一种改良的断路器机械特性自动在线检测方法及其装置制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种改良的断路器机械特性自动在线检测方法及其装置，该方法与装置对自动判断动作、对包含未知次数动作的动作组进行测量、提高测量精度的问题，分别通过设计断路器动作预判算法、采用设定的算法流程、设计断路器刚分刚合点判断算法解决。借助断路器动作预判算法，该装置无需接入断路器动作信令，即可自动启动采样。借助设定的算法流程，该装置根据断路器动作与否，自动启停高速采样状态，从而对动作组中的所有动作进行采样。借助刚分刚合点判断算法高精度的定位刚分刚合点从而提高机械特性计算精度。本发明专利技术提高了断路器机械特性在线检测的自动化程度与精度，可靠性好，适用范围广，安装难度低，且可集成在智能成套开关柜设备中。

【技术实现步骤摘要】
一种改良的断路器机械特性自动在线检测方法及其装置
本专利技术属于断路器机械特性检测
，具体涉及一种改良的断路器机械特性自动在线检测方法及其装置。
技术介绍
随着国家智能电网建设的不断发展，用户对电能可靠性和质量的要求也在不断提高，因此基于智能组件及电子装置的智能配电设备得到广泛的应用。断路器作为配电网中的重要组成部分，它的运行状态对配电网能否安全可靠运行有着重要的影响。因此，对断路器的机械特性进行检测分析，能够为配电网的安全，经济运行，提高供电可靠性，保证电能质量，完善设备管理以及提高工作效率等方面提供现代化的可靠保障。当前对于断路器的机械特性检测，一般是在出厂试验时利用机械特性测试仪进行。这种测量方法虽然可以确保产品在出厂时满足机械特性参数的要求，但在断路器实际运行时，随着使用时间与次数增多，断路器的机械特性参数往往会发生变化，因此在投入运行后仍需要定期与不定期的进行机械特性的测试。然而进行检修一方面需要设备暂时停止运转，降低了工作效率，另一方面检修需要对设备进行拆卸，同样会对设备造成损伤。因此，对断路器机械特性进行可靠的在线检测分析是十分有必要的。在过去几十年中，国内外的专家学者也对该领域进行了较充分的研究，也提出了一些断路器机械特性的在线检测方案，有一部分也做成了产品实际投入运行测试。这些测量方案与产品虽然也可以完成一部分检测任务，但也各自存在着一些不足。目前的断路器机械特性的在线检测方案大多依赖断路器的分合闸动作信令，无法自动触发采样与分析流程。而接入分合闸信令一方面增加了硬件复杂度，导致体积增大，而一般开关柜的断路器室空间都相当有限；另一方面，装置的安装难度也会增加，甚至可能无法在一些已经投入运行的开关柜设备上使用。另外，目前的方案无法对未知次数与顺序的断路器动作组进行分析处理，在进行测试之前往往还需要提前输入将要进行的这次动作的类型，如果是自动重合闸等动作组的话，更是需要在测试前把将要发生的动作次序发送给装置，而这一点极大的限制了装置的自动化程度与使用复杂度，并且开关柜在实际投入运行时，其发生的动作流程可能相当复杂，依赖人工提前设置动作组次序的装置无法应对复杂的动作情况，泛用性也收到极大限制。最后，机械特性测量的精度也有待提高。想要提高机械特性测量的精度，最主要的是准确的找到刚分点与刚合点的位置。目前精度较高的测试方法是通过采集触头压力数据进行判断，这种方法刚分点与刚合点的特征较为明显，不过由于刚分与刚合动作极快，往往在1毫秒之内，因此需要建立高精度与高效率的分析算法来实现刚分点与刚合点快速精确定位。综上，断路器机械特性自动在线检测装置的设计难点与要点总结如下：1、在不增设额外硬件的情况下，能够不依赖断路器动作信令，自动的预判断路器开始动作与停止动作，并启动相应的采样或分析流程。2、能够在不需要提前输入动作组次序的情况下，对包含未知的若干次动作的动作组的各次动作数据自动进行完整的采样与分析。3、能够用复杂度较低的算法快速且准确的实现刚分点与刚合点的定位。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种改良的断路器机械特性自动在线检测方法及其装置，通过对断路器的触头受力、触头位移、分合闸线圈电流以及储能电机电流进行测量，借助高性能的硬件与算法设计，无需断路器动作信令，可以自动完成连续未知次数分合闸动作组的采样分析，并能快速且准确的计算出断路器的机械特性。为达到上述目的，本专利技术采用以下技术方案予以实现：一种改良的断路器机械特性自动在线检测装置，包括拉压力传感器、角位移传感器、霍尔电流传感器、触头受力信号调理模块、触头位移信号调理模块、分合闸线圈与储能电机电流信号调理模块、开关量输入模块、电源模块、主控模块以及通讯模块；其中，三路拉压力传感器分别安装于三相绝缘拉杆下方，角位移传感器安装于断路器大轴上，霍尔电流传感器位于装置内部，分合闸线圈电流与储能电机电流通过引线串联装置预留的测量端子完成安装，在装置内部，接线端子的引线将穿过霍尔电流传感器的闭环，霍尔电流传感器则会输出一个与分合闸线圈电流和储能电机电流相关的电流信号；拉压力传感器的输出信号通过触头受力信号调理模块进行信号调理，角位移传感器的输出信号通过触头位移信号调理模块进行信号调理，分合闸线圈和储能电机的电流通过霍尔传感器输出的电流信号输入到分合闸线圈与储能电机电流信号调理模块进行信号调理，获得AD采样的高信噪比信号；断路器转换开关的开点与闭点各1路，已储能状态闭点1路，一共3路开关量信号输入到开关量输入模块，经过隔离调理后输入给主控模块；装置正常启动后，主控模块将通过调理后的分合闸线圈电流信号判断是否发生分合闸动作，如果发生分合闸动作，主控模块则对触头受力信号调理模块、触头位移信号调理模块调理后的三相触头受力信号、触头位移信号，以及分合闸线圈与储能电机电流信号调理模块调理后的储能电机电流信号、分合闸线圈电流信号进行同步采样，直到通过分合闸线圈电流信号判断出分合闸动作基本结束；最后，主控模块对采集到的数据进行进一步的分析计算，并通过通讯模块与外部设备进行信息交互；电源模块用于将市电转换为装置所需的直流低压电源，为该装置中的所有模块供电。一种改良的断路器机械特性自动在线检测方法，该测量方法基于所述的一种改良的断路器机械特性自动在线检测装置，包括如下步骤：1)将三相拉压力传感器分别安装到三相绝缘拉杆下方、角位移传感器安装于断路器大轴上；将4只传感器与分合闸线圈和储能电机的电源线分别连接至装置上对应的接线端子上，以完成安装；2)连接装置电源并打开开关，在运行指示灯开始闪烁后，等待来自上位机的指令；如果接收到来自上位机的“启动测试”指令则执行步骤3)；3)主控模块执行断路器动作预判算法，当发现将要发生分合闸动作时，执行步骤4)；如果超过设定时限仍未预判出断路器将要动作，则跳转回步骤2)继续等待上位机指令；4)主控模块开始进行高速率的同步采样，采集三路触头受力信号、触头位移信号、储能电机电流信号与分合闸线圈电流信号；同时执行断路器动作预判算法，判断断路器动作是否将要停止；如果发现动作将要停止，则在一定延迟之后停止高速率的同步采样，并进入步骤5)；同时在采样和AD转换的间隙利用算法对采样数据进行分析；5)重复执行步骤3)-4)，直到一整套的断路器分合动作全部完成，则进入步骤6)；同时在采样和AD转换的间隙利用算法对已经采集到的数据进行分析；6)停止所有采样过程，利用算法对已经采集到的数据进行分析，求解每次动作的刚分点或刚合点，并计算每次动作行程、超程、刚分或刚合速度机械特性参数，同时判断动作是否存在故障，将其结果保存在代表这次动作的结构体中，直到所有动作的机械特性参数均被计算完毕并填入代表动作组的结构体数组中，则进入步骤7)；7)等待上位机发送“请求数据”的指令，接收到之后则将包含本次断路器所有分合动作机械特性参数的结构体数组发送给上位机，同时回到步骤2)。本专利技术进一步的改进在于，断路器动作预判算法使用了加权微分拟合模型，本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种改良的断路器机械特性自动在线检测装置，其特征在于，包括拉压力传感器、角位移传感器、霍尔电流传感器、触头受力信号调理模块、触头位移信号调理模块、分合闸线圈与储能电机电流信号调理模块、开关量输入模块、电源模块、主控模块以及通讯模块；其中，/n三路拉压力传感器分别安装于三相绝缘拉杆下方，角位移传感器安装于断路器大轴上，霍尔电流传感器位于装置内部，分合闸线圈电流与储能电机电流通过引线串联装置预留的测量端子完成安装，在装置内部，接线端子的引线将穿过霍尔电流传感器的闭环，霍尔电流传感器则会输出一个与分合闸线圈电流和储能电机电流相关的电流信号；拉压力传感器的输出信号通过触头受力信号调理模块进行信号调理，角位移传感器的输出信号通过触头位移信号调理模块进行信号调理，分合闸线圈和储能电机的电流通过霍尔传感器输出的电流信号输入到分合闸线圈与储能电机电流信号调理模块进行信号调理，获得AD采样的高信噪比信号；断路器转换开关的开点与闭点各1路，已储能状态闭点1路，一共3路开关量信号输入到开关量输入模块，经过隔离调理后输入给主控模块；装置正常启动后，主控模块将通过调理后的分合闸线圈电流信号判断是否发生分合闸动作，如果发生分合闸动作，主控模块则对触头受力信号调理模块、触头位移信号调理模块调理后的三相触头受力信号、触头位移信号，以及分合闸线圈与储能电机电流信号调理模块调理后的储能电机电流信号、分合闸线圈电流信号进行同步采样，直到通过分合闸线圈电流信号判断出分合闸动作基本结束；最后，主控模块对采集到的数据进行进一步的分析计算，并通过通讯模块与外部设备进行信息交互；电源模块用于将市电转换为装置所需的直流低压电源，为该装置中的所有模块供电。/n...

【技术特征摘要】
1.一种改良的断路器机械特性自动在线检测装置，其特征在于，包括拉压力传感器、角位移传感器、霍尔电流传感器、触头受力信号调理模块、触头位移信号调理模块、分合闸线圈与储能电机电流信号调理模块、开关量输入模块、电源模块、主控模块以及通讯模块；其中，
三路拉压力传感器分别安装于三相绝缘拉杆下方，角位移传感器安装于断路器大轴上，霍尔电流传感器位于装置内部，分合闸线圈电流与储能电机电流通过引线串联装置预留的测量端子完成安装，在装置内部，接线端子的引线将穿过霍尔电流传感器的闭环，霍尔电流传感器则会输出一个与分合闸线圈电流和储能电机电流相关的电流信号；拉压力传感器的输出信号通过触头受力信号调理模块进行信号调理，角位移传感器的输出信号通过触头位移信号调理模块进行信号调理，分合闸线圈和储能电机的电流通过霍尔传感器输出的电流信号输入到分合闸线圈与储能电机电流信号调理模块进行信号调理，获得AD采样的高信噪比信号；断路器转换开关的开点与闭点各1路，已储能状态闭点1路，一共3路开关量信号输入到开关量输入模块，经过隔离调理后输入给主控模块；装置正常启动后，主控模块将通过调理后的分合闸线圈电流信号判断是否发生分合闸动作，如果发生分合闸动作，主控模块则对触头受力信号调理模块、触头位移信号调理模块调理后的三相触头受力信号、触头位移信号，以及分合闸线圈与储能电机电流信号调理模块调理后的储能电机电流信号、分合闸线圈电流信号进行同步采样，直到通过分合闸线圈电流信号判断出分合闸动作基本结束；最后，主控模块对采集到的数据进行进一步的分析计算，并通过通讯模块与外部设备进行信息交互；电源模块用于将市电转换为装置所需的直流低压电源，为该装置中的所有模块供电。


2.一种改良的断路器机械特性自动在线检测方法，其特征在于，该测量方法基于权利要求1所述的一种改良的断路器机械特性自动在线检测装置，包括如下步骤：
1)将三相拉压力传感器分别安装到三相绝缘拉杆下方、角位移传感器安装于断路器大轴上；将4只传感器与分合闸线圈和储能电机的电源线分别连接至装置上对应的接线端子上，以完成安装；
2)连接装置电源并打开开关，在运行指示灯开始闪烁后，等待来自上位机的指令；如果接收到来自上位机的“启动测试”指令则执行步骤3)；
3)主控模块执行断路器动作预判算法，当发现将要发生分合闸动作时，执行步骤4)；如果超过设定时限仍未预判出断路器将要动作，则跳转回步骤2)继续等待上位机指令；
4)主控模块开始进行高速率的同步采样，采集三路触头受力信号、触头位移信号、储能电机电流信号与分合闸线圈电流信号；同时执行断路器动作预判算法，判断断路器动作是否将要停止；如果发现动作将要停止，则在一定延迟之后停止高速率的同步采样，并进入步骤5)；同时在采样和AD转换的间隙利用算法对采样数据进行分析；
5)重复执行步骤3)-4)，直到一整套的断路器分合动作全部完成，则进入步骤6)；同时在采样和AD转换的间隙利用算法对已经采集到的数据进行分析；
6)停止所有采样过程，利用算法对已经采集到的数据进行分析，求解每次动作的刚分点或刚合点，并计算每次动作行程、超程、刚分或刚合速度机...

【专利技术属性】
技术研发人员：宋政湘，王杰，张国刚，王建华，于庆瑞，王军，赵刚，
申请(专利权)人：西安交通大学，
类型：发明
国别省市：陕西;61