CN104166773A - 一种测量断路器触头行程与主轴旋转角度关系的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种测量断路器触头行程与主轴旋转角度关系的方法，包括：将断路器安装图转换为计算机辅助设计图，计算断路器触头与主轴之间的机械关系，用计算机辅助设计功能绘制触头与主轴旋转角度关系图，用于测量触头位移与主轴旋转角度的对应关系，所述计算机辅助设计功能绘制触头与主轴旋转角度关系用于计算拟合多项式系数。得到断路器触头行程与主轴旋转角度关系，大大提高工作效率，提高断路器触头行程与主轴旋转角度关系的准确性和稳定性。
Description
技术领域
本发明涉及一种测量断路器触头行程与主轴旋转角度关系的方法，为检测断路器触头行程提供方便。
背景技术
真空断路器由于绝缘性能好、体积小、寿命高、维护方便等优点,深受电力用户的欢迎。因此其工作可靠性对电力系统的安全运行具有十分重要的意义。
真空断路器依靠机械部件的正确动作来完成其功能，所以每个部件都极为重要。电科院对高压开关事故的统计分析均表明，真空断路器故障的80％是机械原因根据江苏省电力试验研究院对全国部分省市供电部门在一年投运的真空断路器的调查和统计,可知引起真空断路器机械故障的原因有操动机构和传动部件故障,如分合闸线圈烧毁,线圈回路接触不良,连接件断裂、卡涩、磨损、移位和变形,轴销脱落,脱扣失灵等。
目前国内外真空断路器在线监测的内容已经有很多介绍。其中，公知的测量断路器触头行程与主轴旋转角度关系的方法一是计算法，即是找到断路器触头行程与主轴旋转角度的三角函数进行近似模拟，但是该方法实用中误差大，基本不能正确反映断路器触头的运行情况；
方法二是用直线位移传感器与主轴旋转角度结合，经过大量实测得到断路器触头行程与主轴旋转角度关系，该方法精度高，可满足测量的误差要求，其缺陷是要在安装中每台断路器都要进行大量的试验，增加劳动强度和现场工作时间。
发明内容
本发明要解决的技术问题是提供一种测量断路器触头行程与主轴旋转角度关系的方法，利用计算机仿真得到了主轴角位移和动触头直线位移之间的解 析表达式，并且在实际应用中误差范围在可以接受的3％以内；该方法易于实现，为真空断路器机械特性在线监测提供了一个有效的解决方案，方便得到断路器触头行程与主轴旋转角度关系。
为达到上述目的，本发明的技术方案如下：
一种测量断路器触头行程与主轴旋转角度关系的方法，包括：
步骤一、将断路器机构安装图转化为计算机辅助设计图；
步骤二、在步骤一中的计算机辅助设计图中，绘制出断路器操作机构和主轴的关系图；
步骤三、基于步骤二中的断路器操作机构和主轴的关系图，进一步仿真出n组主轴旋转角度ɑ与触头行程Y的对应数据；
步骤四、其中主轴旋转角度和触头行程的关系可看作是n阶多项式：
Y(α)＝cnαn+cn-1αn-1+……+c1α+c，将步骤三中仿真的n组主轴旋转角度ɑ与触头行程Y的对应数据代入上述n阶多项式，得出多项式的系数cn，cn-1……c1，c；
步骤五、将步骤四中的多项式的系数代入n阶多项式中，得出主轴角位移和动触头直线位移的关系式。
在本发明的一个优选实施例中，所述计算机辅助设计图为CAD图。
通过上述技术方案，本发明的有益效果是：
本发明利用计算机仿真得到了主轴角位移和动触头直线位移之间的解析表达式，并且在实际应用中误差范围在可以接受的3％以内；
该方法易于实现，为真空断路器机械特性在线监测提供了一个有效的解决方案，方便得到断路器触头行程与主轴旋转角度关系；
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明的真空断路器的结构示意图。
图2为本发明的断路器机构安装图转化为计算机辅助设计图的示意图。
图3为本发明的断路器操作机构和主轴的关系图。
具体实施方式
为了使本发明实现的技术手段、创作特征、达成目的与功效易于明白了解，下面结合具体图示，进一步阐述本发明。
一种测量断路器触头行程与主轴旋转角度关系的方法，包括：
步骤一、将断路器机构安装图转化为计算机辅助设计图；
步骤二、在步骤一中的计算机辅助设计图中，绘制出断路器操作机构和主轴的关系图；
步骤三、基于步骤二中的断路器操作机构和主轴的关系图，进一步仿真出n组主轴旋转角度ɑ与触头行程Y的对应数据；
步骤四、其中主轴旋转角度和触头行程的关系可看作是n阶多项式：
Y(α)＝cnαn+cn-1αn-1+……+c1α+c，将步骤三中仿真的n组主轴旋转角度ɑ与触头行程Y的对应数据代入上述n阶多项式，得出多项式的系数cn，cn-1……c1，c；
步骤五、将步骤四中的多项式的系数代入n阶多项式中，得出主轴角位移和动触头直线位移的关系式。
对上述操作步骤进行详细介绍如下：
参照图1,为真空断路器的结构示意图，开关操作机构正常时，继电保护装置可正常分合开关，当开关的操作机构出现灭弧室性能、燃弧时间以及弧后介质的恢复、合分闸弹簧的性能等相关异常和故障时，并不能被及时发现，这给故障的扩大和安全运行带来隐患。
参照图2，为断路器操作机构和主轴的关系图。其中真空断路器包括一主轴100，与主轴100连接的连杆200，与连杆200轴接的绝缘支柱300，与绝缘支柱300轴接的拐臂组件，所述拐臂组件包括相互连接的第一拐臂400以及第二拐臂500。
参照图3，为断路器操作机构和主轴的关系图。其中连杆200的长度为L3，绝缘支柱300为L4，第一拐臂40为L2，第二拐臂500为L1。
从图中可知直线位移Y不仅仅与ɑ有关，还和连杆、绝缘支柱、拐臂的尺寸有关；与γ角，β角有关，对于中间环节的γ角，β角的对应关系暂不做处理。我们要得到Y，就要找到Y与ɑ的最近似关系。
其中主轴旋转角度和触头行程的关系可看作是n阶多项式：Y(α)＝cnαn+cn-1αn-1+……+c1α+c，在计算机辅助设计图中进一步仿真出n组主轴旋转角度ɑ与触头行程Y的对应数据，
将上述数据代入Y(α)＝cnαn+cn-1αn-1+……+c1α+c，得到多项式的系数cn，cn-1……c1，c；这些系数近似的表达了断路器的机械数据。
进一步将多项式的系数反代入n阶多项式中，从而得出主轴角位移和动触头直线位移的关系式。系数被存储到监测系统的软件中用于计算。
本发明的实施例选用ZN28-12真空断路器进行进一步说明，根据上述方法测定出该型号的真空断路器的主轴角位移和动触头直线位移的关系:ɑ＝3°，Y＝1.6mm；ɑ＝12°，Y＝5.9mm；ɑ＝21°，Y＝9.8mm。从而得出了：Y＝-0.00247α2+0.5148α+0.07808。
将计算机仿真得到的触头行程11mm时，ɑ角旋转24.16°。带入上述关系式得出Y＝11.07mm。相对误差为：0.6％，该误差在3％以内。这个结果在在线监测系统中已可使用。
以上显示和描述了本发明的基本原理和主要特征和本发明的优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。
Claims (2)
1.一种测量断路器触头行程与主轴旋转角度关系的方法，其特征在于，包括：
步骤一、将断路器机构安装图转化为计算机辅助设计图；
步骤二、在步骤一中的计算机辅助设计图中，绘制出断路器操作机构和主轴的关系图；
步骤三、基于步骤二中的断路器操作机构和主轴的关系图，进一步仿真出n组主轴旋转角度ɑ与触头行程Y的对应数据；
步骤四、其中主轴旋转角度和触头行程的关系可看作是n阶多项式：
，将步骤三中仿真的n组主轴旋转角度ɑ与触头行程Y的对应数据代入上述n阶多项式，得出多项式的系数；
步骤五、将步骤四中的多项式的系数代入n阶多项式中，得出主轴角位移和动触头直线位移的关系式。
2.根据权利要求1所述的一种测量断路器触头行程与主轴旋转角度关系的方法，其特征在于，所述计算机辅助设计图为CAD图。
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