專利名稱：一種測量高壓開關設備動觸頭中內觸指壓力的裝置及方法
技術領域：
本發明涉及高壓開關設備動觸頭的檢測領域，更具體的說涉及一種測量高壓開關設備動觸頭中內觸指壓力的裝置及方法。
背景技術：
發電廠、變電站的高壓開關設備是保證輸配電系統安全可靠運行的關鍵部件之一。高壓開關設備正常工作與否關系著電力系統的穩定性，因此確保高壓開關設備可靠運行尤其重要。據統計，電力系統發生事故的原因中有相當一部分與熱問題有關。在開關設備長期運行過程中，開關設備的動靜觸頭的接觸壓力是影響其載流性能 的重要參數，而且目前還不能對其進行有效測量。開關設備中的動靜觸頭部位通常會因為接觸壓力下降導致接觸電阻變大，并造成主回路溫度異常。若未能及時獲知此變化，繼續運行，則會進一步加劇發熱和氧化，并產生惡性循環，而出現諸如觸指熔化脫落、觸頭燒毀以及相鄰絕緣材料劣化等現象，最后甚至會起火，發生事故，嚴重地甚至造成擊穿、爆炸等惡性事故。高壓開關設備的動觸頭通常為捆綁式觸頭，又被稱作梅花觸頭，其觸指對靜觸頭的壓力是捆扎在觸指上面的彈簧產生的。如果彈簧局部或整體失去彈力，就會造成動靜觸頭之間的壓力下降，進而引發事故。目前，絕大多數的檢修人員判斷動靜觸頭導電部分接觸好壞的依據就是回路電阻的大小是否超過產品技術列表給定的閾值。然而產品技術列表中給出的回路電阻值是整個導電回路所允許的最大電阻值，它包括接線端子、動觸頭、觸臂、真空滅弧室等部分的體電阻及接觸電阻，涉及的范圍較廣、所預留余量較大，幾乎無法直接反映出接觸電阻的變化。更有文章指出“實際實驗證明2對觸指與4對觸指，其回路電阻僅差幾個微歐，均在產品說明書給定的合格范圍內。同樣，若把觸指的接觸壓力由120N降到20N，其總回路電阻值基本沒有變化，仍在合格范圍內。”如果在檢修時只注意更換明顯失效和斷裂的彈簧，而對那些彈力降低的彈簧，由于回路電阻變化仍會在合格范圍內，從而認為這些已經開始失效的彈簧仍然狀態良好，而不對其進行更換話，這樣當設備再次投入運行后，觸頭系統承受的電動斥力會使局部動靜觸頭之間的壓力下降；另外一方面，每個觸指電流的分布也會因壓力差異而不同。長期運行后，就會發生接觸不良而過熱，進而造成事故。有鑒于此，本發明人針對現有高壓開關設備動觸頭的檢測技術中的上述缺陷深入研究，遂有本案產生。
發明內容
本發明的第一目的在于提供一種測量高壓開關設備動觸頭中內觸指壓力的裝置，以解決現有技術無法實時準確測量動觸頭中內觸指壓力的問題。為了達成上述目的，本發明的解決方案是
一種測量高壓開關設備動觸頭中內觸指壓力的裝置，包括裝置本體，其中，還包括壓力傳感器模塊、信號調理模塊、主控模塊以及上位機通訊模塊，該壓力傳感器模塊嵌在裝置本體上而測量高壓開關設備動觸頭觸指在張開使裝置本體插入時捆扎彈簧在觸指上產生的垂直壓力；該信號調理模塊與壓力傳感器模塊相連并將壓力傳感器模塊生成的電信號進行調理和處理，該主控模塊設置在信號調理模塊與上位機通訊模塊之間，該主控模塊接收信號調理模塊處理后的電信號并通過上位機通訊模塊而發送至上位機，該上位機通訊模塊與上位機通訊相連而接收上位機指令。進一步，該裝置本體上形成有供壓力傳感器模塊容設的卡槽，該壓力傳感器模塊安裝至裝置本體內而一起形成一圓柱體，以替代與當前開關設備動觸頭相匹配的靜觸頭。進一步，該裝置還包括多路復用模塊，該壓力傳感器模塊被設置為多個并均與多路復用模塊相連，該多路復用模塊與信號調理模塊相連。 進一步，該裝置還包括顯示模塊和鍵盤輸入模塊，該顯示模塊和鍵盤輸入模塊均與主控模塊相連。進一步，該裝置還包括用于檢測相對于重力的傾角度的傾角傳感器模塊，該傾角傳感器模塊與主控模塊相連以矯正設備自身重力造成的測量誤差。進一步，該壓力傳感器模塊包括位于裝置本體外表面的壓力傳導金屬塊以及位于裝置本體內部的壓力傳感器本體，該壓力傳感器本體內設有腔室，該腔室的上表面貼有用于感應壓力形變的電橋式應變片組，該壓力傳感器本體的上表面還形成有凸塊，該壓力傳導金屬塊下表面則形成有可與凸塊配合的凹槽。本發明的第二目的在于提供一種測量高壓開關設備動觸頭中內觸指壓力的方法，其中，包括如下步驟
①裝配將壓力傳感器模塊嵌設入裝置本體內，并同時還將信號調理模塊、主控模塊和上位機通訊模塊依次連接形成裝配體，該壓力傳感器模塊與裝置本體組裝后形成一替代與當前開關設備動觸頭相匹配靜觸頭的圓柱體；
②定位將該圓柱體插入高壓開關設備的動觸頭內，并讓觸指下面的碰頭壓在壓力傳感器模塊上；
③測量該壓力傳感器模塊采集并測量觸指壓力，并將數據結果上傳給上位機。進一步，該步驟①與步驟②之間還包括步驟①-I預壓力校正將裝配體上壓力傳感器模塊至于未收到其他任何外力的情形下，而將壓力值清零，以消除預壓力。進一步，該步驟②與步驟③之間還包括步驟②-I重力校正將已經插入圓柱體的動觸頭沿觸臂旋轉，使觸指壓力方向同重力水平方向垂直。進一步，在步驟②中，該觸指下面的碰頭壓在壓力傳感器模塊的壓力傳導金屬塊弧形表面的正中央。采用上述結構后，本發明涉及的一種測量高壓開關設備動觸頭中內觸指壓力的裝置及方法，該裝置利用嵌在裝置本體內的壓力傳感器模塊來對內觸指壓力進行實時檢測，再利用信號調理模塊、主控模塊和上位機通訊模塊而傳輸至上位機。與現有技術相比，本發明至少具有如下有益效果
一、本發明利用嵌設有壓力傳感器模塊的裝置本體來替代靜觸頭，如此可以在定期設備維護保養時進行檢測，具體的操作是變電站停電而將斷路器拖出，對動觸頭上的捆扎彈簧在觸指上產生的垂直壓力進行測量，本發明具有檢測結構準確直接，而無需通過接觸電阻值來評估壓力時是否足夠大；二、本發明利用主控模塊和上位機通訊模塊可以迅速地將檢測數據發送至上位機，如此人們可以在遠程即可實現對數據的監控，進一步提高了檢測的便利性；同時利用上位機還可以設置軟件，而在內觸指壓力小于臨界值時進行報警，以起到警示作用。
圖I為本發明涉及一種測量高壓開關設備動觸頭中內觸指壓力的裝置第一實施例的立體分解 圖2為本發明第一實施例的原理框 圖3為本發明第一實施例中壓力傳感器模塊的分解 圖4為本發明第一實施例中壓力傳感器模塊與裝置本體組配在 一起時的示意 圖5為將本發明第一實施例對內觸指壓力進行檢測時的示意 圖6為本發明第二實施例的原理框圖。圖中
裝置本體I卡槽11
壓力傳感器模塊 2壓力傳導金屬塊 21
凹槽211壓力傳感器本體 22
腔室221電橋式應變片組 222
凸塊223電路板3
信號調理模塊31主控模塊32
上位機通訊模塊 33傾角傳感器模塊 4
多路復用模塊5顯示模塊61
鍵盤輸入模塊62動觸頭7
內觸指71捆扎彈簧72
上位機8。
具體實施例方式為了進一步解釋本發明的技術方案，下面通過具體實施例來對本發明進行詳細闡述。如圖I至圖5所示，其本發明涉及一種測量高壓開關設備動觸頭中內觸指壓力的裝置的第一實施例，該裝置包括裝置本體I、壓力傳感器模塊2、信號調理模塊31、主控模塊32以及上位機通訊模塊33，該壓力傳感器模塊2嵌在裝置本體I上而測量高壓開關設備動觸頭7內觸指71在張開使裝置本體I插入時捆扎彈簧72在內觸指71上產生的垂直壓力。在本實施例中，如圖I所示，該信號調理模塊31、主控模塊32和上位機通訊模塊33均設置在電路板3上；如圖2所示，該信號調理模塊31與壓力傳感器模塊2相連并將壓力傳感器模塊2生成的電信號進行調理和處理，該主控模塊32設置在信號調理模塊31與上位機通訊模塊33之間，該主控模塊32接收信號調理模塊31處理后的電信號并通過上位機通訊模塊33而發送至上位機8，該上位機通訊模塊33與上位機8通訊相連而接收上位機8指令。如圖I、圖3和圖4所示，作為該裝置本體I與壓力傳感器模塊2的一種具體裝配結構，該裝置本體I上形成有卡槽11，該壓力傳感器模塊2可容設在卡槽11內，該壓力傳感器模塊2安裝至裝置本體I后，兩者一起形成一圓柱體，以替代與當前開關設備動觸頭7相匹配的靜觸頭。具體地，該壓力傳感器模塊2包括壓力傳導金屬塊21以及壓力傳感器本體22，該壓力傳導金屬塊21位于裝置本體I的外表面，該壓力傳感器本體22位于裝置本體I的內部，該壓力傳感器本體22內設有腔室221，該腔室221的上表面貼有用于感應壓力形變的電橋式應變片組222，該壓力傳感器本體22的上表面還形成有凸塊223，該壓力傳導金屬塊21下表面則形成有可與凸塊223配合的凹槽211，在本實施例中，該凸塊223和凹槽211之間通過螺紋固定相連，但是，并不限定為螺紋相連，只要確保壓力傳感器本體22的凸塊223上平面與壓力傳導金屬塊21的下表面平行并充分接觸即可。如此利用該電橋式應變片組222可以實現對內觸指71壓力的檢測，具體請圖I和圖5所示。當觸指在壓力傳導金屬塊 21上，通過螺紋，將壓力傳導到壓力傳感器本體21的細脖子上，腔室221的上壁厚度是根據材料的硬度進行設定的，當壓力通過細脖子傳導到上壁后，就會產生微小形變，從而導致貼在上面應變片組的電阻值發生變化，從而對力的大小進行測量。另外，該裝置還包括傾角傳感器模塊4，該傾角傳感器模塊4用于檢測相對于重力的傾角度，該傾角傳感器模塊4與主控模塊32相連以矯正重力測量誤差。如圖6所示，本發明涉及測量裝置的第二實施例，其與第一實施例的結構基本相同，故不詳細描述。第二實施例的區別在于該裝置還包括多路復用模塊5，該壓力傳感器模塊2被設置為多個并均與多路復用模塊5相連，該多路復用模塊5與主控模塊32相連。另外，該裝置還包括顯示模塊61和鍵盤輸入模塊62，該顯示模塊61和鍵盤輸入模塊62均與主控模塊32相連。為了讓本發明能充分公開，本發明還提供一種測量高壓開關設備動觸頭中內觸指壓力的方法，包括如下步驟
①裝配將壓力傳感器模塊2嵌設入裝置本體I內，并同時還將信號調理模塊31、主控模塊32和上位機通訊模塊33依次連接形成裝配體，該壓力傳感器模塊2與裝置本體I組裝后形成一替代與當前開關設備動觸頭7相匹配靜觸頭的圓柱體；
②定位將該圓柱體插入高壓開關設備的動觸頭7內，并讓內觸指71下面的碰頭壓在壓力傳感器模塊2上；具體地，在步驟②中，該內觸指71下面的碰頭壓在壓力傳感器模塊2的壓力傳導金屬塊21弧形表面的正中央，從具有最佳的檢測效果。③測量該壓力傳感器模塊2采集并測量內觸指71壓力，并將數據結果上傳給上位機8。優選地，該步驟①與步驟②之間還包括步驟①-I預壓力校正將裝配體上壓力傳感器模塊2至于未收到其他任何外力的情形下，而將壓力值清零，以消除預壓力。而在該步驟②與步驟③之間還包括步驟②-I重力校正將圓柱體沿觸臂旋轉，使內觸指71壓力方向為水平方向。這樣，本發明涉及的一種測量高壓開關設備動觸頭中內觸指壓力的裝置及方法，該裝置利用嵌在裝置本體I內的壓力傳感器模塊2來對內觸指71壓力進行實時檢測，再利用信號調理模塊31、主控模塊32和上位機通訊模塊33而傳輸至上位機8。與現有技術相比，本發明至少具有如下有益效果一、本發明利用嵌設有壓力傳感器模塊2的裝置本體I來替代靜觸頭，如此可以在定期設備維護保養時進行檢測，具體的操作是變電站停電而將斷路器拖出，對動觸頭7上的捆扎彈簧72在觸指71上產生的壓力進行測量，本發明具有檢測結構準確直接，而無需通過接觸電阻值來評估壓力時是否足夠大；；
二、本發明利用主控模塊32和上位機通訊模塊33可以迅速地將檢測數據發送至上位機8，如此人們可以在遠程即可實現對數據的監控，進一步提高了檢測的便利性；同時利用上位機8還可以設置軟件，而在內觸指71壓力小于臨界值時進行報警，以起到警示作用。
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上述實施例和圖式并非限定本發明的產品形態和式樣，任何所屬技術領域的普通技術人員對其所做的適當變化或修飾，皆應視為不脫離本發明的專利范疇。
權利要求
1.一種測量高壓開關設備動觸頭中內觸指壓力的裝置，包括裝置本體，其特征在于，還包括壓力傳感器模塊、信號調理模塊、主控模塊以及上位機通訊模塊，該壓力傳感器模塊嵌在裝置本體上而測量高壓開關設備動觸頭觸指在張開使裝置本體插入時捆扎彈簧在觸指上產生的垂直壓力；該信號調理模塊與壓力傳感器模塊相連并將壓力傳感器模塊生成的電信號進行調理和處理，該主控模塊設置在信號調理模塊與上位機通訊模塊之間，該主控模塊接收信號調理模塊處理后的電信號并通過上位機通訊模塊而發送至上位機，該上位機通訊模塊與上位機通訊相連而接收上位機指令。
2.如權利要求I所述的一種測量高壓開關設備動觸頭中內觸指壓力的裝置，其特征在于，該裝置本體上形成有供壓力傳感器模塊容設的卡槽，該壓力傳感器模塊安裝至裝置本體內而一起形成一圓柱體，以替代與當前開關設備動觸頭相匹配的靜觸頭。
3.如權利要求I所述的一種測量高壓開關設備動觸頭中內觸指壓力的裝置，其特征在于，該裝置還包括多路復用模塊，該壓力傳感器模塊被設置為多個并均與多路復用模塊相連，該多路復用模塊與信號調理模塊相連。
4.如權利要求I所述的一種測量高壓開關設備動觸頭中內觸指壓力的裝置，其特征在于，該裝置還包括顯示模塊和鍵盤輸入模塊，該顯示模塊和鍵盤輸入模塊均與主控模塊相連。
5.如權利要求I所述的一種測量高壓開關設備動觸頭中內觸指壓力的裝置，其特征在于，該裝置還包括用于檢測相對于重力的傾角度的傾角傳感器模塊，該傾角傳感器模塊與主控模塊相連以矯正設備自身重力造成的測量誤差。
6.如權利要求I所述的一種測量高壓開關設備動觸頭中內觸指壓力的裝置，其特征在于，該壓力傳感器模塊包括位于裝置本體外表面的壓力傳導金屬塊以及位于裝置本體內部的壓力傳感器本體，該壓力傳感器本體內設有腔室，該腔室的上表面貼有用于感應壓力形變的電橋式應變片組，該壓力傳感器本體的上表面還形成有凸塊，該壓力傳導金屬塊下表面則形成有可與凸塊配合的凹槽。
7.一種測量高壓開關設備動觸頭中內觸指壓力的方法，其特征在于，包括如下步驟 ①裝配將壓力傳感器模塊嵌設入裝置本體內，并同時還將信號調理模塊、主控模塊和上位機通訊模塊依次連接形成裝配體，該壓力傳感器模塊與裝置本體組裝后形成一替代與當前開關設備動觸頭相匹配靜觸頭的圓柱體； ②定位將該圓柱體插入高壓開關設備的動觸頭內，并讓觸指下面的碰頭壓在壓力傳感器模塊上； ③測量該壓力傳感器模塊采集并測量觸指壓力，并將數據結果上傳給上位機。
8.如權利要求7所述的方法，其特征在于，該步驟①與步驟②之間還包括步驟①-I預壓力校正將裝配體上壓力傳感器模塊至于未收到其他任何外力的情形下，而將壓力值清零，以消除預壓力。
9.如權利要求7所述的方法，其特征在于，該步驟②與步驟③之間還包括步驟②-I重力校正將已經插入圓柱體的動觸頭沿觸臂旋轉，使觸指壓力方向同重力方向垂直。
10.如權利要求7所述的方法，其特征在于，在步驟②中，該觸指下面的碰頭壓在壓力傳感器模塊的壓力傳導金屬塊弧形表面的正中央。
全文摘要
本發明公開一種測量高壓開關設備動觸頭中內觸指壓力的裝置及方法，包括裝置本體、壓力傳感器模塊、信號調理模塊、主控模塊以及上位機通訊模塊，該壓力傳感器模塊嵌在裝置本體上而測量高壓開關設備動觸頭觸指在張開使裝置本體插入時捆扎彈簧在觸指上產生的垂直壓力；該信號調理模塊與壓力傳感器模塊相連并將壓力傳感器模塊生成的電信號進行調理和處理，該主控模塊設置在信號調理模塊與上位機通訊模塊之間，該主控模塊接收信號調理模塊處理后的電信號并通過上位機通訊模塊而發送至上位機，該上位機通訊模塊與上位機通訊相連而接收上位機指令。與現有技術相比，本發明具有檢測方便和檢測及時等功效。
文檔編號G01L1/22GK102954849SQ20121044622
公開日2013年3月6日 申請日期2012年11月9日 優先權日2012年11月9日
發明者張健, 黃明, 葉小強, 夏震寰, 李威明, 陳彪, 陳世岳, 周蒙, 譚瑩 申請人:廈門Abb開關有限公司