CN202631704U - 一种高压断路器振动及机械特性在线监测系统 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开了一种高压断路器振动及机械特性在线监测系统。系统由IED主机、主回路电流互感器模组、分合闸线圈及储能电机电流互感器模组、旋转光电编码器、带磁力座的振动加速度传感器组成。所述IED主机设有Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ接口，其中：Ⅰ接口与主回路电流互感器模组连接；Ⅱ接口与带磁力座的振动加速度传感器连接；接口Ⅲ与旋转光电编码器连接；接口Ⅳ与分合闸线圈及储能电机电流互感器模组连接。本实用新型的优点：1、本实用新型IED主机可以接三个振动加速度传感器，用于分别测量高压断路器三相的振动波形。2、加速度传感器通过磁力座吸附到机构箱表面，安装方便。3、通过IEC61805协议与监测中心进行通讯，监测中心可以实时看到到断路器的振动等机械特性的波形。
Description
技术领域
本实用新型涉及一种高压断路器的在线监测领域，具体是一种高压断路器振动及机械特性在线监测系统。
背景技术
目前高压断路器机械特性监测对动作行程和分合闸线圈电流、储能电机的在线监测比较多，对断路器动作时产生的振动进行在线监测和分析的系统还比较少。
实用新型内容
本实用新型的目的是提供一种高压断路器振动及机械特性在线监测系统。
本实用新型解决上述技术问题采用如下技术方案：
一种高压断路器振动及机械特性在线监测系统由IED主机、主回路电流互感器模组、分合闸线圈及储能电机电流互感器模组、旋转光电编码器、带磁力座的振动加速度传感器组成；所述IED主机设有Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ接口，其中：Ⅰ接口与主回路电流互感器模组连接；Ⅱ接口与带磁力座的振动加速度传感器连接；接口Ⅲ与旋转光电编码器连接；接口Ⅳ与分合闸线圈及储能电机电流互感器模组连接。
上述IED主机。IED主机的主要功能是将分合闸线圈及储能电机电流互感器模组和带磁力座的振动加速度传感器输出的电压信号进行放大滤波等信号调理后变成数字信号；将旋转光电编码器输出的脉冲信号进行解码后变成角度信号；通过485通讯接口与主回路电流互感器模组进行通讯；对采集到的波形 数据进行分析处理，计算三相不同期、电寿命参数等断路器参数。
上述主回路电流互感器模组。主回路电流互感器模组上有三个穿心的电流互感器，电源变换电路、互感器输出电压信号调理电路等。主回路CT输出电缆以穿心方式穿过三个电路互感器，电流互感器将电缆中流过电流变成电压信号，再经过电路板上的信号调理电路进行放大滤波后输出的一个差分的电压信号通过信号电缆连接到IED主机的接线端子上，由IED主机进行模数变换和数据分析处理。
上述分合闸线圈及储能电机电流互感器模组。分合闸线圈及储能电机电流互感器模组上有三个穿心的电流互感器，电源变换电路、互感器输出电压信号调理电路等。三个电流互感器为闸线圈电流测量互感器、合闸线圈电流测量互感器、储能电机电流测量互感器。分闸线圈、合闸线圈、储能电机电源分别以穿心方式穿过三个电路互感器，电流互感器将电缆中流过电流变成电压信号，再经过电路板上的信号调理电路进行放大滤波后输出的一个差分的电压信号通过信号电缆连接到IED主机的接线端子上，由IED主机进行模数变换和数据分析处理。
上述旋转光电编码器。旋转光电编码器用于测量断路器触头的动作行程。
上述旋转光电编码器与断路器连杆的旋转部分同轴连接。当连杆动作后旋转部分旋转一定角度，带动旋转编码器旋转同样的角度。
旋转光电编码器输出脉冲信号通过信号电缆送到IED主机的接线端子
上,IED主机对接收到的脉冲信号进行解码和变换后后变成旋转角度，再根据断路器的机械参数变换成触头的行程。
上述带磁力座的振动加速度传感器。带磁力座的振动加速度传感器用与测 量断路器的振动波形。
上述带磁力座的振动加速度传感器的原理是利用了其内部的由于加速度造成的压电晶体变形这个特性。由于这个变形会产生电压，计算出产生电压和所施加的加速度之间的关系，并且将加速度转化成电压输出。带磁力座的振动加速传感器采用24V、5mA恒流源供电。传感器内置信号调理电路将电荷放大变成电压信号。输出的信号通过同轴电缆送给IED主机的接线端子，IED主机 上的振动信号调理电路对信号进行放大滤波和模数转换后变成数字信号。
带磁力座的振动加速度传感器通过磁力座吸附到高压断路器的机构箱上面。
本实用新型的优点：
1、本实用新型IED主机可以接三个振动加速度传感器，用于分别测量高压断路器三相的振动波形。
2、加速度传感器通过磁力座吸附到机构箱表面，安装方便。
3、对振动波形进行小波分析，提取特征波形，机构动作时间点。提取分合闸电磁铁、储能机构、脱口机构、连杆机构等内部机构动作的振动波形和时间。计算振动波形计算包络线。计算振动波形进行频谱分析。
4、同时监测分合闸线圈电流波形、储能电机电流波形、行程曲线。计算三相不同期，刚分速度、刚合速度、触头开距、弹跳次数、弹跳时间等参数。
附图说明
图1是本实用新型一种高压断路器振动及机械特性在线监测系统结构示意图。
图中，IED主机1、主回路电流互感器模组2、分合闸线圈及储能电机电流互感器模组3、旋转光电编码器4、带磁力座的振动加速度传感器5。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本实用新型作进一步的说明。
本实用新型结构如图1所示，一种高压断路器振动及机械特性在线监测系统由IED主机 1、主回路电流互感器模组 2、分合闸线圈及储能电机电流互感器模组 3、旋转光电编码器 4、带磁力座的振动加速度传感器 5组成；所述IED主机 1设有Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ接口，其中：Ⅰ接口与主回路电流互感器模组 2连接；Ⅱ接口与带磁力座的振动加速度传感器 5连接；接口Ⅲ与旋转光电编码器 4连接；接口Ⅳ与分合闸线圈及储能电机电流互感器模组 3连接。
上述IED主机1。IED主机1的主要功能是将分合闸线圈及储能电机电流互感器模组 3和带磁力座的振动加速度传感器5输出的电压信号进行放大滤波等信号调理后变成数字信号；将旋转光电编码器4输出的脉冲信号进行解码后变成角度信号；通过485通讯接口与主回路电流互感器模组 2进行通讯；对采集到的波形数据进行分析处理，计算三相不同期、电寿命参数等断路器参数。
上述主回路电流互感器模组 2。主回路电流互感器模组 2上有三个穿心的电流互感器，电源变换电路、互感器输出电压信号调理电路等。主回路CT输出电缆以穿心方式穿过三个电路互感器，电流互感器将电缆中流过电流变成电压信号，再经过电路板上的信号调理电路进行放大滤波后输出的一个差分的电压信号通过信号电缆连接到IED主机1的接线端子上，由IED主机1进行模数变换和数据分析处理。
上述分合闸线圈及储能电机电流互感器模组3。分合闸线圈及储能电机电流互感器模组3上有三个穿心的电流互感器，电源变换电路、互感器输出电压信号调理电路等。三个电流互感器为闸线圈电流测量互感器、合闸线圈电流测量互感器、储能电机电流测量互感器。分闸线圈、合闸线圈、储能电机电源分别以穿心方式穿过三个电路互感器，电流互感器将电缆中流过电流变成电压信 号，再经过电路板上的信号调理电路进行放大滤波后输出的一个差分的电压信号通过信号电缆连接到IED主机1的接线端子上，由IED主机1进行模数变换和数据分析处理。
上述旋转光电编码器 4。旋转光电编码器 4用于测量断路器触头的动作行程。
上述旋转光电编码器 4与断路器连杆的旋转部分同轴连接。当连杆动作后旋转部分旋转一定角度，带动旋转编码器旋转同样的角度。
旋转光电编码器 4输出脉冲信号通过信号电缆送到IED主机1的接线端子上,IED主机1对接收到的脉冲信号进行解码和变换后后变成旋转角度，再根据断路器的机械参数变换成触头的行程。
上述带磁力座的振动加速度传感器5。带磁力座的振动加速度传感器5用与测量断路器的振动波形。
上述带磁力座的振动加速度传感器5的原理是利用了其内部的由于加速度造成的压电晶体变形这个特性。由于这个变形会产生电压，计算出产生电压和所施加的加速度之间的关系，并且将加速度转化成电压输出。带磁力座的振动加速传感器5采用24V、5mA恒流源供电。传感器内置信号调理电路将电荷放大变成电压信号。输出的信号通过同轴电缆送给IED主机1的接线端子，IED主机1上的振动信号调理电路对信号进行放大滤波和模数转换后变成数字信号。
带磁力座的振动加速度传感器5通过磁力座吸附到高压断路器的机构箱上面。
本实用新型的最佳使用步骤如下：
断路器发生分合闸动作时。分合闸线圈产生电流，分合闸线圈及储能电机 电流互感器模组3将电流变成电压信号后被IED主机1采集并且变成数字信号并保存到波形数据区中保存。分合闸线圈及储能电机电流互感器模组3采集的储能电机电流波形和主回路电流互感器模组2采集的主回路电流波形也被变换成电压信号后被IED主机1同步采集，并且变换成数字信号送到波形数据区中保存。光电编码器4输出的脉冲信号被IED主机1同步采集保存到数据区中。
加速度传感器5输出的电压信号经过IED主机1放大滤波和模数变换后变成数字信号同步保存到数据区中。IED主机1从数据区中取出原始振动波形信号进行小波计算、特征波形提取、机构动作时间点提取、振动波形包络线等。
Claims (1)
1.一种高压断路器振动及机械特性在线监测系统，其特征在于：由IED主机、主回路电流互感器模组、分合闸线圈及储能电机电流互感器模组、旋转光电编码器、带磁力座的振动加速度传感器组成；所述IED主机设有Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ接口，其中：Ⅰ接口与主回路电流互感器模组连接；Ⅱ接口与带磁力座的振动加速度传感器连接；接口Ⅲ与旋转光电编码器连接；接口Ⅳ与分合闸线圈及储能电机电流互感器模组连接。
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