高压断路器的机械特性检测方法、系统、终端及存储介质与流程

本发明涉及高压断路器技术领域，具体涉及一种高压断路器的机械特性检测方法、系统、终端及存储介质。

背景技术：

高压断路器机械特性检测中，常用到直线传感器、旋转传感器、加速度传感器等类型。因检测要求反映断路器动触头的运动速度，直线传感器的检测量为直线行程量，与断路器动触头的运动轨迹最接近，所以直线传感器的检测最为准确。旋转传感器的检测量对应为转角量，转角量和直线行程量会存在较大误差，且转角越大、误差越大。而用加速度传感器检测时，测的是加速度值，目前在检测精度和计算时都存在较大误差，难以真实反映断路器的实际运动细节，所以电力用户及型式试验站对加速度传感器都不太被认可。

高压断路器的传动大都为拉杆带动拐臂旋转传动，直线传感器加装一般都较为困难，而旋转传感器在高压断路器传动中加装非常方便，所以旋转传感器在高压断路器机械特性检测中应用非常普遍。但目前机械特性仪厂家的机械特性检测程序中，对旋转量检测后的换算大都采用粗略的系数换算，难以真实反映断路器动触头的真实运动行程特征。部分厂家虽然有的针对某些型号产品做了专门的换算，但适用性较差，导致产品型号不同、检测位置不同或传动转角不同时，检测误差偏大。

技术实现要素：

针对现有技术的上述不足，本发明提供一种高压断路器的机械特性检测方法、系统、终端及存储介质，以解决上述技术问题。

第一方面，本发明提供一种高压断路器的机械特性检测方法，包括：

设定传动角度范围并根据传动角度范围和高压断路器拐臂传动结构生成传动图；

在传动图的角度运动边界内选取多个特征点，并从所述传动图获取各特征点的角度和行程值；

将各特征点的角度和行程值输入拟合工具获取拟合曲线，并同步生成角度与行程值的关系多项式；

将旋转传感器采集的实际角度输入所述关系多项式，计算出实际行程值。

进一步的，所述设定传动角度范围并根据传动角度范围和高压断路器拐臂传动结构生成传动图，包括：

设定所述传动角度范围包括行业内高压断路器旋转传动的最大角度范围；

根据拐臂传动结构的传动原理确定拐臂传动末端的角度运动边界，和拐臂动力端运动轨迹与所述角度运动边界的相对位置，所述角度运动边界包括初始边界半径、结束边界半径和弧形边；

根据所述相对位置形成与所述角度运动边界对应的动力端直线轨迹，所述动力端直线轨迹包括起点和终点，所述角度运动边界内的点与所述动力端直线轨迹上的点具有一一对应的关系。

进一步的，所述在传动图的角度运动边界内选取多个特征点，并从所述传动图获取各特征点的角度和行程值，包括：

设置角度运动边界内的相邻特征点之间的径向夹角相同；

根据所述一一对应关系在动力端直线轨迹上标定各特征点对应的轨迹点；

将特征点与初始边界半径的径向夹角作为特征点的角度；

将特征点对应的轨迹点与所述起点的距离作为所述特征点的行程值。

进一步的，所述将各特征点的角度和行程值输入拟合工具获取拟合曲线，并同步生成角度与行程值的关系多项式，包括：

按角度由小到大依次将多个特征点的角度和行程值导入excel表；

利用excel表的拟合功能生成拟合曲线的相应的关系多项式。

进一步的，所述方法还包括：

从所述拟合曲线选取一组校验点，并获取各校验点的角度和行程值；

根据各校验点的角度和行程值生成校验关系多项式；

根据关系多项式和校验关系多项式生成误差系数。

第二方面，本发明提供一种高压断路器的机械特性检测系统，包括：

传动构图单元，配置用于设定传动角度范围并根据传动角度范围和高压断路器拐臂传动结构生成传动图；

特征选取单元，配置用于在传动图的角度运动边界内选取多个特征点，并从所述传动图获取各特征点的角度和行程值；

特征拟合单元，配置用于将各特征点的角度和行程值输入拟合工具获取拟合曲线，并同步生成角度与行程值的关系多项式；

行程计算单元，配置用于将旋转传感器采集的实际角度输入所述关系多项式，计算出实际行程值。

进一步的，所述传动构图单元包括：

范围设定模块，配置用于设定所述传动角度范围包括行业内高压断路器旋转传动的最大角度范围；

角度构建模块，配置用于根据拐臂传动结构的传动原理确定拐臂传动末端的角度运动边界，和拐臂动力端运动轨迹与所述角度运动边界的相对位置，所述角度运动边界包括初始边界半径、结束边界半径和弧形边；

行程构建模块，配置用于根据所述相对位置形成与所述角度运动边界对应的动力端直线轨迹，所述动力端直线轨迹包括起点和终点，所述角度运动边界内的点与所述动力端直线轨迹上的点具有一一对应的关系。

进一步的，所述特征选取单元包括：

角度设定模块，配置用于设置角度运动边界内的相邻特征点之间的径向夹角相同；

轨迹对应模块，配置用于根据所述一一对应关系在动力端直线轨迹上标定各特征点对应的轨迹点；

角度计算模块，配置用于将特征点与初始边界半径的径向夹角作为特征点的角度；

行程计算模块，配置用于将特征点对应的轨迹点与所述起点的距离作为所述特征点的行程值。

第三方面，提供一种终端，包括：

处理器、存储器，其中，

该存储器用于存储计算机程序，

该处理器用于从存储器中调用并运行该计算机程序，使得终端执行上述的终端的方法。

第四方面，提供了一种计算机存储介质，所述计算机可读存储介质中存储有指令，当其在计算机上运行时，使得计算机执行上述各方面所述的方法。

本发明的有益效果在于，

本发明提供的高压断路器的机械特性检测方法、系统、终端及存储介质，利用做图法得到旋转和直线运动特征值，然后绘制拟合曲线，推导高拟合度角度和直线行程换算的关系多项式，利用关系多项式可以高度拟合角度和直线行程的关系，进而根据旋转传感器检测到的角度值即可计算出对应的行程值。本发明可以保证在预设转角范围边界内的所有角度和对应直线行程值的转化误差都非常小，而且计算误差为点对点误差，不会出现累计误差，所以总体计算的行程误差和速度误差也都非常小，能够较为准确的反映断路器动触头的直线运动行程特征。

此外，本发明设计原理可靠，结构简单，具有非常广泛的应用前景。

附图说明

为了更清楚地说明本发明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，对于本领域普通技术人员而言，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是本发明一个实施例的方法的示意性流程图。

图2是本发明一个实施例的方法的示意性传动图。

图3是本发明一个实施例的方法的示意性特征点选取的原理图。

图4是本发明一个实施例的方法的示意性拟合曲线效果图。

图5是本发明一个实施例的方法的行程值计算的示意性流程图。

图6是本发明一个实施例的系统的示意性框图。

图7为本发明实施例提供的一种终端的结构示意图。

具体实施方式

为了使本技术领域的人员更好地理解本发明中的技术方案，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明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发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，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，都应当属于本发明保护的范围。

图1是本发明一个实施例的方法的示意性流程图。其中，图1执行主体可以为一种高压断路器的机械特性检测系统。

如图1所示，该方法包括：

步骤110，设定传动角度范围并根据传动角度范围和高压断路器拐臂传动结构生成传动图；

步骤120，在传动图的角度运动边界内选取多个特征点，并从所述传动图获取各特征点的角度和行程值；

步骤130，将各特征点的角度和行程值输入拟合工具获取拟合曲线，并同步生成角度与行程值的关系多项式；

步骤140，将旋转传感器采集的实际角度输入所述关系多项式，计算出实际行程值。

为了便于对本发明的理解，下面以本发明高压断路器的机械特性检测方法的原理，结合实施例中对本发明提供的高压断路器的机械特性检测方法做进一步的描述。

具体的，所述高压断路器的机械特性检测方法包括：

s1、设定传动角度范围并根据传动角度范围和高压断路器拐臂传动结构生成传动图。

以垂直于直线运动的方向为中线，分别向两侧对称扩展，确定适用传动角度范围，该范围可取得适当大一点。如图2所示，角度运动边界的下转角界限为1，上转角界限为2，初始角为ac，总范围角为af，总行程为lz，总范围以能够包含行业内高压断路器旋转传动最大可能的传动角度范围即可，例如120度(±60度)，但不限于此度数。

根据拐臂传动结构的传动原理确定拐臂传动末端的角度运动边界，和拐臂动力端运动轨迹与角度运动边界的相对位置。其中，角度运动边界包括初始边界半径、结束边界半径和弧形边。根据上述相对位置形成与角度运动边界对应的动力端直线轨迹(图2中的直线4为动力端直线轨迹)，动力端直线轨迹包括起点和终点，角度运动边界内的点与所述动力端直线轨迹上的点具有一一对应的关系，其对应关系为对应点之间的连线长度为定值，连线例如图2中的直线3。

s2、在传动图的角度运动边界内选取多个特征点，并从所述传动图获取各特征点的角度和行程值。

请参考图3，在角度运动边界的弧形边上绘制多个特征点，设置角度运动边界内的相邻特征点之间的径向夹角相同,按照一一对应的连接线找出各特征点在动力端直线轨迹上的对应的轨迹点。

将特征点与初始边界半径的径向夹角作为特征点的角度，将特征点对应的轨迹点与起点的距离作为所述特征点的行程值。例如，传动时每一个传动角度点a1，a2，a3，a4……对应一个行程位置点b1，b2，b3，b4……，即每一个点的转动角度a1，a2，a3，a4……和对应点的行程l1，l2，l3，l4……一一对应。

s3、将各特征点的角度和行程值输入拟合工具获取拟合曲线，并同步生成角度与行程值的关系多项式。

将步骤s2中各特征点的角度和行程值作为各特征点的坐标值按角度由小到大的顺序导入excel表格中，利用excel表的拟合功能生成拟合曲线的相应的关系多项式。拟合曲线如图4所示，其中z1为初始坐标点，z2代表各中间坐标点，z3为合闸结束时对应的坐标点，横坐标为角度值，纵坐标为行程值。

从拟合曲线中再选取一组校验点，例如相邻校验点之间的径向夹角为1°，然后从拟合曲线中采集各校验点的坐标值，根据各校验点的坐标值生成行程值与角度的校验关系多项式。将校验关系多项式与步骤s2中的关系多项式做差，得到一个误差系数。

s4、将旋转传感器采集的实际角度输入所述关系多项式，计算出实际行程值。

请参考图5，定义各参量及计算逻辑关系(合闸时行程从零运动到合闸结束的lz值，分闸时行程从最大值lz逐渐减小至分闸位置的零位)。允许用户设置输入：初始角度、总旋转角度及动触头行程，输入后可以结合其他设置(如速度定义等)，存储为某一断路器产品的类型代号，以便于后续直接调用使用，减少每次输入的麻烦。如系统中找不到已保存的产品型号模块，用户可以每次手动输入。根据用户输入的参数生成相应的关系多项式(或从原有数据库调取相应的关系多项式)。

将旋转传感器采集的模拟量角度值转换为数字量角度值，然后将数字量角度值输入作为换算公式的关系多项式，得到初始行程值。将初始行程值与误差系数的积作为实际行程值输出。

通过设置实际行程值采集周期，定期采集实际行程值。如每隔1s采集一次实际行程值，根据定期采集的实际行程值即可计算某一阶段的平均速度(△s/△t)。将计算的s-t曲线和速度曲线，在显示窗口显示出来，并导入数据表，从数据表中查看。

如图6所示，该系统600包括：

传动构图单元610，配置用于设定传动角度范围并根据传动角度范围和高压断路器拐臂传动结构生成传动图；

特征选取单元620，配置用于在传动图的角度运动边界内选取多个特征点，并从所述传动图获取各特征点的角度和行程值；

特征拟合单元630，配置用于将各特征点的角度和行程值输入拟合工具获取拟合曲线，并同步生成角度与行程值的关系多项式；

行程计算单元640，配置用于将旋转传感器采集的实际角度输入所述关系多项式，计算出实际行程值。

可选地，作为本发明一个实施例，所述传动构图单元包括：

范围设定模块，配置用于设定所述传动角度范围包括行业内高压断路器旋转传动的最大角度范围；

角度构建模块，配置用于根据拐臂传动结构的传动原理确定拐臂传动末端的角度运动边界，和拐臂动力端运动轨迹与所述角度运动边界的相对位置，所述角度运动边界包括初始边界半径、结束边界半径和弧形边；

行程构建模块，配置用于根据所述相对位置形成与所述角度运动边界对应的动力端直线轨迹，所述动力端直线轨迹包括起点和终点，所述角度运动边界内的点与所述动力端直线轨迹上的点具有一一对应的关系。

可选地，作为本发明一个实施例，所述特征选取单元包括：

角度设定模块，配置用于设置角度运动边界内的相邻特征点之间的径向夹角相同；

轨迹对应模块，配置用于根据所述一一对应关系在动力端直线轨迹上标定各特征点对应的轨迹点；

角度计算模块，配置用于将特征点与初始边界半径的径向夹角作为特征点的角度；

行程计算模块，配置用于将特征点对应的轨迹点与所述起点的距离作为所述特征点的行程值。

图7为本发明实施例提供的一种终端700的结构示意图，该终端700可以用于执行本发明实施例提供的高压断路器的机械特性检测方法。

其中，该终端700可以包括：处理器710、存储器720及通信单元730。这些组件通过一条或多条总线进行通信，本领域技术人员可以理解，图中示出的服务器的结构并不构成对本发明的限定，它既可以是总线形结构，也可以是星型结构，还可以包括比图示更多或更少的部件，或者组合某些部件，或者不同的部件布置。

其中，该存储器720可以用于存储处理器710的执行指令，存储器720可以由任何类型的易失性或非易失性存储终端或者它们的组合实现，如静态随机存取存储器(sram)，电可擦除可编程只读存储器(eeprom)，可擦除可编程只读存储器(eprom)，可编程只读存储器(prom)，只读存储器(rom)，磁存储器，快闪存储器，磁盘或光盘。当存储器720中的执行指令由处理器710执行时，使得终端700能够执行以下上述方法实施例中的部分或全部步骤。

处理器710为存储终端的控制中心，利用各种接口和线路连接整个电子终端的各个部分，通过运行或执行存储在存储器720内的软件程序和/或模块，以及调用存储在存储器内的数据，以执行电子终端的各种功能和/或处理数据。所述处理器可以由集成电路(integratedcircuit，简称ic)组成，例如可以由单颗封装的ic所组成，也可以由连接多颗相同功能或不同功能的封装ic而组成。举例来说，处理器710可以仅包括中央处理器(centralprocessingunit，简称cpu)。在本发明实施方式中，cpu可以是单运算核心，也可以包括多运算核心。

通信单元730，用于建立通信信道，从而使所述存储终端可以与其它终端进行通信。接收其他终端发送的用户数据或者向其他终端发送用户数据。

本发明还提供一种计算机存储介质，其中，该计算机存储介质可存储有程序，该程序执行时可包括本发明提供的各实施例中的部分或全部步骤。所述的存储介质可为磁碟、光盘、只读存储记忆体(英文：read-onlymemory，简称：rom)或随机存储记忆体(英文：randomaccessmemory，简称：ram)等。

因此，本发明利用做图法得到旋转和直线运动特征值，然后绘制拟合曲线，推导高拟合度角度和直线行程换算的关系多项式，利用关系多项式可以高度拟合角度和直线行程的关系，进而根据旋转传感器检测到的角度值即可计算出对应的行程值。本发明可以保证在预设转角范围边界内的所有角度和对应直线行程值的转化误差都非常小，而且计算误差为点对点误差，不会出现累计误差，所以总体计算的行程误差和速度误差也都非常小，能够较为准确的反映断路器动触头的直线运动行程特征，本实施例所能达到的技术效果可以参见上文中的描述，此处不再赘述。

本领域的技术人员可以清楚地了解到本发明实施例中的技术可借助软件加必需的通用硬件平台的方式来实现。基于这样的理解，本发明实施例中的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品存储在一个存储介质中如u盘、移动硬盘、只读存储器(rom，read-onlymemory)、随机存取存储器(ram，randomaccessmemory)、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质，包括若干指令用以使得一台计算机终端(可以是个人计算机，服务器，或者第二终端、网络终端等)执行本发明各个实施例所述方法的全部或部分步骤。

本说明书中各个实施例之间相同相似的部分互相参见即可。尤其，对于终端实施例而言，由于其基本相似于方法实施例，所以描述的比较简单，相关之处参见方法实施例中的说明即可。

在本发明所提供的几个实施例中，应该理解到，所揭露的系统和方法，可以通过其它的方式实现。例如，以上所描述的系统实施例仅仅是示意性的，例如，所述单元的划分，仅仅为一种逻辑功能划分，实际实现时可以有另外的划分方式，例如多个单元或组件可以结合或者可以集成到另一个系统，或一些特征可以忽略，或不执行。另一点，所显示或讨论的相互之间的耦合或直接耦合或通信连接可以是通过一些接口，系统或单元的间接耦合或通信连接，可以是电性，机械或其它的形式。

所述作为分离部件说明的单元可以是或者也可以不是物理上分开的，作为单元显示的部件可以是或者也可以不是物理单元，即可以位于一个地方，或者也可以分布到多个网络单元上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部单元来实现本实施例方案的目的。

另外，在本发明各个实施例中的各功能单元可以集成在一个处理单元中，也可以是各个单元单独物理存在，也可以两个或两个以上单元集成在一个单元中。

尽管通过参考附图并结合优选实施例的方式对本发明进行了详细描述，但本发明并不限于此。在不脱离本发明的精神和实质的前提下，本领域普通技术人员可以对本发明的实施例进行各种等效的修改或替换，而这些修改或替换都应在本发明的涵盖范围内/任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应所述以权利要求的保护范围为准。