一種基于振動(dòng)原理的換流變分接開(kāi)關(guān)狀態(tài)在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)技術(shù)方案

本發(fā)明專利技術(shù)公開(kāi)了一種基于振動(dòng)原理的換流變分接開(kāi)關(guān)狀態(tài)在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，振動(dòng)信號(hào)拾取模塊監(jiān)測(cè)換流變分接開(kāi)關(guān)操作過(guò)程中的機(jī)械振動(dòng)信號(hào)；數(shù)據(jù)采集與異常狀態(tài)監(jiān)測(cè)模塊用于確定傳感器頻響范圍和采集器的采集頻率，提取分接開(kāi)關(guān)正常和異常時(shí)的特征；常見(jiàn)故障診斷模塊用于對(duì)常見(jiàn)故障的特征進(jìn)行提取和診斷；放大濾波模塊用于對(duì)拾取的振動(dòng)信號(hào)進(jìn)行濾波和放大。本發(fā)明專利技術(shù)將振動(dòng)信號(hào)分析法引入到換流變分接開(kāi)關(guān)的機(jī)械故障診斷中，利用振動(dòng)加速度傳感器，非介入性地監(jiān)測(cè)換流變分接開(kāi)關(guān)操作過(guò)程中的機(jī)械振動(dòng)信號(hào)，獲取傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的狀態(tài)信息和工作模式，能夠方便準(zhǔn)確的在線監(jiān)測(cè)換流變分接開(kāi)關(guān)狀態(tài)。

【技術(shù)實(shí)現(xiàn)步驟摘要】

本專利技術(shù)屬于電氣檢測(cè)領(lǐng)域，尤其涉及一種基于振動(dòng)原理的換流變分接開(kāi)關(guān)狀態(tài)在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)。
技術(shù)介紹
隨著電力工業(yè)的迅速發(fā)展，電力設(shè)備容量和電力網(wǎng)絡(luò)規(guī)模也在日益擴(kuò)大，對(duì)供電質(zhì)量提出了更高的要求和前所未有的挑戰(zhàn)。因此，必須切實(shí)采取有效措施以提高電力系統(tǒng)的供電質(zhì)量，保證電力設(shè)備與系統(tǒng)的安全、可靠、經(jīng)濟(jì)和穩(wěn)定運(yùn)行。基于在線監(jiān)測(cè)與故障診斷技術(shù)的狀態(tài)維修策略，具有良好的應(yīng)用前景，是未來(lái)的主要發(fā)展趨勢(shì)。在直流輸電工程中，換流變壓器作為核心設(shè)備，是交直流輸電系統(tǒng)中的換流、逆變兩端接口的核心設(shè)備。它的投入和安全運(yùn)行是工程取得發(fā)電效益的關(guān)鍵和重要保證，同時(shí)使工業(yè)供電和居民供電的系統(tǒng)電壓保持穩(wěn)定。分接開(kāi)關(guān)作為換流變壓器中唯一可進(jìn)行機(jī)械動(dòng)作的部件，依靠分接開(kāi)關(guān)準(zhǔn)確及時(shí)的動(dòng)作，不僅可減少和避免電壓的大幅度波動(dòng)，而且可以強(qiáng)制分配負(fù)荷潮流，挖掘設(shè)備無(wú)功和有功出力，保證電力系統(tǒng)安全可靠運(yùn)行，增加電網(wǎng)調(diào)度的靈活性。換流變分接開(kāi)關(guān)的一次操作包含了一系列的動(dòng)作事件，這些事件中，觸頭的碰撞，摩擦等都伴隨有機(jī)械振動(dòng)信號(hào)的產(chǎn)生。一般，這些振動(dòng)信號(hào)可以使用體外傳感的方式進(jìn)行測(cè)試。當(dāng)分接開(kāi)關(guān)存在一些故障隱患時(shí)，由于觸頭動(dòng)作而引起分接開(kāi)關(guān)表面的振動(dòng)信號(hào)與正常狀態(tài)時(shí)相比會(huì)有所不同，因此測(cè)錄這些動(dòng)作過(guò)程的振動(dòng)波形，并對(duì)其進(jìn)行分析，與正常信號(hào)相比，就能有效地反映出換流變分接開(kāi)關(guān)的運(yùn)行工況。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路
本專利技術(shù)的目的在于提供一種基于振動(dòng)原理的換流變分接開(kāi)關(guān)狀態(tài)在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，旨在解決現(xiàn)有技術(shù)不能方便準(zhǔn)確的在線監(jiān)測(cè)換流變分接開(kāi)關(guān)狀態(tài)的問(wèn)題。本專利技術(shù)是這樣實(shí)現(xiàn)的，一種基于振動(dòng)原理的換流變分接開(kāi)關(guān)狀態(tài)在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)包括振動(dòng)信號(hào)拾取模塊、數(shù)據(jù)采集與異常狀態(tài)監(jiān)測(cè)模塊、常見(jiàn)故障診斷模塊、放大濾波模塊；所述的基于振動(dòng)原理的換流變分接開(kāi)關(guān)狀態(tài)在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)包括：振動(dòng)信號(hào)拾取模塊，采用振動(dòng)加速度傳感器，非介入性地監(jiān)測(cè)換流變分接開(kāi)關(guān)操作過(guò)程中的機(jī)械振動(dòng)信號(hào)，獲取傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的狀態(tài)信息和工作模式；放大濾波模塊，與所述振動(dòng)信號(hào)拾取模塊連接，用于對(duì)所述振動(dòng)信號(hào)拾取模塊采集的振動(dòng)信號(hào)進(jìn)行濾波和放大；數(shù)據(jù)采集與異常狀態(tài)監(jiān)測(cè)模塊，與所述放大濾波模塊連接，用于確定振動(dòng)加速度傳感器頻響范圍和采集器的采集頻率，采用瞬態(tài)信號(hào)分析方法，分別提取分接開(kāi)關(guān)正常和異常時(shí)的特征；常見(jiàn)故障診斷模塊，與所述數(shù)據(jù)采集與異常狀態(tài)監(jiān)測(cè)模塊連接，用于對(duì)分接開(kāi)關(guān)制動(dòng)失效故障、異常電弧故障、緊固件松動(dòng)故障、彈簧動(dòng)能不足故障四種故障的特征進(jìn)行提取提取和診斷。進(jìn)一步，所述振動(dòng)加速度傳感器設(shè)置有外殼，半導(dǎo)體激光器固定在封裝外殼左下角，分光棱鏡通過(guò)夾具置于封裝外殼內(nèi)左中部，分光棱鏡的入射面與入射激光垂直，質(zhì)量塊通過(guò)上表面兩側(cè)的螺釘、預(yù)壓彈簧與彈性材料塊剛性連接，質(zhì)量塊上表面正中間用UV膠固定測(cè)量鏡，參考鏡通過(guò)上表面兩側(cè)的螺釘、預(yù)壓彈簧與彈性材料塊剛性連接，并置于封裝外殼頂部正對(duì)測(cè)量鏡位置，經(jīng)分光棱鏡產(chǎn)生的相互垂直的入射光分別入射到參考鏡和測(cè)量鏡，分節(jié)PSD1和分節(jié)PSD2置于封裝外殼內(nèi)右面壁中上位置，無(wú)振動(dòng)時(shí)參考鏡反射光斑入射到分節(jié)PSD2中點(diǎn)，測(cè)量鏡反射光斑入射到PSD1中點(diǎn)，基座通過(guò)固定孔安裝在設(shè)備外殼上。進(jìn)一步，所述彈性材料塊由Co基形變強(qiáng)化型高彈性合金制成，為Co40NiCrMo合金；所述彈性材料塊包括縱向波浪形彈性片材和橫向波浪形彈性片材；所述縱向波浪形彈性片材由至少1塊縱向波浪形彈性片材分塊碼疊而成；橫向波浪形彈性片材由至少1塊橫向波浪形彈性片材分塊碼疊而成；所述預(yù)壓彈簧在沒(méi)有振動(dòng)時(shí)維持彈性材料塊的形變處于線性形變區(qū)域的中點(diǎn)。進(jìn)一步，所述放大濾波模塊包括：輸入端、放大電路、高通濾波電路、低通濾波電路和輸出端；所述輸入端與所述振動(dòng)信號(hào)拾取模塊連接；所述放大電路中設(shè)有三極管Q1，其基極連接輸入端，集電極接直流電壓端，發(fā)射極接地；所述高通濾波電路中設(shè)有三極管Q2，其基極連接三極管Q1的集電極，集電極接直流電壓端，發(fā)射極接地；所述低通濾波電路中設(shè)有三極管Q3，其基極連接三極管Q2的發(fā)射極，集電極接直流電壓，發(fā)射極接地，且發(fā)射極與所述輸出端連接。進(jìn)一步，所述高通濾波電路中還包括：串聯(lián)的電容C4和電容C5，連接于三極管Q2的基極與三極管Q1的集電極之間；電阻R8，連接于所述三極管Q2的基極和集電極之間；電阻R7，一端連接三極管Q2的發(fā)射極，另一端通過(guò)電容C4連接三極管Q1的集電極；所述低通濾波電路中還包括：串聯(lián)的電阻R10和電阻R11，連接于三極管Q2的發(fā)射極與三極管Q3的基極之間；電容C7，一端接地，另一端連接三極管Q3的基極；電容C6，一端連接三極管Q3的發(fā)射極，另一端通過(guò)電阻R10連接三極管Q2的發(fā)射極；所述輸入端還連接有直流偏置電路，所述直流偏置電路包括：串聯(lián)連接的電阻R2和電阻R3，連接于直流電壓端與輸入端之間；電阻R1，一端接地，另一端通過(guò)電阻R2連接直流電壓端；電容C1，并聯(lián)連接于所述電阻R1的兩端；所述放大電路中：所述三極管Q1的基極與所述輸入端之間連接有電容C2；所述三極管Q1的基極與集電極之間連接有電阻R4；所述三極管Q1的集電極通過(guò)并聯(lián)連接的電阻R6和電容C3與所述直流電壓端連接；所述三極管Q1的發(fā)射極通過(guò)電阻R5接地；所述三極管Q2的發(fā)射極通過(guò)電阻R9接地；所述三極管Q3的發(fā)射極通過(guò)電阻R12接地，并且所述三極管Q3的發(fā)射極通過(guò)電容C8與所述輸出端連接。本專利技術(shù)將振動(dòng)信號(hào)分析法引入到換流變分接開(kāi)關(guān)的機(jī)械故障診斷中，利用振動(dòng)加速度傳感器，非介入性地監(jiān)測(cè)換流變分接開(kāi)關(guān)操作過(guò)程中的機(jī)械振動(dòng)信號(hào)，獲取傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的狀態(tài)信息和工作模式，實(shí)現(xiàn)了換流變分接開(kāi)關(guān)的狀態(tài)監(jiān)測(cè)技術(shù)以實(shí)現(xiàn)設(shè)備維修的合理化、規(guī)范化、科學(xué)化，能夠方便準(zhǔn)確的在線監(jiān)測(cè)換流變分接開(kāi)關(guān)狀態(tài)；本專利技術(shù)的放大濾波模塊，通過(guò)放大電路將輸入信號(hào)放大后，再通過(guò)高通濾波電路過(guò)濾掉高頻噪聲、低通濾波電路過(guò)濾掉低頻噪聲，在實(shí)現(xiàn)了放大濾波作用的同時(shí)，只使用了三個(gè)三極管Q1、Q2、Q3以及若干電阻、電容，在大規(guī)模生產(chǎn)時(shí)可以起到節(jié)省成本的作用；三極管Q2、Q3的信號(hào)輸入連接基極，信號(hào)輸出連接發(fā)射極，可以起到輸入阻抗變化的作用，即輸入阻抗高、輸出阻抗低，從而克服低輸入阻抗對(duì)信號(hào)的影響，增強(qiáng)電路對(duì)噪聲的抑制。附圖說(shuō)明圖1是本專利技術(shù)實(shí)施例提供的基于振動(dòng)原理的換流變分接開(kāi)關(guān)在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖；圖2是本專利技術(shù)實(shí)施例提供的震動(dòng)聲測(cè)試流程圖；圖中：1、振動(dòng)信號(hào)拾取模塊；2、放大濾波模塊；3、數(shù)據(jù)采集與異常狀態(tài)監(jiān)測(cè)模塊；4、常見(jiàn)故障診斷模塊；圖3是本專利技術(shù)實(shí)施例提供的放大濾波模塊結(jié)構(gòu)示意圖。具體實(shí)施方式為能進(jìn)一步了解本專利技術(shù)的
技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路
、特點(diǎn)及功效，茲例舉以下實(shí)施例，并配合附圖詳細(xì)說(shuō)明如下。結(jié)合圖1和圖2對(duì)本專利技術(shù)的結(jié)構(gòu)和原理做說(shuō)明：下面結(jié)合圖1對(duì)本專利技術(shù)的結(jié)構(gòu)做詳細(xì)的描述：本專利技術(shù)的基于振動(dòng)原理的換流變分接本文檔來(lái)自技高網(wǎng)...

【技術(shù)保護(hù)點(diǎn)】
一種基于振動(dòng)原理的換流變分接開(kāi)關(guān)狀態(tài)在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，其特征在于，所述的基于振動(dòng)原理的換流變分接開(kāi)關(guān)狀態(tài)在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)包括：振動(dòng)信號(hào)拾取模塊，采用振動(dòng)加速度傳感器，非介入性地監(jiān)測(cè)換流變分接開(kāi)關(guān)操作過(guò)程中的機(jī)械振動(dòng)信號(hào)，獲取傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的狀態(tài)信息和工作模式；放大濾波模塊，與所述振動(dòng)信號(hào)拾取模塊連接，用于對(duì)所述振動(dòng)信號(hào)拾取模塊采集的振動(dòng)信號(hào)進(jìn)行濾波和放大；數(shù)據(jù)采集與異常狀態(tài)監(jiān)測(cè)模塊，與所述放大濾波模塊連接，用于確定振動(dòng)加速度傳感器頻響范圍和采集器的采集頻率，采用瞬態(tài)信號(hào)分析方法，分別提取分接開(kāi)關(guān)正常和異常時(shí)的特征；常見(jiàn)故障診斷模塊，與所述數(shù)據(jù)采集與異常狀態(tài)監(jiān)測(cè)模塊連接，用于對(duì)分接開(kāi)關(guān)制動(dòng)失效故障、異常電弧故障、緊固件松動(dòng)故障、彈簧動(dòng)能不足故障四種故障的特征進(jìn)行提取提取和診斷。

【技術(shù)特征摘要】
1.一種基于振動(dòng)原理的換流變分接開(kāi)關(guān)狀態(tài)在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，其特征在于，
所述的基于振動(dòng)原理的換流變分接開(kāi)關(guān)狀態(tài)在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)包括：
振動(dòng)信號(hào)拾取模塊，采用振動(dòng)加速度傳感器，非介入性地監(jiān)測(cè)換流變分
接開(kāi)關(guān)操作過(guò)程中的機(jī)械振動(dòng)信號(hào)，獲取傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的狀態(tài)信息和工作模式；
放大濾波模塊，與所述振動(dòng)信號(hào)拾取模塊連接，用于對(duì)所述振動(dòng)信號(hào)拾
取模塊采集的振動(dòng)信號(hào)進(jìn)行濾波和放大；
數(shù)據(jù)采集與異常狀態(tài)監(jiān)測(cè)模塊，與所述放大濾波模塊連接，用于確定振
動(dòng)加速度傳感器頻響范圍和采集器的采集頻率，采用瞬態(tài)信號(hào)分析方法，分
別提取分接開(kāi)關(guān)正常和異常時(shí)的特征；
常見(jiàn)故障診斷模塊，與所述數(shù)據(jù)采集與異常狀態(tài)監(jiān)測(cè)模塊連接，用于對(duì)
分接開(kāi)關(guān)制動(dòng)失效故障、異常電弧故障、緊固件松動(dòng)故障、彈簧動(dòng)能不足故
障四種故障的特征進(jìn)行提取提取和診斷。
2.如權(quán)利要求1所述的基于振動(dòng)原理的換流變分接開(kāi)關(guān)狀態(tài)在線監(jiān)測(cè)系
統(tǒng)，其特征在于，所述振動(dòng)加速度傳感器設(shè)置有外殼，半導(dǎo)體激光器固定在
封裝外殼左下角，分光棱鏡通過(guò)夾具置于封裝外殼內(nèi)左中部，分光棱鏡的入
射面與入射激光垂直，質(zhì)量塊通過(guò)上表面兩側(cè)的螺釘、預(yù)壓彈簧與彈性材料
塊剛性連接，質(zhì)量塊上表面正中間用UV膠固定測(cè)量鏡，參考鏡通過(guò)上表面
兩側(cè)的螺釘、預(yù)壓彈簧與彈性材料塊剛性連接，并置于封裝外殼頂部正對(duì)測(cè)
量鏡位置，經(jīng)分光棱鏡產(chǎn)生的相互垂直的入射光分別入射到參考鏡和測(cè)量鏡，
分節(jié)PSD1和分節(jié)PSD2置于封裝外殼內(nèi)右面壁中上位置，無(wú)振動(dòng)時(shí)參考鏡
反射光斑入射到分節(jié)PSD2中點(diǎn)，測(cè)量鏡反射光斑入射到PSD1中點(diǎn)，基座

\t通過(guò)固定孔安裝在設(shè)備外殼上。
3.如權(quán)利要求2所述的基于振動(dòng)原理的換流變分接開(kāi)關(guān)狀態(tài)在線監(jiān)測(cè)系
統(tǒng)，其特征在于，所述彈性材料塊由Co基形變強(qiáng)化型高彈性合金制成，為
Co40NiCrMo合金；所述彈性材料塊包括縱向波浪形彈性片材和橫向波浪形
彈性片材；
所述縱向波浪形彈性片材由至少1塊縱向波浪形彈性片材分塊碼疊而
成；橫向波浪形彈性片材由至少1塊橫向波浪形彈性片材分塊碼疊而成；
所述預(yù)壓彈簧在沒(méi)有振動(dòng)時(shí)維持彈性材料塊的形變處于線性...

【專利技術(shù)屬性】
技術(shù)研發(fā)人員：康真，張超，劉志遠(yuǎn)，王瑞，張瑋，崔海婷，蘇淼，劉洋，魯聰，馬文長(zhǎng)，安婧，劉先福，馬龍華，王歡龍，郭鐳，
申請(qǐng)(專利權(quán))人：國(guó)家電網(wǎng)公司，國(guó)網(wǎng)寧夏電力公司檢修公司，南京優(yōu)能特電力科技發(fā)展有限公司，
類型：發(fā)明
國(guó)別省市：北京;11