一种基于泛在电力物联网的高压断路器综合试验装置及方法

1.一种基于泛在电力物联网的高压断路器综合试验装置，其特征在于，包括引线装置、对接装置、二次回路检测机、接触电阻测试器、若干个机械运动部件位移检测装置、通信装置和服务器，所述引线装置安装在高压断路器外壳上，所述引线装置包括引线壳和若干个引线柱，引线柱安装在引线壳内，所述高压断路器二次回路的待检测端口分别通过导线与引线柱连接，所述对接装置包括对接盒和对接头，所述对接盒与引线盒匹配，所述对接头安装在对接盒内，所述二次回路检测机通过所述对接头以及引线柱与高压断路器二次回路的待检测端口连通并对待检测端口之间的通断状态进行检测；所述接触电阻测试器包括两对接线夹、直流电流源和电压测量仪，所述两对接线夹均连接高压断路器的上接线柱以及下接线柱，一对接线夹与直流电流源连接，另一对接线夹与电压测量仪连接；所述机械运动部件位移检测装置安装在高压断路器的机械运动部件上，并检测机械运动部件的位移；所述二次回路检测机、电压测量仪以及机械运动部件位移检测装置均通过通信装置与服务器连接；所述高压断路器二次回路的待检测端口包括成对的供电端口和若干个节点端口，高压断路器二次回路的检测需要模拟提供高压断路器的各个待测工作状态，在待测工作状态下测试相应节点端口之间的通断状态，所述对接盒侧面设置有供电连接盒，所述引线壳内的供电端口通过供电导线延伸到引线壳外壁，所述供电连接盒设置有与所述供电导线抵接的供电触头，所述供电触头与二次回路检测机连接，所述二次回路检测机通过所述供电触头以及供电导线为高压断路器的二次回路的供电端口供电；所述对接盒还包括上对接板、下对接板、上导电板、绝缘隔层、下导电板、若干个上弹簧和若干个下弹簧，所述二次回路检测机包含通路检测模块，所述对接头包括呈工字型的上部和与上部连接的下部，所述下部的底端加工有与引线柱匹配的盲孔，所述上对接板、下对接板、上导电板以及下导电板均与对接盒壁固定连接，所述上导电板以及下导电板位于上对接板和下对接板之间，所述绝缘隔层位于上导电板和下导电板之间并使上导电板与下导电板绝缘，所述上导电板、绝缘隔层、下导电板以及下对接板均加工有位置与引线柱对应的通孔，所述对接头的上部中部卡入所述绝缘隔层的通孔内，所述上导电板以及下导电板的通孔内壁与对接头具有间隙，所述对接头的下部穿过下对接板上的通孔，对接头底端的盲孔内壁与引线头抵接，所述上弹簧以及下弹簧的数量与对接头相同，所述上弹簧一端固定在上对接板上，上弹簧另一端与接线头顶部固定连接，所述下弹簧一端固定在下对接板上，下弹簧另一端与对接头上部连接，上弹簧以及下弹簧的一端均通过导线接地，上弹簧以及下弹簧的另一端分别通过电子开关与直流电源Vcc连接，电子开关的控制端与二次回路检测机连接，所述上导电板以及下导电板均与二次回路检测机连接。 2.根据权利要求1所述的一种基于泛在电力物联网的高压断路器综合试验装置，其特征在于，所述二次回路检测机包括机壳、逻辑控制器、可变电压源、显示屏、操作按钮和通路检测模块，所述逻辑控制器、可变电压源以及通路检测模块均安装在机壳内，所述显示屏以及操作按钮均安装在机壳外壁，所述可变电压源与供电触头连接，所述可变电压源、显示屏、操作按钮以及通路检测模块均与逻辑控制器连接，所述操作按钮用于切换检测项目，所述显示屏显示检测结果，所述逻辑控制器与通信装置连接。 3.根据权利要求1或2所述的一种基于泛在电力物联网的高压断路器综合试验装置，其特征在于，所述机械运动部件位移检测装置包括若干个远控声波发生器和若干个联网录音装置，若干个所述远控声波发生器安装在高压断路器的壳体内，所述远控声波发生器发出的声波具有球形波阵面，所述联网录音装置固定安装在机械运动部件上随机械运动部件移动，所述联网录音装置将收集到的声波数据通过通信装置发送到服务器，所述远控声波发生器与通信装置连接，所述服务器根据声波数据获得机械运动部件在高压断路器分合闸过程中的位移情况，进而获得高压断路器的机械特性检测结果。 4.根据权利要求3所述的一种基于泛在电力物联网的高压断路器综合试验装置，其特征在于，所述远控声波发生器包括球面超声换能器、驱动器、电池、通信单元和频率控制器，所述球面超声换能器与驱动器连接，所述电池为驱动器、通信单元以及频率控制器供电，所述驱动器与控制器连接，所述频率控制器通过通信单元与通信装置连接，服务器通过频率控制器以及驱动器，控制球面超声换能器发出设定频率的声波。 5.根据权利要求4所述的一种基于泛在电力物联网的高压断路器综合试验装置，其特征在于，所述球面超声换能器包括橡胶层、两个压电陶瓷半球壳、金属壳、安装座、供电线和内置电池，两个所述压电陶瓷半球壳拼合成球形状，两个所述压电陶瓷半球壳的内正电极和内负电极同过导线连接，两个所述压电陶瓷半球壳的外正电极和外负电极通过供电线与驱动器连接，所述内置电池为驱动器以及频率控制器供电，所述驱动器与频率控制器连接，所述橡胶层覆盖所述压电陶瓷半球壳，所金属壳套设在橡胶层外侧，所述金属壳与安装座固定连接，所述安装座可拆卸安装在高压断路器壳体内的隔板上。 6.根据权利要求5所述的一种基于泛在电力物联网的高压断路器综合试验装置，其特征在于，所述安装座中部具有空腔，所述频率控制器、驱动器以及内置电池均安装在所述空腔内；所述安装座底部加工有凹陷，所述凹陷内固定有磁铁，所述磁铁吸附在高压断路器壳体内的隔板上。 7.根据权利要求5所述的一种基于泛在电力物联网的高压断路器综合试验装置，其特征在于，所述压电陶瓷半球壳加工有缺口，两个所述压电陶瓷半球壳拼合后所述缺口成圆孔状，所述橡胶层具有与所述圆孔状缺口对应的通孔，所述金属壳对应橡胶层缺口位置加工有腔体，空体壁加工有气孔，所述金属壳的腔体通过所述气孔与大气连通。 8.根据权利要求4所述的一种基于泛在电力物联网的高压断路器综合试验装置，其特征在于，所述联网录音装置包括声音传感器、采集卡、存储器、电池和第二通信单元，所述声音传感器、存储器、电池以及第二通信单元均与采集卡连接，采集卡采集声音传感器采集到的数据并通过第二通信单元上传，服务器通过第二通信单元控制采集卡工作或休眠。 9.一种基于泛在电力物联网的高压断路器综合试验方法，适用于如权利要求3至8任一项所述的一种基于泛在电力物联网的高压断路器综合试验装置，其特征在于，包括以下步骤：A）在机械运动部件上安装联网录音装置，在高压断路器的壳体内安装若干个远控声波发生器，标定联网录音装置随机械运动部件的位移与每个远控声波发生器的距离函数，称为距离标定函数；B）将对接盒与引线壳对接，二次回路检测机按照预设程序控制供电触头以及对接头进行二次回路端口通断状态的检测；C）控制高压断路器进行分合闸动作，在高压断路器分合闸过程中，控制远控声波发生器持续发出不同频率的声波，启动联网录音装置记录并上传在分合闸过程中采集到的声音数据；D）分析全部联网录音装置上传的声音数据，获得联网录音装置获得的声音信号的频率变化，根据频率变化以及距离标定函数，获得分合闸过程中每个时刻联网录音装置的位移量；E）根据分合闸过程中每个时刻联网录音装置的位移，获得分合闸过程中机械运动部件的位移，进而获得高压断路器机械特性试验结果；F）将两对接线夹与高压断路器的上接线柱以及下接线柱连接，一对接线夹与直流电流源连接，另一对接线夹与电压测量仪连接，打开直流电流源，电压测量仪测得电压；G）将步骤B）、步骤E以及步骤F）测得结果通过通信装置上传到服务器；H）服务器根据预设判断条件，判断高压断路器的检测状态是否处于正常范围内，若是则记录结果，反之，则在记录结果后发出告警。 10.根据权利要求9所述的一种基于泛在电力物联网的高压断路器综合试验方法，其特征在于，步骤A）中获得距离标定函数的方法包括：A1）获取联网录音装置的安装位置 的运动轨迹 ，在轨迹 上等间距的划 分参考点 ，在轨迹 的两端选定一端作为轨迹起点；A2）选定一个远控声波发生器的安装位置 ， 表示远控声波发生器的安装位置 的集合；A3）计算参考点 与 的距离 ,计算参考点 与轨迹起点沿运动轨迹 的距离 ，令 ，拟合获得距离 在选定 下对 的函数 ，作为联网录 音装置的安装位置 与选定 的距离标定函数；A4）返回步骤A2）直到遍历全部远控声波发生器的安装位置 。 11.根据权利要求9或10所述的一种基于泛在电力物联网的高压断路器综合试验方法，其特征在于，步骤B）中，二次回路检测机按照预设程序控制供电触头以及对接头进行二次回路端口通断状态的检测的方法为：操作高压断路器使其依次处于待测工作状态，若待测工作状态需要使供电端口带电，则为对应的供电触头供电；当高压断路器使其处于待测工作状态时，依据预设程序确定需要进行通断状态检测的两个待检测端口，进而确定对应的引线柱位置，进而确定对应的两个对接头，通过闭合对应的电子开关使其中一个对接头连接的上弹簧通电，使另一个对接连接的下弹簧通电，上弹簧以及下弹簧均发生收缩，分别带动对应对接头向上移动或向下移动，使得两个对接头分别与上导电板和下导电板抵接，即两个对接头分别与上导电板和下导电板抵接导通，二次回路检测机上导电板以及下导电板之间是否导通，即可判断对应的二次回路的两个待检测端口之间的通断状态。 12.根据权利要求9所述的一种基于泛在电力物联网的高压断路器综合试验方法，其特征在于，步骤A）中，安装联网录音装置以及远控声波发生器的方法包括：A1）列举高压断路器的机械运动部件，建立其在高压断路器分合闸过程中的运动模型；A2）获得机械运动部件在高压断路器分合闸过程中运动轨迹最长的点，选择在安装手段允许的情况下最为靠近运动轨迹最长的点的位置作为联网录音装置的安装位置；A3）在高压断路器的壳体内选择远控声波发生器的安装位置，使每个联网录音装置在随机械运动部件运动过程中，被远控声波发生器的波阵面始终覆盖。 13.根据权利要求12所述的一种基于泛在电力物联网的高压断路器综合试验方法，其特征在于，步骤A3）中，选择远控声波发生器的安装位置的方法包括：A31）在联网录音装置安装位置 的运动轨迹上 等间距的划分参考点 ， 表示运动轨迹集合，添加一个远控声波发生器的安装位置 ；A32）在安装手段允许的情况下，使得值 最小，其中 表示全部联 网录音装置的安装位置， 表示安装位置 的运动轨迹， 表示参考点 与安装位置 的连线与联网录音装置安装位置 运动轨迹 法向的夹角；A33）检查在联网录音装置安装位置的运动轨迹 中，是否存在与远控声波发生器的 安装位置 连线被高压断路器部件遮挡的轨迹区段，若不存在，则结束本方法，将已添加 的远控声波发生器的安装位置 作为远控声波发生器的安装位置， 表示添加的远 控声波发生器的安装位置的数量，若存在，则进入步骤A34）；A34）以该遮挡的轨迹区段视为新的运动轨迹集合，添加一个远控声波发生器的安装位 置 ，并重复步骤A32）至A33），直到本方法在步骤A33）中被结束。 14.根据权利要求13所述的一种基于泛在电力物联网的高压断路器综合试验方法，其特征在于，步骤A34）中，在遮挡的轨迹区段的两端均添加延伸重叠段纳入新的运动轨迹集合。 15.根据权利要求9所述的一种基于泛在电力物联网的高压断路器综合试验方法，其特征在于，步骤C）中，联网录音装置以高于最高声波频率的 倍频率采样感振元件的位置偏移量， ，构成数据流存储，同时将该数据流与时间标签关联，将数据流以及所关联的时间标 签一起作为声音数据上传。 16.根据权利要求15所述的一种基于泛在电力物联网的高压断路器综合试验方法，其特征在于，步骤D）包括：D1）获得全部远控声波发生器发出的频率集合；D2）以集合中的每个频率为中心频率，以设定带宽，对声音数据分别进行窄带滤波，获得若干个滤波结果，该滤波结果为离散形式；D3）对滤波结果进行差值拟合，获得滤波结果的全部波峰；D4）统计两个波峰之间的时间差，该时间差减小时表示联网录音装置靠近发出对应频率的远控声波发生器，靠近距离为该时间差与声速的积，反之，若该时间差增大，则表示联网录音装置远离发出对应频率的远控声波发生器，远离距离为该时间差与声速的积；D5）由距离标定函数获得对应时刻联网录音装置的位置，进而获得分合闸过程中每个时刻联网录音装置的位移量。 17.根据权利要求15所述的一种基于泛在电力物联网的高压断路器综合试验方法，其特征在于，步骤D1）中，远控声波发生器之间的频率间距大于获得等于步骤D2）中设定带宽的5倍，远控声波发生器发出的声波均为超声波。 18.根据权利要求9所述的一种基于泛在电力物联网的高压断路器综合试验方法，其特征在于，步骤C）开始前，控制远控声波发生器发出预设频率及强度的声波并持续预设时间，联网录音装置记录并上传采集到的声音数据，分析采集到的声音数据获得频率成分即其强度，若与实验室条件下标定的频率成分以及强度差别小于设定阈值，则继续执行本方法，反之，终止本方法并发出告警。