基于過(guò)程測(cè)量法 - 高壓斷路器機(jī)械特性測(cè)試儀測(cè)試解決方案

　　3.1　過(guò)程測(cè)量

　　所謂過(guò)程測(cè)量是相對(duì)于狀態(tài)測(cè)量而言的，其核心有2個(gè):①對(duì)被測(cè)參數(shù)作全過(guò)程記錄;②所有被測(cè)參數(shù)基于同一參考系，可以實(shí)現(xiàn)相關(guān)參數(shù)的互相關(guān)聯(lián)。在過(guò)程測(cè)量的思維里，放棄了傳統(tǒng)的事件標(biāo)定方法(特征狀態(tài)或特征數(shù)據(jù))，所有被測(cè)量基于同一個(gè)參考系(多為時(shí)間參考系)，所有事件的處理都基于這個(gè)參考系，并且同等持續(xù)地對(duì)待整個(gè)測(cè)試中的所有狀態(tài)或數(shù)據(jù)，這即簡(jiǎn)化了測(cè)試邏輯，也為相關(guān)量之間的互相標(biāo)定創(chuàng)造了可能。用過(guò)程測(cè)量的思維處理上述三個(gè)問(wèn)題顯得十分簡(jiǎn)單。

　　(1) 在斷路器固有時(shí)間的測(cè)試中，由于我們同時(shí)全過(guò)程記錄了斷口的狀態(tài)轉(zhuǎn)變和操作繞組電壓的變化曲線，且這兩個(gè)量有統(tǒng)一的時(shí)間坐標(biāo)，因此，很容易精確獲得電路響應(yīng)時(shí)間和斷路器自身的動(dòng)作時(shí)間。

　　(2)在速度測(cè)試中，我們能夠精確地把計(jì)時(shí)時(shí)間起點(diǎn)和位移時(shí)刻原點(diǎn)統(tǒng)一在一起，不必象狀態(tài)測(cè)試中那樣把計(jì)時(shí)時(shí)間起點(diǎn)定義在操作指令發(fā)出時(shí)刻，更為重要的是可以通過(guò)位移時(shí)間曲線切線斜率的方式求出任意時(shí)刻的即時(shí)速度，而不再是平均速度。另外，觸頭的彈跳情況也能在位移—時(shí)間曲線中再現(xiàn)出來(lái)。

?　　(3) 通過(guò)對(duì)操作繞組上電壓、電流曲線的全過(guò)程記錄及其他參數(shù)的關(guān)聯(lián)記錄，可以明確區(qū)分到底是操作電源問(wèn)題還是操作機(jī)構(gòu)問(wèn)題，并且還能對(duì)繞組的電氣特性和操作電源的性能作出科學(xué)的評(píng)價(jià)。

　　其實(shí)，電氣設(shè)備在激勵(lì)源的激勵(lì)下達(dá)到某個(gè)狀態(tài)的過(guò)渡過(guò)程中會(huì)表現(xiàn)出很多有價(jià)值的信息，這些信息往往比穩(wěn)定的狀態(tài)信息更有價(jià)值，以前限于測(cè)試手段、技術(shù)水平的原因，沒(méi)有對(duì)過(guò)渡信息進(jìn)行記錄和利用，隨著技術(shù)的發(fā)展，對(duì)過(guò)渡信息進(jìn)行記錄已經(jīng)變成可能。

　　3.2　非接觸方式

　　利用過(guò)程測(cè)量方式，高壓斷路器機(jī)械特性測(cè)試儀不僅可實(shí)現(xiàn)對(duì)參數(shù)的科學(xué)精確測(cè)試，還可實(shí)現(xiàn)對(duì)高壓斷路器機(jī)械特性中位移、速度的非接觸測(cè)試。

　　目前，高壓斷路器機(jī)械特性測(cè)試儀在位移、速度的測(cè)試方面基本都采用接觸方式來(lái)獲得高壓斷路器的位移、速度信息，也就是必須將位移傳感器接觸安裝在斷路器的聯(lián)動(dòng)部分，通過(guò)接觸斷路器的運(yùn)動(dòng)來(lái)感受其運(yùn)動(dòng)信息。由于高壓斷路器的結(jié)構(gòu)和形狀各異，因此該方式在現(xiàn)場(chǎng)的測(cè)試中十分困難，甚至不可能實(shí)現(xiàn)。

　　利用光反射偏移原理可實(shí)現(xiàn)對(duì)高壓斷路器速度、位移的非接觸測(cè)試。光電測(cè)量位移、速度原理圖見(jiàn)圖4。?

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　　圖4　光電測(cè)量位移、速度原理圖

　　從圖4中可以看出，被測(cè)物體在從位置h2運(yùn)動(dòng)到位置h1時(shí)，通過(guò)被測(cè)物體反射到測(cè)試平面的光線從S2運(yùn)行到S1 ，通過(guò)幾何關(guān)系很容易算出被測(cè)物體的位移h=h1-h2與測(cè)試平面的感受位移S=S1-S2之間的關(guān)系h=S/(2tgθ)由于θ值是已知的，S是可測(cè)量的，所以，可以通過(guò)反射光的偏移位移得到被測(cè)物體本身的位移h。由于光的速度很快，只要測(cè)試平面的掃描速度足夠快(20 kHz即50μs)即能夠?qū)\(yùn)動(dòng)物體的位移、速度實(shí)現(xiàn)非接觸測(cè)試。

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　　實(shí)現(xiàn)位移、速度非接觸測(cè)試的好處:①不需現(xiàn)場(chǎng)煩瑣的安裝;②適應(yīng)所有的結(jié)構(gòu)(不包括沒(méi)有外露聯(lián)動(dòng)機(jī)構(gòu)的);③免受劇烈震動(dòng)的干擾;④不對(duì)斷路器的動(dòng)作造成任何障礙。

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　　4　過(guò)程測(cè)量?jī)x的組成

　　(1) 電源單元：交流電源輸入，操作電源為交直流48～250 V連續(xù)可調(diào)，最大輸出電流可達(dá)20 A，當(dāng)被測(cè)斷路器分合閘回路的電流超過(guò)此電流值時(shí)可外接操作電源。

　　穩(wěn)壓電源就是能為負(fù)載提供穩(wěn)定交流電源或直流電源的電子裝置，包括交流穩(wěn)壓電源和直流穩(wěn)壓電源兩大類(lèi)。

　　(恒壓源)具有體積小、質(zhì)量輕、輸出電流大、精度高及穩(wěn)定性能好等特點(diǎn)。由于操作電源與特性參數(shù)測(cè)量溶為一體，可直接控制斷路器合閘、分閘，同時(shí)將所有特性參數(shù)一并測(cè)出，并顯示或打印測(cè)量結(jié)果。

　　(2) 測(cè)量單元：測(cè)量單元包括行程(或位移)測(cè)量回路、計(jì)時(shí)回路、開(kāi)關(guān)量(斷口分合)接入回路，斷路器只需動(dòng)作一次就可獲得相應(yīng)操作的所有測(cè)量數(shù)據(jù)。

　　(3) 中央處理單元：將各測(cè)量參數(shù)按照預(yù)先輸入的程序進(jìn)行運(yùn)算，判斷，并負(fù)責(zé)儀器內(nèi)各單元之間的通信、聯(lián)系、協(xié)調(diào)，故障診斷，接受和發(fā)出指令。?

　　(4) 輸出單元：具有大屏幕顯示器，可用漢字顯示全部機(jī)械特性參數(shù)，打印機(jī)直接鑲?cè)朊姘?，可以表格形式漢字打印全部合分參數(shù);可漢字顯示接線出錯(cuò)、拒合和拒分、數(shù)據(jù)溢出等各種故障。

　　5　主要技術(shù)指標(biāo)

　　掃描時(shí)間范圍0～1000ms，精度80μs;位移范圍0～400mm(100～500 mm)，精度0.01mm;操作電壓輸入范圍DC-400～+400V，精度0.5V;操作電流輸入范圍0～120A，精度0.02A;采樣頻率大于10kHz ;數(shù)據(jù)存儲(chǔ)空間6MB(可擴(kuò)充至14～30 MB);模擬量通道8路(4～20mA、0～5V、0～10V可選);開(kāi)關(guān)量通道8路開(kāi)入，6路開(kāi)出;工作電源電壓AC220±10%;儀器最大功耗150W;工作環(huán)境溫度 -20～+85℃;相對(duì)濕度不大于80%。

　　6　結(jié)束語(yǔ)

　　由于基于過(guò)程測(cè)試的非接觸高壓斷路器機(jī)械特性測(cè)試儀，掃描、跟蹤、記錄了開(kāi)關(guān)動(dòng)作的全部過(guò)程，并將相關(guān)參數(shù)統(tǒng)一在同一參考系(時(shí)間)下，不僅可以對(duì)開(kāi)關(guān)的控制回路、操作機(jī)構(gòu)的響應(yīng)結(jié)果作出判斷，還可以對(duì)過(guò)渡過(guò)程進(jìn)行再現(xiàn)，這對(duì)于深入、全面地研究開(kāi)關(guān)的動(dòng)作性能有著重要的意義，同時(shí)由于實(shí)現(xiàn)了速度、位移的非接觸測(cè)量，為現(xiàn)場(chǎng)高壓斷路器的速度、位移測(cè)試提供了簡(jiǎn)單、實(shí)用、科學(xué)的測(cè)試手段。