一种高压断路器机械故障快速诊断系统的制作方法
【专利摘要】一种高压断路器机械故障快速诊断系统，包括振动传感器（1）、信号处理电路（2）、数据采集卡（3）、计算机（4）。所述的振动传感器（1）固定安装于高压断路器的横梁（6）上，通过信号线振动传感器（1）和信号处理电路（2）连接，信号处理电路（2）的输出与数据采集卡（3）连接，所述的数据采集卡（3）的输入通道与断路器机构箱内合闸和分闸位置信号连接，数据采集卡（3）通过通信总线（9）与计算机（4）连接。该高压断路器机械故障快速诊断系统通过自动记录合闸振动信号和分闸振动信号进行故障诊断，能够实时地对高压断路器的状态和工作性能进行评估，从而保证高压断路器安全、可靠的工作。
【专利说明】一种高压断路器机械故障快速诊断系统
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种断路器的机械故障诊断，具体涉及一种高压断路器机械故障快速诊断系统。
【背景技术】
[0002]高压断路器是电力系统中重要的设备，当电力系统出现短路等异常情况时，断路器的拒动、误动、慢动和三相不同期性等机械故障都可能造成恶性事故，甚至可以引起设备爆炸，给人民的生命和国家财产带来巨大损失。随着电网运行自动化程度和可靠性要求的提高，对高压断路器的可靠性提出了更高的要求。因此对高压断路器的运行中出现的故障及时的进行诊断显得十分重要，进行高压断路器机械故障的诊断研究具有巨大的经济和社会效益。
[0003]目前实行的计划性预防检修盲目性大，费时、费力，还会带来很多非必要的停工，并且频繁的操作以及过度的拆卸检修会降低断路器的可靠性。因此，如何对断路器的工作状态进行有效的监测，及时发现断路器的故障，对有缺陷部位提前进行处理，避免断路器故障恶性发展，防止断路器爆炸等恶性事故的发生，对于保障电网的安全可靠运行有着十分重要的意义。随着电力系统对经济性要求的不断提高，计划检修已不能适应现场的需求，对高压断路器机械状态进行监测和故障诊断已是大势所趋。
【发明内容】
[0004]本发明针对高压断路器使用和维护中存在盲目性大、费时费力、停电检修时间长等问题，提供一种适用于高压断路器的在线监测和机械故障诊断系统，能够快速、方便地判断高压断路器的状态，确保高压断路器长期安全可靠工作。
[0005]本发明技术方案为:
一种高压断路器机械故障快速诊断系统，包括振动传感器(I)、信号处理电路(2)、数据采集卡(3)、计算机(4)。
[0006]信号处理电路(2 )包括恒流源(2.1)和信号放大器(2.2)，数据采集卡包括A/D模块(3.1)和I/O模块(3.2);振动传感器(I)固定安装在高压断路器(5)的横梁(6)上，振动传感器(I)、恒流源(2.1)和信号放大器(2.2)依次连接，信号放大器(2.2)输出端与A/D模块(3.1)输入端相连接，I/O模块(3.2)的输入端与断路器机构箱内合闸位和分闸位开关接点相连接；数据采集卡(3)通过通信总线(9)与计算机(4)连接。
[0007]高压断路器机械故障快速诊断系统的高压断路器机械故障诊断过程包括以下步骤:
步骤S01，恒流源(2.1)提供振动传感器(I)工作电流，并由工作电流获得与被测振动量相关的电压信号，电压信号为振动传感器(I)的振动信号，电压信号送入信号放大器(2.2 )放大，放大后的电压信号送到数据采集卡(3 )的A/D模块(3.1)，将电压信号转换为数字信号，即振动信号转换为了数字信号，将数字信号传送到计算机； 步骤S02，I/O模块(3.2)监测断路器机构箱内合闸位(8.1)和分闸位(8.1)开关接点的信号，并将合闸位(8.1)和分闸位(8.2)开关节点信号传送到计算机；
步骤S03，计算机(4)接收到步骤SOl的振动信号和步骤S02合闸位(8.1)和分闸位(8.2)开关接点信号后，计算机(4)比较步骤SOl的数字信号与预设滤噪阈值，并判断步骤S02的合闸位(8.1)和分闸位(8.2)开关接点信号，分析诊断高压断路器机械故障。
[0008]步骤S03具体包括以下步骤:
1)计算机(4)在线监测断路器振动信号，将断路器振动信号与预设滤噪阈值进行比较，如果大于等于预设滤噪阈值，则进入步骤2)，判断是否为合闸过程，否则继续监测A/D模块(3.1)的输出信号；
2)如果高压断路器(5)的分闸位开关闭合而合闸位开关打开，则判断此过程为合闸过程，记录一组合闸振动信号后进行合闸状态阈值判断，如果断路器振动信号小于合闸状态阈值，则完成合闸振动信号记录，并退回到步骤I)继续监测断路器振动信号，否则继续记录合闸振动信号；
3)如果高压断路器(5)的合闸位开关闭合而分闸位开关打开，则判断此过程为分闸过程，记录分闸振动信号，记录一组分闸振动信号后进行分闸状态阈值判断，如果所测振动信号小于分闸状态阈值，则完成分闸振动信号记录，并退回到步骤I)继续监测断路器振动信号，否则继续记录分闸振动信号。
[0009]步骤S03计算机采集到步骤SOl的振动信号和步骤S02合闸位(8.1)和分闸位(8.2)开关接点信号后，计算机(4)对采集到的信号处理过程还包括:提取振动信号的包络谱，基于包络谱提取振动信号频谱，将振动信号频谱与预先建立的断路器故障特征库中的数据进行比对，实现故障诊断。
[0010]所述故障特征库建立过程包括:将正常状态和故障状态的断路器提取到的振动信号频谱进行比对，对故障断路器所有可能出现的机械故障逐一进行比对，由此建立振动信号频谱与高压断路器机械故障对应的故障特征库。
[0011]与现有技术相比，本发明有益效果为:本发明应用分合闸振动信号诊断高压断路器机械故障，能够实时地对高压断路器的状态和工作性能进行评估，从而保证高压断路器安全、可靠的工作，该系统可以解决现有的高压断路器采取的定期监测和诊断方法的不足，减少不必要的损失，确保高压断路器在电力系统中的可靠性和稳定性，为坚强智能电网系统提供有力的保障。
【专利附图】
【附图说明】
[0012]图1为发明的机械故障诊断系统示意图。
[0013]图2为发明的机械故障诊断系统结构框图。
[0014]图3为发明的机械故障诊断系统的监测流程图。
[0015]图中有:振动传感器1、信号处理电路2、恒流源2.1、信号放大器2.2、数据采集卡
3、A/D模块3.1、I/O模块3.2、计算机4、断路器灭弧室组件5、横梁6、支撑脚7、机构箱8、通信总线9。
【具体实施方式】[0016]下面结合附图对本发明作进一步说明。
[0017]由图1可见，一种高压断路器机械故障快速诊断系统，该高压断路器机械故障快速诊断系统包括振动传感器(I)、信号处理电路(2)、数据采集卡(3)、计算机(4);所述的振动传感器(I)固定安装于高压断路器的横梁(6 )上，通过信号线振动传感器(I)和信号处理电路(2 )连接，信号处理电路(2 )的输出与数据采集卡(3 )连接，所述的数据采集卡(3 )的输入通道与断路器机构箱内合闸和分闸位置信号连接，数据采集卡(3)通过通信总线(9)与计算机(4)连接。
[0018]由图2可见，信号处理电路(2)包括恒流源(2.1)和信号放大器(2.2)，数据采集卡包括A/D模块(3.1)和I/O模块(3.2);振动传感器(I)固定安装在高压断路器(5)的横梁(6)上，振动传感器(I)、恒流源(2.1)和信号放大器(2.2)依次连接，信号放大器(2.2)输出端与A/D模块(3.1)输入端相连接,I/O模块(3.2)的输入端与断路器机构箱内合闸位和分闸位开关接点相连接；数据采集卡(3)通过通信总线(9)与计算机(4)连接。
[0019]由图3可见，高压断路器机械故障快速诊断系统的高压断路器机械故障诊断过程包括以下步骤:
步骤S01，恒流源(2.1)提供振动传感器(I)工作电流，并由工作电流获得与被测振动量相关的电压信号，电压信号为振动传感器(I)的振动信号，电压信号送入信号放大器(2.2)放大，放大后的电压信号送到数据采集卡(3)的A/D模块(3.1)，将电压信号转换为数字信号，即振动信号转换为了数字信号，将数字信号传送到计算机；
步骤S02，I/O模块(3.2)监测断路器机构箱内合闸位(8.1)和分闸位(8.1)开关接点的信号，并将合闸位(8.1)和分闸位(8.2)开关节点信号传送到计算机；
步骤S03，计算机(4)接收到步骤SOl的振动信号和步骤S02合闸位(8.1)和分闸位(8.2)开关接点信号后，计算机(4)比较步骤SOl的数字信号与预设滤噪阈值，并判断步骤S02的合闸位(8.1)和分闸位(8.2)开关接点信号，分析诊断高压断路器机械故障。
[0020]步骤S03具体包括以下步骤:
1)计算机(4)在线监测断路器振动信号，将断路器振动信号与预设滤噪阈值进行比较，如果大于等于预设滤噪阈值，则进入步骤2)，判断是否为合闸过程，否则继续监测A/D模块(3.1)的输出信号；
2)如果高压断路器(5)的分闸位开关闭合而合闸位开关打开，则判断此过程为合闸过程，记录一组合闸振动信号后进行合闸状态阈值判断，如果断路器振动信号小于合闸状态阈值，则完成合闸振动信号记录，并退回到步骤I)继续监测断路器振动信号，否则继续记录合闸振动信号；
3)如果高压断路器(5)的合闸位开关闭合而分闸位开关打开，则判断此过程为分闸过程，记录分闸振动信号，记录一组分闸振动信号后进行分闸状态阈值判断，如果所测振动信号小于分闸状态阈值，则完成分闸振动信号记录，并退回到步骤I)继续监测断路器振动信号，否则继续记录分闸振动信号。
[0021]以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出:对于本【技术领域】的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。
【权利要求】
1.一种高压断路器机械故障快速诊断系统，其特征在于:包括振动传感器(I)、信号处理电路(2)、数据采集卡(3)、计算机(4)； 所述信号处理电路(2)包括恒流源(2.1)和信号放大器(2.2)； 所述数据采集卡包括A/D模块(3.1)和I/O模块(3.2)； 所述振动传感器(I)固定安装在高压断路器(5)的横梁(6)上，所述振动传感器(I)、恒流源(2.1)和信号放大器(2.2)依次连接，所述信号放大器(2.2)输出端与A/D模块(3.1)输入端相连接，所述I/O模块(3.2)的输入端与断路器机构箱内合闸位(8.1)和分闸位(8.2)开关接点相连接；数据采集卡(3)与计算机(4)相连接。
2.根据权利要求1所述的一种高压断路器机械故障快速诊断系统，其特征在于，所述高压断路器机械故障快速诊断系统的高压断路器机械故障诊断过程包括以下步骤: 步骤SOl，所述恒流源(2.1)提供振动传感器(I)工作电流，并由所述工作电流获得与被测振动量相关的电压信号，所述电压信号为振动传感器(I)的振动信号，所述电压信号送入信号放大器(2.2)放大，放大后的电压信号送到数据采集卡(3)的A/D模块(3.1)，将电压信号转换为数字信号，即振动信号转换为了数字信号，将所述数字信号传送到计算机； 步骤S02，I/O模块(3.2)监测断路器机构箱内合闸位(8.1)和分闸位(8.1)开关接点的信号，并将所述合闸位(8.1)和分闸位(8.2)开关节点信号传送到计算机； 步骤S03，计算机(4)接收到步骤SOl的振动信号和步骤S02合闸位(8.1)和分闸位(8.2)开关接点信号后，计算机(4)比较所述步骤SOl的数字信号与预设滤噪阈值，并判断所述步骤S02的合闸位(8.1)和分闸位(8.2)开关接点信号，分析诊断高压断路器机械故障。
3.根据权利要求2所述的一种高压断路器机械故障快速诊断系统，其特征在于，所述步骤S03具体包括以下步骤: 1)计算机(4)在线监测断路器振动信号，将断路器振动信号与预设滤噪阈值进行比较，如果大于等于预设滤噪阈值，则进入步骤2)，判断是否为合闸过程，否则继续监测A/D模块(3.1)的输出信号； 2)如果高压断路器(5)的分闸位开关闭合而合闸位开关打开，则判断此过程为合闸过程，记录一组合闸振动信号后进行合闸状态阈值判断，如果断路器振动信号小于合闸状态阈值，则完成合闸振动信号记录，并退回到步骤I)继续监测断路器振动信号，否则继续记录合闸振动信号； 3)如果高压断路器(5)的合闸位开关闭合而分闸位开关打开，则判断此过程为分闸过程，记录分闸振动信号，记录一组分闸振动信号后进行分闸状态阈值判断，如果所测振动信号小于分闸状态阈值，则完成分闸振动信号记录，并退回到步骤I)继续监测断路器振动信号，否则继续记录分闸振动信号。
4.根据权利要求2所述的一种高压断路器机械故障快速诊断系统，其特征在于，所述步骤S03计算机采集到步骤SOl的振动信号和步骤S02合闸位(8.1)和分闸位(8.2)开关接点信号后，计算机(4)对采集到的信号处理过程还包括:提取振动信号的包络谱，基于包络谱提取振动信号频谱，将振动信号频谱与预先建立的断路器故障特征库中的数据进行比对，实现故障诊断。
5.根据权利要求4所述的一种高压断路器机械故障快速诊断系统，其特征在于，所述故障特征库建立过程包括:将正常状态和故障状态的断路器提取到的振动信号频谱进行比对，对故障断路器所有可能出现的机械故障逐一进行比对，由此建立振动信号频谱与高压断路器机械故障对应的故障特征库。
6.根据权利要求1所述的一种高压断路器机械故障快速诊断系统，其特征在于，所述数据采集卡(3 )通过通信 总线(9 )与计算机(4 )连接。
【文档编号】G01H11/06GK103776622SQ201410007890
【公开日】2014年5月7日 申请日期:2014年1月8日 优先权日:2014年1月8日
【发明者】田涛, 吕小华, 李炎, 陈昊, 张建忠, 戴秀嵩 申请人:江苏省电力公司检修分公司