一种户内极柱式断路器机械特性在线监测装置的制作方法

本发明主要涉及断路器领域，尤其涉及一种户内极柱式断路器机械特性在线监测装置。

背景技术：

1、户内极柱式断路器是一种应用广泛的断路器。这种断路器的abc三相触头分别密封在相互独立、充满sf6气体的极柱内，具有优异的绝缘和灭弧性能，其最高工作电压可达40.5kv，非常适合在电网、铁路、矿山等负荷重、条件恶劣工况下的使用。

2、机械特性参数可以准确反应断路器的动作能量、动作剩余能量、动作阻尼系数、触头磨损程度、剩余电寿命等断路器最核心的状态。不管什么形式的断路器，机械特性参数都是设备的核心参数，所有断路器出厂前都需要对机械特性参数进行测试、复核，并以此作为设备是否合格的核心判断依据。

3、户内极柱式断路器的机械特性，除了分合闸速度、分合闸时间、开距、总行程等常规机械特性参数外，还有一个与常规断路器不同的特性参数——安全距离。常规真空断路器的动静触头是两个实心圆柱，合闸时两个触头的横截面相互接触，实现电气连接，而户内极柱式断路器的动静触头的连接方式是插拔式，静触头为空心圆柱，动触头为实心圆柱，合闸时动触头插入静触头内。户内极柱式断路器的特殊结构，使得超程的这个参数不再适用，而是采用安全距离这个参数，该参数的定义为静触头允许插入的最大距离，减去刚合后动触头的运动距离，如果安全距离过小，则存在动触头直接撞击静触头的可能，而静触头是根空心的金属管，一旦发生二者的直接撞击，静触头很容易被损坏，因此，安全距离是户内极柱式断路器的一个关键参数。但和分合闸时间、分合闸速度等机械特性参数一样，一直以来，市面上没有设备可以在线监测到户内极柱式断路器的安全距离参数。设备的运行存在很大的监测空白。

4、断路器机械特性参数如此重要，因此不管是设备生产厂家，还是设备使用单位，都希望能实时监测断路器的机械特性参数，但长久以来，但限于技术条件，户内极柱式断路器的机械特性参数，一直只能离线测试，无法在线实时监测。

技术实现思路

1、有鉴于现有技术的上述缺陷，本发明所要解决的技术问题包括：

2、如何设计一款能在线监测户内极柱式断路器的机械特性参数的监测设备，以实现户内极柱式断路器机械特性参数的实时在线监测，保障设备的安全可靠运行。

3、为实现上述目的，本发明提供了一种户内极柱式断路器机械特性在线监测装置，包含监测主机、分闸动作电流传感器、合闸动作电流传感器、储能动作电流传感器和分体式行程传感器；所述监测主机与分闸动作电流传感器、合闸动作电流传感器、储能动作电流传感器和分体式行程传感器信号连接；

4、所述监测主机用于对分闸动作电流传感器、合闸动作电流传感器、储能动作电流传感器和分体式行程传感器的监测数据进行采样、分析、计算，并上传结果；

5、所述分闸动作电流传感器用于实时感应分闸线圈上的电流，得到分闸动作的起始时刻、分闸动作持续电流波形；

6、所述合闸动作电流传感器用于实时感应合闸线圈上的电流，得到合闸动作的起始时刻、合闸动作持续电流波形；

7、所述储能动作电流传感器用于实时感应储能线圈上的电流，得到储能动作持续电流波形；

8、所述分体式行程传感器用于实时感应监测对象的行程，得到分闸动作、合闸动作的行程曲线。

9、进一步地，所述分体式行程传感器包括行程感应器、镜像主轴板和传感器固定板，所述行程感应器与镜像主轴板固定连接，所述行程感应器与传感器固定板固定连接。

10、进一步地，所述行程感应器包括外壳，感应芯片和感应器主轴。

11、进一步地，所述外壳与所述镜像主轴板固定连接。

12、进一步地，所述感应芯片和感应器主轴设置在外壳内；所述感应器主轴一端在外壳内，连接感应芯片，另一端穿出外壳，与镜像主轴板上的旋转主轴映射孔相连，旋转主轴映射孔与被测相的旋转主轴同心。

13、进一步地，所述镜像主轴板上呈三角形，所述镜像主轴板上设置有镜像主轴，为凸起圆柱，圆柱中心设有旋转主轴映射孔，所述旋转主轴映射孔用于旋入感应器主轴。

14、进一步地，所述镜像主轴板两个角上设有固定孔，所述镜像主轴板不设置固定孔的角上设有卡扣。

15、进一步地，所述传感器固定板一侧设有卡扣，与断路器隔离板相连；所述传感器固定板上有3个固定孔，用于与外壳固定连接。

16、进一步地，所述传感器固定板上设有主轴通孔，所述感应器主轴穿过主轴通孔，与镜像主轴板连接。

17、进一步地，所述传感器固定板上设有固定腰圆孔，所述固定腰圆孔的孔位与断路器隔离板自带的通孔位置相吻合。

18、与现有技术方案相比，本发明的技术效果在于：本发明根据断路器的工作原理和结构特点，利用断路器单相主轴和联动板焊接在一起，会同步转动的特点，在联动板上加装结构件，实现行程传感器的安装。由于联动板和断路器单相旋转主轴焊接在一起，分合闸时同步转动，根据力的传递原理，设计结构件固定在联动板上，结构件上设计一个与该相旋转主轴同心的镜像旋转主轴，则监测镜像旋转主轴的行程就是该相主轴的行程，进而实现该相的机械特性在线监测。实现了该相行程的在线监测，进而可以计算出该相的机械特性，也就是实现了整个断路器的机械特性在线监测；而户内极柱式断路器的三相主轴是联动的，断路器单相的机械特性可代表整个断路器的机械特性。

19、在镜像旋转主轴安装板上，设计一个卡扣装置，安装时将卡扣插入联动板的边缘，二者呈紧配合，以起到一个安装孔的固定作用，加上原有的2个固定孔，形成3点的可靠安装。联动板上可用于固定镜像主轴的孔位只有2个，分别处于联动板的2条边，另一条边上没有可用的固定孔，为可靠安装则需要在这条没有安装孔的边上增加一个固定点，开孔会破坏设备原有结构、且无法实施(联动板为不锈钢)。通过增加一个卡扣装置，形成紧配合，起到固定支撑的作用，实现安装孔的功能。增设卡扣的做法实现了镜像旋转主轴安装板的可靠安装。

20、通过行程测得合闸动作的刚合点后，根据安全距离的定义计算出安全距离。合闸动作时，动静触头接触瞬间，速度会发生剧烈变化，据此可以测得刚合时刻，得到刚合时刻后结合行程可计算出安全距离。实现了安全距离的在线监测。

21、以下将结合附图对本发明的构思、具体结构及产生的技术效果作进一步说明，以充分地了解本发明的目的、特征和效果。

技术特征：

1.一种户内极柱式断路器机械特性在线监测装置，其特征在于：包含监测主机、分闸动作电流传感器、合闸动作电流传感器、储能动作电流传感器和分体式行程传感器；所述监测主机与分闸动作电流传感器、合闸动作电流传感器、储能动作电流传感器和分体式行程传感器信号连接；

2.根据权利要求1所述的在线监测装置，其特征在于：所述分体式行程传感器包括行程感应器、镜像主轴板和传感器固定板，所述行程感应器与镜像主轴板固定连接，所述行程感应器与传感器固定板固定连接。

3.根据权利要求2所述的线监测装置，其特征在于：所述行程感应器包括外壳，感应芯片和感应器主轴。

4.根据权利要求3所述的在线监测装置，其特征在于：所述外壳与所述镜像主轴板固定连接。

5.根据权利要求4所述的在线监测装置，其特征在于：所述感应芯片和感应器主轴设置在外壳内；所述感应器主轴一端在外壳内，连接感应芯片，另一端穿出外壳，与镜像主轴板的旋转主轴映射孔相连，旋转主轴映射孔与被测相的旋转主轴同心。

6.根据权利要求3所述的在线监测装置，其特征在于：所述镜像主轴板呈三角形，所述镜像主轴板上设置有镜像主轴，为凸起圆柱，圆柱中心设有旋转主轴映射孔，所述旋转主轴映射孔用于旋入感应器主轴。

7.根据权利要求6所述的在线监测装置，其特征在于：所述镜像主轴板两个角上设有固定孔，所述镜像主轴板不设置固定孔的角上设有卡扣。

8.根据权利要求3所述的在线监测装置，其特征在于：所述传感器固定板一侧设有卡扣，与断路器隔离板相连；所述传感器固定板上有3个固定孔，用于与外壳固定连接。

9.根据权利要求8所述的在线监测装置，其特征在于：所述传感器固定板上设有主轴通孔，所述感应器主轴穿过主轴通孔，与镜像主轴板连接。

10.据权利要求8所述的在线监测装置，其特征在于：所述传感器固定板上设有固定腰圆孔，所述固定腰圆孔的孔位与断路器隔离板自带的通孔位置相吻合。

技术总结
本发明公开了一种户内极柱式断路器机械特性在线监测装置，包含监测主机、分闸动作电流传感器、合闸动作电流传感器、储能动作电流传感器、分体式行程传感器。本发明根据断路器的工作原理和结构特点，利用断路器单相主轴和联动板焊接在一起，会同步转动的特点，在联动板上加装结构件，实现行程传感器的安装；进而实现该相的机械特性在线监测。实现了对断路器单相行程的在线监测，进而可以计算出该相的机械特性，也就是实现了整个断路器的机械特性在线监测。

技术研发人员：张鹏飞,刘婷,刘怡
受保护的技术使用者：苏州光声纳米科技有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/1/15