本實(shí)用新型涉及高壓電氣設(shè)備技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種用于在線監(jiān)測的隔離開關(guān)轉(zhuǎn)角測量系統(tǒng)。

背景技術(shù)：

在電力系統(tǒng)中，隔離開關(guān)用量一般是斷路器用量的2-4倍，是用量最大的一種高壓開關(guān)設(shè)備。高壓隔離開關(guān)通常與斷路器配合使用，主要用于倒閘操作、隔離電源或者分合小負(fù)荷設(shè)備，在倒換運(yùn)行方式或者設(shè)備停電檢修時，隔離開關(guān)能否順利操作直接影響到系統(tǒng)的供電可靠性和安全性。隔離開關(guān)的結(jié)構(gòu)原理相對簡單、使用量大、工作可靠性要求高，但供電局對其重視程度遠(yuǎn)不如變壓器和斷路器，其加工工藝、安裝調(diào)試和質(zhì)量控制往往被生產(chǎn)部門忽視。由于隔離開關(guān)工作于戶外環(huán)境，轉(zhuǎn)動或傳動機(jī)構(gòu)長期暴露在惡劣大氣環(huán)境中，飽受風(fēng)霜雨雪的侵蝕，加之運(yùn)行維護(hù)不及時，容易出現(xiàn)各種故障缺陷。

這些故障缺陷主要集中在導(dǎo)電回路發(fā)熱、絕緣子斷裂、操作失靈和銹蝕這四類，它們往往不是獨(dú)立的而是互相關(guān)聯(lián)的，如隔離開關(guān)銹蝕卡澀問題會引起隔離開關(guān)機(jī)械強(qiáng)度降低甚至損壞變形從而導(dǎo)致操作不靈活、分合閘不到位等故障，還會造成導(dǎo)電回路接觸不良引起過熱，同時由于操作力矩增大可能會造成支柱瓷絕緣子損傷甚至斷裂。這些典型隔離開關(guān)故障中除導(dǎo)電回路發(fā)熱外，其他都屬于機(jī)械故障，據(jù)統(tǒng)計(jì)機(jī)械故障約占隔離開關(guān)全部故障的70％，嚴(yán)重威脅電網(wǎng)安全、穩(wěn)定運(yùn)行。針對隔離開關(guān)導(dǎo)電回路過熱故障，國內(nèi)外已經(jīng)開展了大量研究工作，研制開發(fā)了紅外測溫、觸頭溫度在線監(jiān)測系統(tǒng)、觸指壓力檢測技術(shù)等檢測方法以及觸頭帶電磨光裝置等維護(hù)設(shè)備。

目前隔離開關(guān)機(jī)械故障并沒有引起生產(chǎn)單位、運(yùn)行部門、科研機(jī)構(gòu)的足夠重視，其機(jī)械故障診斷方法與設(shè)備尚不完善。現(xiàn)有的診斷技術(shù)如超聲波探傷技術(shù)、振動聲學(xué)法、紅外熱檢測等都針對絕緣子缺陷，對于銹蝕卡澀、行程不到位等機(jī)械故障，目前多以防范措施和經(jīng)驗(yàn)診斷為主，鮮有直觀、有效的診斷系統(tǒng)?，F(xiàn)有檢測診斷系統(tǒng)無論從安全性、經(jīng)濟(jì)性角度上，都無法滿足電力系統(tǒng)安全、穩(wěn)定、經(jīng)濟(jì)的發(fā)展要求。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本實(shí)用新型的發(fā)明目的在于提供一種用于在線監(jiān)測的隔離開關(guān)轉(zhuǎn)角測量系統(tǒng)能夠?qū)崟r采集和顯示變電站各隔離開關(guān)分合閘過程中轉(zhuǎn)角角度，判斷隔離開關(guān)故障情況包括但不限于合閘不到位、刀閘卡澀等，監(jiān)測方便，判斷準(zhǔn)確。

根據(jù)本實(shí)用新型的實(shí)施例，提供了一種用于在線監(jiān)測的隔離開關(guān)轉(zhuǎn)角測量系統(tǒng)，

所述系統(tǒng)包括隔離開關(guān)，所述隔離開關(guān)包括操動裝置、與所述操動裝置相連接的轉(zhuǎn)軸和與所述轉(zhuǎn)軸連接的絕緣子，所述轉(zhuǎn)軸上端設(shè)有轉(zhuǎn)角傳感器，所述系統(tǒng)還包括：

轉(zhuǎn)角傳感器，用于檢測分合閘過程中轉(zhuǎn)角角度；

直流供電單元，用于給所述轉(zhuǎn)角傳感器供電；

處理器，用于獲取所述轉(zhuǎn)角傳感器檢測的所述轉(zhuǎn)角角度，根據(jù)所述轉(zhuǎn)角角度，得到轉(zhuǎn)角曲線；根據(jù)所述轉(zhuǎn)角曲線，確定所述隔離開關(guān)的運(yùn)行狀態(tài)。

優(yōu)選地，所述處理器包括：

轉(zhuǎn)角曲線擬合單元，用于對所述轉(zhuǎn)角曲線進(jìn)行函數(shù)擬合，得到擬合函數(shù)；

轉(zhuǎn)角導(dǎo)數(shù)單元，用于對擬合函數(shù)計(jì)算一階導(dǎo)數(shù)，得到轉(zhuǎn)角一階導(dǎo)數(shù)函數(shù)，根據(jù)所述轉(zhuǎn)角一階導(dǎo)數(shù)函數(shù)，得到轉(zhuǎn)角一階導(dǎo)數(shù)函數(shù)曲線；

標(biāo)準(zhǔn)差計(jì)算單元，用于根據(jù)所述轉(zhuǎn)角一階導(dǎo)數(shù)函數(shù)曲線，計(jì)算得到轉(zhuǎn)角一階導(dǎo)數(shù)曲線的標(biāo)準(zhǔn)差；

比較單元，用于將所述轉(zhuǎn)角一階導(dǎo)數(shù)曲線的標(biāo)準(zhǔn)差與預(yù)設(shè)轉(zhuǎn)角一階導(dǎo)數(shù)曲線的標(biāo)準(zhǔn)差相比較，確定隔離開關(guān)的運(yùn)行狀態(tài)。

優(yōu)選地，所述處理器還包括轉(zhuǎn)角采集參數(shù)設(shè)置單元，用于設(shè)置獲取所述轉(zhuǎn)角角度頻率和時間。

優(yōu)選地，所述系統(tǒng)還包括顯示器，用于顯示所述隔離開關(guān)的運(yùn)行狀態(tài)。

優(yōu)選地，所述比較單元，還用于若所述轉(zhuǎn)角一階導(dǎo)數(shù)曲線的標(biāo)準(zhǔn)差大于預(yù)設(shè)轉(zhuǎn)角一階導(dǎo)數(shù)曲線的標(biāo)準(zhǔn)差，且轉(zhuǎn)角一階導(dǎo)數(shù)小于零，則所述隔離開關(guān)存在刀閘卡澀故障。

優(yōu)選地，所述系統(tǒng)還包括無線傳輸模塊，用于發(fā)送所述隔離開關(guān)的運(yùn)行狀態(tài)。

由以上技術(shù)方案可知，本實(shí)用新型提供的一種用于在線監(jiān)測的隔離開關(guān)轉(zhuǎn)角測量系統(tǒng)，在轉(zhuǎn)軸上加裝轉(zhuǎn)角傳感器，無需對現(xiàn)有結(jié)構(gòu)進(jìn)行拆卸，安裝方便，通過無線網(wǎng)絡(luò)互聯(lián)，完成對變電站所有隔離開關(guān)的在線監(jiān)測；能夠?qū)崟r采集和顯示變電站各隔離開關(guān)分合閘過程中轉(zhuǎn)角角度，判斷隔離開關(guān)故障情況包括但不限于合閘不到位、刀閘卡澀等，監(jiān)測方便，判斷準(zhǔn)確。

附圖說明

為了更清楚地說明本實(shí)用新型實(shí)施例或現(xiàn)有技術(shù)中的技術(shù)方案，下面將對實(shí)施例中所需要使用的附圖作簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本實(shí)用新型的一些實(shí)施例，對于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來講，在不付出創(chuàng)造性勞動的前提下，還可以根據(jù)這些附圖獲得其他的附圖。

圖1為本實(shí)用新型實(shí)施例提供的隔離開關(guān)的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2為本實(shí)用新型實(shí)施例提供的一種用于在線監(jiān)測的隔離開關(guān)轉(zhuǎn)角測量系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖3為本實(shí)用新型實(shí)施例提供的轉(zhuǎn)角傳感器與直流供電單元和處理器的接線示意圖；

圖4為本實(shí)用新型實(shí)施例提供的隔離開關(guān)三種運(yùn)行情況的轉(zhuǎn)角曲線；

圖5為本實(shí)用新型實(shí)施例提供的隔離開關(guān)三種運(yùn)行情況的轉(zhuǎn)角一階導(dǎo)數(shù)曲線。

圖中：1-轉(zhuǎn)角傳感器，2-轉(zhuǎn)軸，3-操動裝置，4-絕緣子，5-直流供電單元，6-處理器，7-無線基站，8-無線主站，9-顯示器。

具體實(shí)施方式

下面將結(jié)合本實(shí)用新型實(shí)施例中的附圖，對本實(shí)用新型實(shí)施例中的技術(shù)方案進(jìn)行清楚、完整的描述，顯然，所描述的實(shí)施例僅僅是本實(shí)用新型一部分實(shí)施例，而不是全部的實(shí)施例。基于本實(shí)用新型中的實(shí)施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒有做出創(chuàng)造性勞動前提下所獲得的所有其他實(shí)施例，都屬于本實(shí)用新型保護(hù)的范圍。

隔離開關(guān)一般指的是高壓隔離開關(guān)，即額定電壓在1kV以上的隔離開關(guān)，是高壓開關(guān)電器中使用最多的一種電器，它本身的工作原理及結(jié)構(gòu)比較簡單，但是由于使用量大，工作可靠性要求高，對變電所、電廠的設(shè)計(jì)、建立和安全運(yùn)行的影響均較大。隔離開關(guān)的主要特點(diǎn)是無滅弧能力，只能在沒有負(fù)荷電流的情況下分、合電路。隔離開關(guān)用于各級電壓，用作改變電路連接或使線路或設(shè)備與電源隔離，它沒有斷流能力，只能先用其它設(shè)備將線路斷開后再操作。一般帶有防止開關(guān)帶負(fù)荷時誤操作的聯(lián)鎖裝置，有時需要銷子來防止在大的故障的磁力作用下斷開開關(guān)。

如圖1和圖2所示，本實(shí)用新型實(shí)施例提供的一種用于在線監(jiān)測的隔離開關(guān)轉(zhuǎn)角測量系統(tǒng)，所述系統(tǒng)包括隔離開關(guān)(采用型號為GW6H-252型單柱垂直伸縮式戶外高壓交流隔離開關(guān))，所述隔離開關(guān)包括操動裝置3(型號為CJ2型電動操動裝置)、與所述操動裝置3相連接的轉(zhuǎn)軸2和與所述轉(zhuǎn)軸2連接的絕緣子4，所述轉(zhuǎn)軸2上端設(shè)有轉(zhuǎn)角傳感器1，所述轉(zhuǎn)角傳感器1是測量或監(jiān)控物體轉(zhuǎn)動角度的傳感器，例如風(fēng)力發(fā)電機(jī)軸轉(zhuǎn)動角度、焊接管轉(zhuǎn)動角度監(jiān)控和海上平臺定位轉(zhuǎn)角測量等。

所述轉(zhuǎn)角傳感器1采用TDR-BZ-V-180°-Φ38-II磁敏角度傳感器，由直流供電單元5供電(采用DC24V開關(guān)電源)，所述轉(zhuǎn)角傳感器1與所述轉(zhuǎn)軸2采用柔性聯(lián)軸器粘性同軸連接，用于檢測分合閘過程中轉(zhuǎn)角角度；

處理器6，用于獲取所述轉(zhuǎn)角傳感器1檢測的所述轉(zhuǎn)角角度，根據(jù)所述轉(zhuǎn)角角度，得到轉(zhuǎn)角曲線；根據(jù)所述轉(zhuǎn)角曲線，確定所述隔離開關(guān)的運(yùn)行狀態(tài)，其中獲取所述轉(zhuǎn)角角度的元件為美國NI公司生產(chǎn)的NI-USB6210數(shù)據(jù)采集卡。

所述處理器6、所述轉(zhuǎn)角傳感器1和所述直流供電單元5的具體連接方式如圖3所示，所述轉(zhuǎn)角傳感器1的紅色接線連接DC24V電源正極，黑色接線連接DC24V電源負(fù)極(0電位)，黃色接線為所述轉(zhuǎn)角感應(yīng)器1輸出信號端，連接所述處理器6輸入通道，DC24V開關(guān)電源的兩個AC端口接入AC220V電源。

所述處理器6包括轉(zhuǎn)角采集參數(shù)設(shè)置單元，采集轉(zhuǎn)角的方法可有多種，例如本實(shí)施例利用LabVIEW軟件平臺采集，可以根據(jù)實(shí)際情況設(shè)置，例如設(shè)置采樣頻率為512Hz，設(shè)置采樣時間為10s。LabVIEW軟件是一種程序開發(fā)環(huán)境，由美國國家儀器(NI)公司研制開發(fā)，類似于C和BASIC開發(fā)環(huán)境。與C和BASIC一樣，LabVIEW軟件也是通用的編程系統(tǒng)，有一個完成任何編程任務(wù)的龐大函數(shù)庫。LabVIEW軟件的函數(shù)庫包括數(shù)據(jù)采集、GPIB、串口控制、數(shù)據(jù)分析、數(shù)據(jù)顯示及數(shù)據(jù)存儲，等等。LabVIEW軟件也有傳統(tǒng)的程序調(diào)試工具，如設(shè)置斷點(diǎn)、以動畫方式顯示數(shù)據(jù)及其子程序(子VI)的結(jié)果、單步執(zhí)行等等，便于程序的調(diào)試。

所述處理器6還包括，轉(zhuǎn)角曲線擬合單元，通過MATLAB軟件的函數(shù)擬合功能對所述轉(zhuǎn)角曲線，如圖4所示，進(jìn)行函數(shù)擬合，得到擬合函數(shù)；

MATLAB軟件是美國MathWorks公司出品的商業(yè)數(shù)學(xué)軟件，用于算法開發(fā)、數(shù)據(jù)可視化、數(shù)據(jù)分析以及數(shù)值計(jì)算的高級技術(shù)計(jì)算語言和交互式環(huán)境。

MATLAB軟件是matrix&laboratory兩個詞的組合，意為矩陣工廠(矩陣實(shí)驗(yàn)室)。是由美國mathworks公司發(fā)布的主要面對科學(xué)計(jì)算、可視化以及交互式程序設(shè)計(jì)的高科技計(jì)算環(huán)境。它將數(shù)值分析、矩陣計(jì)算、科學(xué)數(shù)據(jù)可視化以及非線性動態(tài)系統(tǒng)的建模和仿真等諸多強(qiáng)大功能集成在一個易于使用的視窗環(huán)境中，為科學(xué)研究、工程設(shè)計(jì)以及必須進(jìn)行有效數(shù)值計(jì)算的眾多科學(xué)領(lǐng)域提供了一種全面的解決方案。MATLAB可以進(jìn)行矩陣運(yùn)算、繪制函數(shù)和數(shù)據(jù)、實(shí)現(xiàn)算法、創(chuàng)建用戶界面、連接其他編程語言的程序等，主要應(yīng)用于工程計(jì)算、控制設(shè)計(jì)、信號處理與通訊、圖像處理、信號檢測、金融建模設(shè)計(jì)與分析等領(lǐng)域。

另外，所述處理器6還包括轉(zhuǎn)角導(dǎo)數(shù)單元，通過MATLAB軟件的DIFF()函數(shù)對擬合函數(shù)計(jì)算一階導(dǎo)數(shù)，得到轉(zhuǎn)角一階導(dǎo)數(shù)函數(shù)，根據(jù)轉(zhuǎn)角一階導(dǎo)數(shù)函數(shù)，得到轉(zhuǎn)角一階導(dǎo)數(shù)函數(shù)曲線；標(biāo)準(zhǔn)差計(jì)算單元，從MATLAB軟件的工作區(qū)間中讀取轉(zhuǎn)角一階導(dǎo)數(shù)數(shù)據(jù)，根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)差公式，計(jì)算得到轉(zhuǎn)角一階導(dǎo)數(shù)曲線的標(biāo)準(zhǔn)差；

在MATLAB軟件中，DIFF()函數(shù)用于求導(dǎo)數(shù)或者向量和矩陣的比較。

所述處理器6還包括，比較單元，用于將所述轉(zhuǎn)角一階導(dǎo)數(shù)曲線的標(biāo)準(zhǔn)差與預(yù)設(shè)轉(zhuǎn)角一階導(dǎo)數(shù)曲線的標(biāo)準(zhǔn)差相比較，確定隔離開關(guān)的運(yùn)行狀態(tài)。所述預(yù)設(shè)轉(zhuǎn)角一階導(dǎo)數(shù)曲線的標(biāo)準(zhǔn)差分為第一預(yù)設(shè)值和第二預(yù)設(shè)值，所述第一預(yù)設(shè)值為正常運(yùn)行情況下的轉(zhuǎn)角一階導(dǎo)數(shù)曲線的標(biāo)準(zhǔn)差，所述第二預(yù)設(shè)值為合閘不到位情況下的轉(zhuǎn)角一階導(dǎo)數(shù)曲線的標(biāo)準(zhǔn)差。

如圖5所示，若所述轉(zhuǎn)角一階導(dǎo)數(shù)曲線的標(biāo)準(zhǔn)差大于所述第一預(yù)設(shè)值和所述第二預(yù)設(shè)值，且轉(zhuǎn)角一階導(dǎo)數(shù)小于零，則確定所述隔離開關(guān)存在刀閘卡澀故障。

所述系統(tǒng)還包括無線傳輸模塊，所述無線傳輸模塊包括無線基站7和無線主站8，用于發(fā)送所述隔離開關(guān)的運(yùn)行狀態(tài)。

所述系統(tǒng)還包括顯示器9，用于顯示所述隔離開關(guān)的運(yùn)行狀態(tài)。

由以上技術(shù)方案可知，本實(shí)用新型提供的一種用于在線監(jiān)測的隔離開關(guān)轉(zhuǎn)角測量系統(tǒng)，在轉(zhuǎn)軸上加裝轉(zhuǎn)角傳感器，無需對現(xiàn)有結(jié)構(gòu)進(jìn)行拆卸，安裝方便，通過無線網(wǎng)絡(luò)互聯(lián)，完成對變電站所有隔離開關(guān)的在線監(jiān)測；能夠?qū)崟r采集和顯示變電站各隔離開關(guān)分合閘過程中轉(zhuǎn)角角度，判斷隔離開關(guān)故障情況包括但不限于合閘不到位、刀閘卡澀等，監(jiān)測方便，判斷準(zhǔn)確。

本領(lǐng)域技術(shù)人員在考慮說明書及實(shí)踐這里公開的發(fā)明后，將容易想到本實(shí)用新型的其它實(shí)施方案。本申請旨在涵蓋本實(shí)用新型的任何變型、用途或者適應(yīng)性變化，這些變型、用途或者適應(yīng)性變化遵循本實(shí)用新型的一般性原理并包括本實(shí)用新型未公開的本技術(shù)領(lǐng)域中的公知常識或慣用技術(shù)手段。說明書和實(shí)施例僅被視為示例性的，本實(shí)用新型的真正范圍和精神由下面的權(quán)利要求指出。

應(yīng)當(dāng)理解的是，本實(shí)用新型并不局限于上面已經(jīng)描述并在附圖中示出的精確結(jié)構(gòu)，并且可以在不脫離其范圍進(jìn)行各種修改和改變。本實(shí)用新型的范圍僅由所附的權(quán)利要求來限制。