本实用新型涉及一种高速电力开关的测速装置。
背景技术：
近年来，随着地铁、轻轨、舰船、电力系统等领域供电系统的飞速发展，发展快速开关已成为满足直流输电系统中低端保护需求的必然趋势。当系统出现短路故障时，采用性能可靠的快速开关在很短的时间内分断故障电流，可有效保护电力设备及人员安全。
基于电磁斥力机构的高速电力开关，其结构简单、分合闸速度快，与大功率电力电子器件相比，通态损耗较小，在电力系统故障限流、电能质量控制、直流断路器以及相控开关等诸多领域具有广阔的应用前景。
但是基于电磁斥力机构的高速电力开关的触头运动速度、加速度远大于一般开关，传统辅助触点式的位置信号检测方法在机械寿命上很难保证，需要设计不受外界电磁干扰，可靠性高的检测方法。
技术实现要素：
本实用新型所要解决的技术问题在于克服现有技术不足，提供一种高速电力开关的测速装置，具有结构简单、成本低、响应速度快、抗振及抗电磁干扰能力强、可靠性高、抗腐蚀性强、耐高压等优点。
本实用新型具体采用以下技术方案解决上述技术问题：
一种高速电力开关的测速方法，将光信号分为两路，并令这两路光信号分别经由两条固定的光通道进行传输，然后分别转换为电信号；设置一个与所述高速电力开关的动触头随动的遮光板，并将该遮光板配置为：当所述高速电力开关的动触头处于合闸位置时，两条光通道中的一条被所述遮光板截断；当所述高速电力开关的动触头处于分闸位置时，两条光通道中的另一条被所述遮光板截断；根据两条光通道输出的电信号获得所述高速电力开关的动触头在合闸位置与分闸位置之间的运动时间，进而计算出所述高速电力开关的动触头速度与加速度。
根据相同的实用新型思路还可以得到以下技术方案：
一种高速电力开关的测速装置，包括：
光源，用于生成光信号；
光分路器，用于将光源生成的光信号分为两路；
两条固定的光通道，用于分别传输光分路器分出的两路光信号；
两个光电探测器，用于将两条光通道的输出光信号分别转换为电信号；
遮光板，其与所述高速电力开关的动触头随动，并被配置为：当所述高速电力开关的动触头处于合闸位置时，两条光通道中的一条被所述遮光板截断；当所述高速电力开关的动触头处于分闸位置时，两条光通道中的另一条被所述遮光板截断；
信号处理单元，用于根据两条光通道输出的电信号获得所述高速电力开关的动触头在合闸位置与分闸位置之间的运动时间，进而计算出所述高速电力开关的动触头速度与加速度。
优选地，所述光通道包括前后设置的两个光学准直器，所述遮光板通过插入这两个光学准直器之间实现对该光通道的截断。
进一步优选地，所述光学准直器为光纤准直器。
更进一步地优选地，所述光纤准直器的准直透镜为C-lens或G-lens准直透镜，尾纤为单模光纤。
优选地，所述光源为脉冲光源，其所输出光脉冲的宽度及频率可调。
优选地，所述光分路器为PLC光分路器或光纤耦合器。
一种高速电力开关，其包含如上任一技术方案所述测速装置。
相比现有技术，本实用新型技术方案及其进一步改进或优选方案具有以下有益效果：
1.本实用新型采用低成本的单模光纤传输光信号实现高速电力开关运动速度、加速度及运动状态的检测，相对于传统的磁栅尺加速度传感器，具有抗电磁干扰及抗腐蚀能力强、无源、耐高压、响应速度快、结构简单、成本低等优点。
2.本实用新型可精确测量高速电力开关运动过程中，动触头运动的速度、加速度、回弹及运行状态，为高速开关的优化设计提供直接的试验数据及依据。
附图说明
图1为本实用新型测速装置的一种优选结构示意图；
图2为两条光通道输出的电信号波形。
具体实施方式
针对高速电力开关的测速难题，本实用新型的解决思路是利用光学的方法来实现对动触头运动速度、加速度的准确测量，具有抗电磁干扰及抗腐蚀能力强、无源、耐高压、响应速度快、结构简单、成本低等优点。
具体而言，本实用新型所提出的高速电力开关的测速装置，包括：
光源，用于生成光信号；
光分路器，用于将光源生成的光信号分为两路；
两条固定的光通道，用于分别传输光分路器分出的两路光信号；
两个光电探测器，用于将两条光通道的输出光信号分别转换为电信号；
遮光板，其与所述高速电力开关的动触头随动，并被配置为：当所述高速电力开关的动触头处于合闸位置时，两条光通道中的一条被所述遮光板截断；当所述高速电力开关的动触头处于分闸位置时，两条光通道中的另一条被所述遮光板截断；
信号处理单元，用于根据两条光通道输出的电信号获得所述高速电力开关的动触头在合闸位置与分闸位置之间的运动时间，进而计算出所述高速电力开关的动触头速度与加速度。
为了便于公众理解，下面以一个具体实施例并结合附图来对本实用新型的技术方案进行详细说明：
如图1所示，本实施例中的测速装置包括光源、1×2光分路器、光纤准直器1、光纤准直器2、光纤准直器3、光纤准直器4、遮光板、光电探测器1、光电探测器2和信号处理单元。
如图1所示，光源的输出端与1×2光分路器的输入端连接，1×2光分路器的一个输出端口与光纤准直器1的输入端连接，1×2光分路器的另一个输出端口与光纤准直器3的输入端连接；光纤准直器2的输出端与光电探测器1的输入端连接，光电探测器1的输出端与信号处理单元连接；光纤准直器4的输出端与光电探测器2的输入端连接，光电探测器2的输出端与信号处理单元连接。光纤准直器1与光纤准直器2形成一条固定的光通道，光纤准直器3与光纤准直器4形成另一条固定的光通道，本实施例中两条光通道相互平行。
所述遮光板被固定在高速电力开关的运动连杆上，与所述高速电力开关的动触头随动，并被配置为：当所述高速电力开关的动触头处于合闸位置时，两条光通道中的一条被所述遮光板截断；当所述高速电力开关的动触头处于分闸位置时，两条光通道中的另一条被所述遮光板截断。
本实施例中所使用光纤准直器的准直透镜为C-lens或G-lens准直透镜，尾纤为单模光纤。可降低光信号传输过程中的损耗，提高系统的可靠性。
本实施例中1×2光分路器优选采用PLC光分路器或光纤耦合器，可提高系统集成度。
本实施例中的光源为脉冲光源，其所输出光脉冲的宽度及频率可调。
上述测速装置的工作原理如下：
光源发出的光脉冲经过1×2光分路器后，被分成两路输出，这两路光分别经过两对光纤准直器后，被信号处理单元接收。当高速电力开关的动触头处于运动的起始位置(合闸位置/分闸位置)时，遮光板位于光纤准直器1和光纤准直器2之间，挡住1×2光分路器的第一路输出光，光电探测器1不能接收到光源光脉冲，如图2中下方的信号波形所示。当高速电力开关的动触头处于运动的终止位置(分闸位置/合闸位置)时，遮光板位于光纤准直器3和光纤准直器4之间，挡住1×2光分路器的第二路输出光，光电探测器2不能接收到光源发出的光脉冲，如图2中上方信号波形所示。
信号处理单元接收到两路光电探测器送来的脉冲信号后，可精确计算出遮光板的运行时间，再根据遮光板的有效行程可计算出高速电力开关动触头运动的速度和加速度，具体如(1)式和(2)式所示。
高速电力开关动触头运动的速度如下：
其中，s为遮光板的有效行程；t为遮光板的运动时间。
高速电力开关动触头运动的加速度如下：
信号处理单元所执行处理过程均为现有成熟技术，此处不再赘述。