專利名稱：高電壓斷路器機械特性測試系統(tǒng)及在線診斷方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬微機測量系統(tǒng)范疇，涉及一種運動機械特性的測量方法及裝置。
據(jù)有關(guān)國外文獻介紹，與本發(fā)明最接近的文獻有1，CIGRE 1988 18-03期中“Circuit-Breaker Diagnostics”作者是澳大得亞A.D.Stokes.L.Timbs該文用測量高壓斷路器操動時的振動頻譜預(yù)測斷路器的早期故障。它將所測量到的振動頻譜，采用快速的付利葉變換(FFT)得到一系列減幅的正弦波，即整個振動的瞬變現(xiàn)象是由一系列的頻率分量的疊加。然后對其關(guān)鍵擺幅的基頻，減幅的時間常數(shù)，每個擺幅出現(xiàn)的時間和振幅(包括振動方向)進行綜合分析，來判斷該斷路器運行是否正常，而上述四個量中有三個量是與時間量有關(guān)，本文提出用時間域的方法分析。雖然此法對全封閉組合電器(GIS)的診斷不需拆卸設(shè)備，也不用在內(nèi)部加裝任何傳感器，只是在GIS的金屬外殼上貼上應(yīng)力傳感器即可。缺點是它必須要有豐富經(jīng)驗的技術(shù)人員對了如指掌的斷路器或GIS進行診斷，對于不同結(jié)構(gòu)的GIS就需建立不同的判據(jù)，以判斷斷路器是否可能出現(xiàn)故障，這必須對具體的GIS進行數(shù)以千計的試驗，故投資大，時間長，不是理想的方法。另外，它不能直接測到斷路器的機械特性參數(shù)，也不能用于敞開式斷路器上，此法的產(chǎn)品還沒有查到。
2，CIGRE 1988 13-10期中“Computer-Aided DiagnosticSystem for High-Voltage Circuit-Breaker”作者是前東德F.NOACK等4人。
該文介紹高壓斷路器專家計算機輔助診斷系統(tǒng)，提出診斷目的在于判別出斷路器的早期缺陷，并能指出異常部位所在，這樣可由過去的定期檢修改為有針對性的檢修。文中提出對診斷不可缺少的傳感器提出一定的要求，即要高度可靠，壽命長，持續(xù)長期運行無故障以及要求體積小。文中還介紹專門為SF6氣體斷路器而設(shè)計的壓力傳感器，用它測量活塞動作過程中氣缸壓力的變化，機械行程，溫度和電流，將壓力傳感器的壓力轉(zhuǎn)變成光信號-光纖-光電變頻器-采集系統(tǒng);對溫度的測量利用溫度-電壓量-電壓頻率變頻器-電光轉(zhuǎn)換器-光纖-光電接收器-采集系統(tǒng)。其分辨率為0.5mm，對角位移傳感器的分辨率為1″;對電流10A～10KA使用幾個ROGOWSKI線閘-電壓頻率變換器-電光轉(zhuǎn)變器-光纖-計數(shù)器。
該文對機械行程變化;驅(qū)動系統(tǒng)中壓力的變化;操動用的分合閘線圈的電流變化;輔助開關(guān)的壓力變化和觸頭上流過電流的變化等的數(shù)據(jù)采集，經(jīng)計算機預(yù)處理及數(shù)字濾波得到技術(shù)情況，然后確定某些重要參數(shù)所允許的范圍作為是否要安排針對性檢修的依據(jù)。
所介紹的系統(tǒng)優(yōu)點能直接測量斷路器的多個重要參數(shù)，以壓力變化判斷機械狀態(tài)較靈敏，技術(shù)先進，系統(tǒng)完整。缺點是成本高，技術(shù)復(fù)雜，要在被診斷的主設(shè)備上加工處理不利于安全，確定判據(jù)困難，要針對不同斷路器或同一廠家不同時期生產(chǎn)的斷路器進行至少上百次的試驗，求出重要參數(shù)的允許范圍，這時還不足以涉及并覆蓋斷路器所有可能出現(xiàn)的狀況，所以要經(jīng)過斷路器投運更長的時間才有可能獲得某一斷路器故障時的全部判據(jù)。
3.CIGRE 1988 13-11中“Electronic System for Controlling and Monitoring the Mechanical and Electrical Integrity of HV Circuit-Breaker”作者是加拿大R.Jeanjean，M.Landry，A.Chenier，D.Denissy等四人。
該文提出在斷路器的傳動拉桿(它是驅(qū)動斷路器觸頭運動的絕緣桿)上找三個參考點開槽，以測定斷路器動作時此三個槽對一定點的觀察窗所出現(xiàn)的時刻來判斷該斷路器的機械狀況。
此法的優(yōu)點是簡單，成本低，缺點是只靠一個時間量來判斷整臺斷路器的機械特性參數(shù)過于粗糙，同時在絕緣桿上開槽也會影響拉桿的強度，降低斷路器運行的可靠性，另外不是所有的斷路器均能在拉桿上加工的。
我國每年高壓斷路器的機械事故占全部事故的50%左右，其中6～10KV，35KV這二個電壓等級的高壓斷路器占全部機械事故的比例很高，三年分別為77.5%，59.4%和68.5%，它們嚴(yán)重地影響著我國電網(wǎng)的安全，可靠地運行。
本發(fā)明的目的是研制一種帶有直接位移傳感器和間接位移傳感器為主要外接測試元件的微機測試系統(tǒng)，提出一種只用安裝在操動機構(gòu)中的間接位移傳感器以斷路器出廠時的機械特性技術(shù)條件為判據(jù)的在線診斷方法，做到斷路器操動機械事故的早期預(yù)報，安排對斷路器進行針對性計劃檢修和維護，以降低高壓斷路器的事故率，提高電網(wǎng)運行的可靠性。
本發(fā)明設(shè)計了一種高電壓斷路器機械特性的測量系統(tǒng)并提出一種用間接位移傳感器來實現(xiàn)對運行著的高電壓斷路器進行在線診斷的方法。
所說的測量系統(tǒng)的方框圖在圖1示出。它是由一個具有智能功能的主機(101)和與該主高有電氣聯(lián)系的外接測量元件，它們有直接位移傳感器(106)間接位移傳感器(103)，分閘傳感元件(107)合閘傳感元件(108)，n對動觸頭(105)和靜觸頭(104)的斷口，在本發(fā)明中n最多等于12，斷路器轉(zhuǎn)換開關(guān)的接點(109)以及測量選擇按鍵(110)顯示器(111)，打印機(112)和報警器(113)所組成，其中，直接位移傳感器(106)是一個裝在斷路器內(nèi)部動觸頭(105)端頭處的線位移傳感器，間接位移傳感器(103)是裝在操動機構(gòu)中離動觸頭最近的操動構(gòu)件上的一個角位移傳感器，或者一個線位移傳感器;分，合閘傳感元件(107)，(108)分別為斷路器分，合閘線圈所穿過的霍耳元件;主機(101)是一臺帶有與(102)～(103)等外接測量元件相對應(yīng)插座的微型計算機;而(102)～(103)等元器件都帶有屏蔽電線和與插座相匹配的插頭，測量時，(111)～(113)必須與主機(101)插接，而(102)～(109)根據(jù)需要有選擇地與主機(101)相插接。系統(tǒng)中，具有智能功能的主機(101)是由中央處理器(CPU)，時鐘電路(TIM)，模數(shù)轉(zhuǎn)換器(A/D)，譯碼器(YM)，地址鎖存器(DZROM)，程序隨機存儲器(EPROM)，數(shù)據(jù)存儲器(RAM)，兩組輸入/輸出接口(I/O)，驅(qū)動電路(QD)，保護電路(BH)，復(fù)位電路(FW)所組成的微型計算機，它們的聯(lián)接關(guān)系在圖2主機的原理接線圖示出中央處理器CPU的P0端CPU-P0有6路分別與地址鎖存器DZROM-1、程序隨機存儲器EPROM-1、數(shù)據(jù)存儲器RAM-1、兩個I/O接口I/OA-1、I/OB-1以及模數(shù)轉(zhuǎn)換器A/D-1相聯(lián)接，中央處理器的P2端CPU-P2有3路與譯碼器YMA、程序隨機存儲器EPROM和數(shù)據(jù)存儲器RAM相聯(lián)接，CPU-P3接復(fù)位電路FW，CPU-P1有2路，一路經(jīng)驅(qū)動電路QD與顯示器HIN(插座)相接，另一路接打印機DAIN(插座)，時鐘電路TIM-1與CPU-P4相聯(lián)接，TIM-2與模數(shù)轉(zhuǎn)換器A/D-2相聯(lián)接，A/D-3與它的基準(zhǔn)電路GHR相連接，A/D-4接合閘傳感器(插座)H，A/D-5接分閘傳感器(插座)F，A/D-6接線位移傳感器(插座)C，角位移傳感器(插座)G和操動機構(gòu)轉(zhuǎn)換開關(guān)接點(插座)K都與I/OB-1聯(lián)接，測量功能選擇鍵ANGIN-1與I/OA-2相接，ANGIN-2與I/OA-4和經(jīng)驅(qū)動電路QD-1與顯示器HIN相接，I/OA-3經(jīng)QD-2與HIN相接，I/OB-2經(jīng)保護電路BH與功能選擇電路XK相接，I/OB-3經(jīng)驅(qū)動電路QD與顯示器HIN(插座)相接。
所說的用間接位移傳感器來進行高電壓斷路器在線診斷的方法是通過前面所述的具有智能功能的測試系統(tǒng)，由下列步驟實現(xiàn)對斷路器機械特性的在線診斷A首先進行離線測量，其步驟如下(1)安裝動觸頭的直接位移傳感器，它是一個線位移傳感器將斷路器上端蓋取下，取出逆止閥，把線位移傳感器的機架固定在端蓋的法蘭上，將它的測量滑桿旋擰固定在動觸頭端頭處的細(xì)孔中;
(2)安裝操動機構(gòu)中的間接位移傳感器;此間接位移傳感器若是一個角位移傳感器，其安裝方法是用一托架把帶有波紋管和軸連器的角位移傳感器固定在離動觸頭最近的主軸端頭處開關(guān)柜體上，將角位移傳感器的轉(zhuǎn)動軸通過軸連器與主軸同心相連結(jié)。若是一個線位移傳感器，用常規(guī)方法，比較簡單。
(3)安裝分、合閘傳感元件將分、合閘霍耳元件分別套裝在分、合閘線圈上;
(4)安裝動、靜觸頭斷口引出線;
(5)安裝斷路器轉(zhuǎn)換開關(guān)接點的引出線;
(6)將(1)～(3)步驟中的線位移傳感器，間接位移傳感器，霍耳元件的輸出屏蔽電纜線分別插入主機后板上相應(yīng)的插座中;將(4)～(5)步驟中的引出線也分別插到主機后板上相應(yīng)的插座中;
(7)將顯示器，打印機，報警器的連接屏蔽電纜線分別插到主機后板相應(yīng)的插座中;
(8)測出直接位移傳感器(線位移傳感器)與間接位移傳感器之間的對應(yīng)關(guān)系曲線L＝f(X)并存在主機中;
此間接位移傳感器若是一個角位移傳感器，所測出的直接位移傳感器與間接位移傳感器之間的關(guān)系為L＝f(α)，即線位移與角位移的關(guān)系曲線。若是一個線位移傳感器，所測出的直接位移傳感器與間接位移傳感器之間的關(guān)系曲線為L＝f(I)，即線位移與角位移的關(guān)系曲線。
(9)將該型號斷路器的機械技術(shù)條件輸入到主機中，讓它們作為械特性質(zhì)量的判據(jù)，其數(shù)值如下1)分閘時間≯a秒;
2)合閘時間≯b秒;
3)分閘速度≮Vf米/秒;
4)合閘速度≮Vh±米/秒;
5)操動機構(gòu)轉(zhuǎn)換開關(guān)接點的動作時間≯S秒;
6)導(dǎo)電桿行程c±δ毫米;
7)觸頭超程d±α毫米;
8)三相不同期≯e毫秒;
(10)測量斷路器機械特性實測值1)分閘時間a′秒;
2)合閘時間b′秒;
3)分閘速度Vf′米/秒;
4)合閘速度Vh′米/秒;
(10)測量斷路器機構(gòu)特性實測值1)分閘時間a′秒;
2)合閘時間b′秒;
3)分閘速度Vf′米/秒;
4)合閘速度Vh′米/秒;
5)操動機構(gòu)轉(zhuǎn)換開關(guān)接點的動作時間s′秒;
6)導(dǎo)電桿行程c′毫米;
7)觸頭超行程d′毫米;
8)三相不同期e′毫秒;
以上1)～8)項測量都是經(jīng)微機處理后自動在顯示器上顯示出測量結(jié)果并能由打印機輸出。如果有某項實測值超出判據(jù)值，例如a′＞a，則自動報警。
如有需要，還可以測出9)12個斷口的分(合)閘時間t1～t12毫秒，10)斷路器相間不同期值和同相不同期值，tx11)斷路器的金屬短接時間，tj12)斷路器的無電流間隙時間，ti13)斷路器分(合)閘行程與時間的關(guān)系L＝f(t)，14)斷路器分(合)閘速度與時間的關(guān)系V＝f(t)，
以上9)～14)也是經(jīng)微機處理后自動在顯示器上顯示出測量結(jié)果，并能由打印機輸出。
(11)將直接位移傳感器拆除，并將斷路器上端蓋復(fù)原;拆除動、靜觸頭斷口引出線;
(12)拆除(11)以外的外接測量元件;
B.在線診斷的步驟如下(1)檢查主機中是否存有被診斷的斷路器的直接位移傳感器與間接位移傳感器之間的對應(yīng)關(guān)系曲線L＝f(X)？和是否存有該型號斷路器機械特性的判據(jù)-機械技術(shù)條件？若沒有，則需將它們一一輸入到主機中。
(2)按照A款中(2)，(3)，(5)，(6)，(7)步驟操作，(3)接通主機電源后就可對斷路器進行不間斷的在線監(jiān)測，開關(guān)運行中每進行一次操作，打印機就將該次操作中的行程，超程，速度，時間，轉(zhuǎn)換開關(guān)接點動作時間依次打印出來，如果其中某個數(shù)據(jù)超出開關(guān)的機械技術(shù)條件的數(shù)值即“判據(jù)值”，則儀器發(fā)出警告信號，完成報警后，儀器自動恢復(fù)初始狀態(tài)，等待斷路器下一次動作。
運行人員根據(jù)報警情況，安排針對性計劃檢修和維護，可大大降低高電壓斷路器的事故率，提高電網(wǎng)運行的可靠性。
本發(fā)明的優(yōu)點和積極的效果1.測試系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡單，安裝簡易，精度高，重復(fù)性好，操作方便。
2.所采用的斷路器生產(chǎn)廠家給出的機械性技術(shù)條件作為機械性能質(zhì)量的判據(jù)，簡單，容易取得，安全，可靠。
3.可用于離線測試(包括斷路器生產(chǎn)廠家科研機構(gòu)研制新產(chǎn)品的測試，產(chǎn)品出廠前的測試和斷路器大修中的測試。)4.可用于包括全封閉組合電器在內(nèi)的各種斷路器的在線監(jiān)測和對斷路器機械故障的早期診斷。


圖1高電壓斷路器機械特性測試系統(tǒng)方框圖。圖中101-主機102-離動觸頭最近的操動構(gòu)件103-間接位移傳感器104-靜觸頭105-動觸頭106-直接位移傳感器107-分閘傳感元件108-合閘傳感元件109-操動機構(gòu)轉(zhuǎn)換開關(guān)110-測試功能選擇按鍵111-顯示器112-打印機113-報警器虛線框內(nèi)表示高電壓斷路器內(nèi)部。
圖2高電壓斷路器機械特性測試系統(tǒng)主機的原理接線圖。圖中CPU-中央處理器(集成芯片)TIM-時鐘電路器A/D-模數(shù)轉(zhuǎn)換器(集成芯片)YMA-譯碼器(集成塊)DZROM-地址鎖存器(集成芯片)EPROM-程序隨機存儲器(集成芯片)RAM-數(shù)據(jù)存儲器(集成芯片)I/O-輸入/輸出接口(集成塊)QD-驅(qū)動電路(集成塊)BH-保護電路(集成塊)FW-復(fù)位電路(集成塊)GHR-基準(zhǔn)電路(集成塊)ANGIN-測量功能選擇按鍵HIN-顯示器(插座)DAIN-打印機(插座)XK-功能選擇控制電路H-合閘傳感器(插座)F-分閘傳感器(插座)C-線位移傳感器(插座)G-角位移傳感器(插座)K-操動機構(gòu)轉(zhuǎn)換開關(guān)接點(插座)圖3實施例中主機原理接線圖，圖中8031/8032-中央處理器(CPU)377-地址鎖存器(DZROM)
27128-程序存儲器(EPROM)6264-數(shù)據(jù)存儲器(RAM)0809-模數(shù)轉(zhuǎn)換器(A/D轉(zhuǎn)換芯片)74LS138-譯碼器(YMA)81558255-接口擴展芯片(I/O接口)HZ-合閘霍耳元件插座FZ-分閘霍耳元件插座XINW-線位移傳感器插座JIAOW-角位移傳感器插座K-轉(zhuǎn)換開關(guān)接點接線端子A1～4，B1～4，C1～4-斷口接線端子DAIN-打印機插座FG1-計量單位顯示發(fā)光管FG2-功能顯示發(fā)光管SHMAX6-6位數(shù)碼管ANGIN-功能選擇按鍵D0～D7-數(shù)據(jù)線AD0～AD7-低8位地址線AD8～AD15-高8位地址線虛線框Ⅰ-在主機內(nèi)的元器件虛線框Ⅱ-在前面板上的元器件虛線框Ⅲ-在后面板上的元器件圖4實施例主機前面板布置圖，圖中H-合閘測試令按鍵F-分閘測試令按鍵H-F-合閘-分閘測試令按鍵
F-H-分閘-合閘測試令按鍵POTER-測試令提示符顯示SHMAX4-4位數(shù)字顯示SHMSX2-2位測試結(jié)果項目提示符S-單位為“秒”的指示燈mS-單位為“毫秒”的指示燈mm-單位為“毫米”的指示燈m/S-單位為“米/秒”的指示燈測試結(jié)果輸出指令按鍵的符號為A，B，C-A相，B相，C相斷路器0～9-斷口編號L-行程TCB-轉(zhuǎn)換開關(guān)接點動作時間LO-超程PR-打印出全部數(shù)據(jù)VF-合閘速度LD-打印出每10mS間隔的行程和速度VF-分閘速度TM-合閘-分閘試驗的金屬短接時間VHM-最大合閘速度TM-分閘-合閘試驗的無電流間隙時間VHM-最大分閘速度ST-觸頭某一特定行程所用的時間SV-觸頭運動至某一特定位置時刻的速度TH-合閘數(shù)據(jù)鍵TF-分閘數(shù)據(jù)鍵RESET-復(fù)位鍵圖5實施例主機后面板布置圖，圖中A1～A4-A相1～4號斷口接線端子B1～B4-B相1～4號斷口接線端子C1～C4-C相1～4號斷口接線端子-工作接地端子K-轉(zhuǎn)換開關(guān)接點接線端子XINW-線位移傳感器插座JIAOW-角位移傳感器插座HZ-合閘霍耳元件插座FZ-分閘霍耳元件插座DAIN-打印機插座FMIGN-報警蜂鳴器AC220V-交流220V電流插座FUSE-電源指示燈QID-啟動接點端子圖6實施例中所測得的關(guān)于SNIO-101型少油斷路器的線位移與角位移的關(guān)系曲線，圖中橫座標(biāo)-線位移 ……第一次測試曲線縱座標(biāo)-角位移 -第二次測試曲線下面用實施例，對本發(fā)明作進一步說明。
圖4給出了本實施例主機的原理接線圖，它的核心元件中央處理器(CPU)采用8031/8032，主頻F＝12MHZ，二個可編程16位定時器，一個可編程14位定時器，分別作為A/D變換定時采樣，開關(guān)量輸入，角位移脈沖間隔，自動復(fù)位及串行通訊使用。角位移輸入采用中斷方式，線位移及開關(guān)量均采用定時查詢方式RAM采用SKBIT的6264隨機存儲器;EPROM采用16KBIT的27128程序存儲器;A/D變換器采用8位逐次比較式的0809芯片，轉(zhuǎn)換速率128US，精度為1BIT，數(shù)碼管采用共陰極的雙位段碼塊，共六位顯示;輸出單位量采用發(fā)光管顯示;鍵盤采用32位的列陣式電路，其中含分，合分，分合功能啟動鍵為4個，并分別帶有該功能鍵的狀態(tài)顯示燈;譯碼器采用74LS138，譯碼器輸出的YO，Y1，Y2分別控制接口擴展芯片8155，8255及A/D轉(zhuǎn)換芯片0809的片選;打印機為外智能式;電源電壓+5V，±15。
這些集成芯片(塊)的聯(lián)接關(guān)系在圖3實施例中主機原理接線圖示出中央處理器8031的P0端有6路分別與地址鎖存器373-2，程序存儲器27128-1、數(shù)據(jù)存儲器6264-2、接口擴展芯片8155-P0、8255-P0和模數(shù)轉(zhuǎn)換器0809-P0相聯(lián)接，8031-P2有2路與27128-2和6264-1相聯(lián)接，8031-P5、7與譯碼器74LS138-P0相聯(lián)接，8031-P3、2端一路與角位移傳感器插座JIAOW相聯(lián)接，另一路接至FG1發(fā)光管，8031-P1、3、6、7與打印機插座相聯(lián)接，8031-P1、3、6、7與計量單位顯示發(fā)光管FG1相聯(lián)接，譯碼器74LS138的輸出線YO、Y1、Y2分別接至8155-P1，8255-P2和模數(shù)轉(zhuǎn)換器0809-P4相聯(lián)接，地址鎖存器373-2端有3路分別與27128-3，6264-3和0809-P0相聯(lián)接，A/D轉(zhuǎn)換器0809-P1、0809-P2、0809-P3分別與外接測量元件插座合閘霍耳元件插座HZ，分閘霍耳元件插座FZ，線位移傳感器插座相聯(lián)接。所有斷口接線端子和轉(zhuǎn)換開關(guān)接點接線端子K都與8255-P1～16相聯(lián)接。I/O接口8155-P3與功能選擇按鍵ANGIN聯(lián)接，8255-P2與6位數(shù)碼管SHMAX6和ANGIN布置在虛線框Ⅱ前面板上，外接測試元件布置在虛線框Ⅲ后面板上，其它的元器件在虛線框Ⅰ主機內(nèi)。
用本實施例所研制的主機，配上線位移傳感器和角位移傳感器等外接測量元件所組成的測試系統(tǒng)，對高電壓斷路器機械特性在線診斷的方法如下一.離線測試用于斷路器出廠型式試驗新產(chǎn)品研制試驗或斷路器檢修時測試其機械特性，其主要目的是從中取得線位移與角位移的對應(yīng)關(guān)系曲線其步驟如下1.安裝線位移傳感器將斷路器上端帽子取下，取出逆止閥，把線位移傳感器的測量滑桿固定在動觸頭上M6的螺孔中，并將支架固定在斷路器上端，將傳感器上的電纜插頭插入主機后板的線位移插座中。
2.安裝角位移傳感器利用托架、波紋管和軸連器把角位移傳感器固定在形狀柜體上，其轉(zhuǎn)動軸與斷路器主軸相連，使傳感器與主軸盡量同心，并將電纜插頭接入主機后板的角位移插座內(nèi)。
3.安裝分、合閘傳感元件1)將分閘霍耳元件套入分閘線圈回器中。
2)將合閘霍耳元件套入合閘線圈回路中。
接線時應(yīng)注意按霍耳元件上標(biāo)明的電流方向與線圈的一次電流方向相同，根據(jù)電流大小，決定導(dǎo)線纏繞霍耳元件的圈數(shù)，電流大，圈數(shù)少，電流小，圈數(shù)多，并將電纜插頭接入主機后板的合閘霍耳元件插座HZ及分閘霍耳元件插座FZ內(nèi)。
3)如果不用霍耳元件作啟動信號源，可利用試驗電源接觸器的一對空常開接點，連接導(dǎo)線到主機后板的啟動接點端子QID上。
4.安裝測量導(dǎo)線1)從斷路器各斷口引出測量導(dǎo)線和地線分別按相序接入主機后板的A1，A2，A3，A4，B1，B2，B3，B4，C1，C2，C3，C4各接口內(nèi)，地線接入各接地接口內(nèi)，注意裝有線位移傳感器的斷口的測量線要接入“A1”口內(nèi)，不能接入其它各口中，如有多余接口，可放置不管。主機后面板布置在圖5示出。
注意測量地線應(yīng)與斷路器靜觸頭相連。
2)從操動機構(gòu)的轉(zhuǎn)換開關(guān)上找一對空的常開接點，分別用導(dǎo)線接到后板的轉(zhuǎn)換開關(guān)接點插口內(nèi)。
5.測出角位移和線位移的對應(yīng)關(guān)系曲線。操作鍵在主機前面板上在圖4中示出。
主機復(fù)位后，先按下數(shù)字鍵“1”，再按下“H”鍵或“F”，就可以作合閘或分閘操作，斷路器動作后，打印機將對比試驗中角位移傳感器與線位移傳感器所測量的對應(yīng)數(shù)據(jù)表，以及相應(yīng)的行程，超程，分(合)閘時間，分(合)閘速度等數(shù)據(jù)依次打印輸出。根據(jù)位移對應(yīng)數(shù)據(jù)表可作出角位移和線位移的對應(yīng)關(guān)系曲線。該曲線在圖6示出，該曲線應(yīng)存儲在主機中。圖中兩次測得的σ＝f(L)重復(fù)性好。
6.將被測斷路器的機械特性技術(shù)條件即機械性能質(zhì)量的“判據(jù)”輸入到主機中去。其數(shù)值是6～7頁中1)～8)項列出。
7.測試斷路器合閘機械特性參數(shù)按下主機前面板上的“H”鍵，這時提示符位顯示一個較亮的“H”字符，“H”鍵上的紅色指示燈亮，等待合閘操作，合閘后，“H”鍵上的綠色指示燈亮，紅燈滅，同時提示符位上“H”字符變得較暗，表示合閘已經(jīng)完成?？梢赃M行其它操作或輸出測試結(jié)果，如果綠燈不亮，“H”字符仍然很亮，則表明測試未完成，需查找觸發(fā)啟動回路是否有效工作。
8.測試斷路器分閘機械特性參數(shù)按下“F”鍵，顯示較亮的“F”字符，同時“F”鍵上的紅色指示燈亮，其它步驟同7款。
9.合閘-分閘試驗分測試斷路器的金屬短接時間，需要進行合閘-分閘試驗，試驗中斷路器先作一次合閘操作，過一定時間后，再作一次分閘操作。
儀器操作如下按下“H-F”鍵，顯示出“C”鍵字符，鍵上的紅燈滅，綠燈亮，其它與7款相同。
10.分閘-合閘試驗為測試斷路器的無電流間隙時間，進行分閘-合閘試驗，斷路器先分閘操作，過一定時間再作合閘操作，儀器操作如下按下“F-H”鍵，顯示“A”字符，鍵上的紅燈亮，待分閘-合閘全過程完成后，紅燈滅，綠燈亮。
11.測試結(jié)果的顯示測試完成后，按下相應(yīng)的功能鍵，就可以在顯示器上顯示出有關(guān)的數(shù)據(jù)結(jié)果。如果要顯示某一斷口的動作時間，或先按下相序鍵(A，B，C中的一個);再按下斷口號鍵(1，2，3，4中的一個)就可以顯示該斷口的動作時間。
例如，顯示A相1號斷口的動作時間，先按下“A”，這時提示符位顯示出“A”，再按下數(shù)字鍵“1”，這時顯示器從左到右依次顯示為“A1 XXX.X”，“ms”指示燈亮，超過1秒時，“s”單位燈亮。
連續(xù)兩次按下某一相序鍵，AA，BB，CC，則分別顯示出各相的同相不同期時間，如“AA XXX. X”;按AB(BA);AC(CA)、BC(CB)則分別顯示兩相之間的不同期時間，如“AC XXX.X”。
“PR”鍵打印鍵，打印機將全部測試數(shù)據(jù)依次打出。
“LD”鍵打印機將每10ms間隔的行程和速度打印出來。
“TM”鍵合閘-分閘試驗時的金屬短接時間。
“TN”鍵分閘-合閘試驗時的無電流間隙時間。
“S/T”鍵顯示某一特定行程時的時間，如果求出觸頭運動123mm處的時間，操作如下
順序按下1，2，3，0，這時顯示器上顯示為123.0，再按下“S/T”，這時顯示為XXX. X，“ms”燈亮。
“S/V”鍵觸頭運動到某一位置時的速度值，同上，先接入1230，再接“S/V”，顯示XXX.X，“m/s”燈亮。
“TH”鍵合閘數(shù)據(jù)鍵;
“TF”鍵分閘數(shù)據(jù)鍵;
當(dāng)按下“TF”后，這時“F”鍵上綠色指示燈亮，這時使用鍵盤顯示的數(shù)據(jù)都是分閘操作中的數(shù)據(jù);同樣，當(dāng)按下“TH”后，“H”鍵的綠燈亮，表示合閘操作的結(jié)果，這兩個鍵在“分-合閘”操作和“合-分閘”操作后使用，可分別顯示出，合閘過程的結(jié)果，或者在一次分(合)閘操作后又作了一次合(分)閘操作，這時直接顯示的是最新一次操作的數(shù)據(jù)，按下“TF”(TH)后可顯示上次操作的數(shù)據(jù)。
在上述顯示測試結(jié)果的時候，若某項數(shù)據(jù)超出了判據(jù)值，則主機后板上蜂鳴(FMIN)器自動發(fā)出警告。完成報警后，主機自動恢復(fù)初始狀態(tài)，等待下次操作。
人們可根據(jù)不合格的項目情況，對斷路器進行返修，然后再次進行測試。
12.拆除1～4款中所有外接測量元件及導(dǎo)線，裝好斷路器的逆止閥及上端帽子。準(zhǔn)備出廠。
二.在線監(jiān)測及診斷1.檢查主機中是否存有被診斷的斷路器的角位移與線位移對應(yīng)關(guān)系曲線σ＝f(L)，和是否存有該斷路器機械特性的技術(shù)條件，即該斷路器機械特性質(zhì)量的“判據(jù)”？若沒有，則需將它們一一輸入到主機中。
2.按照一款中2，3，4-2)條操作。
3.接通主機電源后就可對斷路器進行不間斷的在線監(jiān)測。開關(guān)運行中每進行一次操作，打印機就將該次操作中的行程，超程，速度，時間，轉(zhuǎn)換開關(guān)接點動作時間依次打印出來。如果其中某個數(shù)據(jù)超出判據(jù)值，則主機后板上的蜂鳴器發(fā)出警告信號，完成報警后，儀器自動恢復(fù)初始狀態(tài)，等待斷路器下一次動作。
在使用中，如遇停電情況，恢復(fù)電源供電后，儀器自動恢復(fù)正常工作狀態(tài)，監(jiān)測斷路器的動作狀態(tài)，無須人員重新對儀器進行操作。
運行人員根據(jù)報警情況，安排針對性計劃檢修和維護。
權(quán)利要求
1.一種高電壓斷路器機械特性的測試系統(tǒng)，其特征在于它是由一個具有智能功能的主機(101)與該主機有電氣聯(lián)系的外接測量元件，它們有直接位移傳感器(106)，間接位移傳感器(103)，分閘傳感元件(107)合閘傳感元件(108)，n對動觸頭(105)和靜觸頭(104)的斷口，斷路器轉(zhuǎn)換開關(guān)的接點(109)以及測量選擇按鍵(110)顯示器(111)，打印機(112)和報警器(113)所組成，其中，直接位移傳感器(106)是一個裝在斷路器內(nèi)部動觸頭(105)端頭處的線位移傳感器，間接位移傳感器(103)裝在操動機構(gòu)中離動觸頭最近的操動構(gòu)件(102)上；分、合閘傳感元件(107)，(108)分別為斷路器分、合閘線圈所穿過的霍耳元件；主機(101)是一臺帶有與(103)～(113)等外接測量元件相對應(yīng)插座的微型計算機；而(103)～(113)等元器件都帶有屏蔽電線和與插座相匹配的插頭，測量時，(111)～(113)必須與主機(101)插接，而(103)～(109)根據(jù)需要有選擇地與主機(101)相插接。
2.如權(quán)利要求1所述的高電壓斷路器機械特性測試系統(tǒng)，其特征在于它的間接位移傳感器(103)是裝在操動機構(gòu)中離動觸頭最近的轉(zhuǎn)軸(104)端頭上的一個角位移傳感器。
3.如權(quán)利要求1所述的高電壓斷路器機械特性測試系統(tǒng)，其特征在于它的間接位移傳感器(103)是裝在操動機構(gòu)中離動觸頭最近的連桿(104)端頭上的一個線位移傳感器。
4.如權(quán)利要求1所述的高電壓斷路器機械特性測試系統(tǒng)，其特征在于所說的n對動、靜觸頭斷口，最多n＝12。
5.如權(quán)利要求1所述的高電壓斷路器機械特性測量系統(tǒng)，其特征在于帶有外接測量元件插座的主機(101)是由中央處理器(CPU)，時鐘電路(TIM)，模數(shù)轉(zhuǎn)換器(A/D)，譯碼器(YM)，地址鎖存器(DZROM)，程序隨機存儲器(EPROM)，數(shù)據(jù)存儲器(RAM)，兩組輸入/輸出接口(I/O)，驅(qū)動電路(QD)，保護電路(BH)，復(fù)位電路(FW)所組成的微型計算機，它們的聯(lián)接關(guān)系是中央處理器CPU的P0端CPU-P0有6路分別與地址鎖存器DZROM-1、程序隨機存儲器EPROM-1、數(shù)據(jù)存儲器RAM-1、兩個I/O接口I/OA-1、I/OB-1以及模數(shù)轉(zhuǎn)換器A/D-1相聯(lián)接，中央處理器的P2端CPU-P2有3路與譯碼器YMA、程序隨機存儲器EPROM和數(shù)據(jù)存儲器RAM相聯(lián)接，CPU-P3接復(fù)位電路FW，CPU-P1有2路，一路經(jīng)驅(qū)動電路QD與顯示器HIN(插座)相接，另一路接打印機DAIN(插座)，時鐘電路TIM-1與CPU-P4相聯(lián)接，TIM-2與模數(shù)轉(zhuǎn)換器A/D-2相聯(lián)接，A/D-3與它的基準(zhǔn)電路GHR相連接，A/D-4接合閘傳感器(插座)H，A/D-5接分閘傳感器(插座)F，A/D-6接線位移傳感器(插座)C，角位移傳感器(插座)G和操動機構(gòu)轉(zhuǎn)換開關(guān)接點(插座)K都與I/OB-1聯(lián)接，測量功能選擇鍵ANGIN-1與I/OA-2相接，ANGIN-2與I/OA-4和經(jīng)驅(qū)動電路QD-1與顯示器HIN相接，I/OA-3經(jīng)QD-2與HIN相接，I/OB-2經(jīng)保護電路BH與功能選擇控制電路XK相接，I/OB-3經(jīng)驅(qū)動電路QD與顯示器HIN(插座)相接。
6.一種高電壓斷路器機械特性的在線診斷方法，其特征在于通過一個具有智能功能的測量系統(tǒng)，包括權(quán)利要求1～4所述的測量系統(tǒng)，由下列步驟實現(xiàn)斷路器機械特性的在線診斷A.首先進行離線測量，其步驟如下(1)安裝動觸頭的直接位移傳感器，它是一個線位移傳感器將斷路器上端蓋取下，取出逆止閥，把線位移傳感器的機架固定在端蓋的法蘭上，將它的測量滑桿旋擰固定在動觸頭端頭處的 孔中;(2)安裝操動機構(gòu)中的間接位移傳感器;(3)安裝分、合閘傳感元件將分、合閘霍耳元件分別套裝在分、合閘線圈上;(4)安裝動、靜觸頭斷口引出線;(5)安裝斷路器轉(zhuǎn)換開關(guān)接點的引出線;(6)將(1)～(3)步驟中的線位移傳感器，間接位移傳感器，霍耳元件的輸出屏蔽電纜線分別插入主機后板上相應(yīng)的插座中;將(4)～(5)步驟中的引出線也分別插到主機后板上相應(yīng)的插座中;(7)將顯示器，打印機，報警器的輸入屏蔽電纜線分別插到主機后板相應(yīng)的插座中;(8)測出直接位移傳感器-線位移傳感器與間接位移傳感器之間的對應(yīng)關(guān)系曲線L＝f(X)并存在主機中;(9)將該型號斷路器的機械技術(shù)條件輸入到主機中，讓它們作為械特性質(zhì)量的判據(jù)，其數(shù)值如下1)分閘時間≯a秒;2)合閘時間≯b秒;3)分閘速度≮Vf米/秒;4)合閘速度≮Vh±米/秒;5)操動機構(gòu)轉(zhuǎn)換開關(guān)接點的動作時間≯S秒;6)導(dǎo)電桿行程c±δ毫米;7)觸頭超程d±α毫米;8)三相不同期≯e毫秒;(10)測量斷路器機械特性實測值1)分閘時間a′秒;2)合閘時間b′秒;3)分閘速度Vf′米/秒;4)合閘速度Vh′米/秒;5)操動機構(gòu)轉(zhuǎn)換開關(guān)接點的動作時間s′秒;6)導(dǎo)電桿行程c′毫米;7)觸頭超行程d′毫米;8)三相不同期e′毫秒;以上1)～8)項測量都是經(jīng)微機處理后自動在顯示器上顯示出測量結(jié)果并能由打印機輸出。如果有某項實測值超出判據(jù)值，例如a′＞a，則自動報警。如有需要，還可以測出9)12個斷口的分(合)閘時間t1～t12毫秒，10)斷路器相間不同期值和同相不同期值，tx11)斷路器的金屬短接時間，tj12)斷路器的無電流間隙時間，ti13)斷路器分(合)閘行程與時間的關(guān)系L＝f(t)，14)斷路器分(合)閘速度與時間的關(guān)系V＝f(t)，以上9)～14)也是經(jīng)微機處理后自動在顯示器上顯示出測量結(jié)果，并能由打印機輸出。(11)將直接位移傳感器拆除，并將斷路器上端蓋復(fù)原;拆除動、靜觸頭斷口引出線;(12)拆除(11)以外的外接測量元件。B.在線診斷的步驟如下(1)檢查主機中是否存有被診斷的斷路器的直接位移傳感器與間接位移傳感器之間的對應(yīng)關(guān)系曲線L＝f(X)？和是否存有該型號斷路器機械特性質(zhì)量的判據(jù)-機械技術(shù)條件？若沒有，則需將它們一一輸入到主機中。(2)按照A款中(2)，(3)，(5)，(6)，(7)步驟操作。(3)接通主機電源后就可對斷路器進行不間斷的在線監(jiān)測，開關(guān)運行中每進行一次操作，打印機就將該次操作中的行程，超程，速度，時間，轉(zhuǎn)換開關(guān)接點動作時間依次打印出來，如果其中某個數(shù)據(jù)超出開關(guān)的機械技術(shù)條件的數(shù)值即判據(jù)值，則儀器發(fā)出警告信號，完成報警后，儀器自動恢復(fù)初始狀態(tài)，等待斷路器下一次動作。
7.如權(quán)利要求6所述的高電壓斷路器機械特性的在線診斷方法，其特征在于在操動機構(gòu)中所安裝的間接位移傳感器是一個線位移傳感器，所測出的直接位移傳感器與間接位移傳感器之間的關(guān)系曲線為L＝f(I)，即線位移與線位移的對應(yīng)關(guān)系曲線。
8.如權(quán)利要求6所述的高電壓斷路器機械特性的在線診斷方法，其特征在于在操動機械中所安裝的間接位移傳感器是一個角位移傳感器，其安裝的方法是用一托架把帶有波紋管和軸連器的角位移傳感器固定在離動觸頭最近的主軸端頭處開關(guān)柜體上，將角位移傳感器的轉(zhuǎn)動軸通過軸連器與主軸同心連結(jié)，所測出的直接位移傳感器與間接位移傳感器之間的關(guān)系曲線為L＝f(α)，即線位移與角位移的對應(yīng)關(guān)系曲線。
全文摘要
本發(fā)明設(shè)計了一種帶有直接位移傳感器和間接位移傳感器為主要外接測試元件的微機測試系統(tǒng)，應(yīng)用于高電壓斷路器的出廠型式試驗、新產(chǎn)品研制試驗或檢修后試驗中的機械特性測試，以及對運行中的高電壓斷路器進行監(jiān)測。并提出了只用安裝在操動機構(gòu)中的間接位移傳感器，以斷路器出廠機械特性技術(shù)條件為機械性能質(zhì)量“判據(jù)”的在線診斷方法。結(jié)構(gòu)簡單，安裝簡易，精度高，重復(fù)性好，“判據(jù)”簡易可靠，制作方便。
文檔編號H01T13/58GK1107227SQ9410102
公開日1995年8月23日 申請日期1994年2月16日 優(yōu)先權(quán)日1994年2月16日
發(fā)明者朱拱照, 陳大軍, 王建寧, 陳慧明 申請人:中國電力工業(yè)部電力科學(xué)研究院