本發(fā)明屬于高壓隔離開關(guān)在線監(jiān)測技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種隔離開關(guān)的監(jiān)測裝置及監(jiān)測方法。

背景技術(shù)：

隨著城網(wǎng)、農(nóng)網(wǎng)改造的進(jìn)行及變電站自動(dòng)化技術(shù)的推廣，無人值守變電站越來越多。其中隔離開關(guān)是變電站中非常重要、數(shù)量最多的一次設(shè)備，其是電力系統(tǒng)中執(zhí)行開合、轉(zhuǎn)換線路、對(duì)電力系統(tǒng)進(jìn)行控制和保護(hù)的可操作式電器設(shè)備。在運(yùn)行中受環(huán)境、氣候條件、設(shè)備制造以及嚴(yán)重超載運(yùn)行等原因影響，容易產(chǎn)生機(jī)械或電氣方面的故障。尤其是當(dāng)隔離開關(guān)的動(dòng)觸頭與靜觸桿閉合不到位、過位以及觸點(diǎn)松動(dòng)等問題，易引起動(dòng)觸桿與靜觸頭接觸部位發(fā)熱過熱缺陷，觸頭發(fā)熱后接觸面氧化造成接觸電阻進(jìn)一步增大,觸頭發(fā)熱加劇,最終造成電器設(shè)備的損壞甚至停電等重大事故。因此，能準(zhǔn)確監(jiān)測隔離開關(guān)開合閘是否到位和觸點(diǎn)接觸溫度是解決變電站中高壓電器設(shè)備正常運(yùn)行的關(guān)鍵。

隔離開關(guān)狀態(tài)遠(yuǎn)程監(jiān)測是監(jiān)測判別設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)和變化趨勢(shì)的技術(shù)或過程，通過記錄采集故障特征信號(hào)，判斷設(shè)備存在的缺陷和隱患。遠(yuǎn)程監(jiān)測系統(tǒng)由傳感器、數(shù)據(jù)采集單元、信號(hào)處理和數(shù)據(jù)傳送以及數(shù)據(jù)顯示和報(bào)警單元組成，它可以實(shí)時(shí)監(jiān)測設(shè)備的狀態(tài)，是理想的狀態(tài)監(jiān)測方式。

目前對(duì)隔離開關(guān)監(jiān)測主要有監(jiān)測開關(guān)動(dòng)靜觸頭接觸處的溫度和判斷開關(guān)開合閘是否到位這兩個(gè)方面?，F(xiàn)有隔離開關(guān)監(jiān)測裝置只是對(duì)其中單一方面進(jìn)行監(jiān)測，并沒有設(shè)計(jì)出集成這兩方面監(jiān)測設(shè)備，所以以此為基礎(chǔ)，也為了滿足市場需求，開發(fā)出既能監(jiān)測隔離開關(guān)開合閘狀態(tài)又能監(jiān)測開關(guān)動(dòng)靜觸頭接觸端溫度的在線監(jiān)測裝置。

隔離開關(guān)溫度監(jiān)測方面：傳統(tǒng)的測溫方式為接觸式測量，不適應(yīng)于高電壓、大電流環(huán)境下工作的部件。目前，國內(nèi)外非接觸式測溫主要有光纖光柵測溫和紅外攝像頭測溫。光纖測溫將光纖纏繞在隔離開關(guān)動(dòng)觸指或者靜觸桿的表面，通過光纖信號(hào)把高壓開關(guān)觸點(diǎn)的溫度信息傳給監(jiān)測中心。光纖測溫是有線通信方式，對(duì)于戶外高壓開關(guān)而言，存在安全隱患，雖然其測量誤差小，但其價(jià)格高，性價(jià)比相對(duì)較低，沒能得到廣泛應(yīng)用。紅外溫度傳感器價(jià)格相對(duì)便宜，但測溫視角較大，紅外線穿透力有限，通信距離短，易受周圍環(huán)境的干擾無法準(zhǔn)確測量體積較小的物體溫度。

現(xiàn)有對(duì)隔離開關(guān)開合閘狀態(tài)在線監(jiān)測主要有：測距法、光學(xué)法和圖像法。光學(xué)和圖像法監(jiān)測設(shè)備較貴，安裝和維護(hù)不方便，且測量也存在較大的誤差。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

為了克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，本發(fā)明的目的之一在于提供一種隔離開關(guān)的監(jiān)測裝置，其能解決隔離開關(guān)狀態(tài)監(jiān)測的技術(shù)問題。

本發(fā)明的目的之二在于提供一種隔離開關(guān)的監(jiān)測方法，其能解決隔離開關(guān)狀態(tài)監(jiān)測的技術(shù)問題。

本發(fā)明的目的之一采用以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)：

一種隔離開關(guān)的監(jiān)測裝置，包括電路板，所述電路板上安裝有壓力傳感器、MCU、通信模塊、溫度傳感器和供電模塊，所述壓力傳感器、溫度傳感器和供電模塊均與MCU電性連接；

所述壓力傳感器用于將測量到隔離開關(guān)開合閘的壓力信號(hào)傳輸至MCU；所述溫度傳感器用于將測量到該隔離開關(guān)的溫度信號(hào)傳輸至MCU；

所述MCU用于將接收到的溫度信號(hào)和壓力信號(hào)傳輸至通信模塊；所述通信模塊用于將接收到的振動(dòng)信號(hào)和壓力信號(hào)傳輸至一后臺(tái)服務(wù)器；所述供電模塊用于給該監(jiān)測裝置供電。

優(yōu)選的，所述MCU用于根據(jù)溫度信號(hào)得到該溫度下壓力傳感器的溫度補(bǔ)償系數(shù)，并對(duì)壓力信號(hào)進(jìn)行修正。

優(yōu)選的，還包括加速度傳感器，所述加速度傳感器與MCU電性連接，該加速度傳感器用于將振動(dòng)信號(hào)傳輸至MCU。

優(yōu)選的，所述壓力傳感器采用Flexiforce傳感器。

優(yōu)選的，所述壓力傳感器的數(shù)量有一個(gè)或者多個(gè)。

優(yōu)選的，所述溫度傳感器為紅外探頭。

優(yōu)選的，還包括一殼體，該殼體上設(shè)置有通孔，該紅外探頭設(shè)置于該通孔內(nèi)，且該紅外探頭上方設(shè)置有鍺玻璃。

優(yōu)選的，所述通信模塊為無線通信模塊。

優(yōu)選的，所述供電模塊為鋰電池或者太陽能供電模塊。

優(yōu)選的，還包括殼體，該電路板設(shè)置于該殼體內(nèi)。

優(yōu)選的，還包括底部金屬板和電路安裝板，該電路板設(shè)置于該電路安裝板上，該電路板安裝于殼體內(nèi)，所述底部金屬板安裝于殼體底部。

優(yōu)選的，所述底部金屬板與電路板之間安裝有金屬導(dǎo)體。

本發(fā)明的目的之二采用以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)：

一種隔離開關(guān)的監(jiān)測方法，包括以下步驟：

S1：根據(jù)接收到的溫度信號(hào)得到該溫度下壓力傳感器的溫度補(bǔ)償系數(shù)；

S2：根據(jù)溫度補(bǔ)償系數(shù)對(duì)接收到的壓力信號(hào)進(jìn)行修正。

優(yōu)選的，在步驟S1之前還包括步驟S0：根據(jù)接收到的振動(dòng)信號(hào)來啟動(dòng)該監(jiān)測裝置。

優(yōu)選的，在步驟S2之后還包括步驟S3：將溫度信號(hào)和修正后的壓力信號(hào)傳輸至一后臺(tái)服務(wù)器進(jìn)行顯示。

優(yōu)選的，在步驟S2之后還包括步驟S4：判斷該修正后的壓力信號(hào)是否處于預(yù)設(shè)閾值內(nèi)，如果否，則進(jìn)行報(bào)警。

相比現(xiàn)有技術(shù)，本發(fā)明的有益效果在于：

本發(fā)明能夠在隔離開關(guān)進(jìn)行開合閘的時(shí)候?qū)崟r(shí)獲取相應(yīng)的壓力數(shù)據(jù)從而可以進(jìn)一步判斷隔離開關(guān)開合閘的狀態(tài)；并且通過設(shè)置加速度傳感器可以有效提高該監(jiān)測裝置的使用時(shí)間。

附圖說明

圖1為本發(fā)明的隔離開關(guān)的監(jiān)測裝置的分解示意圖；

圖2為本發(fā)明的隔離開關(guān)的監(jiān)測裝置的電路結(jié)構(gòu)圖；

圖3為本發(fā)明的隔離開關(guān)的監(jiān)測裝置的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖4為安裝于隔離開關(guān)的監(jiān)測裝置的結(jié)構(gòu)圖；

圖5為安裝于鉗式隔離開關(guān)的監(jiān)測裝置的結(jié)構(gòu)圖；

圖6為本發(fā)明的隔離開關(guān)的監(jiān)測方法的流程圖。

附圖標(biāo)記：1、MCU；2、壓力傳感器；3、加速度傳感器；4、紅外探頭；5、無線通信模塊；6；電路板；7、殼體；8、絕緣桿套；9、絕緣桿；10、鍺玻璃；11、電路安裝板；12、底部金屬板；13、監(jiān)測裝置；14、彈簧；15、隔離開關(guān)。

具體實(shí)施方式

下面，結(jié)合附圖以及具體實(shí)施方式，對(duì)本發(fā)明做進(jìn)一步描述：

如圖1、圖2和圖3所示，本發(fā)明提供了一種隔離開關(guān)的監(jiān)測裝置，包括殼體、電路板、電路安裝板和底部金屬板，該電路板設(shè)置于該電路安裝板上，該電路板安裝于殼體內(nèi)，所述底部金屬板安裝于殼體底部，底部金屬板通過螺絲與殼體配合，底部金屬板后部有圓形的凸臺(tái)，主要用于水平面上的限位。由于該傳感器使用在高壓電氣場合，就要求監(jiān)測裝置在遇到高壓電場時(shí)，不會(huì)被電壓擊壞，所以要求電路板與使用環(huán)境形成一個(gè)等勢(shì)電位體，要求內(nèi)部電路板通過金屬導(dǎo)體與底部金屬板接觸，以使底部金屬板與電路板形成一個(gè)等勢(shì)體，該金屬導(dǎo)體可以是頂針；由于壓力傳感器具有一定的壓力測量面，所以底部金屬板上有壓力傳感器限位固定槽，固定槽表面保證一定平面度，防止由于表面不平整，導(dǎo)致壓力面受壓時(shí)壓力不均勻而影響測量準(zhǔn)確性；電路安裝板主要用于內(nèi)部電路模塊固定與限位使用，能對(duì)壓力傳感器起到一定限位作用。

所述殼體上方設(shè)置有一通孔；所述電路板上安裝有壓力傳感器、MCU、通信模塊、加速度傳感器、紅外探頭和供電模塊，所述壓力傳感器、紅外探頭、加速度傳感器和供電模塊均與MCU電性連接；該紅外探頭設(shè)置于該通孔內(nèi)，且該紅外探頭上方設(shè)置有鍺玻璃。殼體是傳感器主要外形結(jié)構(gòu)，起到保護(hù)內(nèi)部電路作用，該殼體使用尼龍加玻纖材料，具有阻燃和耐腐蝕功能。殼體上端開有小孔，主要用于安裝鍺玻璃，鍺玻璃用于內(nèi)部電路板上的紅外探頭的濾光，鍺玻璃可以濾除外部可見光，只讓一定波長范圍內(nèi)的紅外線可以透過，提高溫度測量精度。

絕緣桿是高壓隔離開關(guān)自帶結(jié)構(gòu)，它安裝于螺旋彈簧的兩端，在開關(guān)中起到絕緣的作用，避免彈簧因通流退火的現(xiàn)象發(fā)生。配合監(jiān)測裝置的使用時(shí)，需把絕緣桿與壓力傳感器接觸端面加工平整，該端面主要用于對(duì)壓力傳感器傳遞彈簧的壓力，絕緣桿接觸面大小要小于壓力傳感器有效測力面。

由于產(chǎn)品外在使用環(huán)境，要求該監(jiān)測裝置具有一定防水防塵功能，所以在該監(jiān)測裝置的一些可能進(jìn)水部位進(jìn)行一些防水設(shè)計(jì)。在絕緣桿上端套上絕緣套，絕緣套使用一些例如硅膠等軟質(zhì)具有防水功能的絕緣塑料。殼體上端安裝鍺玻璃小孔內(nèi)部需要加O型圈，進(jìn)行防水處理。底部金屬板設(shè)計(jì)兩個(gè)通孔，用于監(jiān)測裝置的器件整個(gè)裝配完成以后，從兩個(gè)小孔進(jìn)行灌膠處理，防止水從底部金屬板滲入。

該監(jiān)測裝置的內(nèi)部電路主要有前端信號(hào)采集模塊，后端數(shù)據(jù)處理和發(fā)送模塊；直接可以把采集模塊集成在該測量裝置的電路板上，其測量裝置的功能分別為壓力傳感器測量開關(guān)開合閘時(shí)彈簧形變的壓力值；紅外探頭對(duì)動(dòng)靜觸頭接觸端溫度的監(jiān)測；以及加速度傳感器對(duì)隔離開關(guān)每次開合閘狀態(tài)的識(shí)別；后端數(shù)據(jù)處理即該監(jiān)測裝置MCU和外圍電路單元，所述MCU用于將接收到的振動(dòng)信號(hào)和壓力信號(hào)傳輸至通信模塊；所述通信模塊用于將接收到的振動(dòng)信號(hào)和壓力信號(hào)傳輸至一后臺(tái)服務(wù)器，所述通信模塊為無線通信模塊；所述供電模塊用于給該監(jiān)測裝置供電，所述供電模塊為鋰電池或者太陽能供電模塊；整個(gè)電路模塊集成在一個(gè)電路板上，并通過電路安裝板固定，最后安裝于殼體中。

高壓隔離開關(guān)合閘時(shí)，靜觸頭對(duì)動(dòng)觸頭的夾緊壓力是由觸頭之間彈簧提供。對(duì)于不同電壓電流等級(jí)隔離開關(guān)，在合閘狀態(tài)下，動(dòng)靜觸頭間接觸壓力大小要求不同，所以要求對(duì)提供加緊力彈簧的結(jié)構(gòu)或者彈簧使用數(shù)量也不同。對(duì)隔離開關(guān)測量壓力時(shí)，前端壓力采集可設(shè)為單點(diǎn)或多點(diǎn)測壓的形式，也即是可以設(shè)置為一個(gè)或者多個(gè)壓力傳感器，高壓隔離開關(guān)在每次開閘、合閘到位狀態(tài)下，隔離開關(guān)上的彈簧壓縮量都是一定的。故而在選擇壓力薄膜片時(shí)，要考慮該壓力傳感器的有效測量壓力范圍。隔離開關(guān)使用在高壓大電流下，對(duì)自身的設(shè)計(jì)要求較高，開關(guān)動(dòng)靜觸頭間夾緊壓力要求較高。壓力過小時(shí)，開關(guān)動(dòng)靜觸頭的接觸電阻過大，容易發(fā)熱；壓力過大時(shí)，可能讓開關(guān)的開合閘變得很困難。所以再設(shè)計(jì)該傳感器時(shí)，要考慮在已裝配好的高壓隔離開關(guān)上安裝傳感器時(shí)，不要改變開關(guān)開合閘狀態(tài)下彈簧的壓縮量。所以要求測力傳感器的厚度要很薄，該壓力傳感器使用了Flexiforce傳感器，其厚度為0.253mm，其壓力量程選擇多，對(duì)溫度漂移較小。壓力傳感器原理是其在不同壓力傳感器輸出電導(dǎo)不同，電導(dǎo)即是電阻倒數(shù)；為了不增加彈簧壓縮量，也不影響結(jié)構(gòu)強(qiáng)度，可以適當(dāng)修改絕緣桿的厚度，以保證安裝傳感器后彈簧壓縮行程不變。

溫度監(jiān)測使用熱電堆紅外測溫傳感器直接感應(yīng)熱輻射，并可以在紅外探頭上安裝鍺玻璃，減少外界環(huán)境的干擾，為非接觸溫度測量提供完美的解決方案。它能適用于高壓隔離開關(guān)觸頭溫度在線非接觸式監(jiān)測，實(shí)現(xiàn)了在不影響設(shè)備運(yùn)行的情況下對(duì)隔離開關(guān)觸頭溫度的實(shí)時(shí)在線監(jiān)測。

另外在該監(jiān)測裝置上增加了加速度傳感器模塊，通過其測量振動(dòng)幅值曲線，判斷隔離開關(guān)每次的開合閘動(dòng)作狀態(tài)，排除外來碰撞或敲擊誤判帶來信號(hào)干擾，觸發(fā)壓力傳感器對(duì)動(dòng)靜觸頭之間壓力值的測量，判斷隔離開關(guān)是否處于完全開或合的狀態(tài)。該監(jiān)測手段可以有效降低監(jiān)測設(shè)備使用功耗，延長設(shè)備的使用壽命。高壓隔離開關(guān)靜觸頭端會(huì)隨著每次動(dòng)觸頭的開合閘移動(dòng)，促使彈簧壓縮量的變化，當(dāng)開關(guān)合閘到位時(shí)，觸頭觸指間壓力達(dá)到最大值。通過直接測量動(dòng)靜觸頭間夾緊壓力值或判斷分合閘狀態(tài)下壓力的變化量，就可以判斷隔離開關(guān)開合閘到位情況。

隔離開關(guān)合閘時(shí)，動(dòng)靜觸頭接觸端為線接觸，接觸面很小，通過非接觸式熱電堆紅外測溫傳感器對(duì)準(zhǔn)該接觸段測量此接觸處的溫度，或者測量動(dòng)靜觸頭接觸附近觸指的溫度，再對(duì)測量的絕對(duì)溫度值進(jìn)行修正，進(jìn)而反饋隔離開關(guān)觸頭接觸端的實(shí)際溫度對(duì)隔離開關(guān)溫度，達(dá)到對(duì)隔離開關(guān)溫度在線實(shí)時(shí)的監(jiān)測。

如圖4所示，為傳感器在某型號(hào)的隔離開關(guān)上的安裝示意圖。對(duì)于不同類型隔離開關(guān)，其彈簧結(jié)構(gòu)和數(shù)量可能都有不同，對(duì)傳感器的外形結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)略有不同，但基本的設(shè)計(jì)原理基本相同。如圖5所示，為傳感器在另一種隔離開關(guān)監(jiān)測安裝，該隔離開關(guān)為鉗式隔離開關(guān)，該監(jiān)測裝置可安裝于隔離開關(guān)的靜觸頭單側(cè)或兩側(cè)，也可對(duì)每一側(cè)進(jìn)行單點(diǎn)或多點(diǎn)壓力測量，但要必須考慮安裝后的傳感器不影響開關(guān)上彈簧的壓縮行程。

該傳感器體積結(jié)構(gòu)小，不會(huì)影響隔離開關(guān)原有機(jī)構(gòu)操作，也便于安裝，相對(duì)市場現(xiàn)有類似傳感器成本較低，并集成了壓力和溫度同時(shí)監(jiān)測功能。傳感器整個(gè)控制電路可以使用鋰電池供電，其使用了低功耗控制系統(tǒng)，該無線監(jiān)控器完全可以再不跟換紐扣電池的情況下使用超過10年。考慮到隔離開關(guān)工作在戶外，可以對(duì)該傳感器采用太陽能供電，或鋰電池和太陽能并行供電系統(tǒng)，大大提高供電可靠性，也減少直接供電接線的麻煩。

如圖6所示，本發(fā)明提供了一種隔離開關(guān)的監(jiān)測方法，包括以下步驟：

S0：根據(jù)加速度傳感器接收到的振動(dòng)信號(hào)啟動(dòng)該監(jiān)測裝置進(jìn)行監(jiān)測；在沒有進(jìn)行隔離開關(guān)的開合閘的時(shí)候，壓力傳感器每隔五分鐘對(duì)當(dāng)前的壓力值進(jìn)行一次檢測，當(dāng)加速度傳感器檢測到有一個(gè)加速度的時(shí)候，會(huì)控制啟動(dòng)壓力傳感器進(jìn)行工作，實(shí)時(shí)對(duì)隔離開關(guān)的使用狀態(tài)進(jìn)行監(jiān)測；

S1：接收紅外探頭測量的溫度信號(hào)，并根據(jù)該溫度信號(hào)得到該溫度下壓力傳感器的溫度補(bǔ)償系數(shù)；由于壓力傳感器對(duì)環(huán)境溫度存在漂移，在設(shè)計(jì)中，通過需要事先測量不同溫度下的壓力值與實(shí)際壓力值進(jìn)行比較，從而在在設(shè)計(jì)程序時(shí)對(duì)壓力的測量增加一個(gè)溫度補(bǔ)償系數(shù)，以使得測量得到的壓力值更加的準(zhǔn)確，從而能夠提高對(duì)隔離開關(guān)開合閘狀態(tài)的判斷；

S2：根據(jù)溫度補(bǔ)償系數(shù)對(duì)接收到的壓力信號(hào)進(jìn)行修正，根據(jù)壓力傳感器實(shí)時(shí)得到該隔離開關(guān)彈簧的壓力值。在得到相對(duì)準(zhǔn)確的壓力的時(shí)候，怎樣對(duì)得到的數(shù)據(jù)進(jìn)行判斷也會(huì)變得比較關(guān)鍵；在此舉出兩種不同的判斷形式；

第一、在步驟S2之后還包括S3：并將得到的壓力值通過無線通信模塊傳輸至后臺(tái)服務(wù)器，在后臺(tái)服務(wù)器處對(duì)該數(shù)據(jù)進(jìn)行顯示監(jiān)測；后臺(tái)不僅顯示壓力數(shù)據(jù)，也會(huì)顯示相應(yīng)的溫度數(shù)據(jù)，為用戶提供全方位的監(jiān)測。

第二、在步驟S2之后還包括S4：判斷該修正后的壓力信號(hào)是否處于預(yù)設(shè)閾值內(nèi)，如果否，則進(jìn)行報(bào)警。直接通過在該裝置安裝蜂鳴器來進(jìn)行報(bào)警，從而告知操作人員隔離開關(guān)的沒有安裝到位。

對(duì)本領(lǐng)域的技術(shù)人員來說，可根據(jù)以上描述的技術(shù)方案以及構(gòu)思，做出其它各種相應(yīng)的改變以及形變，而所有的這些改變以及形變都應(yīng)該屬于本發(fā)明權(quán)利要求的保護(hù)范圍之內(nèi)。