CN115265340B - 高压隔离开关旋转角度测量装置及测量方法 - Google Patents

Abstract

高压隔离开关旋转角度测量装置及测量方法，涉及高压隔离开关技术领域，用于解决高压隔离开关刀闸旋转角度测量不方便的问题。本发明包括蜗杆、蜗轮和主轴，蜗杆与高压隔离开关的刀闸转轴同轴设置，蜗轮固定在主轴上且与蜗杆啮合，主轴上具有支座；主轴一端的端部具有D形的凸轮，凸轮侧壁具有接触平面，凸轮上方具有检测杆，检测杆竖向放置，凸轮上方具有竖向放置的主尺，检测杆上方具有竖向放置的游标尺，游标尺与主尺滑动连接且两者构成游标卡尺，游标尺在自重下与检测杆顶部保持接触。本发明可以实现对高压隔离开关刀闸旋转角度的精确测量，且不受电磁干扰。

Description

高压隔离开关旋转角度测量装置及测量方法

技术领域

本发明涉及高压隔离开关技术领域，具体地说是一种高压隔离开关旋转角度测量装置及测量方法。

背景技术

通过操作高压隔离开关的刀闸实现高压输电线路的通断，高压隔离开关刀闸的旋转角度可以体现高压隔离开关刀闸是否断开、是否合闸成功。现有技术中尚无对高压隔离开关刀闸旋转角度进行测量的装置。

发明内容

本发明的目的在于提供一种高压隔离开关旋转角度测量装置及测量方法，用于解决高压隔离开关刀闸旋转角度测量不方便的问题。

本发明解决其技术问题所采取的技术方案是：高压隔离开关旋转角度测量装置，包括蜗杆、蜗轮和主轴，所述蜗杆与高压隔离开关的刀闸转轴同轴设置，所述蜗轮固定在主轴上且与蜗杆啮合，所述主轴上具有支座，通过所述支座实现对主轴的支撑；所述主轴一端的端部具有D形的凸轮，所述凸轮侧壁具有接触平面，所述凸轮上方具有检测杆，所述检测杆竖向放置且沿竖直方向上下移动，所述凸轮上方具有竖向放置的主尺，所述检测杆上方具有竖向放置的游标尺，所述游标尺与主尺滑动连接且两者构成游标卡尺，所述游标尺在自重下与检测杆顶部保持接触；所述检测杆的底部与接触面的中线接触时，所述主尺零刻度线与游标尺零刻度线重合。

进一步地，所述检测杆的下端为锥形，且所述检测杆的底部具有滚珠。

进一步地，所述凸轮上方具有导向套，所述检测杆沿导向套上下滑动。

进一步地，所述主轴的一端具有旋转盘，所述旋转盘与主轴之间沿轴向滑动连接、沿周向相对固定，所述旋转盘与相邻的支座之间具有弹簧，所述旋转盘一端的端面上具有导电头，所述旋转盘与凸轮之间具有线圈盘，朝向所述旋转盘的线圈盘端面具有导电线圈，所述弹簧作用使得导电头与线圈盘端面接触；所述线圈与一固定电阻位于同一电流回路中，所述导电头沿线圈滑动时，所述线圈接入电流回路中的电阻发生变化；所述电流回路中还具有电流表和电压表。

进一步地，所述旋转盘端面还具有两个平衡头，所述导电头和两个平衡头在同一圆周上均匀设置。

进一步地，所述弹簧的一端与支座固定连接，所述弹簧的另一端具有弹簧座，所述弹簧座与旋转盘转动连接。

进一步地，所述弹簧座外壁具有限位环，所述限位环的设置实现弹簧座与旋转盘之间沿轴向的相对固定。

进一步地，所述平衡头为绝缘件。

进一步地，所述线圈盘顶部具有固定板，所述固定板包括水平部分和竖直部分，所述主尺顶部与固定板水平部分固定连接，所述固定板竖直部分与线圈盘顶部固定连接。

本发明还提供一种高压隔离开关旋转角度测量方法，包括以下步骤：

（1） 驱使高压隔离开关刀闸合闸或分闸，此时高压隔离开关的刀闸带动测量装置的蜗杆同步旋转，使得蜗轮旋转，进而带动主轴和凸轮的旋转；

（2） 凸轮旋转带动检测杆上下移动，通过测量检测杆上下移动的距离，实现对凸轮及主轴旋转角度的计算，最后通过蜗轮与蜗杆之间的传动比，计算高压隔离开关刀闸旋转的角度。

本发明的有益效果是：本发明提供的高压隔离开关旋转角度测量装置及测量方法，具有以下优点：

（1） 通过蜗轮蜗杆传动机构的设置，实现高压隔离开关刀闸转动角度的引出，以便于进行测量、计算；蜗轮蜗杆传动机构具有自锁性，可以避免对高压隔离开关刀闸造成影响；

（2） 将对高压隔离开关刀闸旋转角度的测量转化为对蜗轮旋转角度的测量，将蜗轮旋转角度的测量转化为对凸轮旋转角度的测量，将凸轮旋转角度的测量转化为检测杆直线移动距离的测量，一是方便测量，二是便于观察；

（3） 通过观察检测杆移动的距离，即读取游标卡尺上的读数，即可对凸轮旋转角度进行测量计算，不需要传感器等电器元件，可以避免电磁对传感器精度的影响，通过计算得到的凸轮旋转角度，结合蜗轮蜗杆的传动比，便可以得知高压隔离开关刀闸旋转角度。

附图说明

图1为本发明的俯视图；

图2为旋转盘的正视图；

图3为旋转盘的后视图；

图4为旋转盘与支座的装配示意图；

图5为线圈盘的后视图；

图6为线圈盘、凸轮和检测杆的正面装配图；

图7为图6中凸轮旋转一定角度后的示意图；

图8为检测杆下端示意图；

图9为凸轮转过β角度时检测杆与接触平面位置关系图；

图中：1刀闸转轴，2蜗杆，21蜗轮，3主轴，31支座，4旋转盘，41导电头，42平衡头，43方孔，44弹簧座，45限位环，46弹簧，5线圈盘，51圆孔，52线圈，53导向套，6凸轮，61接触平面，7固定板，71主尺，72游标尺，73刻度线，74检测杆，75滚珠。

具体实施方式

如图1至图9所示，本发明的检测装置包括蜗杆2、蜗轮21、主轴3、线圈盘5、旋转盘4、凸轮6和检测杆7，下面结合附图对本发明进行详细描述。

如图1所示，高压隔离开关旋转角度测量装置包括蜗杆2、蜗轮21和主轴3，蜗杆2与高压隔离开关的刀闸转轴1同轴设置，蜗轮21固定在主轴3上且与蜗杆2啮合，主轴3上具有支座31，通过支座31实现对主轴3的支撑；主轴3一端的端部具有D形的凸轮6，凸轮6侧壁具有接触平面61，凸轮6上方具有检测杆74，检测杆74竖向放置且沿竖直方向上下移动，凸轮6上方具有竖向放置的主尺71，检测杆74上方具有竖向放置的游标尺72，游标尺72与主尺71滑动连接且两者构成游标卡尺，游标尺72在自重下与检测杆74顶部保持接触；检测杆74的底部与接触面61的中线接触时，主尺71零刻度线与游标尺72零刻度线重合。蜗轮21和蜗杆2为绝缘件。

高压隔离开关的刀闸转轴1转动时，带动蜗杆2同步旋转，进而带动蜗轮21的旋转，蜗轮21旋转带动主轴3的同步旋转，沿主轴3轴向设置有若干支座31，可以对主轴3起到很好的支撑作用，保持主轴3呈直线状态，主轴3与支座31之间转动连接。主轴3的旋转带动凸轮6的同步转动，凸轮6转动时接触平面61由水平状态逐渐变为倾斜状态，此时接触平面61挤压检测杆74使得检测杆74上移。如图9所示，所示，当凸轮6转过β角度时，检测杆74底部与接触平面61的接触点记为点Q，凸轮6的中心记为点O，由点O向接触平面61做垂线，该垂线与接触平面61的接触点记为点P，即接触平面处于水平状态时，检测杆74底部与接触平面61的接触点记为点P；OP之间的距离为d，且d为定值，OQ之间的距离记为L，点O、点P和点Q始终围成一个直角三角形，故cosβ=d/L。主尺71和游标尺72构成的游标卡尺上的读数为检测杆74底部与接触平面61之间的接触点由点P滑动至点Q时，检测杆74沿竖直方向的移动距离，即L-d。将游标卡尺上的读数记为h，则L=d+h，cosβ=d/（d+h），β=arcos｛d/（d+h）｝，即为凸轮6、主轴3和蜗轮21转过的角度。根据蜗轮21与蜗杆2之间的传动比，可以得知蜗杆2的旋转角度，即为高压隔离开关刀闸转轴1的旋转角度。

具体地，如图8所示，检测杆74的下端为锥形，且检测杆74的底部具有滚珠75。滚珠75与接触面61接触，滚珠75上与P点接触的点和滚珠75上与Q点接触的点非同一点。因此，相应的将滚珠75的半径设计小一些，可以减小滚珠75上不同点与接触面接触带来的误差。为对检测杆74的上下移动起到导向的作用，如图6所示，凸轮6上方具有导向套53，检测杆74沿导向套53上下滑动。

具体地，主轴3的一端具有旋转盘4，旋转盘4与主轴3之间沿轴向滑动连接、沿周向相对固定。为实现这一目的，将主轴3上对应旋转盘4的位置处加工成方形，如图2所示，旋转盘4中心设有方孔43，主轴3上对应方孔43的位置与方孔43插接配合，实现主轴3与旋转盘4之间沿周向的相对固定、沿轴向的相对滑动连接。

具体地，如图4所示，旋转盘4与相邻的支座31之间具有弹簧46，旋转盘4一端的端面上具有导电头41，如图1所示，旋转盘4与凸轮6之间具有线圈盘5，如图5所示，朝向旋转盘4的线圈盘5端面具有导电线圈52，导电线圈52的整体长度与导电头41相对线圈盘移动的长度相适应，弹簧46作用使得导电头41与线圈盘5端面接触；线圈52与一固定电阻位于同一电流回路中，导电头41沿线圈52滑动时，线圈52接入电流回路中的电阻发生变化；电流回路中还具有电流表和电压表。

具体地，旋转盘4端面还具有两个平衡头42，导电头41和两个平衡头42在同一圆周上均匀设置。平衡头42的设置，与导电头41共同磨损、共同与线圈盘接触，一方面确保旋转盘4与支座31、线圈盘5保持平行，另一方面确保导电头41与线圈52接触的精确度。如图3所示，弹簧46的一端与支座31固定连接，弹簧46的另一端具有弹簧座44，弹簧座44与旋转盘5转动连接。弹簧座44为圆环形，弹簧座44的外壁具有限位环45，限位环45的设置实现弹簧座44与旋转盘4之间沿轴向的相对固定。旋转盘4旋转时，弹簧座44的设置不影响旋转盘4的旋转，且能够为导电头41与线圈盘5的接触提供保障。平衡头42为绝缘件。如图6所示，线圈盘5顶部具有固定板7，固定板7包括水平部分和竖直部分，主尺71顶部与固定板7水平部分固定连接，固定板7竖直部分与线圈盘5顶部固定连接。

一种高压隔离开关旋转角度测量方法，包括以下步骤：

（1）驱使高压隔离开关刀闸合闸或分闸，此时高压隔离开关的刀闸带动测量装置的蜗杆同步旋转，使得蜗轮旋转，进而带动主轴和凸轮的旋转；

（2）凸轮旋转带动检测杆上下移动，通过测量检测杆上下移动的距离，实现对凸轮及主轴旋转角度的计算，最后通过蜗轮与蜗杆之间的传动比，计算高压隔离开关刀闸旋转的角度。

本发明通过蜗轮蜗杆传动机构的设置，实现高压隔离开关刀闸转动角度的引出，以便于进行测量、计算；蜗轮蜗杆传动机构具有自锁性，可以避免对高压隔离开关刀闸造成影响；将对高压隔离开关刀闸旋转角度的测量转化为对蜗轮旋转角度的测量，将蜗轮旋转角度的测量转化为对凸轮旋转角度的测量，将凸轮旋转角度的测量转化为检测杆直线移动距离的测量，一是方便测量，二是便于观察；通过观察检测杆移动的距离，即读取游标卡尺上的读数，即可对凸轮旋转角度进行测量计算，不需要传感器等电器元件，可以避免电磁对传感器精度的影响，通过计算得到的凸轮旋转角度，结合蜗轮蜗杆的传动比，便可以得知高压隔离开关刀闸旋转角度。旋转盘4上导电头41、线圈盘上线圈51的设置， 形成滑动变阻器电路，导电头41相对线圈52滑动，改变电路中的电流、流经滑动变阻器电路固定电阻的电压值，进而实现对滑动变阻器电阻的测量计算，进而获得导电头与线圈52接触点的位置，进而间接得到导电头41旋转角度，进而得到旋转盘4、主轴3的旋转角度，结合蜗轮蜗杆传动比，计算得到高压隔离开关刀闸旋转角度。导电头41、线圈52的设置，通过测量电流电压信号，获得主轴旋转角度，进而计算得到高压隔离开关刀闸旋转角度；凸轮6、检测杆74的设置，通过测量检测杆74移动距离，计算得到主轴旋转角度，进而计算得到高压隔离开关刀闸旋转角度。两种方式相互印证，若两种测量方式下得到高压隔离开关刀闸旋转角度差别较大，则说明其中一种计测量方式出现了故障，需要检修。

Claims (8)

1.高压隔离开关旋转角度测量装置，其特征在于，包括蜗杆、蜗轮和主轴，所述蜗杆与高压隔离开关的刀闸转轴同轴设置，所述蜗轮固定在主轴上且与蜗杆啮合，所述主轴上具有支座，通过所述支座实现对主轴的支撑；所述主轴一端的端部具有D形的凸轮，所述凸轮侧壁具有接触平面，所述凸轮上方具有检测杆，所述检测杆竖向放置且沿竖直方向上下移动，所述凸轮上方具有竖向放置的主尺，所述检测杆上方具有竖向放置的游标尺，所述游标尺与主尺滑动连接且两者构成游标卡尺，所述游标尺在自重下与检测杆顶部保持接触；所述检测杆的底部与接触面的中线接触时，所述主尺零刻度线与游标尺零刻度线重合；所述主轴的一端具有旋转盘，所述旋转盘与主轴之间沿轴向滑动连接、沿周向相对固定，所述旋转盘与相邻的支座之间具有弹簧，所述旋转盘一端的端面上具有导电头，所述旋转盘与凸轮之间具有线圈盘，朝向所述旋转盘的线圈盘端面具有导电线圈，所述弹簧作用使得导电头与线圈盘端面接触；所述线圈与一固定电阻位于同一电流回路中，所述导电头沿线圈滑动时，所述线圈接入电流回路中的电阻发生变化；所述电流回路中还具有电流表和电压表；所述旋转盘端面还具有两个平衡头，所述导电头和两个平衡头在同一圆周上均匀设置。

2.根据权利要求1所述的高压隔离开关旋转角度测量装置，其特征在于，所述检测杆的下端为锥形，且所述检测杆的底部具有滚珠。

3.根据权利要求1所述的高压隔离开关旋转角度测量装置，其特征在于，所述凸轮上方具有导向套，所述检测杆沿导向套上下滑动。

4.根据权利要求1所述的高压隔离开关旋转角度测量装置，其特征在于，所述弹簧的一端与支座固定连接，所述弹簧的另一端具有弹簧座，所述弹簧座与旋转盘转动连接。

5.根据权利要求1所述的高压隔离开关旋转角度测量装置，其特征在于，所述弹簧座外壁具有限位环，所述限位环的设置实现弹簧座与旋转盘之间沿轴向的相对固定。

6.根据权利要求1所述的高压隔离开关旋转角度测量装置，其特征在于，所述平衡头为绝缘件。

7.根据权利要求1所述的高压隔离开关旋转角度测量装置，其特征在于，所述线圈盘顶部具有固定板，所述固定板包括水平部分和竖直部分，所述主尺顶部与固定板水平部分固定连接，所述固定板竖直部分与线圈盘顶部固定连接。

8.根据权利要求1至7任一项所述的高压隔离开关旋转角度测量装置的测量方法，其特征在于，包括以下步骤：

（1）驱使高压隔离开关刀闸合闸或分闸，此时高压隔离开关的刀闸带动测量装置的蜗杆同步旋转，使得蜗轮旋转，进而带动主轴和凸轮的旋转；

（2）凸轮旋转带动检测杆上下移动，通过测量检测杆上下移动的距离，实现对凸轮及主轴旋转角度的计算，最后通过蜗轮与蜗杆之间的传动比，计算高压隔离开关刀闸旋转的角度。