智能高壓開(kāi)關(guān)設(shè)備機(jī)械狀態(tài)監(jiān)測(cè)評(píng)估方法與系統(tǒng)的制作方法
【專(zhuān)利摘要】本發(fā)明涉及智能高壓開(kāi)關(guān)設(shè)備機(jī)械狀態(tài)監(jiān)測(cè)評(píng)估方法與系統(tǒng)，系統(tǒng)包括監(jiān)測(cè)主機(jī)，監(jiān)測(cè)主機(jī)與運(yùn)動(dòng)鏈上、各運(yùn)動(dòng)副的對(duì)應(yīng)傳感器通訊連接；該監(jiān)測(cè)主機(jī)用于監(jiān)測(cè)運(yùn)動(dòng)鏈中至少兩個(gè)運(yùn)動(dòng)副的運(yùn)動(dòng)參數(shù)，并且進(jìn)行實(shí)時(shí)記錄；根據(jù)各運(yùn)動(dòng)副之間的傳動(dòng)關(guān)系，通過(guò)對(duì)運(yùn)動(dòng)副記錄信息的比對(duì)、判斷，評(píng)估運(yùn)動(dòng)鏈的傳動(dòng)性能。本發(fā)明的智能高壓開(kāi)關(guān)設(shè)備機(jī)械狀態(tài)監(jiān)測(cè)評(píng)估方法，不再通過(guò)單一的運(yùn)動(dòng)副數(shù)據(jù)來(lái)表示整個(gè)運(yùn)動(dòng)鏈的運(yùn)動(dòng)性能，而是根據(jù)運(yùn)動(dòng)鏈中選取的若干運(yùn)動(dòng)副之間的傳動(dòng)關(guān)系，綜合分析判斷整個(gè)運(yùn)動(dòng)鏈性能。
【專(zhuān)利說(shuō)明】智能高壓開(kāi)關(guān)設(shè)備機(jī)械狀態(tài)監(jiān)測(cè)評(píng)估方法與系統(tǒng)

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種智能高壓開(kāi)關(guān)設(shè)備機(jī)械狀態(tài)監(jiān)測(cè)評(píng)估方法與系統(tǒng)。

【背景技術(shù)】
[0002]國(guó)內(nèi)外對(duì)斷路器狀態(tài)監(jiān)測(cè)這個(gè)課題都作過(guò)許多研宄，一些科研單位和廠(chǎng)家對(duì)斷路器機(jī)械特性監(jiān)測(cè)和故障診斷方面進(jìn)行了有益的探索，也有一些很好的應(yīng)用。但是這些產(chǎn)品所采用的方式基本都是在操動(dòng)機(jī)構(gòu)的主傳動(dòng)軸上安裝一個(gè)行程傳感器，通過(guò)傳感器測(cè)量機(jī)構(gòu)某處的運(yùn)動(dòng)量來(lái)替代性地表征操動(dòng)機(jī)構(gòu)的整體運(yùn)動(dòng)特征。
[0003]這種方式雖然可以在一定程度上說(shuō)明高壓開(kāi)關(guān)操動(dòng)機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)情況，但并不能完整地呈現(xiàn)出操動(dòng)機(jī)構(gòu)的整體運(yùn)動(dòng)特征。對(duì)于全面評(píng)估高壓開(kāi)關(guān)操動(dòng)機(jī)構(gòu)的健康狀況以及趨勢(shì)分析缺乏有力的數(shù)據(jù)支持。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明的目的是提供智能高壓開(kāi)關(guān)設(shè)備機(jī)械狀態(tài)監(jiān)測(cè)評(píng)估方法與系統(tǒng)，用以解決現(xiàn)有狀態(tài)監(jiān)測(cè)評(píng)估方式不夠全面、可信度低的問(wèn)題。
[0005]為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明的方案包括:
[0006]智能高壓開(kāi)關(guān)設(shè)備機(jī)械狀態(tài)監(jiān)測(cè)評(píng)估方法，監(jiān)測(cè)運(yùn)動(dòng)鏈中至少兩個(gè)運(yùn)動(dòng)副的運(yùn)動(dòng)參數(shù)，并且實(shí)時(shí)記錄；根據(jù)各運(yùn)動(dòng)副之間的傳動(dòng)關(guān)系及采集到的數(shù)據(jù)對(duì)比，然后判斷和評(píng)估整個(gè)運(yùn)動(dòng)鏈的傳動(dòng)性能。
[0007]通過(guò)對(duì)比各運(yùn)動(dòng)副的運(yùn)動(dòng)參數(shù)-時(shí)間曲線(xiàn)，判斷運(yùn)動(dòng)參數(shù)達(dá)到極值的時(shí)刻是否在設(shè)定范圍內(nèi)，以確定運(yùn)動(dòng)鏈的同步性是否達(dá)到要求。
[0008]通過(guò)與標(biāo)準(zhǔn)數(shù)據(jù)的對(duì)比，確定運(yùn)動(dòng)鏈的同步性是否達(dá)到要求，標(biāo)準(zhǔn)數(shù)據(jù)是通過(guò)對(duì)一個(gè)達(dá)標(biāo)的運(yùn)動(dòng)鏈進(jìn)行測(cè)試獲得。
[0009]所述運(yùn)動(dòng)參數(shù)包括角速度、角加速度以及位移、速度和加速度。
[0010]通過(guò)加速度傳感器測(cè)量轉(zhuǎn)動(dòng)副的轉(zhuǎn)動(dòng)角度。
[0011]通過(guò)在靜態(tài)位置安裝參照加速度傳感器用于補(bǔ)償運(yùn)動(dòng)副處加速度傳感器。
[0012]智能高壓開(kāi)關(guān)設(shè)備機(jī)械狀態(tài)監(jiān)測(cè)評(píng)估系統(tǒng)，其特征在于，包括監(jiān)測(cè)主機(jī)，監(jiān)測(cè)主機(jī)與運(yùn)動(dòng)鏈上、各運(yùn)動(dòng)副的對(duì)應(yīng)傳感器通訊連接；該監(jiān)測(cè)主機(jī)用于監(jiān)測(cè)運(yùn)動(dòng)鏈中至少兩個(gè)運(yùn)動(dòng)副的運(yùn)動(dòng)參數(shù)，并且實(shí)時(shí)記錄；根據(jù)各運(yùn)動(dòng)副之間的傳動(dòng)關(guān)系，通過(guò)對(duì)運(yùn)動(dòng)副記錄信息的比對(duì)、判斷，評(píng)估運(yùn)動(dòng)鏈的傳動(dòng)性能。
[0013]本發(fā)明的智能高壓開(kāi)關(guān)設(shè)備機(jī)械狀態(tài)監(jiān)測(cè)評(píng)估方法，不再通過(guò)單一的運(yùn)動(dòng)副數(shù)據(jù)來(lái)表示整個(gè)運(yùn)動(dòng)鏈的運(yùn)動(dòng)性能，而是根據(jù)運(yùn)動(dòng)鏈中選取的若干運(yùn)動(dòng)副之間的傳動(dòng)關(guān)系，綜合分析判斷整個(gè)運(yùn)動(dòng)鏈性能。
[0014]在選擇傳感器時(shí)，通過(guò)加速度傳感器替代以往的編碼器，便于安裝；在靜態(tài)位置安裝振動(dòng)記錄點(diǎn)，可通過(guò)適當(dāng)?shù)难a(bǔ)償方法有效地抵消了機(jī)械振動(dòng)對(duì)測(cè)量結(jié)果的不利影響，使得測(cè)量結(jié)果更加真實(shí)可靠。
[0015]最后提供一種基于上述方法的監(jiān)測(cè)評(píng)估系統(tǒng)，以實(shí)施上述方法。

【專(zhuān)利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0016]圖1是本發(fā)明的一種監(jiān)測(cè)系統(tǒng)構(gòu)成框圖；
[0017]圖2是本發(fā)明實(shí)施案例所對(duì)應(yīng)的運(yùn)動(dòng)部件；
[0018]圖3是雙軸角度計(jì)算模式。

【具體實(shí)施方式】
[0019]下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明做進(jìn)一步詳細(xì)的說(shuō)明。
[0020]圖1為監(jiān)測(cè)評(píng)估系統(tǒng)的硬件構(gòu)成，包括監(jiān)測(cè)主機(jī)，監(jiān)測(cè)主機(jī)與運(yùn)動(dòng)鏈上、各運(yùn)動(dòng)副的對(duì)應(yīng)傳感器通訊連接；該監(jiān)測(cè)主機(jī)用于監(jiān)測(cè)運(yùn)動(dòng)鏈中至少兩個(gè)運(yùn)動(dòng)副的運(yùn)動(dòng)參數(shù)，并且實(shí)時(shí)記錄；根據(jù)各運(yùn)動(dòng)副之間的傳動(dòng)關(guān)系，通過(guò)對(duì)運(yùn)動(dòng)副記錄信息的比對(duì)、判斷，評(píng)估運(yùn)動(dòng)鏈的傳動(dòng)性能。監(jiān)測(cè)主機(jī)與各傳感器的通訊手段包括SP1、CAN總線(xiàn)等串行通訊方式。
[0021]根據(jù)對(duì)目前高壓開(kāi)關(guān)的調(diào)查研宄，高壓開(kāi)關(guān)操動(dòng)機(jī)構(gòu)的傳動(dòng)系統(tǒng)絕大多數(shù)是以平面四連桿機(jī)構(gòu)及曲柄滑塊機(jī)構(gòu)組合構(gòu)成的運(yùn)動(dòng)鏈。根據(jù)機(jī)構(gòu)學(xué)理論，平面四連桿機(jī)構(gòu)和曲柄中主要的運(yùn)動(dòng)副包括轉(zhuǎn)動(dòng)副(如鉸鏈)和移動(dòng)副(如滑塊)。對(duì)于這些機(jī)構(gòu)，可以利用鉸鏈在運(yùn)動(dòng)中的角位移、角速度、角加速度以及滑塊在運(yùn)動(dòng)中的位移、速度和加速度來(lái)表征整個(gè)運(yùn)動(dòng)鏈的運(yùn)動(dòng)特征。
[0022]下面給出一個(gè)實(shí)施例，該實(shí)施例是針對(duì)上述基本方案的一個(gè)最簡(jiǎn)單的例子，針對(duì)兩個(gè)運(yùn)動(dòng)部分，即如圖2拐臂與滑塊構(gòu)成的運(yùn)動(dòng)鏈，拐臂與滑塊的傳動(dòng)關(guān)系為:拐臂帶動(dòng)滑塊運(yùn)動(dòng)，即拐臂輸入端的轉(zhuǎn)動(dòng)轉(zhuǎn)化為滑塊的平移。那么相應(yīng)的監(jiān)測(cè)評(píng)估系統(tǒng)中，只需要測(cè)量滑塊的平移運(yùn)動(dòng)量h，以及測(cè)量拐臂輸入端轉(zhuǎn)動(dòng)的角度Θ。
[0023]在系統(tǒng)中，設(shè)置相應(yīng)的傳感器測(cè)量拐臂的轉(zhuǎn)動(dòng)角度Θ和滑塊的平移h，并且進(jìn)行實(shí)時(shí)記錄。為了評(píng)估該運(yùn)動(dòng)鏈的同步性，需要將轉(zhuǎn)動(dòng)角度Θ和滑塊的平移h的信息進(jìn)行綜合分析判斷。
[0024]具體的，根據(jù)拐臂與滑塊之間的傳動(dòng)關(guān)系，分析判斷的具體手段包括:
[0025]1，將轉(zhuǎn)動(dòng)角度Θ的數(shù)據(jù)形成轉(zhuǎn)動(dòng)角度-時(shí)間曲線(xiàn)，將滑塊的平移h數(shù)據(jù)形成距離-時(shí)間曲線(xiàn)；然后比較達(dá)到最大轉(zhuǎn)動(dòng)角度的時(shí)刻與平移到最大距離的時(shí)刻，若這兩個(gè)時(shí)刻之間的差值在允許的范圍內(nèi)，則認(rèn)為該運(yùn)動(dòng)鏈的同步性達(dá)標(biāo)。反之，則不達(dá)標(biāo)。
[0026]2，將轉(zhuǎn)動(dòng)角度Θ的數(shù)據(jù)形成轉(zhuǎn)動(dòng)角度-時(shí)間曲線(xiàn)，將滑塊的平移h數(shù)據(jù)形成距離-時(shí)間曲線(xiàn)后，根據(jù)時(shí)間的對(duì)應(yīng)關(guān)系得到轉(zhuǎn)動(dòng)角度-平移距離曲線(xiàn)，然后將該曲線(xiàn)與標(biāo)準(zhǔn)曲線(xiàn)進(jìn)行對(duì)比，曲線(xiàn)差異越大，則表明同步性越差。標(biāo)準(zhǔn)曲線(xiàn)通過(guò)對(duì)一個(gè)達(dá)標(biāo)的運(yùn)動(dòng)鏈進(jìn)行測(cè)試獲得，比如通過(guò)測(cè)試得到一個(gè)達(dá)標(biāo)運(yùn)動(dòng)鏈的轉(zhuǎn)動(dòng)角度Θ-平移h曲線(xiàn)。
[0027]基于上述思路，為了對(duì)運(yùn)動(dòng)的同步性進(jìn)行監(jiān)測(cè)評(píng)估，也可以采用更多的手段。如上述手段I用到了最大轉(zhuǎn)動(dòng)角度和最大平移距離，是因?yàn)檫@兩個(gè)對(duì)應(yīng)數(shù)據(jù)比較容易選取，實(shí)際上也可以選取其他對(duì)應(yīng)的數(shù)據(jù)，如一半轉(zhuǎn)動(dòng)角度和一半平移距離；再比如從數(shù)據(jù)中提取加速度信息進(jìn)行比對(duì)等。
[0028]以上實(shí)施例是僅有兩個(gè)運(yùn)動(dòng)副的簡(jiǎn)單運(yùn)動(dòng)鏈，作為其他實(shí)施方式，顯然可以擴(kuò)展為三個(gè)或三個(gè)以上的運(yùn)動(dòng)副構(gòu)成的運(yùn)動(dòng)鏈，那么就需要在多個(gè)運(yùn)動(dòng)副的相應(yīng)位置設(shè)置傳感器，測(cè)量其運(yùn)動(dòng)量，然后多個(gè)運(yùn)動(dòng)副的運(yùn)動(dòng)量-時(shí)間數(shù)據(jù)綜合分析判斷。
[0029]除了評(píng)價(jià)同步性，還可以對(duì)協(xié)調(diào)性等進(jìn)行評(píng)估，可以根據(jù)以上思路由本領(lǐng)域技術(shù)人員根據(jù)協(xié)調(diào)性要求設(shè)計(jì)評(píng)估方式。
[0030]本發(fā)明中的多數(shù)傳感器，如角度傳感器，可以采用加速度傳感器替換。如，角度傳感器可以采用的Analog Devices, Inc.公司的ADIS16203型號(hào)360度可編程傾角傳感器，該型號(hào)傳感器的角度測(cè)量原理基于重力加速度進(jìn)行的角度測(cè)量的，利用重力加速度在被測(cè)機(jī)構(gòu)轉(zhuǎn)動(dòng)角度后產(chǎn)生的分量來(lái)計(jì)算角度。該角度傳感器支持單軸角度計(jì)算(適用于轉(zhuǎn)角有限制，并且精度要求不高的情況)、雙軸角度計(jì)算(適用于平面角度旋轉(zhuǎn)，旋轉(zhuǎn)角度可以達(dá)到360度)和三軸角度(適用于空間角度旋轉(zhuǎn))計(jì)算等形式。如圖3，雙軸角度計(jì)算模式，在機(jī)構(gòu)的兩個(gè)垂直方向安裝兩個(gè)傾角傳感器X、Y，可通過(guò)計(jì)算獲得。
[0031]Ax out= Ig X sin( Θ )
[0032]AY，0UT= Ig X cos ( θ )
[0033]θ = tarT1 (Αχ，ουτ/Αγ，ουτ)
[0034]g-重力加速度；θ -轉(zhuǎn)角。和單方向測(cè)量相比，使用兩個(gè)方向測(cè)量角度，可以消除加速度絕對(duì)值疊加導(dǎo)致的誤差，使用相對(duì)法測(cè)算更準(zhǔn)確，并且能夠消除重力平面的誤差影響。
[0035]在操動(dòng)機(jī)構(gòu)中，由于高壓開(kāi)關(guān)在分、合動(dòng)作時(shí)振動(dòng)非常大，實(shí)際工程中，由于這些振動(dòng)引起的加速度干擾了重力加速度的測(cè)量，往往將導(dǎo)致一個(gè)不正確的計(jì)算結(jié)果。為了抵消外界振動(dòng)對(duì)測(cè)量結(jié)果的影響，可以利用了一個(gè)處于靜態(tài)位置的加速度傳感器。這個(gè)傳感器在高壓開(kāi)關(guān)動(dòng)作時(shí)并沒(méi)有角度變化，但是它記錄了此刻的振動(dòng)變化。通過(guò)這個(gè)傳感器的紀(jì)錄值對(duì)實(shí)際傾角測(cè)量點(diǎn)的加速度進(jìn)行補(bǔ)償，將傾角測(cè)量點(diǎn)的振動(dòng)影響消除。由此消除了機(jī)械振動(dòng)對(duì)傳感器采集數(shù)據(jù)的影響。
[0036]具體來(lái)說(shuō)，是在距離轉(zhuǎn)臂最近的靜止位置(不發(fā)生轉(zhuǎn)動(dòng)的位置)安裝參照加速度傳感器，在被測(cè)機(jī)構(gòu)上安裝角度測(cè)量傳感器(也是加速度傳感器)，通過(guò)將角度測(cè)量傳感器測(cè)量得到的加速度分量減去參照加速度傳感器測(cè)量值的差值作為實(shí)際角度轉(zhuǎn)動(dòng)計(jì)算輸入(上述公式)，這樣就能夠盡可能的減少震動(dòng)對(duì)于角度傳感器的影響。
[0037]在高壓開(kāi)關(guān)傳動(dòng)系統(tǒng)的轉(zhuǎn)動(dòng)副上安裝加速度傳感器較以往的測(cè)量方法具有以下有益效果:空間占用位置較光柵編碼器小很多，且便于安裝；便于部署傳感器的好處使得在多處轉(zhuǎn)動(dòng)副上安裝傾角測(cè)量采集成為可能；能夠更加充分地表現(xiàn)高壓開(kāi)關(guān)操動(dòng)機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)特征。測(cè)量結(jié)果所含信息量較傳統(tǒng)方法更為豐富。在靜態(tài)位置安裝振動(dòng)記錄點(diǎn)，有效地抵消了機(jī)械振動(dòng)對(duì)測(cè)量結(jié)果的不利影響，使得測(cè)量結(jié)果更加真實(shí)可靠。通過(guò)各個(gè)轉(zhuǎn)動(dòng)副數(shù)據(jù)的真實(shí)記錄，有效地反映高壓開(kāi)關(guān)操動(dòng)機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)特征，為進(jìn)一步進(jìn)行數(shù)據(jù)分析提供了基礎(chǔ)。
[0038]以上給出了具體的實(shí)施方式，但本發(fā)明不局限于所描述的實(shí)施方式。本發(fā)明的基本思路在于上述基本方案，對(duì)本領(lǐng)域普通技術(shù)人員而言，根據(jù)本發(fā)明的教導(dǎo)，設(shè)計(jì)出各種變形的模型、公式、參數(shù)并不需要花費(fèi)創(chuàng)造性勞動(dòng)。在不脫離本發(fā)明的原理和精神的情況下對(duì)實(shí)施方式進(jìn)行的變化、修改、替換和變型仍落入本發(fā)明的保護(hù)范圍內(nèi)。
【權(quán)利要求】
1.智能高壓開(kāi)關(guān)設(shè)備機(jī)械狀態(tài)監(jiān)測(cè)評(píng)估方法，其特征在于，監(jiān)測(cè)運(yùn)動(dòng)鏈中至少兩個(gè)運(yùn)動(dòng)副的運(yùn)動(dòng)參數(shù)，并且實(shí)時(shí)記錄；根據(jù)各運(yùn)動(dòng)副之間的傳動(dòng)關(guān)系及采集到的數(shù)據(jù)對(duì)比，然后判斷和評(píng)估整個(gè)運(yùn)動(dòng)鏈的傳動(dòng)性能。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的智能高壓開(kāi)關(guān)設(shè)備機(jī)械狀態(tài)監(jiān)測(cè)評(píng)估方法，其特征在于，通過(guò)對(duì)比各運(yùn)動(dòng)副的運(yùn)動(dòng)參數(shù)-時(shí)間曲線(xiàn)，判斷運(yùn)動(dòng)參數(shù)達(dá)到極值的時(shí)刻是否在設(shè)定范圍內(nèi)，以確定運(yùn)動(dòng)鏈的同步性是否達(dá)到要求。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的智能高壓開(kāi)關(guān)設(shè)備機(jī)械狀態(tài)監(jiān)測(cè)評(píng)估方法，其特征在于，通過(guò)與標(biāo)準(zhǔn)數(shù)據(jù)的對(duì)比，確定運(yùn)動(dòng)鏈的同步性是否達(dá)到要求，標(biāo)準(zhǔn)數(shù)據(jù)是通過(guò)對(duì)一個(gè)達(dá)標(biāo)的運(yùn)動(dòng)鏈進(jìn)行測(cè)試獲得。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的智能高壓開(kāi)關(guān)設(shè)備機(jī)械狀態(tài)監(jiān)測(cè)評(píng)估方法，其特征在于，所述運(yùn)動(dòng)參數(shù)包括角速度、角加速度以及位移、速度和加速度。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的智能高壓開(kāi)關(guān)設(shè)備機(jī)械狀態(tài)監(jiān)測(cè)評(píng)估方法，其特征在于，通過(guò)加速度傳感器測(cè)量轉(zhuǎn)動(dòng)副的轉(zhuǎn)動(dòng)角度。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的智能高壓開(kāi)關(guān)設(shè)備機(jī)械狀態(tài)監(jiān)測(cè)評(píng)估方法，其特征在于，通過(guò)在靜態(tài)位置安裝參照加速度傳感器用于補(bǔ)償運(yùn)動(dòng)副處加速度傳感器。
7.智能高壓開(kāi)關(guān)設(shè)備機(jī)械狀態(tài)監(jiān)測(cè)評(píng)估系統(tǒng)，其特征在于，包括監(jiān)測(cè)主機(jī)，監(jiān)測(cè)主機(jī)與運(yùn)動(dòng)鏈上、各運(yùn)動(dòng)副的對(duì)應(yīng)傳感器通訊連接；該監(jiān)測(cè)主機(jī)用于監(jiān)測(cè)運(yùn)動(dòng)鏈中至少兩個(gè)運(yùn)動(dòng)副的運(yùn)動(dòng)參數(shù)，并且實(shí)時(shí)記錄；根據(jù)各運(yùn)動(dòng)副之間的傳動(dòng)關(guān)系，通過(guò)對(duì)運(yùn)動(dòng)副記錄信息的比對(duì)、判斷，評(píng)估運(yùn)動(dòng)鏈的傳動(dòng)性能。
【文檔編號(hào)】G01M13/00GK104502074SQ201410717187
【公開(kāi)日】2015年4月8日 申請(qǐng)日期:2014年12月1日 優(yōu)先權(quán)日:2014年12月1日
【發(fā)明者】孫銀山, 張文濤, 張一茗, 李少華, 高群偉, 宋亞凱, 劉逸凡, 宋玉剛 申請(qǐng)人:平高集團(tuán)有限公司, 國(guó)家電網(wǎng)公司