阅读说明：本技术 高压隔离开关角位移检测系统及其检测方法 (Angular displacement detection system and detection method for high-voltage isolating switch ) 是由 王嘉易 许京遥 *** 杜继伟 庄先涛 李月 丁澄 袁霞 于 2019-08-29 设计创作，主要内容包括：发明公开了一种高压隔离开关角位移检测系统及其检测方法。该检测系统包括角位移传感器,信号调理电路和控制器：用于将数字信号按设定比例缩小后通过无线通信模块将其和定位模块采集的位置信息发送至数据处理终端；数据处理终端,用于将数字信号转换为角位移,然后结合位置信息绘制并角位移随时间变化的曲线,并对当次曲线进行特征量提取；然后将特征量和当次曲线终点对应的角位移与正常状态下对应的特征量和角位移分别相比较得到两者的差值；当两个特征量之间的差值大于设定阀值时,判定高压隔离开关的操作机构存在异常；当两个角位移之间的差值绝对值大于设定阀值时,判定分合闸不到位；然后显示曲线和判定结果。(The invention discloses an angular displacement detection system and method for a high-voltage isolating switch. The detection system comprises an angular displacement sensor, a signal conditioning circuit and a controller: the wireless communication module is used for sending the digital signals and the position information acquired by the positioning module to the data processing terminal after the digital signals are reduced according to a set proportion; the data processing terminal is used for converting the digital signal into angular displacement, then drawing a curve of the angular displacement along with time by combining position information, and extracting characteristic quantity of the current curve; then comparing the angular displacement corresponding to the characteristic quantity and the current curve end point with the characteristic quantity and the angular displacement corresponding to the current curve end point in a normal state respectively to obtain a difference value of the characteristic quantity and the angular displacement; when the difference value between the two characteristic quantities is larger than a set threshold value, judging that an operating mechanism of the high-voltage isolating switch is abnormal; when the absolute value of the difference value between the two angular displacements is larger than a set threshold value, judging that the opening and closing are not in place; the curve and the decision result are then displayed.)

高压隔离开关角位移检测系统及其检测方法

技术领域

本发明涉及电气领域，具体涉及一种高压隔离开关角位移检测系统及其检测方法。

背景技术

随着电网发展，对设备可靠性提出更高的要求。作为使用量最多的电器设备——高压隔离开关，其运行情况直接关系到电网安全。高压隔离开关的可靠性在很大程度上取决于其机械操作系统的可靠性。

高压隔离开关在电网中最主要的作用是建立可靠的绝缘间隙，将需要检修的设备或线路与电源用一个明显断开点隔开，以保证检修人员和设备的安全。因此高压隔离开关的分合闸是否到位对其所建立的绝缘间隙是否可靠有着决定性的作用。

但是目前对于高压隔离开关分合闸是否到位一般通过高压隔离开关自身所配置的分合闸指示牌进行定性的指示，而不能准确判断其分合闸的程度。若刀闸分闸时行程不足或者干脆没有分开，会给运行及检修工作带来极大的危险。

发明内容

针对现有技术中的上述不足，本发明旨在提供一种能够体现高压隔离开关分合闸的程度的高压隔离开关角位移检测系统及其检测方法。

为了达到上述发明创造的目的，本发明采用的技术方案为：

提供一种高压隔离开关角位移检测系统，其包括支撑架、用于供电的电源模块和用于与高压隔离开关的转动主轴固定连接的第一支撑轴，第一支撑轴上安装有主动轮；支撑架通过两个轴承和轴承座与第二支撑轴连接，位于两个轴承之间的第二支撑轴上安装有与主动轮啮合的从动轮，从动轮的直径小于主动轮的直径，支撑架上安装有用于检测第二支撑轴角位移的角位移传感器，角位移传感器的输出端与信号调理电路连接，信号调理电路与控制器连接，控制器分别与定位模块和无线通信模块连接，无线通信模块与数据处理终端连接；

信号调理电路，用于将角位移传感器采集的模拟信号转换为数字信号；

控制器，用于将数字信号按设定比例缩小后通过无线通信模块将缩小后的数字信号和定位模块采集的位置信息发送至数据处理终端；

数据处理终端，用于将缩小后的数字信号转换为转动主轴上的角位移，然后结合位置信息绘制并显示不同位置处转动主轴角位移随时间变化的曲线，并对当次曲线进行特征量提取；然后将特征量和当次曲线终点对应的角位移与数据处理终端内存储的正常状态下对应的特征量和角位移分别相比较得到两者的差值；当两个特征量之间的差值大于对应设定特征量阀值时，判定高压隔离开关的操作机构存在异常；当两个角位移之间的差值绝对值大于对应设定角位移阀值时，判定分合闸不到位；然后显示曲线和判定结果。

进一步地，角位移传感器为电位器。

进一步地，无线通信模块为Zigbee模块。

进一步地，主动轮与从动论的传动比为3.6∶1。

进一步地，支撑架上设置有用于安装在电线杆上的安装架。

进一步地，对当次曲线进行特征量提取进一步包括：

计算当次曲线所有相邻两点间的均值和幅值得到多组均值和幅值，将每组自身的均值与幅值相比较，若相同，则记数加1，以记数作为特征量。

另一方面，提供一种本方案设计的高压隔离开关角位移检测系统的检测方法，其包括：

S1、角位移传感器采集模拟信号并将其发送至信号调理电路，信号调理电路将接收的模拟信号转换为数字信号后发送至控制器；

S2、控制器将数字信号按设定比例缩小后通过无线通信模块将缩小后的数字信号和定位模块采集的位置信息发送至数据处理终端；

S3、数据处理终端将缩小后的数字信号转换为转动主轴上的角位移，然后结合位置信息绘制并显示不同位置处转动主轴角位移随时间变化的曲线，并对当次曲线进行特征量提取；然后将特征量和当次曲线终点对应的角位移与数据处理终端内存储的正常状态下对应的特征量和角位移分别相比较得到两者的差值；当两个特征量之间的差值大于对应设定特征量阀值时，判定高压隔离开关的操作机构存在异常；当两个角位移之间的差值绝对值大于对应设定角位移阀值时，判定分合闸不到位；然后显示曲线和判定结果。

本发明的有益效果为：

由于第一支撑轴与转动主轴固定连接且主动轮与第一支撑轴键连接，转动主轴转动带动支撑轴和主动轮同步转动(角速度相同)。主动轮转动带动从动轮同步转动(线速度相同)，并且由于从动轮的直径小于主动轮的直径，从动轮的角速度与主动轮的角速度成正比。从动轮转动带动第二支撑轴同步转动(角速度相同)，从而放大了转动主轴的角位移，进而提高了系统的检测精度。

同时，由于数据处理终端显示了曲线和判定结果(分合闸是否到位，操作机构是否存在异常)，工作人员可以直接得到分合闸是否到位以及操作机构是否存在异常的结论，通过曲线不仅能了解到分合闸的层度，还可以直观的观测到转动主轴的转动工况，使得工作人员更易发现高压隔离开关操动机构可能存在的故障(如卡涩)，从而准确进行检修，延长高压隔离开关使用寿命。

附图说明

图1为具体实施例中高压隔离开关角位移检测系统应用时的结构示意图。

其中，1、转动主轴；2、第一支撑轴；3、主动轮；4、从动轮；5、轴承；6、轴承座；7、支撑架；8、角位移传感器(8)；9、第二支撑轴。

具体实施方式

下面结合附图，对本发明的具体实施方式做详细说明，以便于本技术领域的技术人员理解本发明。但应该清楚，下文所描述的实施例仅仅是本发明的一部分实施例，而不是全部实施例。在不脱离所附的权利要求限定和确定的本发明的精神和范围内，本领域技术人员在没有做出任何创造性劳动所获得的所有其他实施例，都属于本发明的保护范围。

如图1所示，该高压隔离开关角位移检测系统包括支撑架7、用于供电的电源模块和用于与高压隔离开关的转动主轴1固定连接的第一支撑轴2，第一支撑轴2上安装有主动轮3；支撑架7通过两个轴承5和轴承座6与第二支撑轴9连接，位于两个轴承5之间的第二支撑轴9上安装有与主动轮3啮合的从动轮4，从动轮4的直径小于主动轮3的直径，支撑架7上安装有用于检测第二支撑轴9角位移的角位移传感器8，角位移传感器8的输出端与信号调理电路连接，信号调理电路与控制器连接，控制器分别与定位模块和无线通信模块连接，无线通信模块与数据处理终端连接；

信号调理电路，用于将角位移传感器8采集的模拟信号转换为数字信号；

控制器，用于将数字信号按设定比例缩小后通过无线通信模块将缩小后的数字信号和定位模块采集的位置信息发送至数据处理终端；

数据处理终端，用于将缩小后的数字信号转换为转动主轴上的角位移，然后结合位置信息绘制并显示不同位置处转动主轴角位移随时间变化的曲线，并对当次曲线进行特征量提取；然后将特征量和当次曲线终点对应的角位移与数据处理终端内存储的正常状态下对应的特征量和角位移分别相比较得到两者的差值；当两个特征量之间的差值大于对应设定特征量阀值时，判定高压隔离开关的操作机构存在异常；当两个角位移之间的差值绝对值大于对应设定角位移阀值时，判定分合闸不到位；然后显示曲线和判定结果。

实施时，本方案优选对当次曲线进行特征量提取进一步包括：

计算当次曲线所有相邻两点间的均值和幅值得到多组均值和幅值，将每组自身的均值与幅值相比较，若相同，则记数加1，以记数作为特征量。以便于发现操动机构存在卡涩的现象。从而进行检修。

数据处理终端在显示操作机构是否异常时，根据两个特征量之间差值的大小显示异常程度。两个特征量之间的差值越大反映的卡涩现象越严重，从而便于工作人员及时进行检修，避免演变为重大故障或安全事故。

其中，如图1所示，应用时，支撑架7固定安装于地面，角位移传感器8为电位器。无线通信模块为Zigbee模块，使得数据处理终端可同时接收50台以上信号调理电路所传输的信号。

其中，主动轮3与从动论的传动比为3.6∶1。由于转动主轴1在分合闸时一般转动90°，通过上述设置能够将角位移放大3.6倍(最大未超过324°)，使得在放大的同时，角位移传感器8检测的值与分合闸所成角度具有唯一对应关系。

在另一实施例中，支撑架7上设置有用于安装在电线杆上的安装架，以减少高压隔离开关角位移检测系统的安装程序。

本方案设计的高压隔离开关角位移检测系统的检测方法包括：

S1、角位移传感器8采集模拟信号并将其发送至信号调理电路，信号调理电路将接收的模拟信号转换为数字信号后发送至控制器；

S2、控制器将数字信号按设定比例缩小后通过无线通信模块将缩小后的数字信号和定位模块采集的位置信息发送至数据处理终端；

S3、数据处理终端将缩小后的数字信号转换为转动主轴上的角位移，然后结合位置信息绘制并显示不同位置处转动主轴角位移随时间变化的曲线，并对当次曲线进行特征量提取；然后将特征量和当次曲线终点对应的角位移与数据处理终端内存储的正常状态下对应的特征量和角位移分别相比较得到两者的差值；当两个特征量之间的差值大于对应设定特征量阀值时，判定高压隔离开关的操作机构存在异常；当两个角位移之间的差值绝对值大于对应设定角位移阀值时，判定分合闸不到位；然后显示曲线和判定结果。