隔离开关机械故障的数字化诊断装置的制作方法

1.本发明属于变电站断电技术领域，具体来说，涉及隔离开关机械故障的数字化诊断装置。


背景技术：

2.高压隔离开关是一种起着隔离作用的开关设备，在变电站中使用较多，主要装于断路器两侧，与断路器配合使用。由于高压隔离开关主要工作环境于户外，操动与传动机构长期暴露在恶劣大气环境中，饱受风霜雨雪的侵蚀，且长时间处于合闸或分闸状态，较少进行操作，加之运行维护不及时，容易出现各种故障缺陷。针对这些机械故障缺陷，现有的诊断方法有以防范措施和运行经验结合的诊断方法，以操动机构电机电流为判断依据的诊断方法，以操作杆应变为诊断依据的诊断方法指出通过定期检查限位开关固定螺丝是否松动，来预防闸刀的分合闸不到位，定期润滑活动关节部位，来预防传动机构锈蚀卡涩；可根据手动操作的手感轻重来判断有无机械卡涩，该方法与操作人员的经验有关，容易引起误判，另提出了以隔离开关主转轴转角时间特性来诊断隔离开关机械故障缺陷的初步设想，但未进行试验验证。
3.高压隔离开关在变电站中使用较多，其工作状态对变电站安全运行影响较大，多年以来由隔离开关机械故障引起的事故频发且后果严重。目前针对隔离开关锈蚀卡涩、行程不到位等机械故障缺陷，现有的诊断方法多以防范措施和经验诊断为主，诊断方法尚不完善。


技术实现要素：

4.针对现有技术诊断方法多以防范措施和经验诊断为主，诊断方法尚不完善的问题，本发明提供了一种隔离开关机械故障的数字化诊断装置。
5.为实现上述技术目的，本发明采用的技术方案如下：
6.隔离开关机械故障的数字化诊断装置，包括隔离开关操作杆运行模块、转角反转判断模块、隔离开关动作运行时间比较模块和故障缺陷严重程度判定模块；
7.隔离开关操作杆运行模块，用于启动隔离开关，隔离开关上的操作杆开始转动；
8.转角反转判断模块，用于判断操作杆动作过程中是否存在转角反转现象；
9.隔离开关动作运行时间比较模块，用于与常规隔离开关的操作杆运作时间作比较，确定被测隔离开关是否正常；
10.故障缺陷严重程度判定模块，用于根据比较待测的与正常的隔离开关的操作杆转角和时间曲线，定性的判断故障缺陷严重程度。
11.进一步地，还包括角度数据采集模块，用于采集所述待测隔离开关的操动杆转动时产生的转角。
12.进一步地，还包括转动时间计数模块，用于采集所述待测隔离开关的操动杆转动时到转动到最大转角时的单位时间。
13.进一步地，还包括隔离开关标准转角和时间数据库，用于存储与待测的隔离开关的操动杆转动角度和转动到最大转角时的单位时间进行比较的现有各型式隔离开关正常运行时转角和时间曲线的标准数据。
14.进一步地，还包括显示模块，用于接收并显示待测隔离开关的故障诊断结果。
15.隔离开关机械故障的数字化诊断方法，包括步骤：
16.s1、启动隔离开关，隔离开关上的操作杆开始转动；
17.s2、采集所述待测隔离开关的操动杆转动时产生的转角，并判断操作杆动作过程中是否存在转角反转现象；
18.s3、采集所述待测隔离开关的操动杆转动时到转动到最大转角时的单位时间，并与数据库中常规隔离开关的操作杆运作时间作比较，确定被测隔离开关是否正常；
19.s4、根据比较待测的与正常的隔离开关的操作杆转角和时间曲线，定性的判断故障缺陷严重程度。
20.本发明相比现有技术，具有如下有益效果：
21.通过测量隔离开关上的操作杆转动角度和转动角度所需时间，并与正常的隔离开关的操作杆转角和时间曲线，进而实现定性的判断故障缺陷严重程度。
附图说明
22.图1为本发明隔离开关机械故障的数字化诊断装置结构框图；
23.图2为本发明隔离开关机械故障的数字化诊断方法流程图；
24.图3为本发明隔离开关机械故障的数字化诊断装置角度数据采集模块结构框图；
25.图4为本发明实施例中正常状态时隔离开关合、分闸操作杆转角-时间曲线。
26.图中标记说明：10-隔离开关操作杆运行模块，20-转角反转判断模块，30-隔离开关动作运行时间比较模块，40-故障缺陷严重程度判定模块，50-角度数据采集模块，60-转动时间计数模块，70-隔离开关标准转角和时间数据库，80-显示模块。
具体实施方式
27.为了便于本领域技术人员的理解，下面结合实施例与附图对本发明作进一步的说明，实施方式提及的内容并非对本发明的限定。
28.如图1所示，隔离开关机械故障的数字化诊断装置，包括隔离开关操作杆运行模块10、转角反转判断模块20、隔离开关动作运行时间比较模块30和故障缺陷严重程度判定模块40；隔离开关操作杆运行模块10，用于启动隔离开关，隔离开关上的操作杆开始转动；转角反转判断模块20，用于判断操作杆动作过程中是否存在转角反转现象；隔离开关动作运行时间比较模块30，用于与常规隔离开关的操作杆运作时间作比较，确定被测隔离开关是否正常；故障缺陷严重程度判定模块40，用于根据比较待测的与正常的隔离开关的操作杆转角和时间曲线，定性的判断故障缺陷严重程度。
29.如图3所示，a为磁敏角度传感器、d为数据采集卡、c为计算机、v为直流电源、l为联轴器、s为操纵杆转轴、r为减速器和m为交流电机。还包括角度数据采集模块50，用于采集所述待测隔离开关的操动杆转动时产生的转角。角度数据采集模块50包括磁敏角度传感器、数据采集卡、计算机、直流电源、联轴器、操纵杆转轴、减速器和交流电机。磁敏角度传感器
通过联轴器安装于操动机构操作杆上，与其保持同步转动，用于采集分合闸过程中操作杆转角信号；直流开关电源用于磁敏角度传感器的供电；磁敏角度传感器的输出端连接至数据采集卡的输入接口，数据采集卡将采集到的模拟信号进行模数转换，并输送至计算机；通过基于labview编写的监测软件对转角信号采集进行参数设置、采集控制和信号处理。磁敏角度传感器的核心部件为高性能的磁敏感电阻元件，当磁敏角度传感器的转动轴带动与之固定的永磁元件旋转时，施加于磁敏元件上磁场发生变化，使磁敏电阻元件电阻发生相应改变，经过内部调理电路处理，使输出电压在一定范围内随旋转角度线性变化。
30.还包括转动时间计数模块60，用于采集所述待测隔离开关的操动杆转动时到转动到最大转角时的单位时间。如图4所示，本实施例中采用cw6型隔离开关；可以得出：
①
对于该gw6型隔离开关，一次完整的分合闸动作，操作杆转角行程约为160
°
，合、分闸过程的转角-时间曲线变化趋势相反；
②
合闸时长为6.994s，分闸时长为6.938s，合闸时间稍大于分闸时间，说明操动机构在合闸过程的阻力矩要比分闸过程的大。理想情况下，平衡弹簧能完全抵消分合闸过程由导电臂等部件重力产生的影响，分合闸过程时间相同，而实测合闸时间稍大于分闸时间，说明合闸过程平衡弹簧释放的弹性势能小于导电臂等增加的重力势能，即该平衡弹簧弹性系数偏小；
③
合、分闸过程中操作杆转速约为23
°
/s，操作杆转角-时间曲线近似为一条直线，在合、分闸过程中由于操作力矩的变化导致操作杆转速出现一些波动。
31.还包括隔离开关标准转角和时间数据库70，用于存储与待测的隔离开关的操动杆转动角度和转动到最大转角时的单位时间进行比较的现有各型式隔离开关正常运行时转角和时间曲线的标准数据。
32.故障状态，隔离开关运动过程中，当存在某些机械故障缺陷时，其操作杆转角-时间曲线会偏离正常状态下的曲线，如有卡涩故障时，阻力矩增加，操作杆转动速度减缓，会导致转角-时间曲线滞后于正常的。这里模拟隔离开关导电管活动肘节卡涩、平衡弹簧失效和合闸不到位3种典型机械故障下合闸时的操作杆转角-时间曲线，并对各状态下的转角-时间曲线进行分析。
33.还包括显示模块80，用于接收并显示待测隔离开关的故障诊断结果。
34.如图2所示，隔离开关机械故障的数字化诊断方法，包括步骤：s1、启动隔离开关，隔离开关上的操作杆开始转动；s2、采集所述待测隔离开关的操动杆转动时产生的转角，并判断操作杆动作过程中是否存在转角反转现象；s3、采集所述待测隔离开关的操动杆转动时到转动到最大转角时的单位时间，并与数据库中常规隔离开关的操作杆运作时间作比较，确定被测隔离开关是否正常；s4、根据比较待测的与正常的隔离开关的操作杆转角和时间曲线，定性的判断故障缺陷严重程度。
35.本发明相比现有技术，具有如下有益效果：
36.通过测量隔离开关上的操作杆转动角度和转动角度所需时间，并与与正常的隔离开关的操作杆转角和时间曲线，进而实现定性的判断故障缺陷严重程度。
37.以上对本技术提供的隔离开关机械故障的数字化诊断装置进行了详细介绍。具体实施例的说明只是用于帮助理解本技术的结构及其核心方法。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本技术原理的前提下，还可以对本技术进行若干改进和修饰，这些改进和修饰也落入本技术权利要求的保护范围内。