[發明專利]基于六軸加速度和陀螺儀的斷路器機械特性傳感器

在審

• 申請號: 201710786617.4
• 申請日: 2017-09-04
• 公開（公告）號: CN107421731A
• 公開（公告）日: 2017-12-01
• 發明（設計）人: 吳榮;桑仲慶;黃堤彬;王欣;莊雪嬌
• 申請（專利權）人: 廈門斯瑪特思智能電氣股份有限公司
• 主分類號: G01M13/00
• 分類號: G01M13/00
• 代理公司: 北京華仲龍騰專利代理事務所(普通合伙)11548
• 代理人: 李靜

技術領域

本發明涉及電氣一次設備保護，主要用來監測中壓斷路器的機械特性，主要表現為測量動觸頭的行程-時間曲線的一種方法和一個模塊。

背景技術

隨著中國經濟社會的發展，電已經越來越成為人們的生活和生產必需品，可以說電給人們帶來了很大的便利，并極大地提高了人們的生活體驗。正因為如此，人們對電力的需求越來越大，同時對電力的質量和安全也提出了更高要求，正是基于這樣的市場需求，促使了我國電力行業的不斷發展，國家電網的規模越來越大。與此同時，隨著電網規模的不斷擴大，電網的復雜程度也不斷增強，因此，必須保證電網的安全性和可靠性。

在電力系統中，斷路器是最重要的控制和保護設備，能夠滅弧，是發電廠和變電站配置中不可或缺的一部分。當線路正常運行時，斷路器能夠切換運行方式，能夠把設備或線路接入或斷開，起到控制作用。當設備或線路發生故障時，能夠把發生故障的設備或線路切除出去，保障無故障設備或線路正常運行，起到保護作用。它在電網中的作用非常重要，其故障帶來的損失是非常大的。直接的影響是被斷路器保護的線路和設備受損，電量損失。間接影響是造成用戶大面積的停電，給人們的生活和生產造成很大的影響，甚至影響社會穩定。

斷路器的可靠性很大程度上取決于其機械操動機構的可靠性。據國際大電網會議對中高壓斷路器的可靠性所做的兩次世界范圍調查以及我國對高壓開關事故統計分析表明，中高壓斷路器的故障中，機械故障占全部故障的80%，其他滅弧、絕緣故障所占比例較小，發熱故障比例更低。斷路器由于機械原因所造成的事故無論是在次數，還是在事故所造成的停電時間上都占據總量的60%以上。

因此，對斷路器機械特性的監測就顯得非常必要。傳統的針對機械特性在線監測的傳感器主要有旋轉光電編碼器、電阻式角位移傳感器等，這些傳感器雖然可以測量斷路器的行程-時間曲線，但是存在安裝不方便，要求有一定的同軸度，成本高等不足。

發明內容

本發明針對現有的技術問題，提供基于六軸加速度和陀螺儀的斷路器機械特性傳感器，目的是該傳感器做成一個小的電路板，然后安裝在斷路器的旋轉主軸上，由于旋轉主軸的旋轉角度與動觸頭具有一定的關系，通過測量主軸的旋轉角度間接測量動觸頭的直線行程，具有安裝方便，適應性強，性價比高等優勢，擬解決現有技術存在的問題。

為實現上述目的，本發明提供如下技術方案：基于六軸加速度和陀螺儀的斷路器機械特性傳感器，其特征在于，其由三軸加速度傳感器和三軸陀螺儀融合而成以便測量斷路器旋轉主軸的旋轉角度，其中，三軸陀螺儀傳感器負責測量三軸方向上的旋轉角速度，所述三軸加速度傳感器負責測量在靜態下的角度值以便用來修正三軸陀螺儀的積分誤差，通過同步采集三軸加速度傳感器數據和三軸陀螺儀的角速度數據，利用一定的算法融合這兩種數據，得到一條真實反映旋轉主軸旋轉過程的曲線，并根據主軸旋轉角度跟動觸頭的直線行程的關系，將六軸加速度和陀螺儀間接測量的旋轉角度轉換為動觸頭的直線行程。

進一步，作為優選，所述三軸加速度傳感器為重力加速度傳感器。

進一步，作為優選，采用卡爾曼濾波算法來處理三軸加速度傳感器數據和三軸陀螺儀的角速度數據以便融合這兩種數據。

進一步，作為優選，采用四個六軸傳感器布置在電路板上，以便同時采集數據以減少誤差。

進一步，作為優選，將四個六軸傳感器在電路板的兩面各布局兩個四軸傳感器，而且同一面的兩個傳感器安裝位置相差90度，不同面的兩個傳感器安裝位置相差180度。

進一步，作為優選，還包括微控制器，且該傳感器與外部采用CAN總線進行通信。

進一步，作為優選，還包括電源管理系統，所述電源管理系統為微控制器、各個傳感器供應電源

與現有技術相比，本發明的有益效果是：