块、信号插座等组成。摇臂一端与夹块连接，传感器串接于摇臂与手柄之间。当手握手柄保持静止夹块随轴转动时，在传感器两端就产生扭矩信号，此信号通过插座、电缆输入检测装置。

所有材料均选用高强铝合金，目的是降低重量使标定不产生附加扭矩，又能保证强度。止紧螺栓是防止夹块打滑，影响标定的准确性。

传感器选用高精度、超小型扭力传感器，其目的也是为了减小整体体积与重量，确保标定精度。

夹块设计如图3和图4所示，夹块均设计成“u”字形，目的可夹持不同直径的主轴，满足检测主轴可以测量10-50kv隔离开关的整体要求。

技术特征：

技术总结
本发明涉及一种高压隔离开关操作箱主轴扭矩标定传感器及标定方法，用以现场标定对设置在高压隔离开关操作箱主轴上的扭矩传感器，所述的扭矩传感器包括由4片粘贴在主轴上的压电片组成的全桥测量电路、电源、放大器和AD转换器，该标定传感器包括依次连接的夹持组件、摇臂和手柄，所述的摇臂和手柄之间设有一标准扭矩传感器，所述的夹持组件抱紧主轴，所述的标准扭矩传感器和扭矩传感器均与外置的检测仪连接。与现有技术相比，本发明具有适用于现场、客观准确等优点。

技术研发人员：徐楠;李洋;王栋;王威;王大方;黄震宇;刘君华;李宁;周录波;陆云;钱经;吴佳懿;雷兴;顾立堃;冒友建;王晓娟;张建
受保护的技术使用者：国网上海市电力公司;江苏省如高高压电器有限公司
技术研发日：2017.05.16
技术公布日：2017.09.15