CN213398835U - 监测断路器合闸到位的装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型监测断路器合闸到位的装置，包括被检测元件、机构支架、安装板和位置传感器；被检测元件沿径向固定在断路器传动轴上；机构支架套设在断路器传动轴上；安装板平行断路器传动轴的轴线固定在机构支架上；安装板上对应被检测元件的合闸位置和刚合位置分别设置有位置传感器；位置传感器用于检测被检测元件位置；被检测元件包括检测头和固定环，固定环嵌套在断路器传动轴上，检测头沿径向向外延伸设置；对应被检测元件的合闸位置和刚合位置分别设置有多个位置传感器；合闸位置对应的位置传感器的输出端连接合闸与电路，刚合位置对应的位置传感器的输出端连接刚合与电路，合闸与电路和刚合与电路的输出端连接判断与电路。

Description

监测断路器合闸到位的装置

技术领域

本实用新型涉及高压开关技术领域，具体为监测断路器合闸到位的装置。

背景技术

国内外电力部门对高压开关事故的统计分析表明，高压断路器的大多数故障发生在机械方面。因此在智能变电站中，需要有在线监测系统能够实时记录断路器机械特性数据。但是断路器挂网运行过程中一次主回路上承载着高电压和大电流，需通过其他的测量参量间接判断断口的状态变化时刻。

同时，断路器正常合闸时，应由弧触头先接触，主触头后接通，且由主触头承担长期负荷电流。若断路器合闸不到位，主触头未可靠接触，因弧触头接触的回路电阻大于正常主触头参与导电时的电阻，则弧触头发热比正常情况大，因弧触头的结构和材质以短时耐热能力为主，不具备长时间的电流导通能力。因上述导致局部过热情况的出现，从而引发其它方面的问题。因此需要判断断路器是否合闸到位。

为了识别断路器机械故障，现在有通过图像识别、机械振动信号、电流信号、数字量传感器等监测断路器机械特性的方法，但这些方法分别存在以下问题：第一，采用图像识别方法监测断路器的机械特性时，几何图形建模、图形边缘检测、图形匹配计算方法复杂，且不易安装；第二，采用机械振动信号方法监测断路器的机械特性时，振动信号受断路器结构、各种环境噪音等因素的影响，包含较大的且难以滤除的噪音，导致监测结果出错，且设备昂贵，计算方法复杂；第三，采用电流信号监测断路器的机械特性时，提取事件发生的相对时刻,根据时间间隔来判断故障征兆，对于诊断拒动和误动故障有效，不能可靠判断断路器是否合闸到位；第四，采用数字量传感器监测断路器的机械特性时，需配备IED监测设备，成本高。

实用新型内容

针对现有技术中存在的问题，本实用新型提供监测断路器合闸到位的装置，结构简单，操作方便，成本低，能有效判断断路器是否合闸到位。

本实用新型是通过以下技术方案来实现：

监测断路器合闸到位的装置，包括被检测元件、机构支架、安装板和位置传感器；

所述的被检测元件沿径向固定在断路器传动轴上；

所述的机构支架套设在断路器传动轴上；

所述的安装板平行断路器传动轴的轴线固定在机构支架上；安装板上对应被检测元件的合闸位置和刚合位置分别设置有位置传感器；

所述的位置传感器用于检测被检测元件位置。

进一步的，所述的被检测元件包括检测头和固定环，固定环嵌套在断路器传动轴上，检测头沿径向向外延伸设置。

进一步的，所述的机构支架一端的端板上设置横向腰子孔；所述的安装板呈L型设置，短板上设置有安装板腰子孔，长板上固定位置传感器；横向腰子孔和安装板腰子孔的方向相互垂直。

进一步的，对应被检测元件的合闸位置和刚合位置分别设置有多个位置传感器；合闸位置对应的位置传感器的输出端连接合闸与电路，刚合位置对应的位置传感器的输出端连接刚合与电路，合闸与电路和刚合与电路的输出端连接判断与电路。

进一步的，所述的位置传感器输出端连接采集器，电源端连接电源。

进一步的，所述的位置传感器采用接近开关；在对应的合闸位置和刚合位置处，被检测元件采用金属制成，其金属面位于接近开关的感应面的有效检测范围内。

进一步的，所述的位置传感器采用扩散反射型的光电传感器；扩散反射型的光电传感器的投光部分和受光部分均设置在凹槽型的检测口内；在对应的合闸位置和刚合位置处，被检测元件位于检测口的有效检测范围内。

进一步的，所述的位置传感器采用行程开关，行程开关的摆杆触头与被检测元件接触设置。

与现有技术相比，本实用新型具有以下有益的技术效果：

本实用新型通过在对应被检测金属的合闸位置和刚合位置设置位置传感器的方式，来测量与断路器传动轴固定的被检测金属的位置，可实现断路器是否合闸到位的准确判断，安装方便，不会受到振动、噪音等其他因素的影响，能够较直接反映触头合闸位置。

进一步的，本实用新型将安装板安装在机构支架上时，螺栓可以穿过机构支架横向腰子孔，实现位置传感器水平Y方向调节，而安装板上的两个安装板横向腰子孔，可实现位置传感器水平X方向调节。

进一步的，在合闸位置和刚合位置上对应设置的多个位置传感器，能够准确对位置进行判断，提高检测的可靠性，并且在两个位置都到位时，能够输出合闸信号。

进一步的，本实用新型中位置传感器采用接近开关，通过使用无触点接近开关实现非接触的位置判断，来实现非接触断路器触头位置的测量，可实现断路器是否合闸到位的判断，安装方便，较直接反映触头合闸位置。

进一步的，采用扩散反射型传感器避免了常用对射型光电传感器对投光部分和受光部分光轴的重合的一致性安装要求。一个扩散反射型传感器就包含了投光部分和受光部分，结构简单，便于安装。

进一步的，本实用新型中位置传感器采用行程开关，通过摆杆与被检测金属接触，将断路器传动部分运动时的力传动至行程开关内部。可以实现极高的机械重复精度。

附图说明

图1为本实用新型中断路器合闸位置结构示意图。

图2为本实用新型中断路器刚合位置结构示意图。

图3为本实用新型的传动轴正视图。

图4为本实用新型的传动轴剖视图。

图5为本实用新型的机构支架结构示意图。

图6a为本实用新型的安装板结构正视图。

图6b为本实用新型的安装板结构正视图。

图6c为本实用新型的安装板结构正视图。

图7为本实用新型的扩散反射型的光电传感器安装示意图。

图8为本实用新型的行程开关安装示意图。

图9为本实用新型监测断路器合闸到位的原理示意图。

图中：断路器传动轴1、圆环凹槽11、被检测元件2、机构支架3、横向腰子孔31、安装板4、安装板腰子孔41、接近开关安装孔42、刚合位置接近开关5、合闸位置接近开关6、电源7、采集器8、刚合位置感应面51、合闸位置感应面61、扩散反射型的光电传感器9、行程开关10。

具体实施方式

下面结合具体的实施例对本实用新型做进一步的详细说明，所述是对本实用新型的解释而不是限定。

本实用新型监测断路器合闸到位的装置，是一种用于检测断路器灭弧室主触头是否合闸到位的装置，其以位置传感器进行断路器合闸到位的测量，来实现断路器触头位置的测量，可实现断路器是否合闸到位的判断。

本实用新型监测断路器合闸到位的装置，包括被检测元件2、机构支架3、安装板4和位置传感器，如图1和图2所示，断路器传动轴1穿过机构支架3设置，所述的安装板4平行断路器传动轴1的轴线固定在机构支架3上；安装板4上对应被检测元件2的合闸位置和刚合位置分别设置有位置传感器；其中，所述的被检测元件2包括检测头和固定环，固定环嵌套在断路器传动轴1上，检测头沿径向向外延伸设置；对应的如图3和图4所示，断路器传动轴1设置圆环凹槽11，用于被检测元件2的Z方向轴向定位，以减少断路器传动过程中被检测元件2的振动，提高检测的稳定性。

本实用新型监测断路器合闸到位装置在使用时，信号传输如下：

在合闸操作时，与刚合位置接近开关5连接的采集器8检测到脉冲信号，判断断路器进行合闸运动。

在断路器继续合闸过程中，如图9所示，采集器8检测到刚合位置接近开关5逻辑信号为0，合闸位置接近开关6逻辑信号为1，共同输入到判断与电路后，判断断路器主触头运动到合闸位置。

当对应被检测元件2的合闸位置和刚合位置分别设置有多个位置传感器时；合闸位置对应的位置传感器的输出端连接合闸与电路，对多个合闸位置接近开关6的位置通过合闸与电路对输出的逻辑信号进行检测；

刚合位置对应的位置传感器的输出端连接刚合与电路，对多个刚合位置接近开关5的位置通过刚合与电路对输出的逻辑信号进行检测；

合闸与电路和刚合与电路的输出端连接判断与电路，对最终的位置进行判断。

实施例1

本优选实例中位置传感器采用接近开关；被检测元件2采用金属制成，形成被检测金属，并且对应合闸位置和刚合位置时被检测金属的位置，分别设置有合闸位置接近开关6和刚合位置接近开关5；接近开关上均连接电源7和采集器8，用于采集接近开关的信号。

如图1和图2所示，当被检测金属与合闸位置接近开关6的合闸感应面61之间距离小于合闸位置接近开关6的感应距离时，被检测金属靠近合闸位置接近开关6的合闸感应面61时，触发合闸位置接近开关6的信号变换，转换为常闭，用于判断断路器是否合闸到位。同样的，当被检测金属与刚合位置接近开关5的刚合感应面51之间距离小于刚合位置接近开关5的感应距离时，被检测金属靠近刚合位置接近开关5的刚合感应面51时，触发刚合位置接近开关5的信号变换，转换为常闭，用于判断断路器是否刚合到位。

其中，为了适应不同的断路器开关，以及能够对断路器的合闸进行准确判断，能够对刚合位置接近开关5和合闸位置接近开关6与被检测金属相对位置的三维调节。

其中，如图5所示，机构支架3一端的端板上设置有一个横向腰子孔31，如图6b所示，安装板4呈L型设置，如图6c所示，短板上设置有安装板腰子孔41，长板上固定位置传感器；横向腰子孔31和安装板腰子孔41的方向相互垂直。具体的，安装板4安装在机构支架3上时，螺栓可以穿过横向腰子孔31，实现刚合位置接近开关5和合闸位置接近开关6水平Y方向调节；安装板4上有两个安装板腰子孔41，可实现刚合位置接近开关5和合闸位置接近开关6水平X方向调节。

通过以上的对刚合位置接近开关5和合闸位置接近开关6相对于被检测金属位置的三维调整，主要是为了对接近开关的感应距离进行匹配；感应距离是接近开关最为重要的一个参数，当有物体移向接近开关，并接近到一定距离时，位置传感器才会动作。需要分析接近开关与被检测面之间不同的距离，即水平X方向时，接近开关的感应范围。

断路器合闸位置时，通过安装板腰子孔41和横向腰子孔31来调节安装板4与机构支架3水平X方向和水平Y的相对位置，使接近开关的感应面与被检测金属的金属面21之间平行。通过安装板腰子孔41沿水平X方向移动，调节感应面与金属面21之间水平X方向的距离。

在相同接近开关的感应面与被检测金属的金属面21之间水平X方向距离时，配合调节垂直Z方向的高度，即被检测金属与断路器传动轴1相对的高度距离，测量接近开关的不同感应距离。

通过调节接近开关感应面与被检测金属的金属面21之间水平X方向相对距离，使接近开关的中心轴线与被检测金属中心轴线重合时，为接近开关首次发生信号改变的时刻。这个位置也是接近开关稳定的检测位置。目的是确定接近开关的感应面与被检测金属的金属面21之间水平X方向距离。

其中，本优选实例中，安装板4共有四个接近开关安装孔42，如图6a所示，每个断路器合闸位置监测装置共装有4个接近开关。在合闸位置设置两个合闸位置接近开关6，在刚合位置设置两个刚合位置接近开关5，从而使得每个位置设置两个接近开关，用于增加检测的可靠性。

实施例2

在实施例1的基础上，将位置传感器采用扩散反射型的光电传感器9进行替换，被检测元件2采用扩散反射型的光电传感器9能够检测的材质均可，其检测头的形状按照与扩散反射型的光电传感器9的配合要求设置；其余与实施例1相同，如图7所示，扩散反射型的光电传感器9的投光部分和受光部分均设置在凹槽型的检测口内；在对应的合闸位置和刚合位置处，被检测元件2位于检测口的有效检测范围内。

光电传感器与接近开关都是非接触的位置传感器。选用扩散反射型的光电传感器9避免了常用对射型光电传感器对投光部分和受光部分光轴的重合的一致性安装要求。一个扩散反射型传感器就包含了投光部分和受光部分，结构简单，便于安装。

实施例3

在实施例1的基础上，将位置传感器采用行程开关10进行替换，被检测元件2采用能够与行程开关10配合检测的材质均可，其检测头的形状按照与行程开关10的配合要求设置；其余与实施例1相同，如图8所示，行程开关10是接触式位置传感器，通过摆杆与被检测元件2接触，将断路器传动部分运动时的力传动至行程开关10内部。可以实现极高的机械重复精度。

最后应当说明的是：本实用新型中的三个实施例能够分别独立进行合闸到位的监测，也可以组合使用，同时以上实施例仅用以说明本实用新型的技术方案而非对其限制，尽管参照上述实施例对本实用新型进行了详细的说明，所属领域的普通技术人员应当理解：依然可以对本实用新型的具体实施方式进行修改或者等同替换，而未脱离本实用新型精神和范围的任何修改或者等同替换，其均应涵盖在本实用新型的权利要求保护范围之内。

Claims (8)

1.监测断路器合闸到位的装置，其特征在于，包括被检测元件(2)、机构支架(3)、安装板(4)和位置传感器；

所述的被检测元件(2)沿径向固定在断路器传动轴(1)上；

所述的机构支架(3)套设在断路器传动轴(1)上；

所述的安装板(4)平行断路器传动轴(1)的轴线固定在机构支架(3)上；安装板(4)上对应被检测元件(2)的合闸位置和刚合位置分别设置有位置传感器；

所述的位置传感器用于检测被检测元件(2)位置。

2.根据权利要求1所述的监测断路器合闸到位的装置，其特征在于，所述的被检测元件(2)包括检测头和固定环，固定环嵌套在断路器传动轴(1)上，检测头沿径向向外延伸设置。

3.根据权利要求1所述的监测断路器合闸到位的装置，其特征在于，所述的机构支架(3)一端的端板上设置横向腰子孔(31)；所述的安装板(4)呈L型设置，短板上设置有安装板腰子孔(41)，长板上固定位置传感器；横向腰子孔(31)和安装板腰子孔(41)的方向相互垂直。

4.根据权利要求1所述的监测断路器合闸到位的装置，其特征在于，对应被检测元件(2)的合闸位置和刚合位置分别设置有多个位置传感器；合闸位置对应的位置传感器的输出端连接合闸与电路，刚合位置对应的位置传感器的输出端连接刚合与电路，合闸与电路和刚合与电路的输出端连接判断与电路。

5.根据权利要求1所述的监测断路器合闸到位的装置，其特征在于，所述的位置传感器输出端连接采集器(8)，电源端连接电源(7)。

6.根据权利要求1所述的监测断路器合闸到位的装置，其特征在于，所述的位置传感器采用接近开关；在对应的合闸位置和刚合位置处，被检测元件(2)采用金属制成，其金属面位于接近开关的感应面的有效检测范围内。

7.根据权利要求1所述的监测断路器合闸到位的装置，其特征在于，所述的位置传感器采用扩散反射型的光电传感器(9)；扩散反射型的光电传感器(9)的投光部分和受光部分均设置在凹槽型的检测口内；在对应的合闸位置和刚合位置处，被检测元件(2)位于检测口的有效检测范围内。

8.根据权利要求1所述的监测断路器合闸到位的装置，其特征在于，所述的位置传感器采用行程开关(10)，行程开关(10)的摆杆触头与被检测元件(2)接触设置。

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