CN204988500U - 一种有载分接开关机械振动信号调理电路 - Google Patents

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杨俊英
吴志锐
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Abstract

本实用新型涉及一种有载分接开关机械振动信号调理电路，包括非线性处理电路、包络转换电路和运算放大电路。变压器有载分接开关机械振动信号经低噪声双屏蔽电缆将振动信号传输至非线性处理电路，非线性处理电路将对机械振动信号载波分量进行处理，获得真实无外部环境干扰的机械振动信号。包络转换电路对机械振动信号进行包络检波分析及转换，获得特征明显的包络曲线信号，再通过运算放大电路放大，传输至便携式主机进行有载分接开关运行状态判断。本实用新型可以将复杂的变压器有载分接开关机械振动信号进行包络转换，实现机械原始信号向包络曲线的转换，使得有载分接开关机械运行状态判断更快速、便捷。

Description

一种有载分接开关机械振动信号调理电路
技术领域
本实用新型涉及一种有载分接开关机械振动信号调理电路，其能将复杂的变压器有载分接开关机械振动信号转换成易于故障判断的包络曲线。
背景技术
由于机械因素是造成变压器有载分接开关故障的主要原因之一，有载分接开关机械振动信号中包含着大量的设备状态信息，利用有载分接开关振动信号来检测和诊断有载分接开关机械系统的状态，是行之有效的。
变压器有载分接开关是一种瞬时动作设备，平常处于静止状态，只是在执行切换动作命令时才快速动作，从而产生强烈振动，其振动信号有以下几个特点。
a）在切换动作过程中是一次性瞬时动作，不是重复的周期性运动，有效信号出现的时间非常短，通常在数十到数百毫秒之间，要求采样频率较高，其机械振动信号是一次瞬变的非平稳信号，与周期性信号相比，从检测方式到信号处理分析都要复杂困难得多。
b）机械振动是由于操作机构内部各构件的受力冲击和运动形态的瞬间改变引起的，在有载分接开关一次切换过程中，有一系列构件按照一定的逻辑顺序启动、运动、制动，形成一个个振动波，振动波沿着一定的路径传播，最终到达传感器的是一系列衰减振动波的叠加，不同结构和不同运动特性将产生不同的叠加波形。
因此，变压器有载分接开关在动作过程中所产生的振动信号是无规则的，加上现场环境噪声的影响，使得分析处理起来比较困难。
鉴于以上现状，有必要发明一种有载分接开关机械振动信号调理电路，用于能将复杂的变压器有载分接开关机械振动信号转换成易于故障判断的包络曲线。
实用新型内容
本实用新型的目的是提供一种有载分接开关机械振动信号调理电路，其可以将复杂的有载分接开关机械振动信号进行包络转换，实现机械原始信号向包络曲线的转换，使得有载分接开关机械运行状态判断更快速、便捷。
为了实现上述目的，本实用新型采用如下技术方案：
一种有载分接开关机械振动信号调理电路，包括非线性处理电路、包络转换电路和运算放大电路；
有载分接开关机械振动信号传输至非线性处理电路，通过非线性处理电路对此有载分接开关机械振动信号载波分量进行处理，获得真实无外部环境干扰的有载分接开关机械振动信号；
包络转换电路的输入端连接非线性处理电路的输出端，通过包络转换电路对传送来的有载分接开关机械振动信号进行包络检波分析及转换，获得特征明显的包络曲线信号；
运算放大电路的输入端连接包络转换电路的输出端，此包络曲线信号通过运算放大电路放大，传输至便携式主机进行有载分接开关运行状态判断。
所述有载分接开关机械振动信号通过低噪声双屏蔽电缆传输至所述非线性处理电路。
所述包络转换电路包括信号源Ui、二极管D、电容C和电阻R，电容C与电阻R相并联，信号源Ui和二极管D串接于电容C的两端，电阻R的两端即为输出端。
采用上述方案后，本实用新型的一种有载分接开关机械振动信号调理电路，工作时，有载分接开关切机械振动信号传输至非线性处理电路，非线性处理电路将对机械振动信号载波分量进行处理，获得真实无外部环境干扰的机械振动信号。包络转换电路对机械振动信号进行包络检波分析及转换，获得特征明显的包络曲线信号，再通过运算放大电路放大，传输至便携式主机进行有载分接开关运行状态判断。
本实用新型应用实施后将给电力变压器有载分接开关故障诊断工作带来巨大的方便，具有如下有益效果：
1、机械振动信号包络转换后，可滤除与有载分接开关故障判断无关的信号，生成简单明了的曲线显示有载分接开关主要动作的振动包络曲线，易于故障判断。
2、有载分接开关机械振动信号通过低噪声双屏蔽电缆传输至所述非线性处理电路，最大程度避免环境电磁干扰和噪声干扰，为后续包络转化信号处理及便携式主机分析有载分接开关运行状态提供有力的分析基础。
附图说明
图1为本实用新型的电路原理示意图。
图2为本实用新型中包络转换电路的电路原理图。
图3为包络转换电路中二极管导通的状态示意图。
图4为包络转换电路中二极管截止的状态示意图。
图5为未经过处理的原始有载分接开关机械振动信号。
图6为经过本实用新型信号调理电路处理后的机械振动包络曲线。
具体实施方式
为了进一步解释本实用新型的技术方案，下面通过具体实施方式来对本实用新型进行详细阐述。
本实用新型的一种有载分接开关机械振动信号调理电路，如图1所示，有载分接开关机械振动信号调理电路2包括依次连接的非线性处理电路21、包络转换电路22和运算放大电路23。
变压器有载分接开关切换动作过程产生状态信号，通过压电式加速度传感器获得有载分接开关机械振动信号1。有载分接开关机械振动信号1经低噪声双屏蔽电缆传输至非线性处理电路21。非线性处理电路21将对有载分接开关机械振动信号1载波分量进行处理，获得真实无外部环境干扰的有载分接开关机械振动信号1。包络转换电路22对经非线性处理电路21处理过的有载分接开关机械振动信号1进行包络检波分析及转换，获得特征明显的包络曲线信号，此包络曲线信号再通过运算放大电路23进行放大，传输至便携式主机3进行有载分接开关运行状态判断。
该非线性处理电路21，根据有载分接开关特点，用于提取与其机械振动模式变化相关的非线性信号，有效避免原始产生的机械振动信号在传输过程受到的各种随机因素的影响。
如图2所示，包络转换电路22包括信号源Ui、二极管D、电容C和电阻R，电容C与电阻R相并联，信号源Ui和二极管D串接于电容C的两端，电阻R的两端即为输出端。
在高频机械振动信号电压的正半周期，二极管D正向导通并对电容C充电，由于二极管D正向导通电阻很小，所以充电电流很大，使电容C上的电压Uc很快就接近高频电压峰值。电容电压建立后，通过信号源Ui又反向地加到二极管D的两端。这时二极管D是否导通，由电容C上的电压Uc和信号源Ui共同决定。当高频机械振动信号的瞬时值小于Uc时，二极管D处于反向偏置，处于截止状态。电容C就会通过负载电阻R放电。由于放电时间常数RC远大于高频信号电压周期，故放电很慢。当电容C上的电压下降不多时，高频机械振动信号第二个正半周的电压又超过二极管D上的负压，使二极管D导通，如图3所示，通过二极管又对电容C充电，电容C的电压又迅速接近第二个高频的最大量。如图4所示，此时二极管截止，电容又通过负载R放电。这样不断地反复循环。所以，只要充电很快，即充电时间常数RdC很小（Rd为二极管D导通时的内阻）而放电时间很慢即放电时间常数RC很大，就能使电压传输系数接近1。另外，由于正向导电时间很短，放电时间常数又远大于高频周期，所以输出电压Uo的起伏很小，可看成与高频机械振动包络基本一致。包络转换之后，复杂多变的有载分接开关原始机械振动信号即可用简单明了的包络曲线显示有载开关主要的动作曲线。
经过包络转换电路22处理后的机械振动信号，通过运算放大电路23放大，传输至便携式主机3进行处理，形成可表示有载分接开关主要动作的包络曲线，如图5所示的原始有载分接开关机械振动信号经过信号调理电路处理之后即形成如图6所示的包络曲线。通过对包络曲线进行分析，可对有载开关的触头磨损、三相不同步、制动失效等机械问题进行有效的分析、诊断，从而有利于掌握有载开关机械故障隐患及状态变化趋势。
以上所述的实施方案和图式并非限定本实用新型的产品形态和式样，任何所属技术领域的普通技术人员对其所做的适当变化或修饰，皆应视为不脱离本实用新型的专利范畴。

Claims (3)

1.一种有载分接开关机械振动信号调理电路，其特征在于：包括非线性处理电路、包络转换电路和运算放大电路；
有载分接开关机械振动信号传输至非线性处理电路，通过非线性处理电路对此有载分接开关机械振动信号载波分量进行处理，获得真实无外部环境干扰的有载分接开关机械振动信号；
包络转换电路的输入端连接非线性处理电路的输出端，通过包络转换电路对传送来的有载分接开关机械振动信号进行包络检波分析及转换，获得特征明显的包络曲线信号；
运算放大电路的输入端连接包络转换电路的输出端，此包络曲线信号通过运算放大电路放大，传输至便携式主机进行有载分接开关运行状态判断。
2.根据权利要求1所述的一种有载分接开关机械振动信号调理电路，其特征在于：所述有载分接开关机械振动信号通过低噪声双屏蔽电缆传输至所述非线性处理电路。
3.根据权利要求1所述的一种有载分接开关机械振动信号调理电路，其特征在于：所述包络转换电路包括信号源Ui、二极管D、电容C和电阻R，电容C与电阻R相并联，信号源Ui和二极管D串接于电容C的两端，电阻R的两端即为输出端。
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