專利名稱：一種智能化高壓真空斷路器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型屬于電力開關(guān)設(shè)備的技術(shù)領(lǐng)域，涉及高壓開關(guān)設(shè)備的技術(shù)，更具體地說，本實(shí)用新型涉及一種智能化高壓真空斷路器。
背景技術(shù)：
在7. 2kV 40. 5kV高壓開關(guān)設(shè)備領(lǐng)域，真空斷路器由于具有可靠性高、體積小、重量輕、低噪聲以及能在整個(gè)壽命期內(nèi)做到少維護(hù)和免維護(hù)等一系列優(yōu)點(diǎn)而廣泛應(yīng)用于電力工業(yè)、工礦企業(yè)、鐵道運(yùn)輸?shù)雀鱾€(gè)領(lǐng)域的配電系統(tǒng)中，是電力工業(yè)生產(chǎn)運(yùn)行不可或缺的主要裝備之一。因?yàn)楦邏侯I(lǐng)域，涉及到絕緣、電場等問題，真空斷路器現(xiàn)階段主要是作為成套開關(guān)設(shè)備的核心執(zhí)行元件在使用，高壓供電系統(tǒng)的智能化主要依靠智能化高壓開關(guān)成套設(shè)備來實(shí)現(xiàn)。由于智能化高壓開關(guān)成套設(shè)備，采用多個(gè)單一元件成套來實(shí)現(xiàn)功能。單一元件由 不同的廠家生產(chǎn)制造，其系統(tǒng)的匹配往往無法達(dá)到最佳狀態(tài)，產(chǎn)品的協(xié)調(diào)可靠性差。并且，設(shè)備的體積大，材料消耗量多，生產(chǎn)制造、調(diào)試運(yùn)行、維護(hù)檢修工作量大，技術(shù)要求高。另外，斷路器內(nèi)部參數(shù)難以取得，很難做到判斷開關(guān)設(shè)備的剩余使用壽命和計(jì)算出維修期限。因此，如低壓斷路器那樣利用微機(jī)核心單元，結(jié)合先進(jìn)的測量和傳感器技術(shù)，將其整合到智能化真空斷路器內(nèi)部，使其具有或超過智能化高壓開關(guān)成套設(shè)備功能的高壓真空斷路器，成為了發(fā)展的方向。

實(shí)用新型內(nèi)容本實(shí)用新型所要解決的問題是提供一種智能化高壓真空斷路器，其目的是解決抗干擾問題，提高其可靠性，實(shí)現(xiàn)高壓真空斷路器的智能化。為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本實(shí)用新型采取的技術(shù)方案為本實(shí)用新型所提供的智能化高壓真空斷路器，包括真空斷路器本體、操作機(jī)構(gòu)、真空滅弧室；所述的智能化高壓真空斷路器設(shè)有智能化測控裝置，所述的智能化測控裝置設(shè)有智能化核心器件，所述的智能化核心器件是微處理機(jī)；所述的操作機(jī)構(gòu)與所述的真空斷路器本體采用一體式的結(jié)構(gòu)；所述的操作機(jī)構(gòu)和真空滅弧室采用前后布置的結(jié)構(gòu)形式；所述的真空滅弧室縱向安裝在一個(gè)管狀的絕緣筒內(nèi)。所述的智能化測控裝置設(shè)有電阻式電壓分壓器、羅柯夫斯基電流傳感器、位置傳感器、溫升在線檢測裝置、位移傳感器、紅外發(fā)射器或者無線發(fā)射器、紅外接收器或者無線接收器、梅花觸頭、濕敏傳感器。所述的羅柯夫斯基電流傳感器設(shè)有空心的羅氏傳感器線圈；所述的羅柯夫斯基電流傳感器的一次觸臂置于所述的羅氏傳感器線圈的中央，所述的羅氏傳感器線圈與所述的一次觸臂之間通過絕緣件隔離絕緣。[0014]所述的電阻式電壓分壓器設(shè)有過電壓保護(hù)裝置；在所述的電阻式電壓分壓器的高電壓端設(shè)有高壓屏蔽罩；在所述的電阻式電壓分壓器的低壓側(cè)設(shè)有低壓屏蔽罩。所述的位置傳感器為感應(yīng)式的傳感器，裝配在安有感應(yīng)鐵的尼龍指示盤對面；所述的位置傳感器設(shè)有LC振蕩回路、脈沖發(fā)生器、輸出發(fā)光二極管。所述的智能化高壓真空斷路器設(shè)有補(bǔ)償式霍爾電流傳感器，所述的補(bǔ)償式霍爾電流傳感器設(shè)在合、分閘線圈上。所述的位移傳感器設(shè)在所述的智能化高壓真空斷路器的觸頭處，所述的位移傳感器為線性梯度磁場傳感器，所述的線性梯度磁場傳感器的霍爾片固定在斷路器運(yùn)動(dòng)部件上；所述的智能化高壓真空斷路器設(shè)有旋轉(zhuǎn)光編碼傳感器，所述的旋轉(zhuǎn)光編碼傳感器安裝在斷路器操作機(jī)構(gòu)的轉(zhuǎn)軸上。所述的溫升在線檢測裝置設(shè)置在所述的智能化高壓真空斷路器的母線聯(lián)接處，所述的溫升在線檢測裝置包括溫度傳感器、高電位處的溫度變換、發(fā)射裝置和低電位處的溫度接收裝置；在所述的溫度變換、發(fā)射裝置位置設(shè)有一次穿芯變壓器，通過感應(yīng)一次觸臂的電流，解決高電位處溫度變換、發(fā)射裝置的自供電；所述的溫度傳感器把信號(hào)送到所述的紅外發(fā)射器或者無線發(fā)射器或者光纖發(fā)射器進(jìn)行處理，發(fā)射紅外光束或者光纖信號(hào)或者無線信號(hào)，所述的紅外接收器或者無線接收器或者光纖接收器和溫度接收裝置，接收處理溫度信號(hào)，送到所述的智能化核心器件進(jìn)行控制。所述的智能化高壓真空斷路器的動(dòng)觸頭下固定連接有剛性的絕緣拉桿和連接件，所述的連接件與操作機(jī)構(gòu)主傳動(dòng)軸之間裝有超行程彈簧，在超行程彈簧與絕緣拉桿之間的剛性件上設(shè)置檢測光柵。在所述的智能化高壓真空斷路器體內(nèi)，采用頻率響應(yīng)> IOkHz>^ IOOkHz的加速度傳感器，對所述的智能化高壓真空斷路器振動(dòng)信號(hào)進(jìn)行采集；所述的加速度傳感器的信號(hào)線路與所述的智能化核心器件連接。本實(shí)用新型采用上述技術(shù)方案，將有微機(jī)測量、微機(jī)保護(hù)、與監(jiān)控系統(tǒng)主機(jī)通信等功能及具有在線監(jiān)測與診斷功能的多個(gè)不同功能的單個(gè)元件設(shè)備，結(jié)合先進(jìn)的測量和傳感器技術(shù)，將其整合到智能化真空斷路器內(nèi)部，使其具有和超過智能化高壓開關(guān)成套設(shè)備的功能，實(shí)現(xiàn)了對電流、電壓、操作位置、工作環(huán)境和狀態(tài)等各種參數(shù)的動(dòng)態(tài)監(jiān)測，對設(shè)備進(jìn)行在線狀態(tài)檢測，供核心控制器件進(jìn)行智能化診斷、控制和保護(hù)，能對監(jiān)測到的數(shù)據(jù)進(jìn)行分析和處理；少維護(hù)或免維護(hù)；具備自動(dòng)保護(hù)、自動(dòng)調(diào)控、運(yùn)行狀態(tài)監(jiān)視、智能化操作、通訊等功能；為高壓真空斷路器的智能化提供了較全面的解決方案。

下面對本說明書各幅附圖所表達(dá)的內(nèi)容及圖中的標(biāo)記作簡要說明圖1為本實(shí)用新型的智能化高壓真空斷路器結(jié)構(gòu)示意圖；圖2為本實(shí)用新型的智能化高壓真空斷路器原理框圖；圖3為本實(shí)用新型的硬件結(jié)構(gòu)框圖；圖4為本實(shí)用新型的智能化保護(hù)測量裝置示意圖；圖5為本實(shí)用新型的羅柯夫斯基電流傳感器的電路圖；圖6為本實(shí)用新型的羅柯夫斯基電流傳感器的結(jié)構(gòu)示意圖；[0029]圖7為本實(shí)用新型中電阻式電壓分壓器的電路圖；圖8為本實(shí)用新型中電阻式電壓分壓器的結(jié)構(gòu)示意圖；圖9為本實(shí)用新型中的感應(yīng)式位置傳感器的內(nèi)部結(jié)構(gòu)示意圖；圖10為本實(shí)用新型中的感應(yīng)式位置傳感器的安裝結(jié)構(gòu)示意圖；圖11為本實(shí)用新型中的雙穩(wěn)態(tài)合、分閘電磁鐵的結(jié)構(gòu)示意圖；圖12為本實(shí)用新型中的雙穩(wěn)態(tài)合、分閘電磁鐵的電流波形示意圖；圖13為本實(shí)用新型中的溫度測量裝置的結(jié)構(gòu)示意圖。圖中標(biāo)記為·[0037]I、固封極柱，2、操作機(jī)構(gòu)(包括各種配套傳感器)，3、真空斷路器本體，4、智能化核心器件，5、電阻式電壓分壓器，6、真空滅弧室，7、羅柯夫斯基電流傳感器，8、紅外接收器(或無線接收器，或光纖接收器)，9、紅外發(fā)射器(或無線發(fā)射器，或光纖發(fā)射器)，10、梅花觸頭，
11、濕敏傳感器，12、羅氏傳感器線圈，13、絕緣件，14、一次觸臂，15、電壓分壓器一次接線端，16、電壓分壓器二次接線端，17、位置傳感器殼體，18、LC振蕩回路，19、操作面，20、脈沖發(fā)生器，21、輸出發(fā)光二極管，22、傳動(dòng)軸，23、支架，24、(感應(yīng)式)位置傳感器，25、感應(yīng)鐵，26、尼龍指示盤，27、滯動(dòng)輪，28、斷路器觸臂，29、變壓器，30、溫度變換、發(fā)射裝置(高電位處)，31、紅外光線(或光纖、無線)，32、電源，33、溫度接收裝置(低電位處)，34、溫度傳感器。
具體實(shí)施方式
下面對照附圖，通過對實(shí)施例的描述，對本實(shí)用新型的具體實(shí)施方式
作進(jìn)一步詳細(xì)的說明，以幫助本領(lǐng)域的技術(shù)人員對本實(shí)用新型的發(fā)明構(gòu)思、技術(shù)方案有更完整、準(zhǔn)確和深入的理解。如圖I至圖13所表達(dá)的本實(shí)用新型的結(jié)構(gòu)，為智能化高壓真空斷路器，包括真空斷路器本體3、操作機(jī)構(gòu)2、真空滅弧室6。為了解決在本說明書背景技術(shù)部分所述的目前公知技術(shù)存在的問題并克服其缺陷，實(shí)現(xiàn)解決抗干擾問題，提高其可靠性，實(shí)現(xiàn)高壓真空斷路器的智能化的發(fā)明目的，本實(shí)用新型采取的技術(shù)方案為如圖I所示，為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本實(shí)用新型采取的技術(shù)方案為本實(shí)用新型所提供的智能化高壓真空斷路器設(shè)有智能化測控裝置，所述的智能化測控裝置設(shè)有智能化核心器件4，所述的智能化核心器件4是微處理機(jī)；所述的操作機(jī)構(gòu)2與所述的真空斷路器本體3采用一體式的結(jié)構(gòu)；所述的操作機(jī)構(gòu)2和真空滅弧室6采用前后布置的結(jié)構(gòu)形式；所述的真空滅弧室6縱向安裝在一個(gè)管狀的絕緣筒內(nèi)。即圖I中所示的固封極柱I內(nèi)。本實(shí)用新型對高壓元件的現(xiàn)有技術(shù)和發(fā)展方向進(jìn)行分析，提出新的操作機(jī)構(gòu)(永磁機(jī)構(gòu)和新型彈簧)，通過對微機(jī)控制單元，新型電子PT、電子CT、溫度、真空檢測、位置等元件和傳感器進(jìn)行創(chuàng)新和改進(jìn)，使其逐步有機(jī)地結(jié)合到一起；并且利用現(xiàn)在的一些成熟經(jīng)驗(yàn)解決抗干擾問題，提高其可靠性，實(shí)現(xiàn)高壓真空斷路器的智能化。一、智能化高壓真空斷路器的結(jié)構(gòu)關(guān)鍵和原理智能化高壓真空斷路器包括三大部分真空斷路器本體、操作機(jī)構(gòu)、智能控制(含測量傳感、通訊等)。本實(shí)用新型涉及的是中置式結(jié)構(gòu)，如圖I所示。智能化高壓真空斷路器是在具有新型永磁或彈簧操作機(jī)構(gòu)的高壓真空斷路器基礎(chǔ)上，具有微機(jī)測量、微機(jī)保護(hù)、微機(jī)自我診斷、與監(jiān)控系統(tǒng)上位機(jī)通信等功能的多個(gè)不同功能的核心智能功能元件，結(jié)合測量和傳感器技術(shù)，將其整合到真空斷路器內(nèi)部，使其具有和超過智能化高壓開關(guān)成套設(shè)備的功能，實(shí)現(xiàn)對電力系統(tǒng)的控制保護(hù)、測量以及對開關(guān)設(shè)備自身運(yùn)行狀態(tài)在線監(jiān)測等功能。對電網(wǎng)三相電壓、三相電流、有功功率、無功功率、功率因數(shù)和電能等電力參數(shù)進(jìn)行測量；具有帶時(shí)限過電流、電流速斷和單相接地保護(hù)功能，并有故障錄波功能，記錄電網(wǎng)故障前后10個(gè)周期的電流波形；具有在線監(jiān)測與診斷功能，能對監(jiān)測到的數(shù)據(jù)進(jìn)行分析和處理。 此外，智能單元具有RS - 485通信接口，可以與變電站綜合自動(dòng)化系統(tǒng)的監(jiān)控主機(jī)連接和通信，其功能框圖見圖2。二、智能化測控裝置的核心控制器件配置如圖3所示，智能化測控裝置的核心器件是微處理機(jī)，它充分采用32位數(shù)字信號(hào)處理器(DSP)，裝置采用雙CPU結(jié)構(gòu)，其TMSVC5410承擔(dān)計(jì)算，MSP430F149控制通信，XC95144X芯片實(shí)現(xiàn)邏輯控制，MAX125芯片實(shí)現(xiàn)模數(shù)轉(zhuǎn)化，并通過HPI 口完成DSP和單片機(jī)間的高速數(shù)據(jù)傳遞。DSP軟件的核心是抑制高次諧波的算法編寫及微機(jī)保護(hù)算法編寫，通過采集電壓和電流信號(hào)、斷路器位置和狀態(tài)信號(hào)及開關(guān)量輸入信號(hào)，實(shí)施快速傅立葉算法，F(xiàn)FT進(jìn)行濾波，對電量值及各次諧波的測量分析，實(shí)現(xiàn)對電網(wǎng)的實(shí)時(shí)檢測，包括數(shù)據(jù)處理算法、采樣點(diǎn)數(shù)及采樣起始時(shí)刻的選擇等利用，將保護(hù)、監(jiān)視、控制、測量、顯示與通信集于一身，通過通信接口把這些信息進(jìn)行上傳。智能化保護(hù)測量裝置與傳統(tǒng)的二次技術(shù)相比，其接線更加簡潔、緊湊，功能更豐富，且具有更高的可靠性，操作面板上有完整的鍵盤、液晶顯示、信號(hào)指示、菜單操作。其典型結(jié)構(gòu)如圖4所示。三、本實(shí)用新型各種參數(shù)檢測方案本實(shí)用新型所述的智能化測控裝置設(shè)有電阻式電壓分壓器5、羅柯夫斯基電流傳感器7、位置傳感器24、溫升在線檢測裝置、位移傳感器、紅外發(fā)射器9或者無線發(fā)射器、紅外接收器8或者無線接收器、梅花觸頭10、濕敏傳感器11。針對高壓斷路器在智能化控制及參數(shù)采集等方面的功能，本實(shí)用新型采用DSP核心控制器件的構(gòu)成及其功能，將有微機(jī)測量、微機(jī)保護(hù)、與監(jiān)控系統(tǒng)主機(jī)通信等功能的多個(gè)不同功能的單個(gè)元件設(shè)備，結(jié)合先進(jìn)的測量和傳感器技術(shù)，將其整合到智能化真空斷路器內(nèi)部，使其具有和超過智能化高壓開關(guān)成套設(shè)備功能的高壓真空斷路器。通過開發(fā)設(shè)計(jì)羅柯夫斯基電流傳感器7、電阻式電壓分壓器5、位置傳感器24等模塊，并有機(jī)整合，實(shí)現(xiàn)了對電流、電壓、操作位置、工作環(huán)境和狀態(tài)等各種參數(shù)的動(dòng)態(tài)監(jiān)測，供核心控制器件進(jìn)行智能化診斷、控制和保護(hù)。為高壓真空斷路器的智能化提供了較全面的解決方案。四、斷路器一次工作電流監(jiān)測方案如圖6所示，本實(shí)用新型所述的羅柯夫斯基電流傳感器7設(shè)有空心的羅氏傳感器線圈12 ;所述的羅柯夫斯基電流傳感器7的一次觸臂14置于所述的羅氏傳感器線圈12的中央，所述的羅氏傳感器線圈12與所述的一次觸臂14之間通過絕緣件13隔離絕緣。[0060]如圖5、圖6所示，羅柯夫斯基線圈電流傳感器7，是用Φ0. 2mm2的漆包線在(6X5mm)骨架上繞約1000TS (匝)的空心線圈，一次觸臂置于線圈中央，因此繞組線圈與母線之間是隔離絕緣的，與傳統(tǒng)的電磁式電流互感器相比，它沒有鐵心飽和問題，具有傳輸頻帶寬、抗干擾性能優(yōu)異、尺寸小、質(zhì)量輕等優(yōu)點(diǎn)。如果母線電流I (t)，線圈匝數(shù)N，線圈橫截面積S，線圈半徑r，RL線圈電阻，L線圈自感，RO信號(hào)電阻；則在線圈上產(chǎn)生的
感生電動(dòng)勢為=式中μ O是磁導(dǎo)率,在信號(hào)電阻RO上輸出電壓為電流傳感器的參數(shù)輸入O 5ΚΑ，輸出O lmV，經(jīng)線性放大為O 5V，精度從O. 1%到1%，頻率O. IHz到IMHz，供測量保護(hù)用。五、斷路器一次工作電壓監(jiān)測方案 參見圖I所示的電阻式電壓分壓器5。如圖7和圖8所示，本實(shí)用新型所述的電阻式電壓分壓器5設(shè)有過電壓保護(hù)裝置；在所述的電阻式電壓分壓器5的高電壓端設(shè)有高壓屏蔽罩；在所述的電阻式電壓分壓器5的低壓側(cè)設(shè)有低壓屏蔽罩。采用如圖8所示的電阻式電壓分壓器進(jìn)行監(jiān)測。由于測量系統(tǒng)輸入阻抗一般為IM Ω以上，因此它對電阻式電壓分壓器影響極小，如果是12kV或40. 5kV系統(tǒng)，利用圖7所
示的電阻式電壓分壓器，將一次電壓變換成O 5V，分壓比為k，分壓比為由于測量系統(tǒng)輸入阻抗> 1ΜΩ ,所以R2 —般取IOkQ左右。Tv是過電壓保護(hù)裝置，一旦出現(xiàn)R2損壞，可以限制U2電壓升高，保護(hù)測量系統(tǒng)。為了提高電阻分壓器的精度，必須采用合理結(jié)構(gòu)及參數(shù)。一般在分壓器的高電壓端加設(shè)高壓屏蔽罩，增加高壓引線對分壓器本體的雜散電容，可以抵消分壓器本體對地雜散電容CG影響。在低壓側(cè)加設(shè)低壓屏蔽罩則起到控制分壓器本體對地雜散電容值。而且要合理選擇Rl大小，如果Rl太小，分壓器則會(huì)流過更多電流，致使熱損耗太大，不利阻值穩(wěn)定，如果Rl太大，負(fù)載回路會(huì)影響分壓器的分壓比。如圖8所示，電阻式電壓分壓器5通過電壓分壓器一次接線端15和電壓分壓器二次接線端16連接。六、操作位置監(jiān)測方案本實(shí)用新型所述的位置傳感器24為感應(yīng)式的傳感器，裝配在安有感應(yīng)鐵25的尼龍指示盤26對面；所述的位置傳感器24設(shè)有LC振蕩回路18、脈沖發(fā)生器20、輸出發(fā)光二極管21。如圖9和圖10所示，感應(yīng)式的位置傳感器24，裝配在安有感應(yīng)鐵的尼龍指示盤對面，通過感應(yīng)鐵25位移變化獲取位置狀態(tài)。基本工作是根據(jù)導(dǎo)電材料中渦流損耗會(huì)引起諧振回路品質(zhì)因數(shù)Q值下降，導(dǎo)致振蕩衰減這一原理。由LC振蕩回路18產(chǎn)生，在所述的位置傳感器24的操作面19處呈現(xiàn)較強(qiáng)的高頻交變電場，此時(shí)如果有一導(dǎo)電材料(被運(yùn)動(dòng)體)接近操作面19，由于高頻交變電場在導(dǎo)電材料內(nèi)產(chǎn)生渦流，消耗了 LC振蕩回路18的能量，其結(jié)果使振蕩幅值減小，送入后面脈沖發(fā)生器20脈沖形成級(jí)，脈沖形成級(jí)根據(jù)輸入振蕩幅值變化，產(chǎn)生上升沿很陡的脈沖，輸入晶體管驅(qū)動(dòng)級(jí)產(chǎn)生一個(gè)10 30V的信號(hào)。[0073]裝在傳感器內(nèi)的發(fā)光二極管21顯示受控狀態(tài)。在另一端面，利用一根三芯聚氟酯絕緣導(dǎo)線提供工作電壓，并獲得被測信號(hào)。通過適當(dāng)選擇操作面19位置，感應(yīng)式傳感器就能很精確地檢測操作位置。所述的位置傳感器24通過支架23安裝。感應(yīng)鐵25的運(yùn)動(dòng)由傳動(dòng)軸22通過傳動(dòng)機(jī)構(gòu)傳動(dòng)。為了控制感應(yīng)鐵25的運(yùn)動(dòng)，還設(shè)置了滯動(dòng)輪27。由于這種傳感器密封在位置傳感器殼體17內(nèi)，環(huán)境變化如重污穢、腐蝕、高溫、夕卜磁場等不會(huì)影響傳感器性能，由于無觸頭，也避免了因表面腐蝕、燒損所致的接觸不良。另外，由于傳感器體積小，且?guī)饴菁y，所以安裝極為方便。增加安置感應(yīng) 式傳感器數(shù)目，可以增加觀察物理量。這種感應(yīng)式傳感器無接觸、無觸點(diǎn)、無燒損，可使用在操作頻繁場合，使用這種電子式感應(yīng)式傳感器，可達(dá)到免維護(hù)和高壽命。七、斷路器合、分閘線圈電流的監(jiān)測方案所述的智能化高壓真空斷路器設(shè)有補(bǔ)償式霍爾電流傳感器，所述的補(bǔ)償式霍爾電流傳感器設(shè)在合、分閘線圈上。如圖11所示。經(jīng)驗(yàn)表明合、分閘線圈的電流可以作為診斷機(jī)械故障的信息，合、分閘線圈的電流信號(hào)可由補(bǔ)償式霍爾電流傳感器給出。給出的合、分閘線圈的電流信號(hào)如圖12所示。八、觸頭行程、速度的監(jiān)測方案本實(shí)用新型所述的位移傳感器設(shè)在所述的智能化高壓真空斷路器的觸頭處，所述的位移傳感器為線性梯度磁場傳感器，所述的線性梯度磁場傳感器的霍爾片固定在斷路器運(yùn)動(dòng)部件上；所述的智能化高壓真空斷路器設(shè)有旋轉(zhuǎn)光編碼傳感器，所述的旋轉(zhuǎn)光編碼傳感器安裝在斷路器操作機(jī)構(gòu)的轉(zhuǎn)軸上。斷路器觸頭剛分速度對滅弧性能影響很大。適當(dāng)提高剛分速度，對減少電弧能量、減少零部件的燒損有很大作用，但過分增大剛分速度不一定能提高滅弧性能，反而會(huì)加重操作機(jī)構(gòu)的負(fù)擔(dān)；同樣斷路器觸頭合閘速度對滅弧性能也有很大影響。因此，對斷路器觸頭的行程、速度特性的測量及在線監(jiān)測是很重要的。為了完成正確測量，必須選取合適的位移傳感器。I、線性梯度磁場傳感器將霍爾片固定在斷路器運(yùn)動(dòng)部件上，在霍爾片上加一恒定的控制電流，再使裝有霍爾片的運(yùn)動(dòng)部件在線性梯度磁場中運(yùn)動(dòng)，則在霍爾片上建立了電壓，只要測量出霍爾片上電壓，就可求得觸頭任一瞬時(shí)的行程，即可完成斷路器的觸頭的行程和速度測量。真空斷路器電壓等級(jí)不同，其觸頭行程是不同的，例如，7. 2 12kV真空斷路器觸頭行程是10mm，40. 5kV真空斷路器觸頭行程是25mm?？梢园从|頭行程大小來設(shè)計(jì)產(chǎn)生線性梯度磁場線圈，以滿足測量位移、速度的要求。2、旋轉(zhuǎn)光編碼傳感器利用增量式旋轉(zhuǎn)光編碼傳感器，可以完成轉(zhuǎn)動(dòng)角度及方向的測量。旋轉(zhuǎn)光編碼傳感器安裝在斷路器操作機(jī)構(gòu)的轉(zhuǎn)軸上。增量式旋轉(zhuǎn)光編碼一般有三個(gè)碼道(A、B、Z道)，A道與B道相差90°C，每周的碼條數(shù)可以根據(jù)測量分辨率選取，Z道每周一條，用來確定旋轉(zhuǎn)次數(shù)。當(dāng)軸轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，編碼器輸出A道、B道兩路相差90°C角的正交脈沖，輸入信號(hào)處理電路，從A道、B道兩信號(hào)的相對位置可確定轉(zhuǎn)軸的轉(zhuǎn)動(dòng)方向如果A道先于B道，為正旋轉(zhuǎn)，而B道先于A道，為反旋轉(zhuǎn)。再通過加、減計(jì)數(shù)器對A道、B道兩路信號(hào)計(jì)數(shù)，能得到轉(zhuǎn)動(dòng)角度大小及方向，從而可以測出斷路器運(yùn)動(dòng)部分運(yùn)動(dòng)及反彈情況，可以計(jì)算出動(dòng)觸頭行程、分合閘同期性、平均速度、超行程、剛分后或剛合前IOms內(nèi)速度等。九、母線聯(lián)接處異常溫升的在線監(jiān)測方案本實(shí)用新型所述的溫升在線檢測裝置設(shè)置在所述的智能化高壓真空斷路器的母線聯(lián)接處，所述的溫升在線檢測裝置包括溫度傳感器34、高電位處的溫度變換、發(fā)射裝置30和低電位處的溫度接收裝置33 ;在所述的溫度變換、發(fā)射裝置30位置設(shè)有一次穿芯變壓器，通過感應(yīng)一次觸臂的電流，解決高電位處溫度變換、發(fā)射裝置30的自供電；所述的溫度傳感器34把信號(hào)送到所述的紅外發(fā)射器9或者無線發(fā)射器或者光纖發(fā)射器進(jìn)行處理，發(fā)射紅外光束或者光纖信號(hào)或者無線信號(hào)，所述的紅外接收器8或者無線接收器或者光纖接收器和溫度接收裝置33，接收處理溫度信號(hào)，送到所述的智能化核心器件4進(jìn)行控制。母線聯(lián)接處溫升在線檢測裝置原理如圖13所示，該圖即圖I中右側(cè)的兩個(gè)溫度測量裝置，溫度變換、發(fā)射裝置處設(shè)有一次穿芯變壓器，即圖中的變壓器29，圖中反映的是變 壓器硅鋼片的結(jié)構(gòu)，通過感應(yīng)一次觸臂(即圖6中的一次觸臂14)的電流解決高電位處溫度感應(yīng)發(fā)射裝置的自供電，溫度傳感器34把信號(hào)送到紅外(或光釬、無線)發(fā)射器進(jìn)行處理，而溫度變換、發(fā)射裝置30和紅外發(fā)射器9由電源32提供電力；發(fā)射紅外光束(或光釬、無線)，如圖中所示的紅外光線31，紅外光(或光釬、無線)接收器和溫度接收處理裝置于低電位處，接收處理信號(hào)，送到核心控制器進(jìn)行控制，實(shí)現(xiàn)母線聯(lián)接處異常溫升的在線監(jiān)測，同時(shí)也解決了絕緣問題。一次觸臂參見圖6所示，也即本圖中的斷路器觸臂28。梅花觸頭10安裝在斷路器觸臂28上。圖6和圖所示的方向13相差90°。十、動(dòng)、靜觸頭的磨損厚度在線監(jiān)測方案本實(shí)用新型所述的智能化高壓真空斷路器的動(dòng)觸頭下固定連接有剛性的絕緣拉桿和連接件，所述的連接件與操作機(jī)構(gòu)主傳動(dòng)軸之間裝有超行程彈簧，在超行程彈簧與絕緣拉桿之間的剛性件上設(shè)置檢測光柵。在真空斷路器動(dòng)觸頭下固定連接有剛性的絕緣拉桿和連接件，連接件與操作機(jī)構(gòu)主傳動(dòng)軸之間裝有超行程彈簧，在超行程彈簧與絕緣拉桿之間的剛性件上裝設(shè)檢測光柵，由于連接件與動(dòng)觸頭間剛性連接，檢測信號(hào)輸出件的相對位移，直接反映了動(dòng)、靜觸頭的磨損情況，從而可以檢測到動(dòng)、靜觸頭的磨損厚度，判斷產(chǎn)品壽命；同時(shí)也觀察到真空斷路器的開距值。-| 、機(jī)構(gòu)操動(dòng)時(shí)振動(dòng)信號(hào)監(jiān)測方案在本實(shí)用新型所述的智能化高壓真空斷路器體內(nèi)，采用頻率響應(yīng)> IOkHz >(IOOkHz的加速度傳感器，對所述的智能化高壓真空斷路器振動(dòng)信號(hào)進(jìn)行采集；所述的加速度傳感器的信號(hào)線路與所述的智能化核心器件4連接。在斷路器體內(nèi)，采用頻率響應(yīng)為幾十kHz的加速度傳感器可以對振動(dòng)信號(hào)進(jìn)行采集，再經(jīng)信號(hào)處理單元可以得到一系列可反映斷路器振動(dòng)參數(shù)的量，即可判斷路器的機(jī)械特性是否正常。上面結(jié)合附圖對本實(shí)用新型進(jìn)行了示例性描述，顯然本實(shí)用新型具體實(shí)現(xiàn)并不受上述方式的限制，只要采用了本實(shí)用新型的方法構(gòu)思和技術(shù)方案進(jìn)行的各種非實(shí)質(zhì)性的改進(jìn)，或未經(jīng)改進(jìn)將本實(shí)用新型的構(gòu)思和技術(shù)方案直接應(yīng)用于其它場合的，均在本實(shí)用新型的保護(hù)范圍之內(nèi) 。
權(quán)利要求1.一種智能化高壓真空斷路器，包括真空斷路器本體(3)、操作機(jī)構(gòu)(2)、真空滅弧室(6)，其特征在于 所述的智能化高壓真空斷路器設(shè)有智能化測控裝置，所述的智能化測控裝置設(shè)有智能化核心器件(4)，所述的智能化核心器件(4)是微處理機(jī)； 所述的操作機(jī)構(gòu)(2)與所述的真空斷路器本體(3)采用一體式的結(jié)構(gòu)； 所述的操作機(jī)構(gòu)(2)和真空滅弧室(6)采用前后布置的結(jié)構(gòu)形式； 所述的真空滅弧室(6 )縱向安裝在一個(gè)管狀的絕緣筒內(nèi)。
2.按照權(quán)利要求I所述的智能化高壓真空斷路器，其特征在于所述的智能化測控裝置設(shè)有電阻式電壓分壓器(5)、羅柯夫斯基電流傳感器(7)、位置傳感器(24)、溫升在線檢測裝置、位移傳感器、紅外發(fā)射器(9)或者無線發(fā)射器、紅外接收器(8)或者無線接收器、梅花觸頭(10)、濕敏傳感器(11)。
3.按照權(quán)利要求2所述的智能化高壓真空斷路器，其特征在于所述的羅柯夫斯基電流傳感器(7)設(shè)有空心的羅氏傳感器線圈(12);所述的羅柯夫斯基電流傳感器(7)的一次觸臂(14)置于所述的羅氏傳感器線圈(12)的中央，所述的羅氏傳感器線圈(12)與所述的一次觸臂(14)之間通過絕緣件(13)隔離絕緣。
4.按照權(quán)利要求2所述的智能化高壓真空斷路器，其特征在于所述的電阻式電壓分壓器(5)設(shè)有過電壓保護(hù)裝置；在所述的電阻式電壓分壓器(5)的高電壓端設(shè)有高壓屏蔽罩；在所述的電阻式電壓分壓器(5)的低壓側(cè)設(shè)有低壓屏蔽罩。
5.按照權(quán)利要求2所述的智能化高壓真空斷路器，其特征在于所述的位置傳感器(24)為感應(yīng)式的傳感器，裝配在安有感應(yīng)鐵(25)的尼龍指示盤(26)對面；所述的位置傳感器(24)設(shè)有LC振蕩回路(18)、脈沖發(fā)生器(20)、輸出發(fā)光二極管(21)。
6.按照權(quán)利要求I或2所述的智能化高壓真空斷路器，其特征在于所述的智能化高壓真空斷路器設(shè)有補(bǔ)償式霍爾電流傳感器，所述的補(bǔ)償式霍爾電流傳感器設(shè)在合、分閘線圈上。
7.按照權(quán)利要求2所述的智能化高壓真空斷路器，其特征在于所述的位移傳感器設(shè)在所述的智能化高壓真空斷路器的觸頭處，所述的位移傳感器為線性梯度磁場傳感器，所述的線性梯度磁場傳感器的霍爾片固定在斷路器運(yùn)動(dòng)部件上；所述的智能化高壓真空斷路器設(shè)有旋轉(zhuǎn)光編碼傳感器，所述的旋轉(zhuǎn)光編碼傳感器安裝在斷路器操作機(jī)構(gòu)的轉(zhuǎn)軸上。
8.按照權(quán)利要求2所述的智能化高壓真空斷路器，其特征在于所述的溫升在線檢測裝置設(shè)置在所述的智能化高壓真空斷路器的母線聯(lián)接處，所述的溫升在線檢測裝置包括溫度傳感器(34)、高電位處的溫度變換、發(fā)射裝置(30)和低電位處的溫度接收裝置(33);在所述的溫度變換、發(fā)射裝置(30)位置設(shè)有一次穿芯變壓器，通過感應(yīng)一次觸臂的電流，解決高電位處溫度變換、發(fā)射裝置(30 )的自供電；所述的溫度傳感器(34)把信號(hào)送到所述的紅外發(fā)射器(9)或者無線發(fā)射器或者光纖發(fā)射器進(jìn)行處理，發(fā)射紅外光束或者光纖信號(hào)或者無線信號(hào)，所述的紅外接收器(8)或者無線接收器或者光纖接收器和溫度接收裝置(33)，接收處理溫度信號(hào)，送到所述的智能化核心器件(4)進(jìn)行控制。實(shí)現(xiàn)母線聯(lián)接處異常溫升的在線監(jiān)測，同時(shí)也解決了絕緣問題。
9.按照權(quán)利要求I或2所述的智能化高壓真空斷路器，其特征在于所述的智能化高壓真空斷路器的動(dòng)觸頭下固定連接有剛性的絕緣拉桿和連接件，所述的連接件與操作機(jī)構(gòu)主傳動(dòng)軸之間裝有超行程彈簧，在超行程彈簧與絕緣拉桿之間的剛性件上設(shè)置檢測光柵。
10.按照權(quán)利要求I或2所述的智能化高壓真空斷路器，其特征在于在所述的智能化高壓真空斷路器體內(nèi)，采用頻率響應(yīng)> IOkHz,^ IOOkHz的加速度傳感器，對所述的智能化高壓真空斷路器振動(dòng)信號(hào)進(jìn)行采集；所述的加速度傳感器的信號(hào)線路與所述的智能化核心器件(4)連接。
專利摘要本實(shí)用新型公開了一種智能化高壓真空斷路器，設(shè)有智能化測控裝置，智能化測控裝置設(shè)有智能化核心器件，智能化核心器件是微處理機(jī)；操作機(jī)構(gòu)與真空斷路器本體采用一體式的結(jié)構(gòu)；操作機(jī)構(gòu)和真空滅弧室采用前后布置的結(jié)構(gòu)形式；真空滅弧室縱向安裝在一個(gè)管狀的絕緣筒內(nèi)。采用上述技術(shù)方案，實(shí)現(xiàn)了對電流、電壓、操作位置、工作環(huán)境和狀態(tài)等各種參數(shù)的動(dòng)態(tài)監(jiān)測，對設(shè)備進(jìn)行在線狀態(tài)檢測，供核心控制器件進(jìn)行智能化診斷、控制和保護(hù)，能對監(jiān)測到的數(shù)據(jù)進(jìn)行分析和處理；少維護(hù)或免維護(hù)；具備自動(dòng)保護(hù)、自動(dòng)調(diào)控、運(yùn)行狀態(tài)監(jiān)視、智能化操作、通訊等功能；為高壓真空斷路器的智能化提供了較全面的解決方案。
文檔編號(hào)H01H33/66GK202678191SQ20122022091
公開日2013年1月16日 申請日期2012年5月17日 優(yōu)先權(quán)日2012年5月17日
發(fā)明者楊柳, 郭林 申請人:蕪湖明遠(yuǎn)電力設(shè)備制造有限公司