[发明专利]高压断路器操动机构负荷指数预测装置及方法

权利要求书

1.一种高压断路器操动机构负荷指数预测装置，其特征在于:包括:

信号采集模块:用于采集凸轮偏角、合闸弹簧长度、分闸弹簧长度和分闸连杆位移;

A/D转换器:用于将信号采集模块采集的模拟信号转换成数字信号;

处理器:利用A/D转换后的数据对操动机构负荷指数进行计算，并将结果信号输出给变换电路;

变换电路:用于对接收到的信号进行电平和逻辑关系变换;

传输模块:用于与工控机进行数据传输。

2.根据权利要求1所述的高压断路器操动机构负荷指数预测装置，其特征在于:所述信号采集模块的输出端连接A/D转换器的输入端，A/D转换器的输出端连接处理器的I/O端口，处理器经变换电路、传输模块与工控机通讯。

3.根据权利要求1所述的高压断路器操动机构负荷指数预测装置，其特征在于:所述的信号采集模块还进一步包括角度传感器和位移传感器。

4.采用高压断路器操动机构负荷指数预测装置对操动机构负荷指数进行预测的方法，其特征在于:包括以下步骤:

步骤1：采集断路器的合闸时间、合闸弹簧长度、分闸连杆位移、凸轮偏角和分闸弹簧长度;

步骤2:将采集到的模拟量转换成数字量，送至处理器;

步骤3:对断路器操动机构负荷指数进行预测;

步骤3.1：利用步骤2输入的数据进行空间重构:将合闸时间、合闸弹簧长度、连杆长度、凸轮偏角、分闸弹簧长度和分闸连杆位移为输入量，重构出表征断路器操动机构负荷指数的非线性系统的空间;

在该线性空间内，以总合闸功最小为目标，建立目标函数:

minf(Xi)=k(Δxcs2-Δxce2)-kos(Δxos2-Δxoe2)---(1)]]>

式中，k为分闹弹簧的刚度系数，Δx_cs合闸开始时合闸弹簧压缩长度，Δx_ce合闸结束时合闸弹簧压缩长度，Δx_os合闸开始时分闸弹簧压缩长度，Δx_oe合闸结束时分闸弹簧压缩长度;

步骤3.2计算合闸开始时合闸弹簧长度Δx_cs:

Δxcs=loc-lAO2+lAC2-2lAO·lAC·cos(δ+αs)---(2)]]>

式中，l_oc为合闸弹簧的自由长度，δ为凸轮的偏角，l_AO为A点到O点的距离，l_AC为A点到C点的距离，α_s为凸轮初始转角;

步骤3.3:计算合闸结束时合闸弹簧压缩长度Δx_ce:

Δxce=loc-lAO2+lAC2-2lAO·lAC·cos(δ+αe)---(3)]]>

式中，α_e为合闸结束时凸轮转角;

步骤3.4:计算合闸开始时分闸弹簧压缩长度Δx_os:

Δxos=loo-L+(lBG·cosθs-y1)2+(lBG·sinθs+y2)2---(4)]]>

式中，l_oo为分闸弹簧的自由长度;l_BG为连杆大端BG的长度;L为分闸捡杆的长度;y₁，y₂为分闸弹簧附着点A的横坐标和纵坐标;θ_s为分闸开始时动件转角;

步骤3.5：计算合闸结束时分闸弹簧压缩长度Δx_oe:

Δxos=loo-L+(lBG·cosθe-y1)2+(lBG·sinθe+y2)2---(5)]]>

式中，θ_e为合闸结束时从动件转角;

步骤3.6:在确定总合闸功之后，即确定了断路器操动机构负荷指数;

步骤4:将断路器操动机构负荷指数的预测结果通过传输模块发送至工控机，确定断路器的操动机构是否处于正常工作状态。