CN105785261A - 一种高速开关检测装置及方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种高速开关检测装置，包括：遮光器件、N个发光器件、以及光电转换器件；所述N为大于等于2的整数；其中，所述遮光器件，连接高速开关的运动部件，用于随着所述运动部件的移动，遮挡对应所述发光器件发出的光信号；所述发光器件，用于发出光信号；在发出的光信号未被所述遮光器件遮挡时，向所述光电转换器件输出未被遮挡的光信号；并在发出的光信号被所述遮光器件遮挡时，向所述光电转换器件输出被遮挡的光信号；所述光电转换器件，用于将N个所述发光器件输出的光信号分别转换成对应的电信号，以根据转换后的各电信号确定所述高速开关的分合位置信息。本发明同时还公开了一种高速开关的检测方法。

Description

一种高速开关检测装置及方法

技术领域

本发明涉及激光检测领域，尤其涉及一种高速开关检测装置及方法。

背景技术

交流系统中的快速限流器、直流系统中的直流断路器等设备，其高速开关的分合闸速度极快，往往在几个毫秒内就需要要完成分合闸动作。基于这种需求，类似基于涡流斥力机构等原理的高速开关已经成为交直流系统中的重要组成部分。

高速开关的分合闸位置信号的测量时间将会直接影响快速限流器、直流断路器等设备的整个分合闸时间。传统是通过辅助接点的动作测量分合闸的位置信号，但由于高速开关分合时加速度过大，因此采用这种测量方法会使得辅助接点很容易发生损坏。

另外，在高速开关研发阶段或者现场检测时需要进行分合闸速度测量，因此，目前往往只能采用价格十分昂贵的高速摄像机来测量高速开关的分合闸速度。

发明内容

为解决现有存在的技术问题，本发明实施例提供一种高速开关检测装置及方法。

本发明实施例提供了一种高速开关检测装置，包括：遮光器件、N个发光器件、以及光电转换器件；所述N为大于等于2的整数；其中，

所述遮光器件，连接高速开关的运动部件，用于随着所述运动部件的移动，遮挡对应所述发光器件发出的光信号；

所述发光器件，用于发出光信号；在发出的光信号未被所述遮光器件遮挡时，向所述光电转换器件输出未被遮挡的光信号；并在发出的光信号被所述遮光器件遮挡时，向所述光电转换器件输出被遮挡的光信号；

所述光电转换器件，用于将N个所述发光器件输出的光信号分别转换成对应的电信号，以根据转换后的各电信号确定所述高速开关的分合位置信息。

上述方案中，每个所述发光器件连接有一组发送光纤以及一组对应的接收光纤；所述遮光器件随着运动部件的移动在所述发送光纤与对应的接收光纤之间移动。

上述方案中，所述装置还包括：固定器件；其中，所述发送光纤的一端连接对应的发光器件，另一端固定在所述固定器件上；所述对应的接收光纤的一端固定在所述固定器件上，另一端连接对应的发光器。

上述方案中，所述发送光纤与所述对应的接收光纤安装在所述固定器件的位置在同一水平面上。

上述方案中，在未被所述遮挡器件遮挡时，所述发光器件发出的光通过发送光纤和接收光纤返回。

上述方案中，每组光纤在所述固定器件上的排列方向与所述运动部件的运动方向一致。

上述方案中，第1组和第N组光纤之间的距离为所述高速开关的端口额定开距。

本发明实施例还提供了一种高速开关检测方法，包括：

高速开关检测装置的遮光器件随着高速开关的运动部件的移动，遮挡住所述高速开关检测装置中N个发光器件中相应发光器件发出的光信号；所述N为大于等于2的整数；

所述N个发光器件中未被所述遮光器件遮挡光信号的发光器件向所述高速开关检测装置的光电转换器件输出未被遮挡的光信号；所述N个发光器件中被所述遮光器件遮挡光信号的发光器件向所述高速开关检测装置的光电转换器件输出被遮挡的光信号；

所述光电转换器件将所述N个发光器件输出的光信号分别转换成对应的电信号，以根据转换后的各电信号确定所述高速开关的分合位置信息。

上述方案中，所述方法还包括：

根据各所述发光器件向所述光电转换器件输出光信号的时间以及所述高速开关的端口额定开距，确定所述高速开关的分闸速度和合闸速度。

本发明实施例提供的高速开关检测装置及方法，遮光器件随着所述运动部件的移动，遮挡对应所述发光器件发出的光信号；所述发光器件发出光信号；并在发出的光信号未被所述遮光器件遮挡时，向所述光电转换器件输出未被遮挡的光信号；在发出的光信号被所述遮光器件遮挡时，向所述光电转换器件输出被遮挡的光信号；所述光电转换器件将N个所述发光器件输出的光信号分别转换成对应的电信号，以便可以根据转换后的各电信号确定所述高速开关的分合位置信息，如此，能有效、快速地确定高速开关的分合位置信息。

附图说明

在附图(其不一定是按比例绘制的)中，相似的附图标记可在不同的视图中描述相似的部件。具有不同字母后缀的相似附图标记可表示相似部件的不同示例。附图以示例而非限制的方式大体示出了本文中所讨论的各个实施例。

图1为本发明实施例一高速开关检测装置结构示意图；

图2为本发明实施例一高速开关检测方法流程示意图；

图3为本发明实施例二高速开关检测装置结构示意图；

图4为本发明实施例二高速开关分闸过程的信号波形变化示意图；

图5为本发明实施例二高速开关合闸过程的信号波形变化示意图。

具体实施方式

下面结合附图及实施例对本发明再作进一步详细地描述。

在本发明的各种实施例中：遮光器件随着所述运动部件的移动，遮挡对应所述发光器件发出的光信号；所述发光器件发出光信号；并在发出的光信号未被所述遮光器件遮挡时，向所述光电转换器件输出未被遮挡的光信号；在发出的光信号被所述遮光器件遮挡时，向所述光电转换器件输出被遮挡的光信号；所述光电转换器件将N个所述发光器件输出的光信号分别转换成对应的电信号，以根据转换后的各电信号确定所述高速开关的分合位置信息。

实施例一

本发明实施例提供的高速开关检测装置，如图1所示，包括：遮光器件11、N个发光器件12、以及光电转换器件13；其中，

所述遮光器件11，连接高速开关的运动部件，用于随着所述运动部件的移动，遮挡对应所述发光器件12发出的光信号；

所述发光器件12，用于发出光信号；在发出的光信号未被所述遮光器件12遮挡时，向所述光电转换器件13输出未被遮挡的光信号；并在发出的光信号被所述遮光器件12遮挡时，向所述光电转换器件13输出被遮挡的光信号；

所述光电转换器件13，用于将N个所述发光器件12输出的光信号分别转换成对应的电信号，以根据转换后的各电信号确定所述高速开关的分合位置信息；所述N为大于等于2的整数。

实际应用时，所述遮光器件11可以是不透光的1mm挡板，比如：塑料材质的挡板、铝材质的挡板等；所述发光器件12和所述光电转换器件13可以是集成在一起的通用光电模块，比如：型号为GTLS-8500M的通用光电模块等。

其中，每个所述发光器件12连接有一组发送光纤以及一组对应的接收光纤；所述遮光器件11随着运动部件的移动在所述发送光纤与对应的接收光纤之间移动，以遮挡对应发光器件12发出的光信号；

相应地，该装置还可以包括：固定器件；其中，所述发送光纤的一端连接对应的发光器件12，另一端固定在所述固定器件上；所述对应的接收光纤的一端固定在所述固定器件上，另一端连接对应的发光器件12。

这里，实际应用时，所述固定器件可以是金属或非金属的结构件；所述发送光纤与所述对应的接收光纤安装在所述固定器件的位置在同一水平面上；并且保证在未被所述遮挡器件11遮挡时发光器件12发出的光能够通过发送光纤和接收光纤返回。

每个所述发光器件12连接有一组包含发送光纤和接收光纤的光纤，则N个所述发光器件12对应12组包含发送光纤和接收光纤的光纤；每组光纤在所述固定器件上的排列方向与所述运动部件的运动方向一致，且第1组和第N组光纤之间的距离为所述高速开关的端口额定开距，即：在所述高速开关处于分位时，两个触点之间的距离。

实际应用时，还可以根据各发光器件12向光电转换器件13输出光信号的时间及所述高速开关的端口额定开距，来确定所述高速开关分闸速度和合闸速度；以便能根据确定的分闸速度和合闸速度来进行必要的策略调整。

基于上述装置，本实施例还提供一种高速开关检测方法，如图2所示，该方法包括：

步骤201：高速开关检测装置的遮光器件随着高速开关的运动部件的移动，遮挡住所述高速开关检测装置中N个发光器件中相应发光器件发出的光信号；所述N为大于等于2的整数；

步骤202：所述N个发光器件中未被所述遮光器件遮挡光信号的发光器件向所述高速开关检测装置的光电转换器件输出未被遮挡的光信号；所述N个发光器件中被所述遮光器件遮挡光信号的发光器件向所述高速开关检测装置的光电转换器件输出被遮挡的光信号；

步骤203：所述光电转换器件将所述N个发光器件输出的光信号分别转换成对应的电信号，以根据转换后的各电信号确定所述高速开关的分合位置信息。

其中，所述方法还包括：

根据各所述发光器件向所述光电转换器件输出光信号的时间以及所述高速开关的端口额定开距，确定所述高速开关的分闸速度和合闸速度；以便能根据确定的分闸速度和合闸速度来进行必要的策略调整。

本实施例提供的高速开关检测装置及方法，在高速开关分闸或合闸过程中，遮光器件随着所述运动部件的移动，遮挡对应所述发光器件发出的光信号；所述发光器件发出光信号；并在发出的光信号未被所述遮光器件遮挡时，向所述光电转换器件输出未被遮挡的光信号；在发出的光信号被所述遮光器件遮挡时，向所述光电转换器件输出被遮挡的光信号；所述光电转换器件将N个所述发光器件输出的光信号分别转换成对应的电信号，以便可以根据转换后的各电信号确定所述高速开关的分合位置信息，如此，能有效、快速地确定高速开关的分合位置信息。

另外，所述发光器件12连接有一组发送光纤以及一组对应的接收光纤；如此，能有效地将发光器件、以及光电转换器件与强电磁场隔离，抗干扰能力强，测试结果准确。

另外，本实施例提供的高速开关检测装置，结构简单，安装方便，易实现。

实施例二

在实施例一的基础上，本实施例详细描述高速开关检测装置的组成及工作原理。

如图3所示，有两个发光器件12，即：发光器件121、及发光器件121；对应地，每个发光器件对应一组包含发送光纤和接收光纤的光纤，有两组光纤；分别是：发送光纤311、发送光纤312、接收光纤313、以及接收光纤314。

发送光纤311的一端连接发光器件121、另一端固定在固定器件32上；发送光纤312的一端连接发光器件122，另一端也安装在固定器件32上。如图3所示，安装在固定器件32上的发送光纤排列方向与高速开关运动部件的运动方向一致。换句话说，如果高速开关的运动部件上下运动，则固定器件32上的发送光纤从上到下依次排列；如果高速开关的运动部件左右运动，则固定器件上的发送光纤从左到右依次排列。固定器件32上的发送光纤311、发送光纤312之间的距离为高速开关断口额定开距S。这里，实际应用时，如果有N个发光器件12和对应的N组发送光纤、接收光纤，则第1组和第N组发送光纤之间的距离为高速开关的断口额定开距S。

接收光纤313的一端连接发光器件121、另一端固定在固定器件32上，并且与固定器件32上的发送光纤311相对；接收光纤314的一端连接发光器件122、另一端固定在固定器件32上，并且与固定器件32上的发送光纤312相对。如图3所示，安装在固定器件32上的接收光纤排列方向与高速开关运动部件的运动方向一致，换句话说，如果高速开关的运动部件上下运动，则固定器件32上的接收光纤从上到下依次排列；如果高速开关的运动部件左右运动，则固定器件上的接收光纤从左到右依次排列。在图3中，高速开关的运动部件上下运动，即固定器件32上的接收光纤从上到下依次排列。固定器件32上的接收光纤313、接收光纤314之间的距离为高速开关断口额定开距S。这里，实际应用时，如果有N个发光器件12和对应的N组发送光纤、接收光纤，则第1组和第N组接收光纤之间的距离为高速开关的断口额定开距S。

发送光纤311和接收光纤313安装在固定器件32上的位置在同一水平面上，并且保证在无遮挡情况下发光器件121发出的激光能够通过发送光纤311和接收光纤313返回；相应地，发送光纤312和接收光纤314安装在固定器件32上的位置在同一水平面上，并且保证在无遮挡情况下发光器件122发出的激光能够通过发送光纤312和接收光纤314返回。

遮光器件11与高速开关的运动部件连接，当高速开关处于合位时，遮光器件11处于发送光纤311和接收光纤313的中间，遮挡住发光器件121发出的激光.当高速开关开始分闸时，遮光器件11随运动部件往下运动，分闸到位后最终挡住发光器件122发出的激光。这里，实际应用时，如果高速开关的运动部件上下运动，且有N个发光器件12和对应的N组发送光纤、接收光纤，则遮光器件11从上往下依次挡住第2、3……N个发光器件12所发出的激光，高速开关分闸到位后最终挡第N个发光组件12发出的激光。

图3所示的装置的工作原理为：

当高速开关处于分位时，遮光器件11处于发送光纤132和接收光纤134之间，从而遮挡住发光器件122发出的激光，当高速开关开始合闸时，遮光器件11随运动部件往上运动，合闸到位后遮光器件11位于发送光纤131和接收光纤133之间，从而最终挡住发光器件121发出的激光。这里，实际应用时，若有N个发光器件12和对应的N组发送光纤、接收光纤，则遮光器件从下往上依次遮光器件11位于第N-1……2、1组发送光纤和接收光纤之间，从而以此挡住第N-1……2、1个发光器件所发出的激光，高速开关分闸到位后最终挡第1个发光器件12发出的激光。

其中，遮光器件11遮挡住发光器件12发出的激光时，发光器件12向光电转换器件13输出相当于第1电平为低电平的光信号；遮光器件未遮挡住发光器件12发出的激光时，发光器件向光电转换器件13输出相当于第2电平为高电平的光信号。因此，当光电转换器件13将光信号转换为电信号后，检测到发光器件121的输出为低电平、发光器件122的输出为高电平时，即判定高速开关处于合位；相应地，当光电转换器件13检测到发光器件121的输出为高电平、发光器件122的输出为低电平时，即判定高速开关处于分位。

如图4所示，光电转换器件13检测到从发光器件121输出低电平、发光器件122输出高电平信号，变为从发光器件121输出高电平、发光器件122输出低电平信号的时间为t1，从而可以检测出高速开关分闸过程中的运动速度V＝S/t1。

相应地，如图5所示，光电转换器件13检测到从发光器件121输出高电平、发光器件122输出低电平信号，变为从发光器件121输出低电平、发光器件122输出高电平信号的时间为t2，从而可以检测出高速开关合闸过程中的运动速度V＝S/t2。

其中，在图4和图5中，发光器件12的个数为N，N大于3。

结合上面的描述可以看出，实际应用时，当发光器件12以及接收光纤、发送光纤的组数量越多，即N越大，则会将高速开关的断口开距分段越细，通过固定器件32上上下相邻光纤之间的距离ΔS和对应发光器件12输出电平的变化的时间Δt，求得的运动速度V就更接近实时速度。

从上面的描述中可以看出，本实施例提供的方案，采用简单的有光、无光原理，不仅能够及时可靠判别高速开关的分合位置信息，为后续控制提供判据，还能检测高速开关分合闸过程中的运动速度。

另外，采用激光技术，通过发送和接收光纤将光电转换器件、发光器件与强电磁场隔离，抗干扰能力强。

除此以外，本实施例提供的装置，结构简单，安装方便，易实现，也适用于气体绝缘开关(GIS)或真空灭弧室等密闭型高速开关位置信号的测量。

以上所述，仅为本发明的较佳实施例而已，并非用于限定本发明的保护范围。

Claims (9)

1.一种高速开关检测装置，其特征在于，所述装置包括：遮光器件、N个发光器件、以及光电转换器件；所述N为大于等于2的整数；其中，

所述遮光器件，连接高速开关的运动部件，用于随着所述运动部件的移动，遮挡对应所述发光器件发出的光信号；

所述发光器件，用于发出光信号；在发出的光信号未被所述遮光器件遮挡时，向所述光电转换器件输出未被遮挡的光信号；并在发出的光信号被所述遮光器件遮挡时，向所述光电转换器件输出被遮挡的光信号；

所述光电转换器件，用于将N个所述发光器件输出的光信号分别转换成对应的电信号，以根据转换后的各电信号确定所述高速开关的分合位置信息。

2.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，每个所述发光器件连接有一组发送光纤以及一组对应的接收光纤；所述遮光器件随着运动部件的移动在所述发送光纤与对应的接收光纤之间移动。

3.根据权利要求2所述的装置，其特征在于，所述装置还包括：固定器件；其中，所述发送光纤的一端连接对应的发光器件，另一端固定在所述固定器件上；所述对应的接收光纤的一端固定在所述固定器件上，另一端连接对应的发光器。

4.根据权利要求3所述的装置，其特征在于，所述发送光纤与所述对应的接收光纤安装在所述固定器件的位置在同一水平面上。

5.根据权利要求4所述的装置，其特征在于，在未被所述遮挡器件遮挡时，所述发光器件发出的光通过发送光纤和接收光纤返回。

6.根据权利要求3所述的装置，其特征在于，每组光纤在所述固定器件上的排列方向与所述运动部件的运动方向一致。

7.根据权利要求6所述的装置，其特征在于，第1组和第N组光纤之间的距离为所述高速开关的端口额定开距。

8.一种高速开关检测方法，其特征在于，所述方法包括：

高速开关检测装置的遮光器件随着高速开关的运动部件的移动，遮挡住所述高速开关检测装置中N个发光器件中相应发光器件发出的光信号；所述N为大于等于2的整数；

所述N个发光器件中未被所述遮光器件遮挡光信号的发光器件向所述高速开关检测装置的光电转换器件输出未被遮挡的光信号；所述N个发光器件中被所述遮光器件遮挡光信号的发光器件向所述高速开关检测装置的光电转换器件输出被遮挡的光信号；

所述光电转换器件将所述N个发光器件输出的光信号分别转换成对应的电信号，以根据转换后的各电信号确定所述高速开关的分合位置信息。

9.根据权利要求8所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：

根据各所述发光器件向所述光电转换器件输出光信号的时间以及所述高速开关的端口额定开距，确定所述高速开关的分闸速度和合闸速度。