一種高壓隔離開關操作箱主軸扭矩標定傳感器及標定方法與流程

本發明涉及供電或配電用的開關裝置，尤其是涉及一種高壓隔離開關操作箱主軸扭矩標定傳感器及標定方法。

背景技術：

高壓隔離開關是變電站用量最多的設備之一，它的故障率也高居榜首。主要是因為戶外隔離開關傳動環節直接暴露在大氣中經受著日曬雨淋，平時操作頻率較低，軸銷、軸承等傳動部位缺少潤滑和相對運動，因此其操作卡澀的情況較多。目前，高壓隔離開關的狀態檢測手段主要依賴紅外、接觸電阻、超聲進行，惟獨機械故障還沒有一個有效監測手段。隔離開關的機械故障不能早診斷、早處理，往往處于“不壞不知，不壞不修、壞了已晚”的被動局面，導致因隔離開關機械卡澀故障造成“非停”的事故頻發。

由于現有的扭矩傳感器安裝在戶外隔離開關傳動環節直接暴露在大氣中經受著日曬雨淋，很容易損壞，所以采用壓電片獲取主軸電信號，再將其轉變為轉矩值的方式測量，但是在進行轉矩現場測量時，每個高壓隔離開關的電動機構主軸均不相同，因此需要現場進行標定。

技術實現要素：

本發明的目的就是為了克服上述現有技術存在的缺陷而提供一種適用于現場、客觀準確的高壓隔離開關操作箱主軸扭矩標定傳感器及標定方法。

本發明的目的可以通過以下技術方案來實現：

一種高壓隔離開關操作箱主軸扭矩標定傳感器，用以現場標定對設置在高壓隔離開關操作箱主軸上的扭矩傳感器，所述的扭矩傳感器包括由4片粘貼在主軸上的壓電片組成的全橋測量電路、電源、放大器和ad轉換器，該標定傳感器包括依次連接的夾持組件、搖臂和手柄，所述的搖臂和手柄之間設有一標準扭矩傳感器，所述的夾持組件抱緊主軸，所述的標準扭矩傳感器和扭矩傳感器均與外置的檢測儀連接。

所述的夾持組件包括通過旋鈕相互抱合的第一夾塊和第二夾塊，所述的第一夾塊和第二夾塊抱緊主軸，并且通過止緊螺栓防滑。

所述的第一夾塊和第二夾塊均為u形。

一種高壓隔離開關操作箱主軸扭矩標定傳感器的標定方法，包括以下步驟：

1)標定前的準備：

11)現場轉動高壓隔離開關操作箱的分合閘搖把進行隔離開關的分合閘動作，選定在分合閘過程中操作力最小的位置進行標定；

12)將標定傳感器夾在主軸傳感器的上方50mm處；

13)將扭矩傳感器和標定傳感器的信號線分別與檢測儀連接；

2)現場標定：

21)固定標定傳感器手柄，用以阻止主軸轉動；

22)操作分合閘搖把進行分合閘動作，使標定傳感器的扭矩讀數≥10n.m。

23)定標計算，讀取標定傳感器和扭矩傳感器的輸出值m0和m，獲得定標參數a；

24)在獲取獲得定標參數a后，根據現場扭矩傳感器的度數乘以定標參數a即得實際的主軸扭矩。

所述的步驟23)中，定標參數a的計算式為：

a＝m0/m。

與現有技術相比，本發明具有以下優點：

目前國內外對高壓隔離開關機械故障沒有一個有效監測手段，只能依賴產品既有質量和防腐性能和現場工作人員主觀經驗和技術能力，不能及時準確判斷潛在的機械故障，往往在使用時卻因機械故障而操作失敗，嚴重影響供電可靠性及電網安全運行。該裝置實現對隔離開關機械性能進行自動監測，只要有分合閘操作，就有數據反饋，能夠客觀、準確、及時對隔離開關運行狀態進行掌控，通過專家診斷系統能極早發現故障隱患。不僅提高了隔離開關的狀態檢修水平，也提高了電網安全運行水平。

附圖說明

圖1為現場轉矩測量原理示意圖。

圖2為標定傳感器結構示意圖。

圖3為第一夾塊的結構示意圖。

圖4為第二夾塊的結構示意圖。

具體實施方式

下面結合附圖和具體實施例對本發明進行詳細說明。

實施例

針對目前對高壓隔離開關機械性能沒有自動檢測設備的現狀，通過研制專用的扭矩、角度等傳感器，對隔離開關負載扭矩這一重要參數進行測量，自動繪制出扭矩與主軸轉動角度關系曲線，并自動分析出該臺設備曲線與歷史曲線的差異，從而為狀態檢修提供科學依據，也可作為設備日常運行狀態評價依據。

由于該自動檢測裝置用于已安裝調試具備運行條件或已運行的設備，因此主軸扭矩的測量不得斷開原有軸系，現采取的方案是在輸出軸上粘貼應變片，應變片的電阻值會隨主軸扭矩的變化而變化，通過電路將電阻變化值轉換成電壓信號輸入電腦進行處理。不過此時電腦只能顯示變化的電壓值，需要直接顯示扭矩值，還得輸入電流與扭矩的比例系數，即1毫伏代表扭矩是幾牛米。該比例系數的確定就需要有一個標準扭矩傳感器在現場進行試驗。本項目首先要研究一種主軸扭矩標定傳感器及現場標定方法，并且在現場要簡單易行。

該項目需要測量的是電動機構主軸輸出扭矩，如前所述，應變片用專用膠粘貼在主軸上，當主軸驅動負載轉動時，負載阻力使主軸發生微量彈性變形，應變片上電阻絲的電阻值隨著它所受的機械變形的大小而發生相應的變化。因此，檢測電阻的變化值就能方面測量施加在主軸上的扭矩，即扭矩傳感器需要在現場制作，如圖1所示。現場制作的扭矩傳感器首先需要標定才能反映真正的扭矩值。

1)標定方法

標定前的準備

a.用原配搖把手搖進行隔離開關的進行分合閘，在分閘或合閘過程中手感操作力最小的位置停下，在此位置進行標定；

b.將標定傳感器夾在主軸傳感器的上方約50mm處；

c.將主軸扭矩傳感器和標定傳感器信號線分別插入檢測裝置相應的插孔，再將檢測裝置打開處于工作狀態，并整機清零。

開始標定

a.一人用手抓住標定傳感器手柄，企圖阻止主軸轉動；

b.另一人手搖電動機構進行分閘或合閘，使標定傳感器的扭矩讀數≥10n.m。

c.計算

這時標定扭矩傳感器和被標定傳感器會分別輸出m0和m，將m0/m得系數a，則測量值乘以系數a就是我們需要的主軸扭矩值。在實際上儀器自動鎖定最大值，自動計算系數并保存。

2)標定傳感器

圖2是扭矩標定傳感器的結構圖，它由扭矩傳感器、搖臂、手柄、夾塊、信號插座等組成。搖臂一端與夾塊連接，傳感器串接于搖臂與手柄之間。當手握手柄保持靜止夾塊隨軸轉動時，在傳感器兩端就產生扭矩信號，此信號通過插座、電纜輸入檢測裝置。

所有材料均選用高強鋁合金，目的是降低重量使標定不產生附加扭矩，又能保證強度。止緊螺栓是防止夾塊打滑，影響標定的準確性。

傳感器選用高精度、超小型扭力傳感器，其目的也是為了減小整體體積與重量，確保標定精度。

夾塊設計如圖3和圖4所示，夾塊均設計成“u”字形，目的可夾持不同直徑的主軸，滿足檢測主軸可以測量10-50kv隔離開關的整體要求。

技術特征：

技術總結
本發明涉及一種高壓隔離開關操作箱主軸扭矩標定傳感器及標定方法，用以現場標定對設置在高壓隔離開關操作箱主軸上的扭矩傳感器，所述的扭矩傳感器包括由4片粘貼在主軸上的壓電片組成的全橋測量電路、電源、放大器和AD轉換器，該標定傳感器包括依次連接的夾持組件、搖臂和手柄，所述的搖臂和手柄之間設有一標準扭矩傳感器，所述的夾持組件抱緊主軸，所述的標準扭矩傳感器和扭矩傳感器均與外置的檢測儀連接。與現有技術相比，本發明具有適用于現場、客觀準確等優點。

技術研發人員：徐楠;李洋;王棟;王威;王大方;黃震宇;劉君華;李寧;周錄波;陸云;錢經;吳佳懿;雷興;顧立堃;冒友建;王曉娟;張建
受保護的技術使用者：國網上海市電力公司;江蘇省如高高壓電器有限公司
技術研發日：2017.05.16
技術公布日：2017.09.15