[发明专利]高压断路器操动机构在线监测用角位移传感器

说明书

本发明公开了一种高压断路器操动机构在线监测用角位移传感器，由永久磁铁、磁敏元件与检测电路板、联轴器及连接轴、信号输出插座、传感器底座、传感器上盖、半开口弹性金属卡环、传感器固定螺钉、电路板固定螺钉、磁铁固定螺钉等组成。本发明的有益效果在于：通过联轴器连接被测转轴进行非接触角位移检测，检测磁敏元件与电路安装在螺纹连接的传感器上盖与传感器底座形成的圆柱形密封金属壳体内，检测结果以一对互补的占空比与角位移成正比的PWM波形输出，可适用于在有效调节范围内、规格不同的旋转轴，有效抑制高压断路器监测现场的强电磁干扰，使监测结果更加准确可靠。

技术领域

本发明属于角位移传感器，尤其是一种用于高压断路器操动机构在线监测的角位移传感器。

背景技术

高压断路器在电力系统中起着重要的控制和保护作用，它的功能相当于一个开关，关合正常电路使其投入电网运行，当线路出现故障时它能及时切断电路，以免给电网带来危害。高压断路器随着自身的运行时间加长和一些环境因素，伴随着有各种故障发生，其中机械故障是最常见且最多的，高压断路器在运行中，其操动机构、传动机构及动静触头等部件，需要承受冲击、振动、摩擦等各种能量的作用，当能量达到一定数值时，将导致有害过程的出现，引起机械零部件初始性能和状态的变化。如储能机构以一定的动力和速度运动时，将互相产生有害的摩擦过程，摩擦的结果将导致储能机构的运动发生变化。可见随着有害过程的发展，首先将零部件出现损伤，具体表现为磨损、变形、裂纹、疲劳、腐蚀等。随着损伤程度的进一步扩大，机械零部件的结构参数逐渐超出允许值。若机械零部件的结构参数超出允许值，而功能输出参数并未超出允许极限范围，则认为高压断路器机械出现了潜在故障，对应状态为失常状态，此时应通过适当的检查与维护予以消除；若结构参数超过极限值后，功能输出参数也超出允许值，则认为高压断路器机械发生了功能故障，对应状态为故障状态，此时应通过修理排除相应的故障。

高压断路器位于电网与负荷系统之间，工作在高电压、大电流状态，对其进行状态监测与故障诊断时，监测装置及传感器种类繁多且复杂，选择不适当的检测传感器会影响系统监测数据的准确度。传感器中的敏感材料的选用是最为重要的，敏感材料的主要功能是接收光、声、电、热、磁、机械、化学等形式的能量信号，并转化成电信号。按工作原理，敏感材料可分为结构型、物理型和复合型三类，以物理型为例，物理型的敏感材料的敏感原理是利用材料的某种宏观属性的变化，这种属性主要包括物理特性、化学特性和生物特性。其中物理特性敏感材料是根据无力特性变化实现信息转换的敏感材料，如热敏电阻、光敏电阻、巨磁阻效应等。测量转速、角位移时所需要的敏感材料，一般用光、磁两个种类的比较多，从灵敏度和精确度方面来讲，磁生电要比光电转换适用于电力设备，现在电力系统中的电力设备大多使用封装式组合器件会使光电转换的使用达不到预计的效果。

磁敏元件在均匀梯度和磁场中移动时，输出与磁场具有线性关系，通过其输出的变化可以测量磁敏元件或者磁钢的位移量。磁场的梯度越大，磁敏元件的输出对位移的灵敏度越高，磁场的梯度越均匀，它的测量位移的精度就越高。测量线位移时，选用霍尔元件、磁敏二极管、磁敏三极管和磁敏电阻元件均可以。在角位移测量时，除了以上磁敏元件外，还可以选择强磁体磁阻元件，因为其输出特性比较特殊，当磁场达到一定幅值后，输出只与被测磁场和磁敏电阻的表面所成的角度相关，利用该特点来测量角位移具有其特殊的优点。所以本专利选用磁敏元件作为敏感材料来达到需要的效果。

现有高压断路器机械监测中所采的角位移传感器大都来源于旋转机械的位移检测，而这类传感器一般是单端输出信号方式，输出精确度低且结构复杂，难以满足高压断路器运行工况要求，常因复杂的机械损伤而出现误诊、漏诊。因此，开发一种适用于满足高压断路器运行工况的角位移监测传感器非常必要。

发明内容

针对目前高压断路器状态监测中所采用角位移传感器存在的不足，本发明公布了一种高压断路器操动机构在线监测用角位移传感器。