一种隔离开关操动机构故障诊断系统和方法技术方案

本发明专利技术涉及一种隔离开关操动机构故障诊断系统和方法，包括分别与数据采集卡连接的电流钳、加速度传感器和声音传感器，数据采集卡与故障诊断服务器连接；故障诊断服务器被配置为：根据电流钳获取的隔离开关驱动电机电流信号中，电流均值是否超出设定值判断隔离开关驱动电机的工作状态；根据加速度传感器获取的隔离开关操动机构振动信号中，信号峰值的出现时间是否在设定范围内，判断隔离开关操动机构的工作状态状态；根据声音传感器获取的隔离开关操动机构声音信号中，无关频率信号是否存在，判断隔离开关的操动机构存在机械故障。判断隔离开关的操动机构存在机械故障。判断隔离开关的操动机构存在机械故障。

【技术实现步骤摘要】
一种隔离开关操动机构故障诊断系统和方法


[0001]本专利技术涉及隔离开关运维
，具体为一种隔离开关操动机构故障诊断系统和方法。

技术介绍

[0002]本部分的陈述仅仅是提供了与本专利技术相关的
技术介绍
信息，不必然构成在先技术。
[0003]高压隔离开关结构简单、制造方便，是电力系统中常见的开关设备，同时其存在较多的运行故障。例如在频繁的操作过程中，隔离开关存在动静触头松动、传动机构卡涩、开合不到位等机械故障。如不及时处理，随着故障的进一步扩大，会引发触头温度上升、出现悬浮放电等现象，进而导致组合电器隔离开关烧蚀，引发事故的发生。
[0004]目前常见的隔离开关机械故障会通过超声波探伤、振动声学法检测、红外热像检测以及驱动电机电流检测等方式检测并诊断隔离开关运行中的机械故障。超声波探伤的检测区域主要为隔离开关法兰根部周围磁柱区域，其有效性与探头和绝缘子曲率的耦合度有关，受到作业人员操作情况的干扰误判率较高；振动声学法检测操作简单、安装方便，但是对于一些特定零件的故障，其引发的振动与正常运行的振动频率接近，难以分离信号得到准确的检测结果，还需要进一步完善；红外热成像检测通过绝缘子的发热确定故障点的位置，其更适合大规模的简单检测，通常在常规巡检或是作为辅助性检测。
[0005]目前常见的检测方式只能应对有限类型的机械故障，运维人员执行隔离开关故障诊断时需根据经验选择不同的检测方式，会受到检测经验的影响导致诊断结果不稳定。

技术实现思路

[0006]为了解决上述
技术介绍
中存在的技术问题，本专利技术提供一种隔离开关操动机构故障诊断系统和方法，利用隔离开关操动机构驱动电机的电流信号、振动信号及声音信号，经包络法、时域分析法、频域分析法对隔离开关操动机构的工作状态进行诊断，从而综合多种传感器数据实现对隔离开关机械故障的诊断。
[0007]为了实现上述目的，本专利技术采用如下技术方案：
[0008]本专利技术的第一个方面提供一种隔离开关操动机构故障诊断系统，包括：分别与数据采集卡连接的电流钳、加速度传感器和声音传感器，数据采集卡与故障诊断服务器连接；
[0009]故障诊断服务器被配置为：
[0010]根据电流钳获取的隔离开关驱动电机电流信号中，电流均值是否超出设定值判断隔离开关驱动电机的工作状态；
[0011]根据加速度传感器获取的隔离开关操动机构振动信号中，信号峰值的出现时间是否在设定范围内，判断隔离开关操动机构的工作状态状态；
[0012]根据声音传感器获取的隔离开关操动机构声音信号中，无关频率信号是否存在，判断隔离开关的操动机构存在机械故障。
[0013]电流钳夹持在驱动电机三相电流的任意一相电流线上，采集操动机构的驱动电机电流信号。
[0014]加速度传感器连接在操动机构箱上，采集隔离开关操动机构的振动信号。
[0015]声音传感器通过支架固定在操动机构箱的侧面，采集隔离开关分合闸过程中操动机构的声音信号。
[0016]数据采集卡收集电流信号、振动信号和声音信号传输至故障诊断服务器。
[0017]本专利技术的第二个方面提供上述微波场中样品体相温度测量方法，包括以下步骤：
[0018]获取隔离开关的驱动电机的电流信号，经希尔伯特变换得到电流包络线，当电流包络线中的平均值与驱动电机正常合闸的电流平均值之间的差，占驱动电机正常合闸的电流平均值的百分比超出设定值，驱动电机处于异常工作状态；否则为正常工作状态；
[0019]获取隔离开关的操动机构的振动信号，得到信号峰值的出现时间，当信号峰值出现时间与正常合闸时信号峰值出现时间之间的差，占正常合闸时信号峰值出现时间的百分比超出设定范围时，操动机构处于异常工作状态；否则处于正常工作状态；
[0020]获取隔离开关合闸时的声音信号，经小波包分解得到振动信号频率，当振动信号频率在设定分量之间的均值占基准值的百分比超出设定范围时，操动机构存在机械故障；否则处于正常工作状态。
[0021]电流信号经希尔伯特变换得到电流包络线，根据正常合闸时的驱动电机电流取其平均值，定义为标准电流值I
N
；
[0022]根据电流包络线中设定采样点之间的数据得到平均值I
AV
；
[0023]根据若K1>5％，则驱动电机工作异常。
[0024]获得正常合闸时采样点中的振动信号幅值的最大值，记录下其位置标号为n，根据n与采样频率的乘积得到信号峰值出现的时间t
n
；
[0025]遍历振动信号的所有数据，确定其信号峰值，并得到对应的时间t
n1
；
[0026]根据若满足
‑
5％<K2<5％，则振动信号正常；否则操动机构处于异常工作状态。
[0027]当隔离开关的操动机构处于正常工作状态时，根据声音信号判断合闸动作时是否存在无关频率信号的影响，若存在无关频率，则操动机构处于正常工作状态；若不存在无关频率，则操动机构存在机械故障。
[0028]当隔离开关的操动机构处于异常工作状态时，无论是否存在无关频率信号的影响，操动机构均存在机械故障。
[0029]声音信号经小波包分解后，过滤无关频率信号。
[0030]与现有技术相比，以上一个或多个技术方案存在以下有益效果：
[0031]1、利用隔离开关操动机构驱动电机的电流信号、振动信号及声音信号，经包络法、时域分析法、频域分析法对隔离开关操动机构的工作状态进行诊断，从而综合多种传感器数据实现对隔离开关机械故障的诊断。
[0032]2、通过驱动电机电流信号进行故障判断，当隔离开关发生卡涩故障时，操动机构的机械传动装置承受的阻力会变大，导致驱动电机的输出转轴转矩增大，进而反映为驱动
电机的输出力矩增大，从而使得电机需要更高的输出功率，而在输入电压不变的情况下，输出功率的提高反映为驱动电机电流的增大。
[0033]3、通过操动机构振动及声音信号实现诊断，振动信号会以声音的方式发出，会被声音传感器获取到，在采集过程中受到高频噪声干扰，利用小波包分解法分析声音信号，能够很好地对振动信号进行降噪处理。
附图说明
[0034]构成本专利技术的一部分的说明书附图用来提供对本专利技术的进一步理解，本专利技术的示意性实施例及其说明用于解释本专利技术，并不构成对本专利技术的不当限定。
[0035]图1是本专利技术一个或多个提供的隔离开关结构示意图；
[0036]图2是本专利技术一个或多个提供的故障诊断系统接入隔离开关的连接结构示意图；
[0037]图3是本专利技术一个或多个提供的故障诊断系统的工作流程示意图；
[0038]图4是本专利技术一个或多个提供的故障诊断系统中根据驱动电机电流包络法诊断合闸卡涩信号的结果示意图；
[0039]图5是本专利技术一个或多个提供的故障诊断系统中根据时域分析法、频域分析法诊断合闸卡涩时振动信号诊断结果示意图。
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【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种隔离开关操动机构故障诊断系统，其特征在于：包括分别与数据采集卡连接的电流钳、加速度传感器和声音传感器，数据采集卡与故障诊断服务器连接；故障诊断服务器被配置为：根据电流钳获取的隔离开关驱动电机电流信号中，电流均值是否超出设定值判断隔离开关驱动电机的工作状态；根据加速度传感器获取的隔离开关操动机构振动信号中，信号峰值的出现时间是否在设定范围内，判断隔离开关操动机构的工作状态状态；根据声音传感器获取的隔离开关操动机构声音信号中，无关频率信号是否存在，判断隔离开关的操动机构存在机械故障。2.如权利要求1所述的一种隔离开关操动机构故障诊断系统，其特征在于：所述电流钳夹持在驱动电机三相电流的任意一相电流线上，采集操动机构的驱动电机电流信号。3.如权利要求1所述的一种隔离开关操动机构故障诊断系统，其特征在于：所述加速度传感器连接在操动机构箱上，采集隔离开关操动机构的振动信号。4.如权利要求1所述的一种隔离开关操动机构故障诊断系统，其特征在于：所述声音传感器通过支架固定在操动机构箱的侧面，采集隔离开关分合闸过程中操动机构的声音信号。5.如权利要求1所述的一种隔离开关操动机构故障诊断系统，其特征在于：所述数据采集卡收集电流信号、振动信号和声音信号传输至故障诊断服务器。6.基于权利要求1
‑
5任一项所述系统实现故障诊断的方法，其特征在于，包括以下步骤：获取隔离开关的驱动电机的电流信号，经希尔伯特变换得到电流包络线，当电流包络线中的平均值与驱动电机正常合闸的电流平均值之间的差，占驱动电机正常合闸的电流平均值的百分比超出设定值，驱动电机处于异常工作状态；否则为正常工作状态；获取隔离开关的操动机构的振动信号，得到信号峰值的出现时间，当信号峰值出现时间与正常合闸时信号峰值出现时间之间的差，占...

【专利技术属性】
技术研发人员：吕学宾，田鹏，孙忠凯，张建华，袁强，徐勤超，
申请(专利权)人：国网山东省电力公司枣庄供电公司，
类型：发明
国别省市：