[发明专利]一种高压断路器操动机构动作特性参数在线监测系统

说明书

技术领域

本发明涉及一种断路器在线监测方法，具体涉及一种高压断路器操动机构动作特性参数在线监测系统。

背景技术

高压断路器是电力系统中用于承载、关合和开断额定电流和在规定时限内关合、承载及开断规定的过载和故障电流的开关设备，具有改变系统运行方式、切断或隔离故障元件等重要功能，是关系到电力系统安全稳定运行的重要设备。操动机构从自动化系统接收控制信号，输出一定的能量来实现断路器的分断和关合。高压断路器的操动机构虽动作不频繁，但却要求必须能够随时可靠动作，其运行可靠性直接关系到电网运行安全。

操动机构需要在数十毫秒内输出极大的分断或关合能量来驱动断路器动触头完成分断和关合操作，各零部件运动时的加速度极大，承受的应力也极大，存在着多次动作后性能下降、运动副磨损、连接件移位甚至疲劳破坏、老化后过应力破坏等问题。这些性能劣化和损坏难以在日常巡视中发现，现行的定期停电维护也只能发现明显和严重的损坏，难以及时发现潜在问题。因此国内众多科研单位、生产厂家研发了各种在线监测系统用于对断路器操动机构的运行情况进行在线监测。

但是，已有的在线监测系统在测量运动件的运动时，都应用特定类型的专用传感器，如位移传感器、角位移传感器、速度传感器等。这些传感器的动态性能难以满足对具有极大加速度的运动件的测量要求，且不同程度存在着安装不便、影响操动机构正常工作等问题。传感器安装时不可避免地存在安装间隙，在冲击性外力作用下易滑脱导致测量不准确、传感器脱离接触或损坏，严重时甚至会造成操动机构卡死甚至损坏。采用多种特殊传感器，也增加了在线监测系统研发设计、制造安装和维护保养的难度，降低了在线监测系统的精度和长期运行的可靠性。

发明内容

本发明的目的是提出一种高压断路器操动机构动作特性参数在线监测系统，采用统一的光电测量方法和测量单元实现对操动机构各部件的运动学参量的测量，避免了应用不同种类的专用传感器带来的安装维护不便、可靠性低等问题，从而达到轻便小巧、安装及维护方便、对断路器操动机构本身影响小的技术效果。

本发明是通过以下技术方案来实现的：

一种高压断路器操动机构动作特性参数在线监测系统，包括测量和前处理模块、通信网络和后处理工作站。

测量和前处理模块包括光电式位移测量单元、时间基准单元、启动单元、终止单元、数据处理单元和电源单元。

测量和前处理模块进行断路器操动机构运动过程中的位移数值、位移方向和运动时间的快速实时准确测量和记录，并按照预定的通信方式经过通信网络发送到后处理工作站。

后处理工作站对测量和前处理模块传送的数据进行进一步处理和分析，并完成数据处理、参数提取及分析、故障识别及报警、数据显示、存储和数据文件管理。

进一步地，所述光电式位移测量单元包括光源、光路变换元件和光传感器，所述光路变换元件包括等间隔分布的遮光部分和透光部分，固定安装在断路器操动机构的被测运动件上随其共同运动；所述光源可持续发出特定的光，所述光传感器根据是否接收到特定的光输出特定的电信号到数据处理单元。

当被测运动件运动时，光路变换元件上的遮光部分和透光部分依次遮断和开放光路，使光传感器接收到断续的光信号并输出特定的电信号到数据处理单元；该电信号与运动件的位移相关，由数据处理单元处理后记录被测运动件的位移数值。

对单个运动件的位移方向的测量通过2组共同安装的光电式位移测量单元实现，2组光路变换元件各自的遮光部分和透光部分错开预定的位置安装，若运动件的运动方向不同则2组光电式位移测量单元输出的电信号存在一定差异，由数据处理单元识别此差异并处理后得到被测运动件的位移方向。

进一步地，所述时间基准单元输出特定频率的电信号作为测量和前处理模块的时间测量基准，由数据处理单元记录时间测量值。

进一步地，所述启动单元的输入端并联在断路器操动机构的分闸线圈或合闸线圈两端，当分闸线圈或合闸线圈接收到控制命令时，启动单元输出特定信号到数据处理单元，启动测量过程。

进一步地，所述终止单元的输入端与断路器机构的合位辅助接点或分位辅助接点串联，当合位辅助接点或分位辅助接点闭合时，终止单元输出特定信号到数据处理单元，终止测量过程。

进一步地，所述电源单元从断路器本体储能回路电源中取得电能并变换后，供给测量和前处理模块的各组成部分，使其正常工作。