一种测量断路器绝缘拉杆动态受力的方法及系统与流程

本申请涉及高压开关设备技术领域，特别是涉及一种测量断路器绝缘拉杆动态受力的方法及系统。

背景技术：

绝缘拉杆是高压交流断路器的关键部件，装设在灭弧室和操动机构之间，用于将运动从接地部分传送到高电位部分的绝缘构件，以实现电气连接的通断。绝缘拉杆的结构特点是细而长，在断路器开合操作过程中承受一定的拉伸和压缩载荷及瞬时的操作冲击电压，因此要求具备优异的机械和电气性能。

掌握绝缘拉杆在断路器操作过程中的动态受力特性对于绝缘拉杆的产品设计、结构改进、故障分析等均具有重要意义。当前断路器绝缘拉杆的受力分析均采用仿真计算的方法，如先估算绝缘拉杆末端的运动质量，然后通过操动机构的行程曲线推算绝缘拉杆的受力，这种方法的误差很大，且无法准确掌握绝缘拉杆的瞬态受力情况。

针对上述的现有技术中存在的当前断路器绝缘拉杆的受力分析均采用仿真计算的方法，如先估算绝缘拉杆末端的运动质量，然后通过操动机构的行程曲线推算绝缘拉杆的受力，这种方法的误差很大，且无法准确掌握绝缘拉杆的瞬态受力情况的技术问题，目前尚未提出有效的解决方案。

技术实现要素：

本公开的实施例提供了一种测量断路器绝缘拉杆动态受力的方法及系统，以至少解决现有技术中存在的当前断路器绝缘拉杆的受力分析均采用仿真计算的方法，如先估算绝缘拉杆末端的运动质量，然后通过操动机构的行程曲线推算绝缘拉杆的受力，这种方法的误差很大，且无法准确掌握绝缘拉杆的瞬态受力情况的技术问题。

根据本公开实施例的一个方面，提供了一种测量断路器绝缘拉杆动态受力的方法，包括：通过测力传感器测量断路器绝缘拉杆在断路器本体分合闸过程中的电荷量信号，并通过位移传感器测量断路器绝缘拉杆在断路器本体分合闸过程中的位移信号，其中，电荷量信号以及位移信号为断路器绝缘拉杆在断路器本体分合闸过程中的受力；将电荷量信号转换为第一电压信号，将位移信号转换为第二电压信号，并将第一电压信号和第二电压信号发送至数据采集终端；根据第一电压信号和第二电压信号，确定断路器绝缘拉杆的动态受力。

根据本公开实施例的另一方面，还提供了一种基于测力传感器测量断路器绝缘拉杆动态受力的系统，包括：测量受力模块，用于通过测力传感器测量断路器绝缘拉杆在断路器本体分合闸过程中的电荷量信号，并通过位移传感器测量断路器绝缘拉杆在断路器本体分合闸过程中的位移信号，其中，电荷量信号以及位移信号为断路器绝缘拉杆在断路器本体分合闸过程中的受力；发送电压信号模块，用于将电荷量信号转换为第一电压信号，将位移信号转换为第二电压信号，将第一电压信号和第二电压信号发送至数据采集终端；确定动态受力模块，用于根据第一电压信号和第二电压信号，确定断路器绝缘拉杆的动态受力。

在本发明中，通过将压电式力学传感器及其辅助连接件串联在操动机构输出杆和绝缘拉杆之间，可以直接测试绝缘拉杆在断路器分合闸过程中受力过程，配以电荷型数据采集模块，可实现100khz的采样频率，最终给出绝缘拉杆的动态受力曲线。压电式传感器在受到外部载荷时产生电荷，电荷量的大小与作用力值成正比。电荷量传输至信号调理器，可在信号调理器显示屏上读取传感器所承受的载荷值。因断路器操作是一个瞬态过程，仅凭目视是很难读取在操作过程中的实际力值，将电荷型数据采集模块测得的数据输出至计算机，即可获得绝缘拉杆的受力-时间曲线。

进而解决了现有技术中存在的当前断路器绝缘拉杆的受力分析均采用仿真计算的方法，如先估算绝缘拉杆末端的运动质量，然后通过操动机构的行程曲线推算绝缘拉杆的受力，这种方法的误差很大，且无法准确掌握绝缘拉杆的瞬态受力情况的技术问题。

附图说明

此处所说明的附图用来提供对本公开的进一步理解，构成本申请的一部分，本公开的示意性实施例及其说明用于解释本公开，并不构成对本公开的不当限定。在附图中：

图1是根据本公开实施例所述的一种测量断路器绝缘拉杆动态受力的方法的流程示意图；

图2是根据本公开实施例所述的力学传感器及其过渡件装配示意图；

图3是根据本公开实施例所述的整体装配结构示意图；

图4是根据本公开实施例所述的力传感器、位移传感器与断路器及液压机构连接原理示意图；

图5是根据本公开实施例所述的环型压电式力学传感器的示意图；

图6是根据本公开实施例所述的断路器分闸操作过程测试结果的示意图；

图7是根据本公开实施例所述的断路器合闸操作过程测试结果的示意图；

图8是根据本公开实施例所述的一种测量断路器绝缘拉杆动态受力的系统的示意图。

具体实施方式

现在参考附图介绍本发明的示例性实施方式，然而，本发明可以用许多不同的形式来实施，并且不局限于此处描述的实施例，提供这些实施例是为了详尽地且完全地公开本发明，并且向所属技术领域的技术人员充分传达本发明的范围。对于表示在附图中的示例性实施方式中的术语并不是对本发明的限定。在附图中，相同的单元/元件使用相同的附图标记。

除非另有说明，此处使用的术语(包括科技术语)对所属技术领域的技术人员具有通常的理解含义。另外，可以理解的是，以通常使用的词典限定的术语，应当被理解为与其相关领域的语境具有一致的含义，而不应该被理解为理想化的或过于正式的意义。

根据本实施例的第一个方面，提供了一种测量断路器绝缘拉杆动态受力的方法100。参考图1所示，该方法100包括：

s102:通过测力传感器测量断路器绝缘拉杆在断路器本体分合闸过程中的电荷量信号，并通过位移传感器测量断路器绝缘拉杆在断路器本体分合闸过程中的位移信号，其中，电荷量信号以及位移信号为断路器绝缘拉杆在断路器本体分合闸过程中的受力；

s104:将电荷量信号转换为第一电压信号，将位移信号转换为第二电压信号，并将第一电压信号和第二电压信号发送至数据采集终端；

s106:根据第一电压信号和第二电压信号，确定断路器绝缘拉杆的动态受力。

具体地，参考图2、图3以及图4所示，本实施例测量断路器绝缘拉杆动态受力使用了测力学传感器、电荷型数据放大器、测量传输线、数据采集终端等。

参考图2所示，测力传感器通过过渡接头装配于断路器本体的连接轴上，串联在断路器本体和液压操动机构之间，测力传感器可直接测得断路器在分合闸过程中的操作瞬态力，装配位置及结构示意图参考图3所示。断路器连接轴上同时还可装配位移传感器，用以获取断路器在操作过程中的行程曲线，这样就可获取同一时标下的断路器的位移-时间和操作力-时间的曲线。力传感器、位移传感器与断路器及液压机构连接原理示意图参考图4所示。

参考图5所示，测力传感器采用力环型电式力学传感器，测力传感器中间有孔，便于连杆从传感器中心穿过，测力传感器两侧采用螺栓紧固，并实施预紧。

操动机构接头直接与操动机构相连，输出操作动力。过渡接头置于力环传感器的的两侧，通过双头螺杆实现对力环传感器的紧固，过渡接头内螺纹内嵌了钢丝螺套，提高螺纹的连接强度防止松脱。锁紧螺母用于将绝缘拉杆与力传感器相连。

操动机构为动力输出部件，通过绝缘拉杆给断路器本体提供分合闸所需的动力，将力传感器也装设于断路器本体和操动机构之间，采用压电式原理测量操动机构动力的大小，也就得到了绝缘拉杆的受力大小。力传感器输出的电荷量信号通过电荷放大器转换为电压信号。位移传感器可将绝缘拉杆的位移信号转换为电压信号。参考图6所示，图6为断路器分闸操作过程测试结果，参考图7所示，断路器合闸操作过程测试结果。

从而，通过将压电式力学传感器及其辅助连接件串联在操动机构输出杆和绝缘拉杆之间，可以直接测试绝缘拉杆在断路器分合闸过程中受力过程，配以电荷型数据采集模块，可实现100khz的采样频率，最终给出绝缘拉杆的动态受力曲线。压电式传感器在受到外部载荷时产生电荷，电荷量的大小与作用力值成正比。电荷量传输至信号调理器，可在信号调理器显示屏上读取传感器所承受的载荷值。因断路器操作是一个瞬态过程，仅凭目视是很难读取在操作过程中的实际力值，将电荷型数据采集模块测得的数据输出至计算机，即可获得绝缘拉杆的受力-时间曲线。

进而解决了现有技术中存在的当前断路器绝缘拉杆的受力分析均采用仿真计算的方法，如先估算绝缘拉杆末端的运动质量，然后通过操动机构的行程曲线推算绝缘拉杆的受力，这种方法的误差很大，且无法准确掌握绝缘拉杆的瞬态受力情况的技术问题。

可选地，测力传感器通过过渡接头设置在断路器本体的连接轴上，位移传感器设置在断路器本体的连接轴上。

可选地，通过位移传感器测量断路器绝缘拉杆在断路器本体分合闸过程中的位移信号，包括：通过位移传感器获取断路器绝缘拉杆在断路器本体分合闸过程中的行程曲线，将行程曲线确定为同一时标下的断路器绝缘拉杆的位移、时间和受力，其中，位移信号包括断路器绝缘拉杆的位移、时间和受力。

可选地，测力传感器采用力环型电式传感器，中间有孔，用于断路器绝缘拉杆从测力传感器穿过，测力传感器两侧设置有螺栓。

可选地，测力传感器与断路器本体和液体操动机构串联。

可选地，液体操动机构直接与操动机构接头相连，输出操作动力，过渡接头置于力环传感器的的两侧，通过双头螺杆实现对力环传感器的紧固，过渡接头内螺纹内嵌了钢丝螺套，钢丝螺套用于提高螺纹的连接强度防止松脱。

根据本实施例的另外一个方面，还提供了一种基于测力传感器测量断路器绝缘拉杆动态受力的系统800。测量受力模块810，用于通过测力传感器测量断路器绝缘拉杆在断路器本体分合闸过程中的电荷量信号，并通过位移传感器测量断路器绝缘拉杆在断路器本体分合闸过程中的位移信号，其中，电荷量信号以及位移信号为断路器绝缘拉杆在断路器本体分合闸过程中的受力；发送电压信号模块820，用于将电荷量信号转换为第一电压信号，并将位移信号转换为第二电压信号，并将第一电压信号和第二电压信号发送至数据采集终端；确定动态受力模块830，用于根据第一电压信号和所述第二电压信号，确定断路器绝缘拉杆的动态受力。

可选地，测力传感器通过过渡接头设置在断路器本体的连接轴上，位移传感器设置在断路器本体的连接轴上。

可选地，测量受力模块810，包括：获取行程曲线子模块，用于通过位移传感器获取断路器绝缘拉杆在断路器本体分合闸过程中的行程曲线，将行程曲线确定为同一时标下的断路器绝缘拉杆的位移、时间和受力，其中，位移信号包括所述断路器绝缘拉杆的位移、时间和受力。

可选地，测力传感器采用力环型电式传感器，中间有孔，用于断路器绝缘拉杆从测力传感器穿过，测力传感器两侧设置有螺栓。

可选地，测力传感器与断路器本体和液体操动机构串联。

可选地，液体操动机构直接与操动机构接头相连，输出操作动力，过渡接头置于力环传感器的的两侧，通过双头螺杆实现对力环传感器的紧固，过渡接头内螺纹内嵌了钢丝螺套，钢丝螺套用于提高螺纹的连接强度防止松脱。

本发明的实施例的一种测量断路器绝缘拉杆动态受力的系统800与本发明的另一个实施例的一种测量断路器绝缘拉杆动态受力的方法100相对应，在此不再赘述。

本领域内的技术人员应明白，本申请的实施例可提供为方法、系统、或计算机程序产品。因此，本申请可采用完全硬件实施例、完全软件实施例、或结合软件和硬件方面的实施例的形式。而且，本申请可采用在一个或多个其中包含有计算机可用程序代码的计算机可用存储介质(包括但不限于磁盘存储器、cd-rom、光学存储器等)上实施的计算机程序产品的形式。本申请实施例中的方案可以采用各种计算机语言实现，例如，面向对象的程序设计语言java和直译式脚本语言javascript等。

本申请是参照根据本申请实施例的方法、设备(系统)、和计算机程序产品的流程图和/或方框图来描述的。应理解可由计算机程序指令实现流程图和/或方框图中的每一流程和/或方框、以及流程图和/或方框图中的流程和/或方框的结合。可提供这些计算机程序指令到通用计算机、专用计算机、嵌入式处理机或其他可编程数据处理设备的处理器以产生一个机器，使得通过计算机或其他可编程数据处理设备的处理器执行的指令产生用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的装置。

这些计算机程序指令也可存储在能引导计算机或其他可编程数据处理设备以特定方式工作的计算机可读存储器中，使得存储在该计算机可读存储器中的指令产生包括指令装置的制造品，该指令装置实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能。

这些计算机程序指令也可装载到计算机或其他可编程数据处理设备上，使得在计算机或其他可编程设备上执行一系列操作步骤以产生计算机实现的处理，从而在计算机或其他可编程设备上执行的指令提供用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的步骤。

尽管已描述了本申请的优选实施例，但本领域内的技术人员一旦得知了基本创造性概念，则可对这些实施例作出另外的变更和修改。所以，所附权利要求意欲解释为包括优选实施例以及落入本申请范围的所有变更和修改。

显然，本领域的技术人员可以对本申请进行各种改动和变型而不脱离本申请的精神和范围。这样，倘若本申请的这些修改和变型属于本申请权利要求及其等同技术的范围之内，则本申请也意图包含这些改动和变型在内。