專利名稱：成套開關(guān)設(shè)備機械特性在線監(jiān)測方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種成套開關(guān)設(shè)備機械特性在線監(jiān)測方法。
背景技術(shù)：
根統(tǒng)計，斷路器最嚴(yán)重的機械故障是拒動和誤動。而引起此類故障的主要原因有兩個方面， 一是操動機構(gòu)及傳動系統(tǒng)的機械失效，具體表現(xiàn)為機構(gòu)卡塞，部件變形、移位和損壞，分合閘鐵心松動，軸銷斷裂，脫扣失
靈等；另一原因是電氣控制和輔助回路的故障造成，表現(xiàn)為二次接線接觸不良、接線錯誤、分合閘線圈因機構(gòu)卡塞或轉(zhuǎn)換開關(guān)不良而燒損，以及操作電源、合閘接觸器、微動開關(guān)失靈等故障。
所以說，高壓斷路器絕大部分事故源于機械方面的原因，因此對斷路器的機構(gòu)狀態(tài)的檢測越來越重要。以往國內(nèi)都采用離線例行試驗與操作對高壓斷路器進行定期檢修。這種計劃性的預(yù)防檢修盲目性大，費用高。頻繁的操作及過度的拆卸檢修會降低斷路器動作的可靠性。隨著電力系統(tǒng)的電壓等級和電網(wǎng)容量的不斷提高，需要及時了解斷路器的運行狀況，掌握其運行狀態(tài)的變化及趨勢。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是提供一種能對斷路器操動機構(gòu)的運行狀態(tài)作出監(jiān)測的成套開關(guān)設(shè)備機械特性在線監(jiān)測方法。
為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明提供了 一種成套開關(guān)設(shè)備機械特性在線監(jiān)測方法，包括在高壓斷路器的用于控制分閘與合閘的主軸上設(shè)有用于檢測該主軸轉(zhuǎn)動角度的角位移傳感器，在高壓斷路器的分合閘控制線圈上設(shè)有霍爾電流傳感器，角位移傳感器與霍爾電流傳感器與中央控制單元相連；中央控制單元的報警信號輸出端設(shè)有遠程通信接口；
高壓斷路器分閘或合閘操作時，中央控制單元采集來自角位移傳感器的輸出電壓和分合閘線圈的輸出電流，然后計算平均分閘速度、平均合閘速度、分閘時間、合閘時間、分閘線圏電流的有效值和合閘線圏電流的有
效值；最后由中央控制單元進行比較判斷，當(dāng)所述平均分閘速度、平均合閘速度、分閘時間、合閘時間、分閘線圈電流的有效值和合閘線圏電流的有效值之一超出預(yù)設(shè)范圍時，通過遠程通信接口發(fā)出報警信號。
若中央控制單元測得角位移傳感器的輸出電壓由小到大變^:,則判斷
所述高壓斷路器進行合閘操作；反之，若測得角位移傳感器的輸出電壓由
大到小變化，則判斷為分閘操作。
所述分閘時間和合閘時間的計算由計算得到的分閘初始點和合閘結(jié)束點，距離所述分合閘控制線圈的電流通電時刻之間的時間差即為分閘時間和合閘時間。
才艮據(jù)所述分閘時間和合閘時間，初始點和結(jié)束點之間的位移變化量，得出平均分閘速度和合閘速度。
對來自角位移傳感器的輸出電壓和分合閘線圈的輸出電流按如下算式進行低通數(shù)字濾波"卜d
式中Xn為本次采樣值，Yn-l為上一次的濾波輸出值，a為濾波系數(shù)，其值小于l; Yn為本次濾波的輸出值。
本發(fā)明具有積極的效果(1)本發(fā)明的成套開關(guān)設(shè)備機械特性在線監(jiān)測方法，針對12kV真空斷路器采用一種機械特性的在線檢測方案，通過安
裝在斷路器上的角位移傳感器和霍爾電流傳感器，在運行中檢測其機械運行特性，根據(jù)測得的機械特性參量對斷路器操動機構(gòu)的運行狀態(tài)作出預(yù)測，省時省力，提高了效率。


圖1為本發(fā)明的成套開關(guān)設(shè)備機械特性在線監(jiān)測方法所采用的控制電路的結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實施方式
(實施例1)
見圖l，本實施例的成套開關(guān)設(shè)備機械特性在線監(jiān)測方法包括在高壓斷路器的用于控制分閘與合閘的主軸上設(shè)有用于檢測該主軸轉(zhuǎn)動角度的角位移傳感器l,在高壓斷路器的分合閘控制線圏上設(shè)有霍爾電流傳感器2，角位移傳感器1與霍爾電流傳感器2與中夾控制單元3相連；中夾控制單元3的報警信號輸出端設(shè)有遠程通信接口 4 。
高壓斷路器分閘或合閘操作時，中央控制單元3采集來自角位移傳感器l的輸出電壓和分合閘線圈2的輸出電流，然后計算平均分閘速度、平均合閘速度、分閘時間、合閘時間、分閘線圈電流的有效值和合閘線圈電流的有效值；最后由中央控制單元3進行比較判斷，當(dāng)所述平均分閘速度、平均合閘速度、分閘時間、合閘時間、分閘線圈電流的有效值和合閘線圈電流的有效值之一超出預(yù)設(shè)范圍時，通過遠程通信接口4發(fā)出報警信號，由遠程監(jiān)控中心接收該信號，并及時進行維護處理。
若中央控制單元3測得角位移傳感器1的輸出電壓由小到大變化，則判斷所述高壓斷路器進行合閘操作；反之，若測得角位移傳感器l的輸出電壓由大到小變化，則判斷為分閘操作。
所述分閘時間和合閘時間的計算由計算得到的分閘初始點和合閘結(jié)束點，距離所述分合閘控制線圈的電流通電時刻之間的時間差即為分閘時間和合閘時間。
才艮據(jù)所述分閘時間和合閘時間，初始點和結(jié)束點之間的位移變化量，得出平均分閘速度和合閘速度。
對來自角位移傳感器1的輸出電壓和分合閘線圏2的輸出電流按如下算式進行低通數(shù)字濾波y"="A+(l-
式中Xn為本次采樣值，Yn-l為上一次的濾波輸出值，ct為濾波系數(shù)，其值小于l; Yn為本次濾波的輸出值。
角位移傳感器所測量的主軸轉(zhuǎn)動的角度(電壓值)與動觸頭直線位移(電壓量)成線性關(guān)系。經(jīng)過線性運算制成主軸轉(zhuǎn)動角度U6進制電壓值)和動觸頭位移量(mm)的表格。這樣根據(jù)角位移傳感器輸出的電壓值經(jīng)過查表插值的方法就可以得到動觸頭直線位移量。然后以經(jīng)驗數(shù)據(jù)(常數(shù)因子)的形式存放到程序中供計算機械特性參數(shù)使用。
計算平均速度的關(guān)4建是找到初始點和結(jié)束點。對于分閘才喿作初始點是主觸點分開的時刻和位置；結(jié)束點是剛分后6mm。對于合閘操作初始點根據(jù)測量要求選擇合閘前6mm或llmm;結(jié)束點是動觸頭與靜觸頭開始接觸的時刻和位置。
分閘初始點的計算常數(shù)MAC-0PEN-A-FACT0R (分閘角度因數(shù))是試驗得到的經(jīng)驗數(shù)據(jù)，表示從觸頭的閉合狀態(tài)到動靜觸頭分開狀態(tài)主軸所轉(zhuǎn)動
5的角度對應(yīng)的電壓變化量(5U)。這樣，從第一個數(shù)據(jù)開始向后查找(對應(yīng)的電壓值設(shè)為Ui),如果MAC—OPEN—A—FACTOR-Ui> 5U,則第i個點就是初始點。
合閘操作結(jié)束點的計算常數(shù)MAC-CLOSE—A—FACTOR (合閘角度因數(shù))是試驗得到的經(jīng)驗數(shù)據(jù)，表示在合閘過程中，從動靜觸頭開始接觸到動觸頭停止運動主軸所轉(zhuǎn)動的角度對應(yīng)的電壓變化量(5U)。這樣，從最后一個數(shù)據(jù)開始向前查找(對應(yīng)的電壓值設(shè)為Ui )，如果MACLCLOSE-A-FACTOR -Ui〉= 5U (n為最后一個點)，則第i個點就是結(jié)束點。
分鬧操作結(jié)束點和合閘操作初始點的計算由程序中采用兩個常數(shù)來判斷這兩個點MAC-OPEN—U—FACTOR (分閘偏移因數(shù))和MAC—CL0SE-U-FACT0R (合閘偏移因數(shù))是試驗得到的經(jīng)驗數(shù)據(jù)，通過查表插值得到。從分閘操作起始點(Uo)向后查找(對應(yīng)的電壓值設(shè)為Ui)，如果Ui-Uo>MAC—0PEN_U_FACT0R,則第i個點就是分閘操作的結(jié)束點。從合閘操作結(jié)束點(Uc)向前查找(對應(yīng)的電壓值設(shè)為Ui),如果Ui-Uc>MAC-CLOSE_U_FACTOR， 則第i個點就是合閘操作的初始點。
平均分合閘速度的計算根據(jù)計算得到的初始點和結(jié)束點，可以得到初始點和結(jié)束點之間的采樣點數(shù)，由于每兩個采樣點之間的采樣間隔時間是一定的，所以也可以得到初始點和結(jié)束點之間的時間(設(shè)為5t)，則平均分合閘速度為Vave- 5L/5t ( 5 L是初始點和結(jié)束點之間的位移變化量)。
分合閘時間的計算根據(jù)分合閘時間的定義，由計算得到的分閘初始點和合閘結(jié)束點，距離機械特性釆樣的第一個點(線圏電流通電時刻)之間的時間差即為分合閘時間
由于系統(tǒng)電源使用的是模塊化開關(guān)電源，其噪聲和紋波都在輸出電壓的5 %左右，雖然在機械特性信號條理板上已經(jīng)對輸入的電源進行了濾波處理，并且對采集到的電壓信號也進行了前置有源二階濾波處理，但經(jīng)由電源地線串入的干擾仍無法完全濾除，這些噪聲和紋波干擾對于各個機械參量的求取極為不利，尤其是對于平均分閘速度的計算精度影響很大。為此，在計算軟件中首先對所采集的的各種數(shù)據(jù)進行低通數(shù)字濾波。
權(quán)利要求
1、一種成套開關(guān)設(shè)備機械特性在線監(jiān)測方法，其特征在于在高壓斷路器的用于控制分閘與合閘的主軸上設(shè)有用于檢測該主軸轉(zhuǎn)動角度的角位移傳感器(1)，在高壓斷路器的分合閘控制線圈上設(shè)有霍爾電流傳感器(2)，角位移傳感器(1)與霍爾電流傳感器(2)與中央控制單元(3)相連；中央控制單元(3)的報警信號輸出端設(shè)有遠程通信接口(4)；高壓斷路器分閘或合閘操作時，中央控制單元(3)采集來自角位移傳感器(1)的輸出電壓和分合閘線圈(2)的輸出電流，然后計算平均分閘速度、平均合閘速度、分閘時間、合閘時間、分閘線圈電流的有效值和合閘線圈電流的有效值；最后由中央控制單元(3)進行比較判斷，當(dāng)所述平均分閘速度、平均合閘速度、分閘時間、合閘時間、分閘線圈電流的有效值和合閘線圈電流的有效值之一超出預(yù)設(shè)范圍時，通過遠程通信接口(4)發(fā)出報警信號。
2、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的成套開關(guān)設(shè)備機械特性在線監(jiān)測方法，其特 征在于若中央控制單元(3)測得角位移傳感器(1)的輸出電壓由小到 大變化，則判斷所述高壓斷路器進行合閘操作；反之，若測得角位移傳感 器(1)的輸出電壓由大到小變化，則判斷為分閘才喿作。
3、 根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的成套開關(guān)設(shè)備機械特性在線監(jiān)測方法， 其特征在于所述分閘時間和合閘時間的計算由計算得到的分閘初始點 和合閘結(jié)束點，距離所述分合閘控制線圈的電流通電時刻之間的時間差即 為分閘時間和合閘時間。
4、 權(quán)利要求3所述的成套開關(guān)設(shè)備機械特性在線監(jiān)測方法，其特征在 于根據(jù)所述分閘時間和合閘時間，初始點和結(jié)束點之間的位移變化量， 得出平均分閘速度和合閘速度。
5、 權(quán)利要求2所述的成套開關(guān)設(shè)備機械特性在線監(jiān)測方法，其特征在于對來自角位移傳感器(1)的輸出電壓和分合閘線圏(2)的輸出電流按如下算式進行低通數(shù)字濾波<formula>formula see original document page 2</formula>式中Xn為本次采樣值，Yn-l為上一次的濾波輸出值，oc為濾波系數(shù)， 其值小于l; Yn為本次濾波的輸出值。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種成套開關(guān)設(shè)備機械特性在線監(jiān)測方法，其包括在高壓斷路器的用于控制分閘與合閘的主軸上設(shè)有用于檢測該主軸轉(zhuǎn)動角度的角位移傳感器，在高壓斷路器的分合閘控制線圈上設(shè)有霍爾電流傳感器，角位移傳感器與霍爾電流傳感器與中央控制單元相連；高壓斷路器分閘或合閘操作時，中央控制單元采集來自角位移傳感器的輸出電壓和分合閘線圈的輸出電流，然后計算平均分閘速度、平均合閘速度、分閘時間、合閘時間、分閘線圈電流的有效值和合閘線圈電流的有效值；最后由中央控制單元進行比較判斷，當(dāng)所述平均分閘速度、平均合閘速度、分閘時間、合閘時間、分閘線圈電流的有效值和合閘線圈電流的有效值之一超出預(yù)設(shè)范圍時報警。
文檔編號G01R31/327GK101464495SQ20081018978
公開日2009年6月24日 申請日期2008年12月31日 優(yōu)先權(quán)日2008年12月31日
發(fā)明者侯學(xué)強, 包啟樹, 凱 陳, 高文樂, 黃朝波 申請人:人民電器集團有限公司