一种永磁机构真空断路器多信号采集系统技术方案

本实用新型专利技术涉及一种永磁机构真空断路器多信号采集系统，包括信号采集单元、中央处理单元、通讯单元和上位机单元。信号采集单元包括永磁体表面磁场强度信号采集模块、振动信号采集模块、操作机构电流信号采集模块、触头接触压力信号采集模块和灭弧室屏蔽罩电位信号采集模块。该系统可对永磁体表面磁场强度信号、机械振动信号、操作机构电流信号、触头接触压力信号和灭弧室屏蔽罩电位信号进行采集，补充了断路器的采集信号类型，扩充了断路器采集信号的数据库；实现了对易发生机械故障位置振动信号的准确定位采集，实时定位监测断路器关键机械部件的工作状态；该系统中央处理单元采用双CPU结构，可实现快速大量数据处理和信息实时存储。

【技术实现步骤摘要】
一种永磁机构真空断路器多信号采集系统
本技术涉及一种永磁机构真空断路器多信号采集系统。
技术介绍
断路器是电力系统中最重要的控制和保护设备，其运行状态直接影响着电力系统的运行稳定性和供电可靠性。随着智能电网的建设与发展，不仅要求断路器能够可靠运行和实现智能化操作，而且对断路器状态监测的准确性也提出了更高的要求。全面科学地对断路器的信号进行采集，可以为电力运行部门制定检修策略提供正确的依据。永磁机构是一种电磁操动、永磁保持的断路器操动机构。目前，永磁机构已广泛应用于中压真空断路器领域。因此，对永磁机构真空断路器信号采集方法的研究具有重要的意义。 目前对于永磁机构真空断路器信号的采集，主要针对永磁机构真空断路器操作机构电流信号和机械振动信号。操作机构电气回路电流信号可以反映出永磁操作机构线圈是否老化，供电回路中接触器接触情况等重要的操作机构电气回路信息。永磁机构真空断路器机械振动信号可以反映断路器动作时，脱扣器、分闸弹簧、绝缘拉杆等重要部件的工作状态。 然而，作为复杂的电力设备，影响永磁机构真空断路器的工作状态的因素不仅限于操作机构电气回路和断路器的机械部件。还应该考虑触头接触情况和灭弧室绝缘情况。触头接触情况可以用动静触头之间的接触压力来反映。当永磁机构真空断路器动静触头之间接触压力减小时，在断路器合闸的末期，会出现明显的触头弹跳，进而导致触头表面烧蚀，甚至熔焊的现象；对于永磁机构真空断路器而言，真空灭弧室的真空度关系到灭弧室内部的绝缘性能，当灭弧室真空度下降时，会严重影响到永磁机构真空断路器的开断与关合性能。真空灭弧室屏蔽罩电位信号可以反映灭弧室的绝缘情况。因此，需要对触头接触压力信号和真空灭弧室屏蔽罩电位信号进行采集。 此外，永磁机构真空断路器的分合闸终端位置需要依靠永磁体的保持力实现分合闸终端位置的保持。然而永磁体在外界条件影响下，可能会出现退磁的现象。这会导致在永磁体表面产生的磁场强度减小，进而减弱永磁体的保持力，影响断路器在分合闸终端位置的分合闸保持状态。因此，需要对永磁机构真空断路器中永磁体的磁场强度进行监测。 然而，目前在永磁机构真空断路器信号采集领域，很少针对永磁体磁场强度信号、触头接触压力信号、真空灭弧室屏蔽罩电位信号进行采集。尤其没有对上述五种信号进行综合采集的采集系统。
技术实现思路
针对现有技术存在的不足，本技术提供一种永磁机构真空断路器多信号采集系统。 本技术的技术方案是: 一种永磁机构真空断路器多信号采集系统，包括信号采集单元、中央处理单元、通讯单元和上位机单元。 所述的信号采集单元包括永磁体表面磁场强度信号采集模块、振动信号采集模块、操作机构电流信号采集模块、触头接触压力信号采集模块和灭弧室屏蔽罩电位信号采集模块； 所述中央处理单元包括信号转换模块和中央处理模块。 所述信号采集单元的永磁体表面磁场强度信号采集模块的输出端、振动信号采集模块的输出端、操作机构电流信号采集模块的输出端、触头接触压力信号采集模块的输出端和灭弧室屏蔽罩电位信号采集模块的输出端分别连接信号转换模块的输入端，信号转换模块的输出端连接中央处理模块的输入端，中央处理模块的输出端与通讯单元的输入端连接，通讯单元的输出端与上位机单元连接。 所述的永磁体表面磁场强度信号采集模块安装在永磁机构真空断路器内部永磁体表面，振动信号采集模块有多个分别安装在永磁机构真空断路器的绝缘拉杆、分闸弹簧、脱扣器和永磁机构真空断路器基座，操作机构电流信号采集模块安装在永磁机构真空断路器操作机构的电气回路中，触头接触压力信号采集模块有多个分别安装在永磁机构真空断路器的各相绝缘拉杆和触头弹簧的连接处，灭弧室屏蔽罩电位信号采集模块安装在永磁机构真空断路器的真空灭弧室外部。 所述中央处理单元的中央处理模块采用DSP处理器和ARM处理器组成双CPU结构，双CPU之间采用双口 RAM连接。 所述信号采集单元的永磁体表面磁场强度信号采集模块采用霍尔磁场探头。 所述信号采集单元的振动信号采集模块采用振动传感器。 所述信号采集单元的操作机构电流信号采集模块采用电流传感器。 所述信号采集单元的触头接触压力信号采集模块采用压力传感器。 所述信号采集单元的灭弧室屏蔽罩电位信号采集模块采用电场探头。 所述中央处理单元的信号转换模块与中央处理模块之间连接有电平转换电路。 本技术的有益效果在于: 基于多信号米集系统，可同时对永磁体表面磁场强度信号、机械振动信号、操作机构电气回路电流信号、触头接触压力信号和灭弧室屏蔽罩电位信号进行采集，补充了断路器的采集信号类型，扩充了断路器采集信号的数据库；基于断路器多个位置振动信号的采集，实现了对易发生机械故障位置振动信号的准确在线定位采集，可以实时定位监测断路器关键机械部件的工作状态；断路器多信号采集系统的中央处理单元采用双CPU结构，可实现快速大量数据处理和信息实时存储。实时存储的数据信息可作为断路器信号的历史数据库。 【附图说明】 图1为本技术【具体实施方式】的永磁机构真空断路器多信号采集系统的结构框图； 图2为本技术【具体实施方式】的永磁机构真空断路器多信号采集系统的中央处理单元的双CPU结构及功能示意图； 图3为本技术【具体实施方式】的永磁机构真空断路器多信号采集系统的中央处理单元的电平转换电路图； 图4为本技术【具体实施方式】的永磁机构真空断路器多信号采集系统通讯单元电路图。 【具体实施方式】 下面结合附图对本技术【具体实施方式】进行详细说明。 本实施方式以ZW45-12型永磁机构真空断路器为例，对永磁机构真空断路器进行多信号采集，如图1所示，永磁机构真空断路器多信号采集系统包括信号采集单元、中央处理单元、通讯单元和上位机单元。信号采集单元的永磁体表面磁场强度信号采集模块的输出端、振动信号采集模块的输出端、操作机构电流信号采集模块的输出端、触头接触压力信号采集模块的输出端和灭弧室屏蔽罩电位信号采集模块的输出端分别连接中央处理单元的信号转换模块的输入端，中央处理单元的信号转换模块的输出端连接中央处理单元的中央处理模块的输入端，中央处理模块的输出端与通讯单元的输入端连接，通讯单元的输出端与上位机单元连接。 信号米集单兀的米集信号包括:永磁体表面磁场强度信号、机械振动信号、操作机构电流信号、触头接触压力信号和灭弧室屏蔽罩电位信号。中央处理单元将接收到的信号进行信号处理后，通过通讯单元传递给上位机单元；通讯单元是连接中央处理单元和上位机单元的信号传输通道；上位机单元接收通讯单元传递的信号数据，实现在上位机上的操作、查询、显示、存储、编辑和打印等人机交互功能。 信号采集单元包括永磁体表面磁场强度信号采集模块、振动信号采集模块、操作机构电流信号采集模块、触头接触压力信号采集模块和灭弧室屏蔽罩电位信号采集模块。 永磁体表面磁场强度信号采集模块采用霍尔探头测量永磁体表面磁场强度，霍尔探头穿过永磁机构真空断路器的底部，并安装在永磁机构真空断路器内部的永磁体表面，霍尔探头选用型号为LT-1.4型磁场探头。 振动信号采集模块采用振动传感器采集永磁机构真空断路器的机械振动信号，振动传感器分别安装在本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种永磁机构真空断路器多信号采集系统，其特征在于：包括信号采集单元、中央处理单元、通讯单元和上位机单元；所述的信号采集单元包括永磁体表面磁场强度信号采集模块、振动信号采集模块、操作机构电流信号采集模块、触头接触压力信号采集模块和灭弧室屏蔽罩电位信号采集模块；所述中央处理单元包括信号转换模块和中央处理模块；所述信号采集单元的永磁体表面磁场强度信号采集模块的输出端、振动信号采集模块的输出端、操作机构电流信号采集模块的输出端、触头接触压力信号采集模块的输出端和灭弧室屏蔽罩电位信号采集模块的输出端分别连接信号转换模块的输入端，信号转换模块的输出端连接中央处理模块的输入端，中央处理模块的输出端与通讯单元的输入端连接，通讯单元的输出端与上位机单元连接；所述的永磁体表面磁场强度信号采集模块安装在永磁机构真空断路器内部永磁体表面，振动信号采集模块有多个分别安装在永磁机构真空断路器的绝缘拉杆、分闸弹簧、脱扣器和永磁机构真空断路器基座，操作机构电流信号采集模块安装在永磁机构真空断路器操作机构的电气回路中，触头接触压力信号采集模块有多个分别安装在永磁机构真空断路器的各相绝缘拉杆和触头弹簧的连接处，灭弧室屏蔽罩电位信号采集模块安装在永磁机构真空断路器的真空灭弧室外部。...

【技术特征摘要】
1.一种永磁机构真空断路器多信号采集系统，其特征在于:包括信号采集单元、中央处理单元、通讯单元和上位机单元； 所述的信号采集单元包括永磁体表面磁场强度信号采集模块、振动信号采集模块、操作机构电流信号采集模块、触头接触压力信号采集模块和灭弧室屏蔽罩电位信号采集模块； 所述中央处理单元包括信号转换模块和中央处理模块； 所述信号采集单元的永磁体表面磁场强度信号采集模块的输出端、振动信号采集模块的输出端、操作机构电流信号采集模块的输出端、触头接触压力信号采集模块的输出端和灭弧室屏蔽罩电位信号采集模块的输出端分别连接信号转换模块的输入端，信号转换模块的输出端连接中央处理模块的输入端，中央处理模块的输出端与通讯单元的输入端连接，通讯单元的输出端与上位机单元连接； 所述的永磁体表面磁场强度信号米集模块安装在永磁机构真空断路器内部永磁体表面，振动信号采集模块有多个分别安装在永磁机构真空断路器的绝缘拉杆、分闸弹簧、脱扣器和永磁机构真空断路器基座，操作机构电流信号采集模块安装在永磁机构真空断路器操作机构的电气回路中，触头接触压力信号采集模块有多个分别安装在永磁机构真空断路器的各相绝缘拉杆和触头弹簧的连接处，灭弧室屏蔽...

【专利技术属性】
技术研发人员：曹辰，林莘，温苗，李鑫涛，杨壮壮，徐建源，张明理，
申请(专利权)人：沈阳工业大学，
类型：新型
国别省市：辽宁;21