CN103743468A - 断路器故障振动传感装置 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种断路器故障振动传感装置，包括：外壳，所述外壳为筒状绝缘外壳；位于所述外壳内，由下至上依次布置的基座、压电元件，信号处理单元，电池以及无线发射单元；连接于所述无线发射单元上的天线；所述基座将自身感受到的外部振动传送到所述压电元件，所述压电元件的两个电极连接到所述信号处理单元的输入端，所述信号处理单元的输出端连接到所述无线发射单元的输入端，所述无线发射单元的输出端连接到所述天线。相比于现有技术，本发明的断路器故障振动传感装置体积小，功耗低，安装便捷，使用安全。

Description

断路器故障振动传感装置

技术领域

本发明涉及一种断路器故障振动传感装置，属于电力系统断路器技术领域。

背景技术

断路器的正常运行对电网的稳定、安全运行至关重要。目前实行的计划性预防检修盲目性大，费时、费力，还会带来很多非必要的停工，并且频繁的操作以及过度的拆卸检修会降低断路器的可靠性。断路器状态检修是在断路器存在故障趋势时进行维护，可以在很大程度上改善断路器的可靠性，减少维护费用。断路器状态特征提取方法主要有：触头行程/时间曲线分析、操作线圈电流曲线分析、振动信号分析等。已有文献表明，同类型的断路器动作时所产生的振动信号相似，这就使通过比较同种类型不同断路器的振动信号检测断路器故障成为可能，从而使基于振动信号所进行的断路器状态检测和故障诊断得到进一步推广。

常见的测振装置需要导线将测振传感器、信号调理电路和监测控制设备连接起来，体积比较冗杂。高压断路器一般采用户外结构，体积庞大，断路器本体和机构箱有一定的距离，而且为了能够对高压断路器的故障进行准确定位，一般要在断路器本体结构不同位置安装多个振动传感装置，因此，如果采用传统的有线振动测量装置，由于存在较多连接线，不仅安装麻烦，影响美观，而且会带来一定的安全隐患，在高电压等级户外变电站场合不适用。

发明内容

为了解决上述问题，本发明提供了一种安全、便捷的断路器故障振动传感装置,包括，外壳，所述外壳为筒状绝缘外壳；位于所述外壳内，由下至上依次布置的基座、压电元件，信号处理单元，电池以及无线发射单元；连接于所述无线发射单元上的天线；所述基座将自身感受到的外部振动传送到所述压电元件，所述压电元件的两个电极连接到所述信号处理单元的输入端，所述信号处理单元的输出端连接到所述无线发射单元的输入端，所述无线发射单元的输出端连接到所述天线。

优选的，断路器故障振动传感装置还包括连接于基座的底部的磁座。

优选的，所述磁座可拆卸的连接到所述基座。

优选的，所述磁座和所述基座上均设有螺孔，通过螺柱连接在一起。

优选的，所述磁座由预先充磁的硬磁材料制成。

优选的，所述无线发射单元为Zigbee无线发射单元。

优选的，所述压电元件检测断路器分合闸振动状态并将振动信号输出给信号处理单元，信号处理单元将振动信号产生的电流信号转换为模拟电压信号，放大后通过A/D转换成数字信号，最后通过无线发射单元传送给外部的上位接收器。

相比于现有技术，通过无线通信模块的引入，本发明的断路器故障振动传感装置体积小，功耗低，安装便捷，使用安全；通过一体化设计实现了全密闭结构封装，能有效防止环境中微尘、潮湿和有害气体的干扰；磁座具有永久剩磁吸力，无需任何固定措施而与被测物体的铁磁金属材料表面稳定吸附；通过可拆式的磁座设计，旋出磁座和螺柱后，断路器故障振动传感装置可通过端部螺孔与多种材质的被测物体固定，安装快捷、适应性强。

附图说明

图1是本发明的实施例的断路器故障振动传感装置的结构图。

图2是图1中压电元件的结构图。

图3是本发明的实施例的断路器故障振动检测系统的原理框图。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面结合附图和具体实施例对本发明进行详细描述。

参照图1，断路器故障振动传感装置100主要包括：磁座1、螺柱2、基座3、压电元件4、信号处理单元5、电池6、无线发射单元7、天线9和外壳8。外壳8为筒状绝缘外壳，优选为圆筒状的绝缘外壳。所述的基座3、压电元件4、信号处理单元5、电池6、无线发射单元7组合后，由下至上依次安装在其内。

磁座1安装在基座3的底部，优选的可拆卸的安装，这样当磁座1卸下后，基座3能够直接安装在其他待测的物体上。在本实施例中，磁座1和基座3上均设有螺孔，磁座1通过螺柱2和位于外壳8端部的基座3连接。磁座1采用硬磁材料制成并预先充磁，充磁后具有永久剩磁吸力，无需任何固定措施而与被测物体的铁磁金属材料表面稳定吸附，而在取下磁座1，旋出螺柱2后，断路器故障振动传感装置其余部分可通过端部螺孔与被测物体的任意材料表面固定。

基座3和压电元件4连接并将感受到的外部振动传送至压电元件上，在磁座1安装在基座3上时，基座3感受的振动由磁座1传递而来。压电元件4两端的电极连接至信号处理单元5输入端，信号处理单元5和电池6连接以获得工作电源，信号处理单元5的数字信号输出端与无线发射单元7输入端连接，外壳的尾部放置天线9并与无线发射单元7的输出端连接。压电元件4检测高压断路器分合闸振动状态并将振动信号输出给信号处理单元5，信号处理单元5将振动产生的微弱电流信号转换为模拟电压信号，放大后通过A/D转换成数字信号，最后通过无线发射单元7传送给上位接收器。 

在本实施例中，无线发射单元7为Zigbee无线发射单元，在短距离无线通信技术中，Zigbee无线发射单元的功耗低，安全性高，时延短，容量高，成本低。

图2表示了压电元件4的具体结构，压电元件4为圆片状压电材料制成，在压电材料的上下两端面覆盖有导电金属制成的电极，分别为上电极10和下电极11，上电极10上连接有第一电极引线12，下电极11上连接有第二电极引线13，两个电极引线把电信号引出，传递给信号处理单元5的输入端。

图3表示了一种断路器故障振动检测系统，该系统含有固定在断路器本体上的多个测点的断路器故障振动传感装置100，以及一断路器检测机构箱200。在本系统中，多个断路器故障振动传感装置100安装在高压断路器的相应测点；该传感装置里面的压电元件可以实时检测分合闸状态下的振动信号；信号处理单元5包括恒流源电路，信号电压放大电路以及A/D转换电路；其中恒流源电路能够提供恒定电流并且能够隔掉直流偏压，交流加速度信号放大后通过A/D转换成数字信号，最后通过无线发射单元，具体为Zigbee无线发射单元传送给断路器检测机构箱中的无线接收器，具体为Zigbee无线接收器，再接着传递给上位机处理器。

上文所列出的一系列的详细说明仅仅是针对本发明的可行性实施方式的具体说明，它们并非用以限制本发明的保护范围，凡未脱离本发明技艺精神所作的等效实施方式或变更均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (7)

1.一种断路器故障振动传感装置，其特征在于，包括：

外壳，所述外壳为筒状绝缘外壳；

位于所述外壳内，由下至上依次布置的基座、压电元件，信号处理单元，电池以及无线发射单元；

连接于所述无线发射单元上的天线；

所述基座将自身感受到的外部振动传送到所述压电元件，所述压电元件的两个电极连接到所述信号处理单元的输入端，所述信号处理单元的输出端连接到所述无线发射单元的输入端，所述无线发射单元的输出端连接到所述天线。

2.根据权利要求1所述的断路器故障振动传感装置，其特征在于，还包括连接于基座的底部的磁座。

3.根据权利要求2所述的断路器故障振动传感装置，其特征在于，所述磁座可拆卸的连接到所述基座。

4.根据权利要求3所述的断路器故障振动传感装置，其特征在于，所述磁座和所述基座上均设有螺孔，通过螺柱连接在一起。

5.根据权利要求2所述的断路器故障振动传感装置，其特征在于，所述磁座由预先充磁的硬磁材料制成。

6.根据权利要求1所述的断路器故障振动传感装置，其特征在于，所述无线发射单元为Zigbee无线发射单元。

7.根据权利要求1所述的断路器故障振动传感装置，其特征在于，所述压电元件检测断路器分合闸振动状态并将振动信号输出给信号处理单元，信号处理单元将振动信号产生的电流信号转换为模拟电压信号，放大后通过A/D转换成数字信号，最后通过无线发射单元传送给外部的上位接收器。

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