CN103454488A - 一种高压隔离开关电动操动机构电机电流测量系统及方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种高压隔离开关电动操动机构电机电流测量系统及方法，包括传感器单元、数据采样单元、计算机控制单元、显示及存储单元、信号处理单元、电源供给单元。传感器单元将检测到的隔离开关电机定子电流通过数据采样单元输入计算机控制单元，通过显示及存储单元实时显示电流信号波形，并存储电流数据，信号处理单元用于对电流信号进行解调、滤波、去噪等处理，电源供给单元用于对传感器单元供电。本发明能够实时采集、显示、自动存储高压隔离开关电动操动机构电机电流信号，通过分析电机电流的实时特征参数及变化趋势，有助于判断隔离开关机械传动机构的运行状态，从而实现机械故障预警，同时具有操作简单、监控方便、信号可靠等优点。

Description

一种高压隔离开关电动操动机构电机电流测量系统及方法

 

技术领域

本发明涉及高压电气设备领域，尤其是涉及一种高压隔离开关电动操动机构电机电流测量系统及方法。

背景技术

高压隔离开关是电力系统中使用量最大的高压开关设备，主要起电力隔离作用。高压隔离开关的典型操动机构主要包括手动操动机构和电动操动机构，其中，对于带手动操动机构的隔离开关，可根据操作时的手感轻重判断是否存在卡滞现象；而对于带电动操动机构的隔离开关，一般不易发现早期的卡滞故障。

高压隔离开关在操作时发生机构卡滞等机械故障可能引起操作失灵、分合闸不到位，或者操作力过大导致支柱绝缘子损伤或断裂，严重威胁电力系统的安全稳定运行，甚至造成重大停电事故。然而，对于高压隔离开关的机械故障，目前尚没有一个行之有效的监测手段，只能通过提高产品质量和防锈性能，改进安装调试质量和检修工艺等方法进行解决，而不能实时监测隔离开关的运行状态。因此，对高压隔离开关进行机械状态监测，对于准确掌握其缺陷情况，预防潜在故障发生具有重要意义。

发明内容

鉴于此，本发明的目的在于，提供一种高压隔离开关电动操动机构电机电流测量系统及方法，用于实时监测隔离开关操作过程中的电机电流，通过观察电流特征参数及变化趋势，反映隔离开关机械传动机构的状态。

为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案为：

一种高压隔离开关电动操动机构电机电流测量系统，其特征在于，包括：

一传感器单元：连接隔离开关电机定子，用于检测隔离开关电机定子电流；

一数据采样单元：与传感器单元相连，用于采集传感器单元检测到的电流信号，并将模拟信号转换为数字信号；

一计算机控制单元：连接数据采样单元，用于控制数据采样单元的采样通道、采样频率、采样时间、量程；

一显示及存储单元：与计算机控制单元连接，实时显示电流信号波形，并存储实时电流数据；

一信号处理单元：与计算机控制单元连接，对采集到的隔离开关电机电流数据进行信号解调、滤波、去噪；

一电源供给单元：用于对传感器单元进行供电。

在上述的一种高压隔离开关电动操动机构电机电流测量系统，所述的传感器单元采用霍尔电流传感器，所述的数据采样单元采用数据采集卡，所述的显示及存储单元采用LabVIEW软件模块，所述的信号处理单元采用Matlab软件模块；所述的电源供给单元采用直流开关电源。

一种高压隔离开关电动操动机构电机电流测量方法，其特征在于，其具体工作过程包括以下步骤：

步骤1：取隔离开关电动操动机构电机定子三相出线中的任意一相串联接入传感器单元，采用数据线依次连接传感器单元、数据采样单元和计算机控制单元，采用电源线连接电源供给单元和传感器单元；

步骤2：在计算机上打开显示及存储单元，设置采样通道、采样频率、采样时间、量程等采集参数；

步骤3：接通隔离开关电动操动机构电机工作电源和控制电源，通过控制按键对隔离开关进行分、合闸操作，通过显示及存储单元实时采集、显示电机电流信号波形，并对电流数据记录进行自动存储；

步骤4：将采集到的电机电流数据导入信号处理单元，通过Matlab软件模块分析对电机电流信号波形进行解调、滤波、去噪，滤除噪声信号的干扰；

步骤5：分析隔离开关电机电流特征参数及变化趋势，进而判断隔离开关机械传动机构的运行状态。

本发明具有的优点和积极意义是：由于采用了上述技术方案，能够实时采集、显示、自动存储高压隔离开关电动操动机构电机电流信号，现场测量系统可将数据传输至上级计算机，通过分析电机电流的实时特征参数及变化趋势，有助于判断隔离开关机械传动机构的运行状态，从而实现机械故障预警；同时，本发明所述的测量系统不影响隔离开关电动操动机构的原有性能及可靠性，且具有操作简单、监控方便、信号可靠等优点。

附图说明

附图1是本发明的高压隔离开关电动操动机构电机电流测量系统原理图。

附图2是本发明的高压隔离开关电动操动机构电机电流测量系统具体工作过程示意图。

附图3是本发明的高压隔离开关电动操动机构电动机线路图。

附图4是本发明的高压隔离开关电动操动机构电机电流测量系统端口连接示意图。

具体实施方式

下面通过实施例，并结合附图，对本发明的技术方案作进一步具体的说明，图中，其中，SA:小型断路器，KM1、KM2：接触器，KT：热继电器，H: 磁补偿式霍尔电流传感器,M：电动机,A：数据采集卡，C：计算机。

一种高压隔离开关电动操动机构电机电流测量系统，如图1所示，包括传感器单元、数据采样单元、计算机控制单元、显示及存储单元、信号处理单元、电源供给单元。传感器单元将检测到的隔离开关电机定子电流通过数据采样单元输入计算机控制单元，通过显示及存储单元实时显示电流信号波形，并存储实时电流数据，信号处理单元用于对电流信号进行解调、滤波、去噪等处理，电源供给单元用于对传感器单元供电。

本实施例中，所监测的隔离开关为GW6H-252型单柱垂直伸缩式户外高压交流隔离开关，其操动机构为CJ2型电动操动机构，所采用的电流传感器为HXB-13I型磁补偿式霍尔电流传感器，所采用的传感器电源为DC24V开关电源，所采用的数据采集卡为美国NI公司生产的NI-USB6210数据采集卡。

如图2所示，本实施例中的一种高压隔离开关电动操动机构电机电流测量方法具体工作过程包括以下步骤：

步骤1、连接测量系统：如图3所示，首先取GW6H-252型隔离开关配套的CJ2型电动操动机构电机三相定子出线端中的任意一相通过导线接入HXB-13I型磁补偿式霍尔电流传感器，如图4所示，将霍尔电流传感器的1、3端子（输入端）串联接入电机定子出线端，12、11、10端子（电源端）分别与DC24V开关电源的V1、V2、G端子连接，将DC24V开关电源的两个AC端子连接至AC220V电源；然后采用数据线将霍尔电流传感器的9、7端子（输出端）连接到NI-USB6210数据采集卡的AI0输入接口；最后通过数据线将数据采集卡的输出端连接至计算机USB接口。

步骤2、设置采集参数：在计算机上打开LabVIEW软件平台，设置采样通道、采样频率、采样时间、量程等采集参数，本实施例中，设置采样频率为512Hz，由于所监测的GW6H-252型隔离开关合（分）闸时间为7s，设置采样时间为10s。

步骤3、采集电流数据：接通隔离开关电动操动机构电机工作电源和控制电源，通过计算机控制触发采集，通过电动操动机构的分、合闸控制按键对隔离开关进行分、合闸操作，其后，LabVIEW软件平台即可实时显示电机电流信号波形，并对电流数据记录进行自动存储。

步骤4、电流信号处理：将采集到的电机电流数据导入Matlab软件，运行已经编好的程序，对电机电流信号波形进行解调、滤波、去噪，滤除噪声信号的干扰。

步骤5、分析电流特征参数：观察处理后的电机电流信号波形，分析电流特征参数及变化趋势，若检测到的电机电流信号正常，即可停止测量；反之，若检测到的电机电流超过电机的额定电流，或电流变化趋势出现异常，即可判断隔离开关机械传动机构出现卡滞现象，此时应采取相应措施进一步排查隔离开关潜在故障。

以上所描述的具体实施例仅仅是对本发明精神作举例说明。本发明所属技术领域的技术人员可以对所描述的具体实施例做各种各样的修改或补充或采用类似的方式替代，但并不会偏离本发明的精神或者超越所附权利要求书所定义的范围。

Claims (3)

1.一种高压隔离开关电动操动机构电机电流测量系统，其特征在于，包括：

一传感器单元：连接隔离开关电机定子，用于检测隔离开关电机定子电流；

一数据采样单元：与传感器单元相连，用于采集传感器单元检测到的电流信号，并将模拟信号转换为数字信号；

一计算机控制单元：连接数据采样单元，用于控制数据采样单元的采样通道、采样频率、采样时间、量程；

一显示及存储单元：与计算机控制单元连接，实时显示电流信号波形，并存储实时电流数据；

一信号处理单元：与计算机控制单元连接，对采集到的隔离开关电机电流数据进行信号解调、滤波、去噪；

一电源供给单元：用于对传感器单元进行供电。

2.根据权利要求1所述的一种高压隔离开关电动操动机构电机电流测量系统，其特征在于，所述的传感器单元采用霍尔电流传感器，所述的数据采样单元采用数据采集卡，所述的显示及存储单元采用LabVIEW软件模块，所述的信号处理单元采用Matlab软件模块；所述的电源供给单元采用直流开关电源。

3.一种高压隔离开关电动操动机构电机电流测量方法，其特征在于，其具体工作过程包括以下步骤：

步骤1：取隔离开关电动操动机构电机定子三相出线中的任意一相串联接入传感器单元，采用数据线依次连接传感器单元、数据采样单元和计算机控制单元，采用电源线连接电源供给单元和传感器单元；

步骤2：在计算机上打开显示及存储单元，设置采样通道、采样频率、采样时间、量程等采集参数；

步骤3：接通隔离开关电动操动机构电机工作电源和控制电源，通过控制按键对隔离开关进行分、合闸操作，通过显示及存储单元实时采集、显示电机电流信号波形，并对电流数据记录进行自动存储；

步骤4：将采集到的电机电流数据导入信号处理单元，通过Matlab软件模块分析对电机电流信号波形进行解调、滤波、去噪，滤除噪声信号的干扰；

步骤5：分析隔离开关电机电流特征参数及变化趋势，进而判断隔离开关机械传动机构的运行状态。

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