CN106646210A - 一种有载分接开关状态在线监测系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种有载分接开关状态在线监测系统，包括振动信号监测单元、电机电流监测单元、电机旋转角度监测单元、数据采集单元、网络传输单元以及接收终端；该在线监测系统通过信号采集单元获取多路监测信号，经信号调理单元进行信号的放大、滤波后，发送至数据采集单元进行信号数据采集、存储和分析；数据采集单元的输出数据通过网络传输单元发送至接收终端，为有载分接开关的状态判断提供依据；本发明提供的这种非介入性的在线监测系统，可在不影响电力设备正常运行的情况下稳定可靠对有载分接开关状态进行在线监测，具有安全可靠、干扰小的优点，能实时在线监测有载分接开关状态。

Description

一种有载分接开关状态在线监测系统

技术领域

本发明属于电力设备监控技术领域，更具体地，涉及一种有载分接开关状态在线监测系统。

背景技术

有载分接开关是有载调压变压器中唯一的可动部分，也是关键部件之一；有载分接开关由分接选择器、切换开关和电动机构组成。由于调压的需要，有载分接开关会频繁动作。机械故障是有载分接开关的主要故障类型，它可能损坏有载分接开关和变压器，影响电力设备和系统的正常安全运行并造成严重后果。有载分接开关操作过程中包含一系列动作事件，其中含有丰富的振动指纹。利用振动信号监测有载分接开关状态的方法具有广泛应用。利用振动传感器监测有载分接开关的机械振动信号，通过与正常时的信号进行对比，可对有载分接开关的状态进行故障判断。现有有载分接开关的状态检修多采用离线定期检修方式；一些在线的有载调压开关故障诊断设备造价昂贵，而且故障诊断效果不理想，准确度和可靠性不高；电力运行部门迫切需要采取有效手段，方便合理监测有载分接开关的运行状态，对有载分接开关的工作状态做出科学的估计，以便科学地安排检修计划，避免不必要的解体检查和大量的人力物力浪费。

发明内容

针对现有技术的以上缺陷或改进需求，本发明提供了一种有载分接开关状态在线监测系统，其目的在于实现对有载分接开关状态的实时在线监测。

为实现上述目的，按照本发明的一个方面，提供了一种有载分接开关状态在线监测系统，包括振动信号监测单元、电机电流监测单元、电机旋转角度监测单元、数据采集单元、网络传输单元以及接收终端；

其中，振动信号监测单元、电机电流监测单元、电机旋转角度监测单元的输入端均用于连接待测有载分接开关；数据采集单元的第一输入端连接振动信号监测单元的输出端，第二输入端连接电机电流监测单元的输出端，第三输入端连接电机旋转角度监测单元的输出端；网络传输单元的输入端连接数据采集单元的输出端；接收终端的输入端连接网络传输单元的输出端；

振动信号监测单元用于获取有载分接开关动作时的机械振动信号，并将振动信号转换为电压信号；

电机电流监测单元用于获取有载分接开关的驱动电机的驱动电流信号；

电机旋转角度监测单元用于获取有载分接开关的驱动电机的旋转角度信号；将旋转角度信号作为有载分接开关动作的指示信号；

数据采集单元用于根据指示信号进行有载分接开关振动信号、驱动电机电流信号和旋转角度信号的采集，并将采集到的数据通过网络传输模块发送到接收终端；实现有载分接开关状态的实时在线监测；

优选地，上述有载分接开关状态在线监测系统，其振动信号监测单元包括依次相连的振动传感器和信号调理器，振动传感器的输入端用作振动信号监测单元的输入端，信号调理器的输入端连接振动传感器的输出端，信号调理器的输出端作为振动信号监测单元的输出端；

其中，振动传感器用于采集有载分接开关产生的机械振动信号，信号调理器用于将该机械振动信号转换为电压信号。

优选地，上述有载分接开关状态在线监测系统，其振动传感器采用振动加速度传感器；振动加速度传感器传感器频率范围为0.5Hz～10000Hz、工作温度为-40℃～80℃。

优选地，上述有载分接开关状态在线监测系统，采用电机电流传感器作为电机电流监测单元，电机电流传感器的频率范围为DC～10kHz；该频率范围能保证覆盖信号所含的频带；采用电机旋转角度传感器作为电机旋转角度监测单元；该电机旋转角度传感器的机械转角为360°连续，线性量程为90°，输出信号为电压信号。

优选地，上述有载分接开关状态在线监测系统，其振动信号监测单元、电机电流监测单元与电机旋转角度监测单元在数据采集单元的控制下同步运行。

总体而言，通过本发明所构思的以上技术方案与现有技术相比，能够取得下列有益效果：

(1)本发明提供的有载分接开关状态在线监测系统是一种非介入性在线监测系统，由于在监测过程中与被监测系统之间不发生电气连接，具有安全可靠、干扰小的特点；

(2)本发明提供的有载分接开关状态在线监测系统，由于可以通过网络传输模块将采集数据通过有线或无线传输模式发送至远程接收终端，因此能够对有载分接开关状态进行实时在线监测；

(3)本发明提供的有载分接开关状态在线监测系统，其振动信号监测单元可以根据现场应用需求增加配置振动传感器和信号调理器的数量，安装方便、位置、安装数量都可灵活配置，应用灵活；

(4)本发明提供的有载分接开关状态在线监测系统，通过电流传感器和角度传感器组成多参量诊断系统，可对有载分接开关电动操作机构的状态进行更加准确可靠的判断，准确度和有效性更高。

附图说明

图1是实施例提供的有载分接开关状态在线监测系统的系统结构示意图。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。此外，下面所描述的本发明各个实施方式中所涉及到的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互组合。

对有载分接开关危害较大的故障主要是机械故障，机械故障主要有触头磨损、紧固件松动、弹簧动能不足、开关制动失效等故障；故障状况下的振动信号与正常状况相比有所不同；本状态在线监测系统；本发明的目的在于提供一种安全可靠的有载分接开关状态在线监测系统，通过采集这些状态信号，以此用来分析有载分接开关的状态；该系统作为一种非介入性在线监测系统，其振动传感器安装在有载分接开关的油箱表面，获取有载分接开关动作时的机械振动信号；并将振动信号通过信号调理器转换为电压信号，将电压信号发送至数据采集单元作为判断有载分接开关状态的依据；电流传感器和角度传感器分别获取驱动电机的驱动电流与旋转角度以触发数据采集单元工作，采集有载分接开关电动操作机构动作时的驱动电流信号和旋转角度信号；数据采集单元所采集的数据通过网络传输模块发送至远程接收终端，实现了有载分接开关状态的实时在线监测；由于在整个监测中与有载分接开关之间没有电气连接，具有安全可靠、干扰小的特点。

实施例提供的有载分接开关状态在线监测系统，起系统结构如图1所示，包括振动信号监测单元、电机电流监测单元、电机旋转角度监测单元、数据采集单元、网络传输单元以及接收终端；其中，振动信号监测单元包括振动传感器和信号调理器；由电流传感器构成电机电流监测单元，由角度传感器构成电机旋转角度监测单元；

本实施例中，振动传感器的输出端通过信号电缆与信号调理器的输入端相连，信号调理器的输出端通过同轴电缆与数据采集单元相连，电流传感器的输出端与数据采集单元的输入端相连，角度传感器的输出端与数据采集单元的输入端相连；通过振动传感器获取有载分接开关产生的振动信号，通过信号电缆发送至信号调理器；由于振动传感器输出的振动信号非常微弱，通过信号调理器将微弱进行转换放大为电压信号，通过同轴电缆发送到数据采集单元中；信号调理器将振动传感器的高阻抗输出变换为低阻抗输出；电流传感器和角度传感器分别将从有载分接开关的电动操作机构中获取的电机电流和旋转角度信号发送到数据采集单元，作为有载分接开关动作时的指示信号；触发数据采集单元根据该指示信号采集有载分接开关振动信号、驱动电机电流信号和旋转角度信号数据。数据采集单元所采集数据通过网络传输模块传至远程接收终端，实现状态的远程实时在线监测。

其中，振动传感器和信号调理器构成用来监测有载分接开关产生的振动信号的线路；电流传感器构成用来监测电机电流的线路；角度传感器构成用来监测电机旋转角度的线路；振动传感器和信号调理器构成的监测线路可根据现场要求配置多条并行线路，每条线路通过信号调理器与数据采集单元相连。

以下对实施例提供的这种有载分接开关状态在线监测系统的部件进行具体说明。

振动传感器：有载分接开关振动信号的脉冲持续时间大概为0.5～2ms，频宽为0.5～2kHz；由于加速度传感器具有频带宽、固有频率高的优点，实施例中采用压电式加速度传感器。该状态在线监测系统选用的振动传感器量程为33g，频响特性达到13kHz；在实际应用中，振动传感器安装在有载分接开关切换开关附近的油箱表面，来获取有载分接开关动作时产生的振动信号；振动传感器的数量和位置可根据现场要求配置；为得到有效的振动监测数据，必须保证安装可靠、排除周围环境的干扰；振动传感器的信号输出端与信号调理器的输入端连接。

信号调理器：由于振动传感器产生的信号非常微弱，信号调理器用于对振动传感器产生的信号进行放大变换为电压信号；信号调理器的输出端与数据采集单元的输入端相连。

电流传感器：有载分接开关的电动操作机构通过传动杆将能量存储到储能弹簧内，带动有载分接开关动作；电流传感器从有载分接开关的电动操作机构获取电机电流，将电机电流发送到数据采集单元作为有载分接开关动作的指示信号；实施例中所采用的电流传感器的最大可测有效值10A的电流，其输出范围为±5V；应用中，将电流传感器固定在操作机构箱内，穿过驱动电机的A相电源；电流传感器将获取的电机电流信号发送到数据采集单元作为其触发信号。

角度传感器：角度传感器用于从有载分接开关的电动操作机构获取电机旋转角度信号，将电机旋转角度信号发送到数据采集单元作为有载分接开关动作的指示信号；实施例中所采用的角度传感器轴径为6mm，机械转角为360°连续，线性量程为90°。应用中，将角度传感器用螺钉固定在垂直高度可调的安装机架上，采用具有弹性的橡胶材料进行同轴连接。角度传感器将获取的电机旋转角度信号发送到数据采集单元作为其开始采集振动信号、驱动电机电流信号和旋转角度信号数据的触发信号。

数据采集单元：数据采集单元用于采集存储振动信号、驱动电机电流信号和驱动电机旋转角度信号实施例中所采用的数据采集单元具有8通道输入，存储容量大，可以长时间采集数据。

网络传输单元：数据采集单元在现场完成振动信号、驱动电机电流信号和驱动电机旋转角度信号的采集，通过网络传输模块经过无线或有线传输方式将数据发送至远程接收终端；本实施例中采用网络传输采用NI公司提供的DataSocket技术，它建立在TCP/IP协议基础上，不用进行复杂的底层TCP编程，就可以通过计算机网络向远程终端传送现场测量数据。

远程接收终端：远程接收终端用于接收网络发送模块传送的现场测量数据；本实施例中，远程接收终端程序采用动态控制，由用户根据实际安装运行情况制定相应的服务端IP地址；由DataSocket读入数据函数通过网络连接DataSocket Sever后，将实时查询服务器中有无新的监测数据，一旦监测到新数据，启动读数据函数，将远程服务器中数据下载至本地计算机内，实现客户端软件的远程实时数据采集。

实施例提供的这种有载分接开关状态在线监测系统，通过对有载分接开关状态信号的测量，并通过网络传输模块将采集数据传至远程接收终端，实现有载分接开关状态的实时在线监测，为有载分接开关的状态监测和故障诊断提供依据，保证电力系统的安全稳定运行。该系统属于非介入性监测系统，与电力系统无电气连接，具有安全可靠、干扰小等特点，并且振动传感器的安装位置、数量可依据安全灵活配置，能实时在线监测有载分接开关状态，应用前景良好。

本领域的技术人员容易理解，以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (5)

1.一种有载分接开关状态在线监测系统，其特征在于，包括振动信号监测单元、电机电流监测单元、电机旋转角度监测单元、数据采集单元、网络传输单元以及接收终端；

所述振动信号监测单元、电机电流监测单元、电机旋转角度监测单元的输入端均用于连接待测有载分接开关；所述数据采集单元的第一输入端连接振动信号监测单元的输出端，第二输入端连接电机电流监测单元的输出端，第三输入端连接电机旋转角度监测单元的输出端；网络传输单元的输入端连接数据采集单元的输出端；接收终端的输入端连接网络传输单元的输出端；

所述振动信号监测单元用于获取有载分接开关动作时的机械振动信号，并将所述振动信号转换为电压信号；

所述电机电流监测单元用于获取有载分接开关的驱动电机的驱动电流信号；

所述电机旋转角度监测单元用于获取有载分接开关的驱动电机的旋转角度信号；将所述旋转角度信号作为有载分接开关动作的指示信号；

所述数据采集单元用于根据所述指示信号进行有载分接开关振动信号、驱动电机电流信号和旋转角度信号的采集，并将采集到的数据通过网络传输模块发送到接收终端，实现有载分接开关状态的实时在线监测。

2.如权利要求1所述的有载分接开关状态在线监测系统，其特征在于，所述振动信号监测单元包括依次相连的振动传感器和信号调理器；所述振动传感器的输入端用作振动信号监测单元的输入端，信号调理器的输入端连接振动传感器的输出端，信号调理器的输出端作为振动信号监测单元的输出端；

所述振动传感器用于采集有载分接开关产生的机械振动信号，所述信号调理器用于将该机械振动信号转换为电压信号。

3.如权利要求2所述的有载分接开关状态在线监测系统，其特征在于，所述振动传感器采用振动加速度传感器；所述振动加速度传感器传感器频率范围为0.5Hz～10000Hz、工作温度为-40℃～80℃。

4.如权利要求1或2所述的有载分接开关状态在线监测系统，其特征在于，采用电机电流传感器作为电机电流监测单元；采用电机旋转角度传感器作为电机旋转角度监测单元。

5.如权利要求1或2所述的有载分接开关状态在线监测系统，其特征在于，所述振动信号监测单元、电机电流监测单元与电机旋转角度监测单元在数据采集单元的控制下同步运行。