基于振动能量突变的高压断路器同期性检测装置及方法制造方法及图纸

一种基于振动能量突变的高压断路器同期性检测装置，包括：三个振动传感器，分别固定安装在高压断路器三个分相运行基座上；一同步采集卡，由依次连接的同步高速A/D转换模块和抗混叠滤波模块构成，同步高速A/D转换模块分别接收所述三个振动传感器的输出；依次连接的信号分析处理模块和诊断结论输出模块，信号分析处理模块输入同步采集卡的抗混叠滤波模块输出、诊断结论输出模块还外连一同期指标数据库。本发明专利技术还涉及采用所述装置进行高压断路器同期性在线检测的方法。本发明专利技术由于采用了实时振动数据，并且进行了同期性参数的计算和故障隐患判定，可以在不停电情况下有效、更准确地得到高压断路器同期性指标，提高了高压断路器本身的运行效率和可靠性。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种高压断路器同期性在线检测装置，尤其涉及一种基于振动能量突变的高压断路器同期性在线检测装置。本专利技术还涉及采用所述装置进行高压断路器同期性在线检测的方法。
技术介绍
高压断路器是一种具有灭弧功能的大电流开断装置，肩负着电力系统的控制和保护双重任务，是发电厂和变电站必不可少的电气设备。随着电气设备状态检修水平发展，对高压断路器同期性在线诊断的技术要求越来越高。高压断路器三相不同期性是指高压断路器分闸或合闸时各极间的触头分离或接触瞬间的最大时间差异。DL/T596-2005电力设备预防性试验规程中，对高压断路器同期性的具体要求如下：a.相间合闸不同期性不大于5ms；b.相间分闸不同期性不大于3ms；c.同相各断口间合闸不同期性不大于3ms；d.同相各断口间分闸不同期性不大于2ms；由于现有的同期性测试技术受到传统思维禁锢，实施中将高压断路器退出运行之后，通过辅助直流电源测试主回路的脉冲信号变化，检测三相触头动作引起脉冲边沿突变的时间间隔判断其同期性。但是，此判别办法不仅无法在线测试，更重要的高压断路器带电运行和离线运行时动触头实质上有所不同；另外，实现在线测试高压断路器三相同期性，对状态检修意义重大，既可以避免高压断路器带故障运行，又可避免定期预试规程对高压断路器状态正常时的过度维修。因此，专利技术一种可以更快捷、更准确、更安全的在线诊断高压断路器同期性的方法就显得亟为重要。
技术实现思路
本专利技术所要解决的第一个技术问题，就是提供一种基于振动能量突变的高压断路器同期性在线检测装置。本专利技术所要解决的第二个技术问题，就是提供一种采用上述装置进行高压断路器同期性在线检测方法。采用本专利技术的装置和方法，可高效准确地在线识别高压断路器三相动触头撞击时间间隔。解决上述第一个技术问题，本专利技术采用的技术方案是：一种基于振动能量突变的高压断路器同期性检测装置，其特征是包括：参见图1三个振动传感器，分别固定安装在所述高压断路器三个分相运行基座上；一同步采集卡，由依次连接的同步高速A/D转换模块和抗混叠滤波模块构成，所述同步高速A/D转换模块分别接收所述三个振动传感器的输出；依次连接的信号分析处理模块和诊断结论输出模块，所述信号分析处理模块输入同步采集卡的抗混叠滤波模块输出、诊断结论输出模块还外连一同期指标数据库。所述三个振动传感器为型号完全相同的传感器。所述的同步采集卡采用中触发模式，以某个振动传感器与动触头运动方向一致的X轴输出作为触发信号。信号分析处理模块将振动信号进行经验模态(EMD)分解，本征模态函数(IMF)是信号序列时间尺度的局部特性，表征了高压断路器操动过程撞击时刻的能量突变，用于判定是否三相同期以及不同期时间。上述装置可实现高压断路器带电分合闸操动过程中，检测三相动触头产生第一次撞击的时间节点是否符合同期性要求。解决上述第二个技术问题，本专利技术采用的技术方案是：一种采用上述装置进行基于振动能量突变的高压断路器同期性检测方法，其特征是包括以下步骤：步骤1：首先将采集到高压断路器操动状态下的振动信号预处理，滤波去噪后通过频谱分析确定动触头出现的最大能量撞击的频率范围，然后将得到的高压断路器振动信号进行EMD分解，共得到10个IMF分量；采用能量贡献率进行验证，IMF的能量贡献率的相应计算公式为Mi=1NΣk=1N|ci(kΔt)|2-[1NΣk=1Nci(kΔt)]2Σi=1n(1NΣk=1N|ci(kΔt)|2-[1NΣk=1Nci(kΔt)]2)]]>式中：ci(t)代表各阶imf分量，△t代表采样时间间隔，k＝1,2…N代表每一阶imf分量的各个采样点。根据上式，计算出IMF分量贡献率数值较大(在此保留两位小数)的阶数；步骤2：使用传感器进行在线监测，对保留的IMF分量的c(t)进行Hilbert变换，获取该信号的解析形式为z(t)＝c(t)+jH[c(t)]＝a(t)ejφ(T)，其幅值函数a(t)=c2(t)+H2[c(t)]]]>式中：H[c(t)]代表将函数c(t)进行Hilbert变换，a(t)是变换后信号的幅值，也就是其包络振动信号的能量与无动作时的频带能量比定义为Ri=Σj=1N|aj(t)|2NΣi=1n[ai(t)NΣj=1Nc2(t)+H2[c(t)]]]]>式中：j＝1,2…N,代表整个采集过程中出现振动的时段与其间歇时段对此频带能量比设定动作判定阈值，当某一相动触头发生超阈值振动，即判断为开始动作；信号分析处理模块开始对采集到的其余两相的振动信号数据进行处理；步骤3：对于保留的IMF分量，求解他们的同期指标所谓同期指标，主要有两个方面:③重构相空间已知{x1,x2,x3,…,xN本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种基于振动能量突变的高压断路器同期性检测装置，其特征是包括：三个振动传感器，分别固定安装在所述高压断路器三个分相运行基座上；一同步采集卡，由依次连接的同步高速A/D转换模块和抗混叠滤波模块构成，所述同步高速A/D转换模块分别接收所述三个振动传感器的输出；依次连接的信号分析处理模块和诊断结论输出模块，所述信号分析处理模块输入同步采集卡的抗混叠滤波模块输出，所述的诊断结论输出模块还外连一同期指标数据库。

【技术特征摘要】
1.一种基于振动能量突变的高压断路器同期性检测装置，其特征是包
括：
三个振动传感器，分别固定安装在所述高压断路器三个分相运行基座上；
一同步采集卡，由依次连接的同步高速A/D转换模块和抗混叠滤波模块
构成，所述同步高速A/D转换模块分别接收所述三个振动传感器的输出；
依次连接的信号分析处理模块和诊断结论输出模块，所述信号分析处理
模块输入同步采集卡的抗混叠滤波模块输出，所述的诊断结论输出模块还外
连一同期指标数据库。
2.根据权利要求所述的基于振动能量突变的高压断路器同期性检测装
置，其特征是：所述的三个振动传感器为型号完全相同的传感器；所述的同
步采集卡采用中触发模式，以某个振动传感器与动触头运动方向一致的X轴
输出作为触发信号；所述的信号分析处理模块将振动信号进行经验模态分解，
本征模态函数是信号序列时间尺度的局部特性，表征了高压断路器操动过程
撞击时刻的能量突变，用于判定三相触头的不同期性及不同期时间。
3.一种如权利要求1或2所述装置进行基于振动能量突变的高压断路器
同期性检测方法，其特征是包括以下步骤：
步骤1：首先将采集到高压断路器操动状态下的振动信号进行滤波去噪
预处理，然后通过频谱分析确定动触头出现的最大能量撞击的频率范围，之
后将得到的高压断路器振动信号进行EMD分解，共得到10个IMF分量；
采用能量贡献率进行验证，IMF的能量贡献率的相应计算公式为：
Mi=1NΣk=1N|ci(kΔt)|2-[1NΣk=...

【专利技术属性】
技术研发人员：谭金，刘石，高庆水，蔡笋，张楚，杨毅，徐广文，邓少翔，金格，姚泽，杜胜磊，李力，朱誉，陈哲，
申请(专利权)人：广东电网有限责任公司电力科学研究院，
类型：发明
国别省市：广东;44