有载分接开关动作模拟试验装置及试验方法

技术领域

本申请涉及科学仪器与变压器有载分接开关技术领域，尤其涉及有载分接开关动作模拟试验装置及试验方法。

背景技术

有载分接开关触头接触稳固与否、切换时序正确与否是衡量有载分接开关是否正常工作的最重要的两个直观表现，其影响因素本质上可归纳为触头开合所施加的力(接触压力)、触头磨损情况、开合时的弹跳振动。目前还没有一种模拟有载分接开关动作过程并实时获取动作过程中关键参数(如接触压力、接触电阻、振动响应等)变化的试验装置，致使在明确有载分接开关切换失效机理、为缺陷检测及故障预警提供依据方面尚还存在一定的局限性。

发明内容

本申请提供有载分接开关动作模拟试验装置及试验方法，以解决现有技术中无法对有载分接开关动作过程模拟并获得实时关键参数的问题。

为解决上述技术问题，本申请提出一种有载分接开关动作模拟试验装置，包括：基座，用于提供支撑；驱动单元，设置在基座上；若干触头单元，每一个触头单元包括多个动触点的触头组，每一个触头单元与驱动单元连接，并以驱动单元为中心呈圆周均匀分布；当驱动单元工作时，驱动单元带动触头单元的触头组的动触点沿径向往复运动；若干测试单元，每一个测试单元设置有力传感器，用于测试触头单元的触头组的接触压力，得到测试数据；采集装置，用于采集测试单元的测试数据，并将测试数据传输至上位机进行处理和记录。

可选地，驱动单元包括：两个驱动盘和传动轴；传动轴依次穿过两个驱动盘，传动轴与基座连接；传动轴与外部的步进电机相连或有载分接开关的枪击机构相连。

可选地，触头单元包括两个导向板、两个主触头的动触点、绝缘固定轴、两个过渡触头的动触点、两个主通断触头的动触点和四个第一支撑杆；其中两个主触头的动触点、两个过渡触头的动触点和两个主通断触头的动触点组成触头组；两个导向板和两个主触头的动触点安装在绝缘固定轴上，绝缘固定轴固定在基座上；两个过渡触头的动触点、两个主通断触头的动触点分别与第一支撑杆相连；导向板上设置有沿传动轴径向均匀分布的U型导向槽，四个第一支撑杆分别位于两个导向板的U型导向槽内。

可选地，主触头的动触点的两端用于与主触头的静触点的切换接通，主触头的动触点的中端上设置有铰链，铰链用于分别与四个第一支撑杆连接，两个主触头的动触点的中端分别外接引线后与采集装置相连，实现用四线法测试触头组回路的接触电阻。

可选地，测试单元沿传动轴径向分布，测试单元包括主触头的静触点、过渡触头的静触点、主通断触头的静触点、第一支撑杆、绝缘固定连接件、手动滑台、固定件和第二支撑杆；主触头的静触点、过渡触头的静触点、主通断触头的静触点、第一支撑杆、绝缘固定连接件、力传感器、手动滑台、固定件和第二支撑杆依次连接后通过固定件固定在基座上。

可选地，手动滑台上设置有沿其长度X方向和高度Z方向上滑动的导轨，X方向和Z方向上均设置有调节旋钮。

可选地，测试单元还包括若干振动传感器，振动传感器置于主触头的静触点上。

可选地，包括三组触头单元和十八组测试单元；三组触头单元以驱动单元为中心，呈圆周、且角度间隔120°均分布置；其中每组触头单元设置有六组测试单元。

为解决上述技术问题，本申请提出一种有载分接开关动作模拟试验方法，应用于上述的有载分接开关动作模拟试验装置，试验方法包括：确定有载分接开关动作模拟模式，根据动作模拟模式选择相应的驱动单元；其中，动作模拟模式包括触头间的准静态分合过程模拟和触头间的动态分合过程模拟；驱动单元包括步进电机和枪击机构；启动驱动单元，驱动单元带动触头单元的动触点沿径向往复运动，实现有载分接开关的准静态分合过程模拟或者动态分合过程模拟；测试单元通过力传感器测试触头组的接触压力、通过振动传感器测试有载分接开关动作过程中触头组的静触点测的振动响应、通过四线法测试触头组回路的接触电阻，通过采集装置传输到上位机对接触压力、振动响应和接触电阻与进行处理和记录。

可选地，通过调节测试单元中的手动滑台来调整触头组的静触点的位置；其中，手动滑台沿Z方向调节实现调整触头组的实际接触位置；手动滑台沿X方向调节实现调整触头组的触头间隙和接触压力。

本申请提出有载分接开关动作模拟试验装置及试验方法，每一个触头单元包括多个动触点的触头组，每一个触头单元与驱动单元连接，并以驱动单元为中心呈圆周均匀分布；每一个测试单元设置有力传感器，用于测试触头单元的触头组的接触压力，得到测试数据。当驱动单元工作时，驱动单元带动触头单元的触头组的动触点沿径向往复运动，测试单元上的力传感器可以测试触头单元的触头组的接触压力，得到测试数据，通过上述方式，本申请可以实现有载分接开关动作过程模拟并实时获取动作过程中测试数据；具有原理可靠，结构简单、紧凑的优点。

附图说明

为了更清楚地说明本申请的技术方案，下面将对实施方式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申请的一些实施方式，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是本申请有载分接开关动作模拟试验装置一实施例的整体结构示意图；

图2是本申请有载分接开关动作模拟试验装置一实施例的整体结构俯视图；

图3是本申请有载分接开关动作模拟试验装置一实施例的部分结构示意图；

图4是本申请有载分接开关动作模拟试验方法一实施例的流程示意图。

具体实施方式

为使本领域的技术人员更好地理解本申请的技术方案，下面结合附图和具体实施方式对本申请所提供有载分接开关动作模拟试验装置及试验方法进一步详细描述。

本申请提出一种有载分接开关动作模拟试验装置，请参阅图1-3，图1是本申请有载分接开关动作模拟试验装置一实施例的整体结构示意图；图2是本申请有载分接开关动作模拟试验装置一实施例的整体结构俯视图；图3是本申请有载分接开关动作模拟试验装置一实施例的部分结构示意图。

在本实施例中，有载分接开关动作模拟试验装置包括：基座110、驱动单元、若干触头单元、若干测试单元和采集装置。

基座110，用于提供支撑。

驱动单元，设置在基座110上。可选地，驱动单元包括：两个驱动盘121和传动轴122；传动轴122依次穿过两个驱动盘121，传动轴122与基座110连接；传动轴122与外部的步进电机相连或有载分接开关的枪击机构相连。

需要说明的是，设置传动轴122可以与步进电机或有载分接开关的枪击机构相连，可根据需要选择启动驱动装置，实现触头间的准静态分合过程模拟和触头间的动态分合过程模拟两种模式。

若干触头单元，每一个触头单元包括多个动触点的触头组，每一个触头单元与驱动单元连接，并以驱动单元为中心呈圆周均匀分布；当驱动单元工作时，驱动单元带动触头单元的触头组的动触点沿径向往复运动。

进一步地，每个触头单元可以包括两个导向板131、两个主触头的动触点132、绝缘固定轴133、两个过渡触头的动触点134、两个主通断触头的动触点135和四个第一支撑杆136；其中两个主触头的动触点132、两个过渡触头的动触点134和两个主通断触头的动触点135组成触头组。

两个导向板131和两个主触头的动触点132安装在绝缘固定轴133上，绝缘固定轴133固定在基座110上；两个过渡触头的动触点134、两个主通断触头的动触点135分别与第一支撑杆136相连；导向板131上设置有沿传动轴122径向均匀分布的U型导向槽，四个第一支撑杆136分别位于两个导向板131的U型导向槽内。

主触头的动触点132呈“山”字形，主触头的动触点132的两端用于与主触头的静触点146的切换接通，主触头的动触点132的中端上设置有铰链，铰链用于分别与四个第一支撑杆136连接，两个主触头的动触点132的中端分别外接引线后与采集装置相连，实现用四线法测试触头组回路的接触电阻。

通过上述设计，驱动单元启动后可带18组触头组之动触点沿导向板131的U型导向槽做径向往复运动。

若干测试单元，每一个测试单元设置有力传感器141，用于测试触头单元的触头组的接触压力，得到测试数据。

测试单元沿传动轴122径向分布，测试单元包括主触头的静触点146、过渡触头的静触点、主通断触头的静触点、第一支撑杆136、绝缘固定连接件142、手动滑台143、固定件144和第二支撑杆145。

其中，主触头的静触点146、过渡触头的静触点、主通断触头的静触点、第一支撑杆136、绝缘固定连接件142、力传感器141、手动滑台143、固定件144和第二支撑杆145依次连接后通过固定件144固定在基座110上。

进一步地，手动滑台143上设置有沿其长度X方向(即沿传动轴122径向方向)和高度Z方向(即沿传动轴122轴向方向)上滑动的导轨，X方向和Z方向上均设置有调节旋钮。

通过X方向上的调节旋钮可以调节静触点的位移，即实现触头组的静触点可沿传动轴122径向方向上移动，实现调整触头组的触头间隙和接触压力；通过Z方向上的调节旋钮可以调节静触点的位置，即实现触头组的静触点可沿传动轴122轴向方向上移动，实现调整触头组的实际接触位置。

在一些实施例中，测试单元还可以包括若干振动传感器147，振动传感器147置于主触头的静触点146上。在其他的实施例中，振动传感器147也可根据要求放置在预测部件上。振动传感器147可以获取被测部件位置上的振动响应，以满足有载分接开关各触头切换时序与整体机械振动波形之间的对应关系的研究需要。

采集装置，用于采集测试单元的测试数据，并将测试数据传输至上位机进行处理和记录。

例如，在其他的一些实施例中，有载分接开关动作模拟试验装置可以三组触头单元和十八组测试单元：三组触头单元以驱动单元为中心，呈圆周、且角度间隔120°均分布置；其中每组触头单元设置有六组测试单元。

相应地，各部件数量分别为：1个基座110、2个驱动盘121、1个传动轴122、6个导向板131、6个主触头的动触点132、3个绝缘固定轴133、6组过渡触头(过渡触头包括过渡触头的动触点134、过渡触头的静触点)、6组主通断触头(包括主通断触头的动触点135、主通断触头的静触点)、24个第一支撑杆136、18个绝缘固定连接件142、18个力传感器141、18个手动滑台143、18个固定件144、若干个振动传感器147、6个第二支撑杆145、6个主触头之静触点。

其中，三组触头单元包括6组主触头、6组过渡触头、6组主通断触头共18组触头组。

本申请有载分接开关动作模拟试验装置适用于外部驱动装置为步进电机或枪击机构，可根据需要选择启动驱动装置，进而实现触头间的准静态分合过程模拟和触头间的动态分合过程模拟的两种有载分接开关动作模拟模式，装置可适用于单触头组和多触头组的试验方式，同时装置设置有手动滑台、力传感器和振动传感器，不仅实现触头组位置精细调整和触头间隙、接触压力等参数精确设置；而且实现有载分接开关动作过程模拟并实时获取动作过程中关键参数(如接触压力、接触电阻、振动响应等)变化；具有原理可靠，结构简单、紧凑的优点。

基于上述的有载分接开关动作模拟试验装置，本申请还提出一种有载分接开关动作模拟试验方法，请参阅图4，图4是本申请有载分接开关动作模拟试验方法一实施例的流程示意图，在本实施例中，有载分接开关动作模拟试验方法可以包括以下步骤：

S110：确定有载分接开关动作模拟模式，并根据动作模拟模式选择相应的驱动单元；其中，动作模拟模式包括触头间的准静态分合过程模拟和触头间的动态分合过程模拟；驱动单元包括步进电机和枪击机构。

具体地，当有载分接开关动作模拟模式确定为触头间的准静态分合过程模拟时，驱动单元选择步进电机；当有载分接开关动作模式确定为触头间的动态分合过程模拟，驱动单元选择枪击机构。

S120：启动驱动单元，驱动单元带动触头单元的动触点沿径向往复运动，实现有载分接开关的准静态分合过程模拟或者动态分合过程模拟。

S130：测试单元通过力传感器测试触头组的接触压力、通过振动传感器测试有载分接开关动作过程中触头组的静触点测的振动响应、通过四线法测试触头组回路的接触电阻，并通过采集装置传输到上位机对接触压力、振动响应和接触电阻进行处理和记录。

通过步骤S130，可以获得每次动作过程中触头组的接触压力、振动响应和接触电阻的实时监测数据，提取振动响应波形和接触电阻波形，获得有载分接开关各触头切换时序与整体机械振动波形之间的对应关系；获得有载分接开关切换时序与离线动态回路电阻波形之间的对应关系。其中，上位机可以是具备运算功能以及存储功能的计算机设备。

在其他的一些实施例中，还可以通过调节测试单元中的手动滑台来调整触头组的静触点的位置；其中，手动滑台沿Z方向调节实现调整触头组的实际接触位置；手动滑台沿X方向调节实现调整触头组的触头间隙和接触压力。

同时，本方法可适用于单触头组、多触头组的两种试验方式，即通过调整触头间隙是否大于触头组动触头的运动行程的触头组的组数，来控制有载分接开关动作中实际切换接通的触头组数量，当只有1组触头组接通时即为单触头组的试验方式，当不小于2组触头组接通时即为多触头组的试验方式。

本申请有载分接开关动作模拟试验方法操作简单，原理可靠，通过获得每次动作过程中触头组的接触压力、振动响应和接触电阻的实时监测数据，提取振动响应波形和接触电阻波形，获得有载分接开关各触头切换时序与整体机械振动波形之间的对应关系；获得有载分接开关切换时序与离线动态回路电阻波形之间的对应关系。同时也可实现针对主触头、过渡触头、主通断触头的接触压力、接触面磨损等因素与触头静态接触电阻之间的特性关系进行研究。

可以理解的是，此处所描述的具体实施例仅用于解释本申请，而非对本申请的限定。另外为了便于描述，附图中仅示出了与本申请相关的部分而非全部结构。文中所使用的步骤编号也仅是为了方便描述，不对作为对步骤执行先后顺序的限定。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。

本申请中的术语“第一”、“第二”等是用于区别不同对象，而不是用于描述特定顺序。此外，术语“包括”和“具有”以及它们任何变形，意图在于覆盖不排他的包含。例如包含了一系列步骤或单元的过程、方法、系统、产品或设备没有限定于已列出的步骤或单元，而是可选地还包括没有列出的步骤或单元，或可选地还包括对于这些过程、方法、产品或设备固有的其它步骤或单元。

在本文中提及“实施例”意味着，结合实施例描述的特定特征、结构或特性可以包含在本申请的至少一个实施例中。在说明书中的各个位置出现该短语并不一定均是指相同的实施例，也不是与其它实施例互斥的独立的或备选的实施例。本领域技术人员显式地和隐式地理解的是，本文所描述的实施例可以与其它实施例相结合。

以上所述仅为本申请的实施方式，并非因此限制本申请的专利范围，凡是利用本申请说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本申请的专利保护范围内。