[實用新型]一種高壓隔離開關物理位置傳感裝置

有效

• 申請號: 201520673452.6
• 申請日: 2015-09-01
• 公開（公告）號: CN204925347U
• 公開（公告）日: 2015-12-30
• 發明（設計）人: 紀伊琳;錢政;潘鍇鍇
• 申請（專利權）人: 北京航空航天大學
• 主分類號: G01R31/327
• 分類號: G01R31/327
• 代理公司: 北京慧泉知識產權代理有限公司 11232
• 代理人: 王順榮;唐愛華

技術領域

本實用新型涉及一種高壓隔離開關物理位置傳感裝置，它是一種結構簡單、便于安裝、通用性強、低成本的物理位置傳感裝置，適用于電力系統的高壓隔離開關的物理位置測量，進行故障診斷，捕捉故障征兆，對故障發展趨勢做出判斷。屬于電力系統故障診斷設備技術領域。

背景技術

電力系統的發展對隔離開關(/接地開關/快速接地開關)的性能要求越來越高，高壓隔離開關正朝著高可靠性、組合化、智能化方向發展。我國高壓隔離開關產品結構形式多樣，主要技術參數均達到國際先進水平，但是在產品可靠性、防腐性及免維護性方面與國外產品仍存在差距，主要存在的問題包括觸頭過熱、瓷瓶斷裂、運動卡滯以及分合閘不到位等，這嚴重影響了電力系統的安全運行。本專利申請對隔離開關物理位置的傳感方法的研究與應用，可以獲得開關的位置，實現對開關觸頭位置、速度、行程的在線監測，實時了解設備運行情況，捕捉故障征兆，對故障發展趨勢做出判斷，提高設備使用效率。

實用新型內容

為實現電力系統中高壓隔離開關的故障預測與診斷，本實用新型提供一種高壓隔離開關物理位置傳感裝置，它可以實現對開關觸頭位置、速度、行程的在線監測，有利于對開關設備健康水平進行評估，實時了解設備運行情況，捕捉故障征兆，對故障發展趨勢做出判斷，做出有針對性的檢修計劃，由計劃維修向狀態維修轉變，提高設備使用效率。該高壓隔離開關物理位置傳感裝置還可以與開關設備控制器相結合，根據線路實際情況，實現隔離開關觸頭的運動過程的可控性，這有利于提高隔離開關的機械、電氣壽命和可靠性。

本實用新型解決其技術問題所采用的技術方案是：

本實用新型是一種高壓隔離開關物理位置傳感裝置，它是由增量式光電編碼器、機箱以及電路板組成。其之間的關系是：電路板固定于機箱內部，增量式光電編碼器固定于機箱外并通過導線與機箱上的接口連接。該增量式光電編碼器是瑞普安華高公司生產的型號為ZNT8022-G2500BZ-05L的編碼器，它具有分辨率高、精度高、結構簡單、體積小、可靠性高等優點，廣泛應用于角位移測量中，有多種測量范圍可以選擇。增量式光電編碼器是一種通過光電轉換將輸出軸上的機械幾何位移量轉換為脈沖或數字量的傳感器，增量式光電編碼器由光柵盤和光電檢測模塊組成，光柵盤是在一定直接的圓板上等分的開通若干個長方形空，主軸旋轉時，光柵盤與主軸同速旋轉，經發光二極管等電子元件組成的檢測模塊輸出若干脈沖信號；該機箱是外形滿足EIA規格的1u機箱；該電路板是由測量模塊、通信模塊、電源電路、按鍵電路、EEPROM和實時時鐘芯片組成；彼此相互連接。

該測量模塊包括：增量式光電編碼器(11)、光電隔離電路(12)、差分放大電路(13)、FPGA(14)；彼此之間相互連接；增量式光電編碼器(11)用于獲取隔離開關主軸的角位移，輸出的脈沖信號經過光電隔離電路(12)與差分放大電路(13)，輸入FPGA(14)，并由FPGA(14)依據主軸角位移與開關位移之間的確定的關系，對測量結果進行處理進而得到開關的實際位移。

該通信模塊包括：MAX485芯片(21)、485接口(22)及其電路，彼此之間相互連接；它用于通過RS485協議實現FPGA(14)與上位機的通訊，將測量模塊得到的開關位置等信息傳遞給上位機，接收上位機發來的指令并進行相應的處理。

該電源電路將現場供給的電源通過直流電壓轉換器分成若干互相隔離的電源，分別為測量模塊、通信模塊、按鍵電路、EEPROM和實時時鐘芯片DS1302提供工作所需電源。

該按鍵電路由開關和LED組成；彼此之間相互連接；當上位機要求發送具體某一路或者某幾路增量式光電編碼器(11)的信號時，可以通過開關進行操作，同時由LED進行顯示。

其中，測量過程中各個重要參數(如角度范圍)存儲在外部的EEPROM中，防止掉電后數據丟失。

其中，所述FPGA(14)與該實時時鐘芯片DS1302通信，讀取日期及設定時間。

其中，所述實時時鐘芯片DS1302配有外置電源，設備掉電后時鐘仍正常運行，上電后無需重新設定時間日期。

位于機箱外部的增量式光電編碼器獲得隔離開關主軸的角位移，由于主軸角位移與開關位移之間存在著確定的關系，對主軸與開關觸頭之間機械位移關系的計算與標定，可以得到主軸角位移與開關位移之間的函數關系，即通過測量主軸的角位移，并利用他們之間的函數關系來間接測量開關的實際位移。