一种基于振声检测的万能式断路器机械故障诊断装置制造方法及图纸

本实用新型专利技术为一种基于振声检测的万能式断路器机械故障诊断装置，该装置的组成包括：工控机、I/O控制板卡、继电器模块、调压模块、电源模块、电压调理模块、传感器模块、信号调理模块和数据采集模块；其中，工控机与I/O控制板卡相连；I/O控制板卡与继电器模块相连；调压模块与继电器模块相连；电源模块分别与传感器模块、信号调理模块、电压调理模块相连；传感器模块分别与电压调理模块、信号调理模块相连；信号调理模块与数据采集模块相连；数据采集模块与工控机相连。本实用新型专利技术能通过断路器三个环节动作过程中的振动与声音信号来反映其所处的机械状态，可方便、可靠地对断路器进行全面的故障诊断。

【技术实现步骤摘要】

本技术涉及低压断路器动作过程中相关信号的检测，尤其是万能式断路器，当无法侵入式检测相关信号来反映断路器机械状态的时候，借助测量振动信号与声音信号的非侵入式故障诊断装置，属断路器故障诊断装置。
技术介绍
断路器在电力系统运行中起控制和保护的作用，其运行、维护和检修情况与整个系统密切相关。万能式断路器作为低压大容量断路器的代表，其机械状态的好坏与低压配电网的运维水准密切相关。低压配电网的健康程度往往直接决定了电力用户的用电质量水平。如果低压断路器本身就出现故障，则无法用来分配电能和保护线路及电源设备的过载、欠电压、短路等，给低压电网带来重大的隐患。因此，针对万能式断路器应进行及时的故障诊断。大多数断路器的故障诊断装置需采集分合闸线圈电流与电压、触头受力、动触头行程或主轴转角等测量信号，这些检测方式的缺点在于需与断路器电气连接或侵入其内部。需电气连接的检测方式无法带电安装，检测时会影响其所处电网部分的持续运行，而侵入式的检测方式的安装过程困难，不易于信号的检测。为实现非侵入式检测一般采用振动信号或者声音信号的检测，振动信号的检测方式抗干扰强，灵敏度高，但测量方向固定，仅能检测轴线方向引起的振动；声音信号的检测方式测量来源广，可更好地检测由触头动作引起不同方向振动以及内部其他连接机械器件振动所产生的声音，但易受周边噪声干扰，造成测量的不稳定性。两种检测方式的传感器安装方便，其中振动信号的测量仅需将加速度传感器粘贴在断路器的外壳，而声音传感器的检测，仅需将拾音器非接触地固定于断路器附近即可。因此，可采用振动与声音信号联合的检测方式，从而使断路器机械故障的诊断更便捷可靠。断路器的动作过程分为储能、合闸、分闸三个环节，针对断路器的故障，一般仅以其中部分环节作为研究对象，如：仅对储能过程进行故障诊断，或者仅对分合闸过程进行故障诊断。但是断路器三个环节的任何一个环节出现故障，断路器都不能可靠运行。因此，需对断路器的三个环节的动作过程进行监测，以实现断路器动特性的故障诊断。
技术实现思路
本技术的目的是针对上述不足，提供一种基于振声检测的万能式断路器机械故障诊断装置，该装置通过工控机、调压模块与传感器模块等器件的协调作用，能在检测部分不与断路器电气连接或者非侵入式的情况下，检测断路器三个环节动作过程中的振动与声音信号来反映其所处的机械状态，可方便、可靠地对断路器进行全面的故障诊断。本技术的技术方案为：一种基于振声检测的万能式断路器机械故障诊断装置，该装置的组成包括：工控机、I/O控制板卡、继电器模块、调压模块、电源模块、电压调理模块、传感器模块、信号调理模块和数据采集模块；其中，工控机与I/O控制板卡相连；I/O控制板卡与继电器模块相连；调压模块与继电器模块相连；电源模块分别与传感器模块、信号调理模块、电压调理模块相连；传感器模块分别与电压调理模块、信号调理模块相连；信号调理模块与数据采集模块相连；数据采集模块与工控机相连；所述的继电器模块为固态继电器；所述的调压模块包括电磁继电器、交流接触器、同步齿轮减速电动机和调压器，其连接关系为电磁继电器与交流接触器相连，交流接触器与同步齿轮减速电动机相连，同步齿轮减速电动机与调压器相连；所述的电源模块为开关电源；所述的电压调理模块包括电压调理电路和恒流源模块，二者各自独立；所述的传感器模块的组成包括四个各自独立的传感器，四个传感器分别为单轴压阻式加速度传感器、KZ501A拾音器、内装IC压电式加速度传感器和KZ502B拾音器；所述的信号调理模块由四个相同且各自独立的的信号调理电路组成；所述的数据采集模块为数据采集卡。本技术的实质性特点为：本技术是用于对万能式断路器的机械故障的诊断，确保检测对象的故障及时发现，从而有效地避免电网事故发生，保证断路器的保护特性的可靠性和稳定性。其具有以下功能特点：1、检测方式方便有效，加速度传感器和拾音器安装方便且无需与试品电气连接，检测时不影响断路器的正常运行，同时利用对应的振动与声音信号各自的优势，实现优势互补，可对框架式断路器故障有效地检测且故障诊断准确率高。2、诊断装置的适应性好，针对不同厂家与型号的断路器，试验前只需通过调压模块，将电压调节到所对应产品的额定电压，便可对不同试品进行控制，进而实现对断路器动作过程中振动与声音信号的采集。3、针对断路器的动作过程，选用不同型号的加速度传感器与拾音器测量，能够精确地检测对应的动作过程中的信号，实现对断路器整个动作过程的监测。4、装置中的高性能工业控制机，可对试验数据自动存储，便于以后查询，并且内置先进的数据处理和分析软件，便于测试人员的操作使用。本技术的有益效果为：本技术由工控机可通过PCL720+发出储能、合闸、分闸指令，使断路器完成相应的储能、合闸、分闸动作，检测时无需手动操作断路器，更方便地控制断路器动作过程，并且选用振动与声音信号的联合检测方式，二者结合具有互补性，能更好地反映断路器的机械状态，对储能、合闸、分闸动作过程中的振动与声音信号实时采集，实现断路器动作过程的全程监测。附图说明下面结合附图对本技术进一步说明。图1是技术装置的组成图。其中虚线框内为振声检测新型装置。图2是技术装置的控制电路；图3是技术装置的信号采集示意图。图4是技术装置的信号调理模块中的信号调理电路图。图5是电压调理模块中的电压调理电路图。图6是振声信号检测以及故障诊断流程图。图7是万能式断路器故障在线诊断系统的效果图。具体实施方式下面结合附图对本技术进行说明，但它们不对本技术作任何限制。本技术为一种基于振声检测的万能式断路器机械故障诊断装置，整体结构框图如图1中虚线框内所示，其组成包括：工控机1、I/O控制板卡2、继电器模块3、调压模块4、电源模块5、电压调理模块6、传感器模块7、信号调理模块8、数据采集模块9；其中，工控机1与I/O控制板卡2相连；I/O控制板卡2与继电器模块3相连；调压模块4与继电器模块3相连；电源模块5分别与传感器模块7、信号调理模块8、电压调理模块6相连；传感器模块7分别与电压调理模块6、信号调理模块8相连；信号调理模块8与数据采集模块9相连；数据采集模块9与工控机1相连；I/O控制板卡2可采用研华PCL720+板卡；继电器模块3为固态继电器；具体可优选美格尔JGX-1F固态继电器；图2所示的控制电路表示，工控机通过PCL-720+板卡直接控制继电器模块中的固态继电器ACSSR，进而再通过固态继电器ACSSR的通断来控制调压模块，以实现对试品所需电压的调节。调压模块4由电磁继电器、交流接触器、同步齿轮减速电动机和调压器组成，各器件之间的连接关系为电磁继电器与交流接触器相连，交流接触器与同步齿轮减速电动机相连，同步齿轮减速电动机与调压器相连；其中继电器模块3的固态继电器与调压模块4的电磁继电器相连，调压模块4的调压器与试品的附件线圈相连；具体可优选欧姆龙型号为LY4N-4的电磁继电器、德力西型号为CJX2-1810的交流接触器、ZHENG型号为60KTYZ的同步齿轮减速电动机、CHLVFU型号为TDGC2-15的调压器；电源模块5为开关电源；具体可优选为明伟Q-120C开关电源。电压调理模块6分别由各自独本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种基于振声检测的万能式断路器机械故障诊断装置，其特征为该装置的组成包括：工控机、I/O控制板卡、继电器模块、调压模块、电源模块、电压调理模块、传感器模块、信号调理模块和数据采集模块；其中，工控机与I/O控制板卡相连；I/O控制板卡与继电器模块相连；调压模块与继电器模块相连；电源模块分别与传感器模块、信号调理模块、电压调理模块相连；传感器模块分别与电压调理模块、信号调理模块相连；信号调理模块与数据采集模块相连；数据采集模块与工控机相连；所述的继电器模块为固态继电器；所述的调压模块包括电磁继电器、交流接触器、同步齿轮减速电动机和调压器，其连接关系为电磁继电器与交流接触器相连，交流接触器与同步齿轮减速电动机相连，同步齿轮减速电动机与调压器相连；所述的电源模块为开关电源；所述的电压调理模块包括电压调理电路和恒流源模块，二者各自独立；所述的传感器模块的组成包括四个各自独立的传感器，四个传感器分别为单轴压阻式加速度传感器、KZ501A拾音器、内装IC压电式加速度传感器和KZ502B拾音器；所述的信号调理模块由四个相同且各自独立的的信号调理电路组成；所述的数据采集模块为数据采集卡。

【技术特征摘要】
1.一种基于振声检测的万能式断路器机械故障诊断装置，其特征为该装置的组成包括：工控机、I/O控制板卡、继电器模块、调压模块、电源模块、电压调理模块、传感器模块、信号调理模块和数据采集模块；其中，工控机与I/O控制板卡相连；I/O控制板卡与继电器模块相连；调压模块与继电器模块相连；电源模块分别与传感器模块、信号调理模块、电压调理模块相连；传感器模块分别与电压调理模块、信号调理模块相连；信号调理模块与数据采集模块相连；数据采集模块与工控机相连；所述的继电器模块为固态继电器；所述的调压模块包...

【专利技术属性】
技术研发人员：孙曙光，于晗，杜太行，赵黎媛，齐玲，张立阳，张强，
申请(专利权)人：河北工业大学，
类型：新型
国别省市：天津;12