CN103968987A - 一种高压隔离开关的触指压力在线检测装置 - Google Patents

一种高压隔离开关的触指压力在线检测装置 Download PDF

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一种高压隔离开关的触指压力在线检测装置，其特征在于：包括有金属振弦和控制电路，控制电路包括有主控器、感应电源模块、压力检测模块和报警模块，主控器、压力检测模块和报警模块分别由感应电源模块供电，金属振弦串接在压力检测电路中，压力检测电路的信号输入端和主控器的触发端相连，压力检测电路的信号输出端和主控器的反馈端相连，主控器的报警信号端和报警模块的输入端相连。本发明的优点在于：采用振弦来测量动触点施加在两侧触指间的压力，结构简单，安装方便，具备简捷、准确和经济的优点，具备更强的实用性，可广泛应用于各种电压等级的隔离开关触指压力检测中，提高电网运行的可靠性。

Description

一种高压隔离开关的触指压力在线检测装置
技术领域
本发明涉及一种电力设备的在线检测技术，特别是一种高压隔离开关触指压力的在线检测装置。
背景技术
高压隔离开关是发电厂和变电站电气***中重要的开关电器，需与高压断路器配套使用，其主要功能是保证高压电器及装置在检修工作时的安全，起隔离电压的作用。触指是高压隔离开关的关键部件，高压隔离开关的分闸与合闸是依靠触指与触头配合实现的；其中，触指压力的大小会影响触点的接触电阻值大小和触点的温度高低，触点温度会进而影响到为触指提供压力的弹簧性能，而弹簧性能的好坏不仅对高压隔离开关的使用寿命有直接联系，还会影响到高压输变电网的运行安全。因此，对触指压力进行检测是十分必要的。
常用的触指压力检测方法有弹簧秤拉伸法和模拟隔离开关动触头法。其中，弹簧秤是各类检修规程和标准推荐的触指压力测量工具；模拟隔离开关动触头法将传感元件安装在模拟的隔离开关触头上，在不通电的情况下将模拟动触头***隔离开关动、静触头实际合闸位置，实现触指压力测量，目前市场上的隔离开关触头智能检测仪大多是基于模拟隔离开关动触头法的原理。但是，上述两种测量方法都无法实现触指压力的在线测量，无法实施保障电网运行的安全。
现有技术中，如专利号为的授权公告号为ZL201110180345.6的中国发明专利《高压隔离开关触指压力测试装置》公开了一种高压隔离开关触指压力测试装置，其包括钳状测试触头、液压缸、压力表、微型液压站、电磁换向阀和行程开关；钳状测试触头的固定端后端固定在液压缸缸体上，活动端后端内侧固定在液压缸的活塞杆上，活动端张开角度最大时，活动端触头端或者后端外侧顶在行程开关上，液压缸的两油腔分别由加压油管和泄压油管通过电磁换向阀连接在微型液压站上；液压缸的加压油管上安装有压力表。但是，该专利是用于高压隔离开关触指握紧力的测试，以便提前解决高压隔离开关触指握紧力不足的现象的发生，保证高压隔离开关的出厂品质，同样无法实现对高压隔离开关的触指压力的在线检测。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是针对上述现有技术现状而提供一种结构简单且能够在线测量触指压力的高压隔离开关的触指压力检测装置。
本发明解决上述技术问题所采用的技术方案为：一种高压隔离开关的触指压力在线检测装置，其特征在于：该检测装置包括有设置于高压隔离开关的两个触指之间的金属振弦和实现触指压力检测的控制电路，其中，所述的控制电路包括有主控器、感应电源模块、压力检测模块和报警模块，所述的主控器、压力检测模块和报警模块分别由所述的感应电源模块供电，所述主控器具有触发端、反馈端和报警信号端，所述压力检测模块包括有信号输入端和信号输出端，所述金属振弦串接在所述压力检测电路中，所述压力检测电路的信号输入端和所述主控器的触发端相连，所述压力检测电路的信号输出端和所述主控器的反馈端相连，所述主控器的报警信号端和所述报警模块的输入端相连。
作为优选，所述的压力检测模块包括有激振电路和拾振电路，所述主控器的触发端和所述激振电路的输入端相连，所述激振电路的输出端经所述金属振弦后和所述拾振电路的输入端相连，所述拾振电路的输出端和所述主控器的反馈端相连。
为了提高检测精度和准确度，保证检测的可靠性，作为进一步优选，所述的拾振电路可以包括有型号为TLC2272的第一比较器、型号为TLC2272的第二比较器和型号为LM393D的第三比较器，其中，所述第一比较器的电源正极连接+5V直流电，该第一比较器的电源负极一路连接-5V直流电，另一路经第一电容接地，所述第一比较器的正极输入端经第二电阻接地，该第一比较器的负极输入端一路经第一电阻后作为所述拾振电路的输入端和所述激振电路的输出端相连，另一路经第三电阻连接所述第一比较器的输出端，所述第三电阻的两端并联有第二电容，所述金属振弦串接在所述拾振电路的输入端和所述接地端之间；所述第一比较器的输出端依次经第三电容和第四电阻后和所述第二比较器的负极输入端相连，该第二比较器的负极输入端经第六电阻连接该第二比较器的输出端，所述第六电阻的两端并联有第四电容，所述第二比较器的正极输入端经第五电阻后接地；所述第二比较器的输出端经第五电容后一路通过第七电阻接地，另一路通过第八电阻连接所述第三比较器的正极输入端，所述第三比较器的正极输入端一路经第十电阻连接该第三比较器的输出端，另一路经第六电容接地，所述第三比较器的负极输入端经第九电阻接地，该第三比较器的电源正极连接+5V直流电，该第三比较器的电源负极连接-5V直流电，所述第三比较器的输出端一路经第十一电阻连接+5V直流电，另一路作为所述拾振电路的输出端和所述主控器的反馈端相连。
作为优选，所述的主控器可以为型号是STM32的微控制器。
作为优选，所述感应电源模块包括有感应取电单元、储能控制单元和电压变换单元，其中，所述感应取电单元的输入来自高压供电线路的磁场，该感应取电单元的输出端和所述储能控制单元的输入端相连，所述储能控制单元的输出端和所述电压变换单元相 连，该电压变换单元的输出端作为所述感应电源模块的输出分别给所述主控器、压力检测模块和报警模块供电。
为了方便将检测结果传输至远程终端，作为优选，所述的控制电路还包括有无线通信模块，所述主控器还具有无线信号输出端，所述主控器的无线信号输出端和所述无线通信模块的输入端相连，所述无线通信模块由所述感应电源模块供电。
所述的金属振弦可以采用现有技术中的各类振弦传感器，为了方便安装，减少干扰，作为优选，所述的金属振弦包括有绝缘套管、磁钢和振弦，所述振弦穿设在所述绝缘套管内，所述磁钢设置于所述绝缘套管中，所述绝缘套管的两端和所述高压隔离开关的两个触指分别固定连接。
与现有技术相比，本发明的优点在于：采用了固定于触指之间的振弦来测量动触点施加在两侧触指间的压力，结构简单，安装方便，操作起来容易实现，解决了目前触指压力在线检测困难的问题；振弦测量触指压力具备简捷、准确和经济的优点，具备更强的实用性，可广泛应用于各种电压等级的隔离开关触指压力检测中，提高电网运行的可靠性；用于振弦压力检测和转换的拾振电路结构简单、多个比较器设置能够保证检测的准确性和精确度，提高检测可靠性。
附图说明
图1为本发明实施例的高压隔离开关的结构示意图。
图2为本发明实施例的控制电路功能框图。
图3为本发明实施例的拾振电路具体线路连接图。
具体实施方式
以下结合附图实施例对本发明作进一步详细描述。
如图1～图3所示，本实施例公开了一种高压隔离开关的触指压力检测装置，该检测装置为克服现有检测方法的不足，为类似于GW4、GW5、GW8、GW13等类型触头的高压隔离开关提供一种触指压力的实时检测装置，实现对触指压力的在线准确测量，提高隔离开关的使用寿命及电网运行安全。
本实施例的触指压力在线检测装置包括有设置于高压隔离开关的两个触指之间的金属振弦9以及实现触指压力检测的控制电路。
如图1所示，为高压隔离开关的常见结构，该高压隔离开关包括有触指座1、螺栓2、弹簧垫圈3、刀口垫圈4、销钉5、弹簧6、触指7、动触头8和金属振弦9，本实施例采用的金属振弦9为一种振弦传感器，该金属振弦9具体包括有绝缘套管、磁钢和振弦，振弦穿设在绝缘套管内，磁钢设置于绝缘套管中，绝缘套管的两端和高压隔离开关的两个触指7分别固定连接。
控制电路包括有主控器10、感应电源模块20、压力检测模块30、无线通信模块40和报警模块50，主控器10、压力检测模块30、无线通信模块40和报警模块50分别由感应电源模块20供电，其中，主控器10采用型号为STM32的微控制器，该主控器10具有触发端、反馈端、无线信号输出端和报警信号端；
压力检测模块30包括有激振电路301和拾振电路302，金属振弦9串接在压力检测电路中，主控器10的触发端和激振电路301的输入端相连，激振电路301的输出端经过串接的金属振弦9后和拾振电路302的输入端相连，拾振电路302的输出端和主控器10的反馈端相连；
主控器10的报警信号端和报警模块50的输入端相连；主控器10的无线信号输出端和无线通信模块40的输入端相连；
感应电源模块20包括有感应取电单元201、储能控制单元202和电压变换单元203，其中，感应取电单元201的输入来自高压供电线路的磁场，该感应取电单元201的输出端和储能控制单元202的输入端相连，储能控制单元202的输出端和电压变换单元203相连，该电压变换单元203的输出端作为感应电源模块20的输出端分别给主控器10、压力检测模块30、无线信号输出端和报警模块50供电。
本实施例的感应电源模块20、无线通信模块40、报警模块50和激振电路301分别可以采用现有技术中的各种常规电路结构实现，具体地，本实施例的拾振电路302可以通过以下电路结构实现：
该拾振电路302包括有型号为TLC2272的第一比较器U1、型号为TLC2272的第二比较器U2和型号为LM393D的第三比较器U3，第一比较器U1和第二比较器U2主要为信号放大功能，将激振电路输出的触发信号进行功率放大，第三比较器U3是比较功能，用于检测压力值和设定阈值之间的比较，以输出反馈信号给主控器；其中，第一比较器U1的电源正极连接+5V直流电，该第一比较器U1的电源负极一路连接-5V直流电，另一路经第一电容C1接地，第一比较器U1的正极输入端经第二电阻R2接地，该第一比较器U1的负极输入端一路经第一电阻R1后作为拾振电路302的输入端A和激振电路301的输出端相连，另一路经第三电阻R3连接第一比较器U1的输出端，第三电阻R3的两端并联有第二电容C2，金属振弦9串接在拾振电路302的输入端和接地端之间；
第一比较器U1的输出端依次经第三电容C3和第四电阻R4后和第二比较器U2的负极输入端相连，该第二比较器U2的负极输入端经第六电阻R6连接该第二比较器U2的输出端，第六电阻R6的两端并联有第四电容C4，第二比较器U2的正极输入端经第五电阻R5后接地；
第二比较器U2的输出端经第五电容C5后一路通过第七电阻R7接地，另一路通过第八电阻R8连接第三比较器U3的正极输入端，第三比较器U3的正极输入端一路经第十电阻R10连接该第三比较器U3的输出端，另一路经第六电容C6接地，第三比较器 U3的负极输入端经第九电阻R9接地，该第三比较器U3的电源正极连接+5V直流电，该第三比较器U3的电源负极连接-5V直流电，第三比较器U3的输出端一路经第十一电阻R11连接+5V直流电，另一路作为拾振电路302的输出端B和主控器10的反馈端相连。
本实施例的触指压力在线检测装置的工作原理为：将金属振弦9通过绝缘套管与高压隔离开关的触指进行固定连接，金属振弦9拉紧安装于两个触指之间，利用该金属振弦9作为敏感元件测量其受到动触点的挤压力大小；在振弦长度确定的情况下，振弦固有振动频率的变化量即可表征振弦所受拉力的大小，即高压隔离开关的触指压力大小。
测量压力时，主控器10发送触发信号给激振电路301，通过激振电路301施加一激振电压给振弦，使振弦处于振动状态，同时，振弦受到触指压力的作用，振弦会有谐振频率发生改变，该谐振频率固定在一与触指压力大小呈比例关系的数值上，通过拾振电路302可将振弦的谐振频率送入主控器10进行频率测量，从而反算出触指压力值的大小；感应电源模块20通过电网取电，为整个检测装置提供电源；报警模块50可以根据主控器10对压力测量值与预设压力安全阀值的比较结果进行压力不足报警，以提醒运行管理人员维护或者更换高压隔离开关；无线通信模块40用于压力测量结果的远程传输，如传送给上位机或者读数终端，便于构建电网自动化运行管理***。

Claims (7)

1.一种高压隔离开关的触指压力在线检测装置，其特征在于：该检测装置包括有设置于高压隔离开关的两个触指之间的金属振弦和实现触指压力检测的控制电路，其中，所述的控制电路包括有主控器、感应电源模块、压力检测模块和报警模块，所述的主控器、压力检测模块和报警模块分别由所述的感应电源模块供电，所述主控器具有触发端、反馈端和报警信号端，所述压力检测模块包括有信号输入端和信号输出端，所述金属振弦串接在所述压力检测电路中，所述压力检测电路的信号输入端和所述主控器的触发端相连，所述压力检测电路的信号输出端和所述主控器的反馈端相连，所述主控器的报警信号端和所述报警模块的输入端相连。
2.根据权利要求1所述的高压隔离开关的触指压力在线检测装置，其特征在于：所述的压力检测模块包括有激振电路和拾振电路，所述主控器的触发端和所述激振电路的输入端相连，所述激振电路的输出端经所述金属振弦后和所述拾振电路的输入端相连，所述拾振电路的输出端和所述主控器的反馈端相连。
3.根据权利要求2所述的高压隔离开关的触指压力在线检测装置，其特征在于：所述的拾振电路包括有型号为TLC2272的第一比较器、型号为TLC2272的第二比较器和型号为LM393D的第三比较器，其中，所述第一比较器的电源正极连接+5V直流电，该第一比较器的电源负极一路连接-5V直流电，另一路经第一电容接地，所述第一比较器的正极输入端经第二电阻接地，该第一比较器的负极输入端一路经第一电阻后作为所述拾振电路的输入端和所述激振电路的输出端相连，另一路经第三电阻连接所述第一比较器的输出端，所述第三电阻的两端并联有第二电容，所述金属振弦串接在所述拾振电路的输入端和所述接地端之间；所述第一比较器的输出端依次经第三电容和第四电阻后和所述第二比较器的负极输入端相连，该第二比较器的负极输入端经第六电阻连接该第二比较器的输出端，所述第六电阻的两端并联有第四电容，所述第二比较器的正极输入端经第五电阻后接地；所述第二比较器的输出端经第五电容后一路通过第七电阻接地，另一路通过第八电阻连接所述第三比较器的正极输入端，所述第三比较器的正极输入端一路经第十电阻连接该第三比较器的输出端，另一路经第六电容接地，所述第三比较器的负极输入端经第九电阻接地，该第三比较器的电源正极连接+5V直流电，该第三比较器的电源负极连接-5V直流电，所述第三比较器的输出端一路经第十一电阻连接+5V直流电，另一路作为所述拾振电路的输出端和所述主控器的反馈端相连。
4.根据权利要求1所述的高压隔离开关的触指压力在线检测装置，其特征在于：所述的主控器为型号是STM32的微控制器。
5.根据权利要求1所述的高压隔离开关的触指压力在线检测装置，其特征在于：所述感应电源模块包括有感应取电单元、储能控制单元和电压变换单元，其中，所述感应取电单元的输入来自高压供电线路的磁场，该感应取电单元的输出端和所述储能控制单元的输入端相连，所述储能控制单元的输出端和所述电压变换单元相连，该电压变换单元的输出端作为所述感应电源模块的输出分别给所述主控器、压力检测模块和报警模块供电。
6.根据权利要求1所述的高压隔离开关的触指压力在线检测装置，其特征在于：所述的控制电路还包括有无线通信模块，所述主控器还具有无线信号输出端，所述主控器的无线信号输出端和所述无线通信模块的输入端相连，所述无线通信模块由所述感应电源模块供电。
7.根据权利要求1～6中任一权利要求所述的高压隔离开关的触指压力在线检测装置，其特征在于：所述的金属振弦包括有绝缘套管、磁钢和振弦，所述振弦穿设在所述绝缘套管内，所述磁钢设置于所述绝缘套管中，所述绝缘套管的两端和所述高压隔离开关的两个触指分别固定连接。
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