[發(fā)明專利]一種基于光纖Bragg光柵傳感器的測量隔離開關(guān)觸指壓力的方法

無效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201210235164.3
• 申請日: 2012-07-09
• 公開（公告）號: CN102809455A
• 公開（公告）日: 2012-12-05
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 李川;申超;孫家祿;李建發(fā);趙艷峰
• 申請（專利權(quán)）人: 昆明理工大學(xué);云南電力試驗研究院（集團(tuán)）有限公司電力研究院
• 主分類號: G01L1/24
• 分類號: G01L1/24
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種基于光纖Bragg光柵傳感器的測量隔離開關(guān)觸指壓力的方法，屬光電子測量技術(shù)領(lǐng)域。

背景技術(shù)

高壓隔離開關(guān)被廣泛地用于電力系統(tǒng)，是電網(wǎng)運(yùn)行設(shè)備中數(shù)量最多、最易失修的一次高壓輸變電設(shè)備，同時也是故障最多的一類輸變電設(shè)備。其中由于觸指壓力不符合要求引發(fā)的高壓隔離開關(guān)過熱故障缺陷，更比比皆是。這是因為，隔離開關(guān)觸指壓力降低（觸指壓簧彈性減弱），?主回路接觸電阻就會增大，引起觸頭發(fā)熱，觸頭發(fā)熱后接觸面氧化造成接觸電阻進(jìn)一步增大，?觸頭發(fā)熱更厲害，形成惡性循環(huán)，嚴(yán)重時發(fā)生熔焊產(chǎn)生拉弧，引發(fā)事故。為此，國家電網(wǎng)生[2006]57號《交流高壓隔離開關(guān)和接地開關(guān)評價標(biāo)準(zhǔn)》4（4）條將高壓隔離開關(guān)觸指壓力測試列為了預(yù)防性試驗項目；國家電網(wǎng)公司在《十八項電網(wǎng)重大反事故措施》11.12.2條、華中電網(wǎng)有限公司《預(yù)防高壓開關(guān)設(shè)備事故措施》12.2條和《四川省電力公司反事故措施實施細(xì)則》6.12.2條中，均要求新安裝或檢修后的高壓隔離開關(guān)開展觸指壓力測試。但由于沒有專用測量工具和有效的測試方法，全國各地在高壓隔離開關(guān)實際安裝、檢修及預(yù)試工作中，并沒能開展起來，文件精神和要求也沒有得到落實。

目前對觸指壓力測量方法有兩種：一種是依靠檢修人員的經(jīng)驗，比如數(shù)加力手柄搖動的圈數(shù)或用雙手拉動剪力式開關(guān)的兩臂來估計接觸壓力的大小，這種方法既不方便又不準(zhǔn)確。另一種是模擬隔離開關(guān)動觸頭器件，將傳感元件安裝在模擬的隔離開關(guān)動觸頭上，在不通電的情況下將模擬動觸頭插入隔離開關(guān)動、靜觸頭實際合閘位置，這樣對隔離開關(guān)觸指壓力進(jìn)行測量。這種測量方法必須要在斷電的時候進(jìn)行測量，而且測量的并不是真正的動觸頭合閘時所產(chǎn)生的觸指壓力，不能實施隔離開關(guān)觸指壓力的實時在線安全監(jiān)測，不能及時的反映隔離開關(guān)觸指壓力的變化，不能精確的判斷動觸頭合閘時的安全合閘位置。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明一種基于光纖Bragg光柵傳感器的測量隔離開關(guān)觸指壓力的方法，通過隔離開關(guān)合閘時，得到隔離開關(guān)動觸頭的位移量、隔離開關(guān)觸指壓簧處的壓力和隔離開關(guān)觸指所產(chǎn)生的撓度，從而實現(xiàn)對隔離開關(guān)觸指壓力的精確測量。

本基于光纖Bragg光柵傳感器的測量隔離開關(guān)觸指壓力的方法，是按以下步驟進(jìn)行：

（1）使用光纖Bragg光柵位移傳感器、光纖Bragg光柵壓力傳感器和隔離開關(guān)組成?測量裝置，將光纖Bragg光柵位移傳感器固定在隔離開關(guān)靜觸頭觸壁上、光纖Bragg光柵壓力傳感器固定在隔離開關(guān)彈簧外側(cè)；

（2）對隔離開關(guān)實施合閘動作，使位移傳感器的動觸頭接觸到隔離開關(guān)動觸頭，采用光譜分析儀檢測位移傳感器的光譜信號，進(jìn)而得到位移傳感器產(chǎn)生的位移量d；同時，使隔離開關(guān)觸指和彈簧發(fā)生變形產(chǎn)生推力，進(jìn)而使壓力傳感器得到壓力信號，通過光譜分析儀檢測壓力傳感器的光譜信號，得到隔離開關(guān)觸指的撓度變化信號；

（3）根據(jù)步驟（2）測量得到的位移傳感器的位移量d和壓力傳感器的波長移位差值????????????????????????????????????????????????，利用如下公式進(jìn)行計算，得到隔離開關(guān)觸指壓力：

；

式中，E為等強(qiáng)度懸臂梁材料的楊氏模量，b₀為等強(qiáng)度懸臂梁固定端的寬度，L、h分別為壓力傳感器中的等強(qiáng)度懸臂梁的長度和厚度，k是隔離開關(guān)彈簧的彈性系數(shù)，為隔離開關(guān)觸指的楊氏模量，和分別為隔離開關(guān)觸指的寬度和厚度，為壓力傳感器光纖Bragg光柵的中心波長，為等強(qiáng)度懸臂梁上、下表面粘貼的兩光纖Bragg光柵的波長移位差值，是應(yīng)變敏感系數(shù)，X?是位移傳感器所測量的位移傳感器動觸頭頂端到隔離開關(guān)觸指底部緊固端的初始相對距離，是隔離開關(guān)靜觸頭彈簧處到隔離開關(guān)觸指底部緊固端的距離，d是位移傳感器測得的位移量。

本方法在計算隔離開關(guān)觸指壓力時，隔離開關(guān)靜觸頭上的觸指可等效為等截面懸臂梁。

本發(fā)明使用中，在計算隔離開關(guān)觸指壓力時，隔離開關(guān)靜觸頭上的觸指可等效為等截面懸臂梁。

光纖Bragg光柵位移傳感器可以采用已有的光纖Bragg光柵位移傳感器和壓力傳感器；所述的光纖Bragg光柵位移傳感器采用BGK-FBG-A3/A6型光纖光柵式位移計等具有相同功能的光纖Bragg光柵位移傳感器。

所述的隔離開關(guān)為其觸頭類型類似于GW4、GW5、GW8、GW13等類型的隔離開關(guān)。

本發(fā)明的有益效果是：