一种GIL的触头的机械特性检测系统的制作方法

本申请涉及GIL测试领域，更具体地说，涉及一种GIL(GAS Insulation Line，高压气体绝缘金属封闭线路)的触头的机械特性检测系统。

背景技术：

GIL是用于大容量高压电力输送的线路。导体安装在封闭的金属壳体内部，并在壳体与导体之间充填具有绝缘特性的气体，形成GIL。由于制造与运输的制约，GIL不能像导线一样连续，而是采用定长方式制造，运输到现场后安装连接，每段GIL之间导体的连接装置，通过触头实现对导体热胀冷缩的长度变化容差，线路小角度转角的变化。为了提高GIL的运行可靠性，需要提前测试GIL的触头的机械特性，以确定GIL的触头的寿命和质量。因此，现在亟需一种对GIL的触头进行测试的装置。

技术实现要素：

有鉴于此，本申请提出一种GIL的触头的机械特性检测系统，欲模拟触头的滑动、变角度接触的工况，以实现对触头进行寿命试验和质量检测的目的。

为了实现上述目的，现提出的方案如下：

一种GIL的触头的机械特性检测系统，包括：

第一夹持装置1，用于固定触头的固定部分；

第二夹持装置2，用于固定所述触头的移动部分；

与所述第一夹持装置1连接的变位器3，用于调整所述触头的变位角度；

与所述第二夹持装置2连接的动力执行组件4，用于带动所述移动部分在轴向移动；

拉压力传感器5，用于在所述移动部分轴向移动时，实时采集所述移动部分与所述固定部分之间的摩擦力；

直线位移传感器6，用于在所述移动部分轴向移动时，实时采集所述移动部分的位移量；

分别与所述拉压力传感器5、直线位移传感器6连接的信号采集模块7；

分别与所述动力执行组件4、所述信号采集模块7连接的人机交互控制模块8，用于设置所述动力执行组件4的运行参数以及显示所述触头的运动曲线。

优选的，所述系统还包括：触头工作舱9，所述第一夹持装置1和所述第二夹持装置2均安装在所述触头工作舱9内。

优选的，所述触头工作舱9的顶部还包括观察窗91。

优选的，所述触头工作舱9的底部还包括可拆卸连接的异物收集器92。

优选的，所述人机交互控制模块8还包括硬盘和数据传输接口；

所述硬盘，用于存储所述触头的运动曲线数据；

所述数据传输接口，用于将所述硬盘存储的数据传输至外部存储介质。

优选的，所述系统还包括可移动设备机架10，所述可移动设备机架10包括设置在底部的多个轮子11。

优选的，所述可移动设备机架10还包括设置在底部的支架支脚12，所述支架支脚12包括可伸缩机构，所述支架支脚12伸长后可使所有轮子11悬空。

优选的，所述动力执行组件4包括：伺服电机41、传动减速机42、工作缸43和传动轴44；

所述伺服电机41转动时通过传动减速机42使得所述工作缸43驱动丝杠做直线移动带动所述传动轴44进行直线运动，带动所述移动部分在轴向移动。

优选的，所述变位器3包括第一变位器31和第二变位器32；

所述第一变位器31，用于绕所述触头的第一径向转动；

所述第二变位器32，用于绕所述触头的第二径向转动，所述第一径向与所述第二径向垂直。

优选的，所述系统还包括报警装置，用于在所述拉压力传感器5采集的摩擦力大于预设阈值时，控制所述动力执行组件4停止运行，并进行声光报警。

与现有技术相比，本申请的技术方案具有以下优点：

上述技术方案提供的一种GIL的触头的机械特性检测系统，通过变位器3 实现线路小角度转角变化的模拟，即模拟了触头的变角度接触的工况，并通过动力执行组件4实现导体特征冷缩的长度变化，即模拟了触头的滑动工况，通过拉压力传感器5和直线位移传感器6的数据采集分析实现了对触头进行寿命试验和质量检测的目的；以及通过人机交互控制模块8可以针对不同类型触头为动力执行组件4设置对应的运动参数，提高了本系统的适用性，并且整个检测过程自动进行，无需人工监管，节省了人力成本。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据提供的附图获得其他的附图。

图1为本实用新型实施例提供的一种GIL的触头的机械特性检测系统的结构示意图；

图2为本实用新型实施例提供的变位器的结构示意图；

图3为本实用新型实施例提供的动力执行组件的结构示意图；

图4为本实用新型实施例提供的触头的运动曲线示意图；

图5为本实用新型实施例提供的控制驱动以及信号采集的原理示意图；

图6为本实用新型实施例提供的另一种GIL的触头的机械特性检测系统的结构示意图；

图7为本实用新型实施例提供的人机交互控制模块的交互控制面板的示意图。

具体实施方式

下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

本实施例提供了一种GIL的触头的机械特性检测系统，参见图1所示，该系统可以包括：第一夹持装置1、第二夹持装置2、变位器3、动力执行组件4、拉压力传感器5、直线位移传感器6、信号采集模块7和人机交互控制模块8。

第一夹持装置1，用于固定触头的固定部分A。

第二夹持装置2，用于固定触头的移动部分B。

与所述第一夹持装置1连接的变位器3，用于调整所述触头的变位角度。具体的，参见图2，变位器3包括第一变位器31和第二变位器32；第一变位器31，用于绕触头的第一径向转动，第一径向为图示的X轴；第二变位器32，用于绕触头的第二径向转动，第二径向为图示的Z轴。当需要测试触头在小角度偏移情况下的工况时，通过第一夹持装置1端的变位器3实现触头的接触角变位调整。第一变位器31实现触头第一夹持装置1绕X轴的转动微调，以便模拟触头俯仰接触的工况；第二变位器32实现触头第一夹持装置1绕Z 轴的转动微调，以便模拟触头摇摆接触的工况；调整角度在触头的固定部分A 与移动部分B保持接触的情况下进行，调整角度后要将两个变位器锁定，然后再开启动力执行组件4，带动触头的移动部分B在轴向往复动作。在申请一个具体实施例中，第一变位器31和第二变位器32的最大转向角度均为± 3°。

与第二夹持装置2连接的动力执行组件4，用于带动触头的移动部分B 在轴向移动，即在图示的Y方向往复运动。参见图3，动力执行组件4包括：伺服电机41、传动减速机42、工作缸43和传动轴44。伺服电机41转动时通过传动减速机42使得工作缸43驱动丝杠做直线移动带动传动轴44进行直线运动，进而带动与传动轴44连接的触头的移动部分B在轴向移动。

拉压力传感器5，用于在触头的移动部分B轴向移动时，实时采集触头的移动部分B与触头的固定部分A之间的摩擦力。具体的，拉压力传感器5 可以设置在传动轴44上。

直线位移传感器6，用于在触头的移动部分B轴向移动时，实时采集触头的移动部分B的位移量。具体的，直线位移传感器6也安装在传动轴44上。

分别与拉压力传感器5、直线位移传感器6连接的信号采集模块7。

分别与动力执行组件4、信号采集模块7连接的人机交互控制模块8，用于设置动力执行组件4的运行参数以及显示触头的运动曲线。动力执行组件4 的运行参数包括控制触头的移动部分B做轴向运动时的前进动作时间、后退动作时间等。参见图4，触头的运动曲线具体为直线位移传感器6与拉压力传感器5采集的数据之间的关系曲线，横坐标表示移动部分B的位移量，纵坐标表示移动部分B与固定部分A之间的摩擦力。

人机交互控制模块8具体的可以为触摸屏一体机，触摸屏一体机的交互界面采用方便灵活的触摸控制方式，可以对显示的触头的运动曲线进行放大、缩小查看，并可以通过交互界面设置动力执行组件4的运行参数。根据GIL 的电压等级和额定电流要求，可以计算出温升导致的触头的伸缩量，得到触头的移动部分B在轴向往复移动的距离S；根据GIL的目标服役年限、每天温度变化导致的触头伸缩滑动次数，设定触头的移动部分B做往复运动的次数；根据设定的总共测试时间确定触头做往复运动时的速度V。根据需要试验的GIL的触头的尺寸、重量、移动行程和测试频率，通过人机交互控制模块对伺服电机41进行分段设定，插入和退出加减速段的速度值和往复运动行程、往复运动之间的停顿时间(即前进动作与后退动作之间的间隔时间)、以及往复运动的工作次数。

人机交互控制模块8还可以包括硬盘和数据传输接口。硬盘用于存储触头的运动曲线数据；数据传输接口用于将硬盘存储的数据传输至外部存储介质。实验过程行程的运动曲线数据以文本格式保存在系统的硬盘中，并通过数据传输接口可以复制到外部存储介质上，以便进行批量的数据分析和打印处理。

系统的控制驱动以及信号采集原理如图5所示。通过人机交互控制模块8 的人机交互模块设置的控制逻辑以及按钮等提供开关量信息，由数字信号信号处理器进行逻辑运算转换为控制信号，传递给电机智能功率模块对伺服电机41的转速、启停以及运转时间进行控制，从而驱动丝杠进行直线移动的工作缸43带动传动轴44进行直线运动，实现对触头的工作状态模拟；触头的移动部分B移动过程中的位移量、以及与固定部分A的摩擦力通过连接在传动轴44上的直线位移传感器6以及拉压力传感器5获取，并通过信号采集模块7进行信号的放大与转换后传递到数字信号处理器，同时伺服电机41的工作信号通过伺服电机41末端的光电编码器获取，实时上传到数字信号处理器，数字信号处理器将收集的信号处理运算后传递给人机交互控制模块以进行数据的存储、分析以及显示。

利用人机交互控制模块可以进行多种复杂计算的编程和数据处理。比如，根据动量守恒公式mv＝Ft，在v、F、t(采样频率的倒数)可以直接获取的情况下，能够计算出开关内部运动件的等效质量m，通过m的变化曲线，从而推断在长导体(使用配重加载到触头的移动部分B上进行模拟)情况下，触头的移动部分B与固定部分A之间的摩擦力变化情况。

本实施例还提供了另一种GIL的触头的机械特性检测系统，参见图6所示，该系统相比图1公开的系统还可以包括：触头工作舱9、可移动设备机架 10和报警装置。

第一夹持装置1和第二夹持装置2均安装在触头工作舱9内。触头工作舱9的顶部包括观察窗91，观察窗91为透明玻璃以便操作员观察舱内工作情况，观察窗91可向外开启。触头工作舱9的底部还可以设置可拆卸连接的异物收集器92。

可移动设备机架10包括设置在底部的多个轮子11，以及设置在底部的支架支脚12，所述支架支脚12包括可伸缩机构，支架支脚12伸长后可使所有轮子11悬空。

报警装置，用于在拉压力传感器5采集的摩擦力大于预设阈值时，控制动力执行组件4停止运行，并进行声光报警。

动力执行组件4除了传动轴44均安装在箱体13内，同时箱体13内还安装信号采集模块7，人机交互控制模块8可以设置在箱体13上部。触头工作舱9以及箱体13均安装在可移动设备机架10上表面。

通过设置在底部的多个轮子11将本系统移动到目标位置，然后升起支架支脚12将所有轮子悬空，如图6所示状态，防止工作时可移动设备机架10移动；打开观察窗91，使用高压气体清理触头工作舱9内部，将异物清理值异物收集器92内；将异物收集器92取下；将被试验触头的固定部分A和移动部分B分别安装到触头工作舱9内的第一夹持装置1和第二夹持装置2上；微调工作缸43的伸缩距离，将传动轴44与触头工作舱9内的第二夹持装置2连接后，继续推动带有导体的移动部分B前进，直到移动部分B插入固定部分A并达到一定的距离；关闭观察窗；清理掉异物收集器92内的异物，再将异物收集器92安装至触头工作舱9底部。调整第一变位器31和第二变位器32的转向角度，完成实验准备工作。触头工作舱9为封闭空间可以防止触头滑动过程中异物进入。

在人机交互控制模块8的交互控制面板如图7所示，14为触摸屏、15为手动自动转换开关、16为手动操作按钮、17为数据传输接口。开始进行试验工作时，使用手动自动转换开关15，先选择低速的手工工作模式：(1)控制手动操作按钮16选择复位功能，利用工作缸43将触头的移动部分B退回到起始位置；(2)控制移动部分B前进到底，测量得到移动部分B往复运动的行程，设备工作缸43的行程要大于移动部分B往复运动所需的行程；(3)在触摸屏14 的人机交互界面上，分别输入被测试触头的电压等级、往复运动行程、运动时间(或最大的往复运动速度)、往复动作间的间隔时间、运动次数、传感器的采样频率；(4)使用手动自动转换开关15选择自动工作模式，启动系统，按照设定参数进行运行、测试。

在触头的移动部分B往复运动过程中，可以通过回路电阻测量端18实时测量固定部分A与移动部分B的接触电阻的阻值。

人机交互控制模块8，除了包含伺服电机41的上位机、PLC模块外，还包含时间继电器、计数器等。时间继电器为双段时间继电器，两对外置触点分别接入前进移动与后退移动回路，时间继电器接入第三条回路，与往复移动回路形成并联关系。当控制回路接到时间继电器回路时，可通过时间继电器两对外置触点来控制设备的前进与回退动作过程，实现自动控制。

自动测试实现原理如下：在本实施例中，分别设置前进动作与后退动作时间，考虑对伺服电机41的保护，前进动作与后退动作之间设置短时间间隔，具体的设置时间间隔为5～8秒。当使用手动自动转换开关15选择自动工作模式后，时间继电器开始计时，利用电机智能功率模块控制伺服电机41输出的转速、扭矩、行程和工作时间；各个传感器分别实时测量拉压力、速度、电机工作电流值，并传送给信号采集模块7，并在人机交互控制模8进行数据处理和曲线拟合；在进行多次测量后，可以得到同一种触头，在低速运动条件下，力值变化统计曲线的平均值，作为目标曲线，即图4中实线。后续的触头测试时，以此目标曲线作为参考，并设定上下偏差值，及图4中虚线，如果有超差，则人机交互控制模块进行报警，并给出偏差值标识。

本系统具有过载保护功能，在触摸屏14能够设置摩擦力的最大值，当某次运动过程中触头由于偏角过大，移动部分B插入固定部分A的过程出现卡滞等问题而导致某一点力值超过此最大值时，系统会做出判断，发出一个信号，将数据采集控制板输出常闭节点断开，切断控制回路总线，同时电机回路断电，从而保护设备和触头，操作人员可以及时的进行检修维护。计数器常闭点同时也串入电机回路，其目的在于，保护设备的动力执行组件4。利用操作次数为系统设定定期维修期(如：累计工作1000万次)，该操作次数设置在计数器上，工作缸43每往复运动一次，计数一次，当计数值达到设置的操作次数时，计数器串在电机回路的常闭触点断开，对设备进行操作保护，并为设备使用人员进行维修、润滑报警，促使使用人员进行设备状态检测，并重新对计数器清零。

在本文中，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的设备中还存在另外的相同要素。

本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。

对实用新型所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本实用新型。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本实用新型的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本实用新型将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。