[发明专利]隔离开关机械负载智能带电测试装置及测试方法

说明书

技术领域

本发明涉及变电站设备测试装置及测试方法技术领域，尤其涉及隔离开关机械负载智能带电测试装置及测试方法。

背景技术

高压隔离开关是变电站中使用量最大的高压开关设备，其原理结构简单，但工作可靠性要求高，由于长期累露在户外恶劣大气环境中工作，且在运行过程中普遍存在管理不足、长期失修的现象，隔离开关容易暴露出各种缺陷。高压隔离开关典型故障主要包括导电回路发热、绝缘子断裂、操作失灵、锈蚀等，其中，除导电回路发热外，其他都属于机械故障。 针对隔离开关导电回路过热故障，国内外已经开展了大量研究工作，研制开发了红外测温、触头温度在线测试系统、触指压力检测技术等检测方法以及触头带电磨光装置等维护设备，并提出了触头材料及结构改善方案，但是关于高压隔离开关机械故障诊断技术的研究目前尚不完善，据统计，机械故障约占隔离开关全部故障的70%，严重威胁电网安全运行，因此对其故障原因进行分析并研究其诊断技术具有重要意义。

户外隔离开关传动环节直接暴露在大气中经受着日晒雨淋，平时操作次数不多，轴销、轴承等传动部位缺少润滑和相对运动，因此其操作机构发生卡涩的情况较多。高压隔离开关的状态检测手段主要依赖红外、接触电阻、超声进行。

超声波检测是目前应用最普遍的支柱瓷绝缘子探伤方法，并已形成行业标准，其原理是通过在绝缘子法兰处发射超声波，接收瓷件内部的反射信号来检测绝缘子表面或内部的裂纹等缺陷。 电力运行管理部门规定在高压隔离开关交接和预防性试验中需对支柱瓷绝缘子进行超声波探伤。然而，超声波检测的有效性与探头与绝缘子曲率的耦合度有关， 同时受到运维人员经验影响，可能存在误判。此外，超声波检测是一种局部损伤检测法， 其检测范围仅局限于绝缘子法兰根部 3 cm左右的区域，且只能在变电站停电时进行，需要登高作业，检测工作量较大。红外热像法是传统的绝缘子在线检测方法，主要通过检测绝缘子局部发热现象确定其缺陷位置，在隔离开关支柱瓷绝缘子的缺陷诊断中也有相关应用。

红外热像法是非接触式方法，可以实现在线测试，目前，许多变电站配备了红外热像检测设备。 然而，红外热像法检测缺陷支柱绝缘子的有效性受污秽程度、背景环境、大气条件、拍摄角度、缺陷位置等多种因素的影响；同时，若支柱绝缘子表面釉层及瓷体致密性良好，水分难以渗入瓷体内部，因此，绝缘子内部裂纹缺陷引起的温度变化往往不够明显，容易造成误检或漏检。 从工程应用情况来看，红外热像法仅适合于大范围的初步检测。

应力应变检测支柱绝缘子断裂的直接外部原因是受力过大，应力应变检测可以直接测量高压隔离开关分合闸操作过程中的支柱瓷绝缘子应力应变大小。 采用电阻应变片作为敏感元件，将其粘贴于绝缘子瓷柱表面，通过测量线将其接入电桥，并连接至电阻应变仪，利用应变采集与分析软件可实时测量绝缘子瓷柱承受的应力应变大小及变化情况，据此判断绝缘子是否存在异常受力。 此外，也可通过该方法测量隔离开关操作力矩大小。

综上所述，惟独机械故障还没有一个有效测试手段。只能依赖产品既有质量和防锈性能，如发生卡涩则为时已晚，所以本发明提出一种针对机械故障的带电测试装置及方法，力图实现对隔离开关机械负载卡涩的变化进行带电检测，及时发现机械故障的隐患。

发明内容

本发明所要解决的技术问题就是提供隔离开关机械负载智能带电测试装置及测试方法，利用目前发展成熟的传感器技术、计算机技术、信号处理和故障诊断技术，对隔离开关机械性能进行检测、分析，能够客观、准确对隔离开关状态进行判断。

为解决上述技术问题，本发明采用如下技术方案：隔离开关机械负载智能带电测试装置，包括相互连接的采样单元与数据处理单元，所述数据处理单元包括嵌入式处理器以及分别与嵌入式处理器连接的数据转换单元、数据通信单元、数据存储单元和数据显示单元，所述采样单元包括力矩采集单元、角度采集单元和功率采集单元。

进一步地，所述力矩采集单元包括转矩传感器以及与所述转矩传感器通过无线收发单元连接的解码器。

进一步地，所述角度采集单元包括光电传感器，所述光电传感器包括光电感应器和分度盘组，所述分度盘由磁铁吸在待测机构输出垂直管上，光电感应器支架由磁铁吸在待测机构安装支架上并对准分度盘齿。

进一步地，所述功率采集单元连接待测机构的三相电机工作电源端，采集电压、电流信号，并输出电流、电压及有功功率信号。

进一步地，所述采样单元与所述数据处理单元均与供源装置连接，所述供源装置包括主电源模块与分布式电源模块。