用于高压断路器机械故障模拟与信息检测的平台和方法技术

本发明专利技术公开了一种用于高压断路器机械故障模拟与信息检测的平台和方法，包括：高压断路器故障模拟模块，用于模拟机械故障并控制断路器动作产生故障信号；振动传感器，用于采集故障振动信号；电荷放大器，用于将故障振动信号电荷量转化为电压量；声音传感器，用于采集故障声音信号；信号触发调理模块，通过设定触发阈值，当故障振动信号幅值达到触发阈值时，触发调理模块将信号输出至高速数字采集卡；高速数字采集卡，用于实时采集信号触发调理模块输出的故障信号，并发送至信号采集上位机；信号采集上位机，用于存储高速数字采集卡发送的故障振动信号和故障声音信号。解决现有技术不能模拟多种典型机械故障的问题，同时提升机械故障识别准确率。故障识别准确率。故障识别准确率。

【技术实现步骤摘要】
用于高压断路器机械故障模拟与信息检测的平台和方法


[0001]本专利技术涉及高压电气设备故障诊断
，具体涉及一种用于高压断路器机械故障模拟与信息检测的平台和方法。

技术介绍

[0002]作为电力系统中重要的控制、保护、隔离开关设备，高压断路器的可靠运行对于电网安全意义重大。高压断路器是依靠其机械部件的正确动作来完成功能的，其机械特性的状态直接关系到系统的安全运行。统计资料表明，高压断路器的机械故障占全部故障的70％～80％。在对高压断路器的机械故障检测手段方面，目前以监测线圈电流、触头行程、机械振动、声音信号为主。
[0003]线圈电流信号对线圈、二次回路部分故障敏感，线圈电流波形与传动机构系统以及铁芯状态密切相关，为及时发现断路器早期故障提供理论依据，但现场测量线圈电流信号需要打开二次回路，测量不方便，且部分机械缺陷无法在电流信号中反映。
[0004]触头行程信号可反映触头开距、行程、超行程、刚分/合速度、分/合闸不同期性等机械特性参数，各阶段物理意义明确，但各厂家断路器转角
‑
行程比不同，难以统一测量，且现场应用中行程传感器安装不便，特征较为单一，不利于复杂故障的诊断。
[0005]机械振动信号包含大量的设备状态信息，它由一系列瞬态波形构成，每一个瞬态波形都是断路器操作过程内部事件的反映，机械振动信号监测不影响断路器的运行、不受电磁场的影响，具有良好信噪比等优势。但高压断路器在分闸时振幅可达80000m/s2以上，过大的振幅极易损伤传感器，且易出现削顶饱和现象。r/>[0006]声音信号由断路器机械振动产生，与振动信号属于同源信号，声音传感器安装方便，信号受安装方式的影响较小，操作便捷性与振动信号相比具有很大优势，且声音信号的测量频带宽、幅值较小，可有效避免饱和失效现象。
[0007]从声音和振动信号的组合来判断高压断路器的工作状态是一种有效的探索，通过采集高压断路器的机械振动信号与声音信号，将二者联合分析、优势互补，可以为机械故障诊断提供更丰富的数据基础，提升机械故障识别准确率。目前已有学者对高压断路器机械故障的诊断方法展开研究，但高压断路器样本采集及故障检测比较困难，而且基于声学
‑
振动信号联合诊断断路器机械故障的研究较少，目前的研究模拟的故障类型无法覆盖油缓冲器漏油、合闸弹簧疲劳、分闸弹簧疲劳、传动轴销磨损、主轴卡涩、地脚螺栓松动等典型高压断路器机械故障。

技术实现思路

[0008]为解决上述问题，本专利技术提供一种用于高压断路器机械故障模拟与信息检测的平台，包括：高压断路器故障模拟模块、振动传感器、声音传感器、电荷放大器、信号触发调理模块、高速数字采集卡和信号采集上位机；
[0009]高压断路器故障模拟模块，用于模拟机械故障并控制断路器动作产生故障信号；
[0010]振动传感器，与高压断路器故障模拟模块相连，用于采集所述高压断路器故障模拟模块产生的故障振动信号；
[0011]电荷放大器，与振动传感器相连，用于将所述振动传感器采集到的故障振动信号电荷量转化为电压量；
[0012]声音传感器，与高压断路器故障模拟模块相连，用于采集所述高压断路器故障模拟模块产生的故障声音信号；
[0013]信号触发调理模块，分别与声音传感器和电荷放大器相连，接入所述故障振动信号和故障声音信号，将所述故障振动信号经过线性隔离运算放大器处理，隔离振动信号传输过程中的电磁干扰，将所述声音故障信号经过音频隔离变压器处理，隔离声音信号传输过程中的电磁干扰；通过触发调理模块设定触发阈值，当所述故障振动信号幅值达到所述触发阈值时，所述触发调理模块将所述故障振动信号和故障声音信号输出至高速数字采集卡；
[0014]高速数字采集卡，与信号触发调理模块相连，用于实时采集所述信号触发调理模块输出的所述故障振动信号和故障声音信号，并发送至信号采集上位机。
[0015]进一步的，所述信号采集上位机，与所述高速数字采集卡相连，用于存储所述高速数字采集卡发达的所述故障振动信号和故障声音信号。
[0016]进一步的，高压断路器故障模拟模块，用于模拟机械故障并控制断路器动作产生故障信号，其中，模拟的机械故障至少包括下述中的一种：高压断路器油缓冲器漏油、合闸弹簧疲劳、分闸弹簧疲劳、传动轴销磨损、主轴卡涩、地脚螺栓松动。
[0017]进一步的，声音传感器，采用三维声音立体支架，将所述振动传感器布置在故障点附近，通过处于不同空间位置的三个声音传感器，多维度采集高压断路器的故障声音信息。
[0018]进一步的，信号触发调理模块，包括电源、箱外指示灯及按钮、振动信号隔离运放部分、声音信号隔离放大部分、信号输入输出接口、阈值设定及稳态触发部分；
[0019]电源，用于为所述信号触发调理模块提供电源；
[0020]箱外指示灯及按钮，用于控制指示灯显示启动、复位、信号采集触发状态，按下启动按钮设置预触发，按下复位按钮取消设置并还原；
[0021]振动信号隔离运放部分，用于将故障振动信号经过线性隔离运算放大器处理，隔离故障振动信号传输过程中的电磁干扰；
[0022]声音信号隔离放大部分，用于将故障声音信号经过音频隔离变压器处理，隔离故障声音信号传输过程中的电磁干扰；
[0023]信号输入输出接口，用于提供三路故障振动信号、三路故障声音信号的输入接口及输出接口；
[0024]阈值设定及稳态触发部分，用于设置触发阈值，当故障振动信号幅值达到阈值时触发信号触发调理模块采集信号。
[0025]进一步的，高速数字采集卡的功能还包括：将采集所述信号触发调理模块输出的所述故障振动信号和故障声音信号，由模拟信号转换为数字信号。
[0026]进一步的，信号采集上位机，采用虚拟仪器软件，所述软件包括坐标轴设置区、图形显示区、参数设置区、数据存储区；在参数设置区设置触发方式及采样频率，实现触发阈值后数据自动保存功能，并可对已存储的数据进行查看。
[0027]本专利技术同时提供一种用于高压断路器机械故障模拟与信息检测的方法，包括：
[0028]采集高压断路器故障模拟模块产生的故障振动信号和故障声音信号；
[0029]将所述故障振动信号和故障声音信号接入信号触发调理模块；当所述故障振动信号幅值达到所述信号触发调理模块预先设定的触发阈值时，所述触发调理模块将所述故障振动信号和故障声音信号输出至高速数字采集卡。
[0030]进一步的，在所述触发调理模块将所述故障振动信号和故障声音信号输出至高速数字采集卡的步骤之后，还包括：
[0031]所述高速数字采集卡，实时采集所述信号触发调理模块输出的所述故障振动信号和故障声音信号，并发送至信号采集上位机。
[0032]进一步的，所述信号采集上位机，用于存储所述高速数字采集卡发达的所述故障振动信号和故障声音信号。
[0033]通过本专利技术提供的一种用于高压断路器机械故障模拟与信息检测的平台和方法，可以设置多种典型机械故障模拟，本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种用于高压断路器机械故障模拟与信息检测的平台，包括：高压断路器故障模拟模块、振动传感器、声音传感器、电荷放大器、信号触发调理模块、高速数字采集卡和信号采集上位机，其特征在于，高压断路器故障模拟模块，用于模拟机械故障并控制断路器动作产生故障信号；振动传感器，与高压断路器故障模拟模块相连，用于采集所述高压断路器故障模拟模块产生的故障振动信号；电荷放大器，与振动传感器相连，用于将所述振动传感器采集到的故障振动信号电荷量转化为电压量；声音传感器，与高压断路器故障模拟模块相连，用于采集所述高压断路器故障模拟模块产生的故障声音信号；信号触发调理模块，分别与声音传感器和电荷放大器相连，接入所述故障振动信号和故障声音信号，将所述故障振动信号经过线性隔离运算放大器处理，隔离振动信号传输过程中的电磁干扰，将所述声音故障信号经过音频隔离变压器处理，隔离声音信号传输过程中的电磁干扰；通过触发调理模块设定触发阈值，当所述故障振动信号幅值达到所述触发阈值时，所述触发调理模块将所述故障振动信号和故障声音信号输出至高速数字采集卡；高速数字采集卡，与信号触发调理模块相连，用于实时采集所述信号触发调理模块输出的所述故障振动信号和故障声音信号，并发送至信号采集上位机。2.根据权利要求1所述的平台，其特征在于，所述信号采集上位机，与所述高速数字采集卡相连，用于存储所述高速数字采集卡发达的所述故障振动信号和故障声音信号。3.根据权利要求1的述的平台，其特征在于，高压断路器故障模拟模块，用于模拟机械故障并控制断路器动作产生故障信号，其中，模拟的机械故障至少包括下述中的一种：高压断路器油缓冲器漏油、合闸弹簧疲劳、分闸弹簧疲劳、传动轴销磨损、主轴卡涩、地脚螺栓松动。4.根据权利要求1的述的平台，其特征在于，声音传感器，采用三维声音立体支架，将所述振动传感器布置在故障点附近，通过处于不同空间位置的三个声音传感器，多维度采集高压断路器的故障声音信息。5.根据权利要求1的述的平台，其特征在于，信号触发调理模块，包括电源、箱外指示灯及按钮、振动信号隔离运...

【专利技术属性】
技术研发人员：廖思卓，韩帅，高飞，杨宁，毛光辉，金焱，张兴辉，丁国成，
申请(专利权)人：国家电网有限公司国网安徽省电力有限公司，
类型：发明
国别省市：