CN205333811U - 一种电力系统断路器机械故障在线诊断系统 - Google Patents

Abstract

一种电力系统断路器机械故障在线诊断系统，包括：信号获取模块，为固定安装在断路器或其操动机构上的一个或多个传感器，输出为信号和地两线式直流电压；与信号获取模块电连接的信号处理系统，包括依次相连的信号滤波模块、电压变换模块、A/D转换模块、专家诊断模块和无线发射模块；防震防潮箱：由槽状壳体和上盖板两部分扣合组成，槽状壳体和盖板的扣合缝中设有密封条密封；箱内置有防潮吸湿包，槽状壳体的四壁上固定有若干防振垫脚，防振垫脚上固定有悬空于箱内用于安装信号处理系统的防震平板。本实用新型可在线监测断路器现场的状态，重现故障和获得故障数据，帮助进行断路器的机械故障诊断；且可防震防潮和无线通讯，安全可靠经济适用。

Description

一种电力系统断路器机械故障在线诊断系统

技术领域

本实用新型涉及一种电力系统断路器机械故障在线诊断系统，尤其是一种具有防震防潮和无线通讯功能的电力系统断路器机械故障诊断系统。

背景技术

断路器作为保护电力系统的重要设备，它的可靠性与稳定性对电网安全具有重要意义。因断路器机械部分零部件多，加之机械部位动作频繁，造成故障概率很大。

现有技术中，对于断路器机械故障的诊断，至少存在以下问题：

(1)目前对于断路器机械故障的诊断，通常是定期检修或出现故障后的故障检修时进行，属于离线故障诊断，对于机械故障有时不能及时发现。而且目前断路器普遍没有配备安装于设备工作现场的状态监测和故障诊断系统，缺乏故障录波数据，在离线故障诊断时又往往无法重现故障和获得故障数据，严重影响断路器的机械故障诊断。

(2)断路器尤其是高压断路器由于要求快速分闸、合闸，动作过程时间很短，振动冲击很大，普通的数据采集系统直接安装在断路器上或断路器的操动机构箱内容易因受冲击而损坏。而且断路器尤其是户外断路器的工作现场容易受到雨雾天气影响，普通的数据采集系统容易因受潮而无法工作或损坏。

(3)变电站控制室与断路器之间通常未预留多余的通讯电缆管线，故障诊断系统的数据若采用有线方式传输到控制室，工程量大，技术上不经济。

实用新型内容

本实用新型所要解决的技术问题，就是提供一种电力系统断路器在线故障诊断系统，其可在线监测断路器现场的状态，重现故障和获得故障数据，帮助进行断路器的机械故障诊断；且可防震防潮和无线通讯，安全可靠经济适用。

解决上述技术问题，本实用新型所采用的技术方案如下：

一种电力系统断路器在线故障诊断系统，其特征是包括：信号获取模块、信号处理系统、无线传输模块、防震防潮箱和人机界面系统；

所述的信号获取模块为用于测量断路器状态信号的一个或多个传感器，所述传感器固定安装在断路器或其操动机构上，所述传感器的信号输出为信号和地两线式直流电压；

所述的信号处理系统包括依次相连的以下模块：信号滤波模块、电压变换模块、A/D转换模块、专家诊断模块和无线发射模块；信号滤波模块、电压变换模块、A/D转换模块和专家诊断模块固定于同一块PCB印刷电路板上，通过双股印刷导线依次连接；专家诊断模块和无线发射模块通过TTL通讯接口连接；

信号处理系统通过直流电压信号传输电缆与信号获取模块进行连接；优选地，通过低噪声同轴电缆进行连接；

信号滤波模块的作用是对测得的加速度信号进行滤波消噪，消减信号中的干扰杂波；

电压变换模块的作用是将信号滤波模块的输出电信号转化为满足A/D转换模块对输入信号要求的直流电压信号；

A/D转换模块用于将电压变换模块变换后的模拟信号转化为数字信号，并实时传送给专家诊断模块；

专家诊断模块用于处理接收到的传感器数字信号，计算被测量的瞬时变化率和变化量并与设定阈值比较，判断是否存在故障；

无线发射模块用于接收专家诊断模块的处理结果，并转化为无线编码信号，经过无线通讯协议网络，发射到人机界面系统；

所述的人机界面系统包括相互连接的无线接收模块和微机系统。

所述的防震防潮箱结构为：由槽状壳体和上盖板两部分扣合组成，槽状壳体和盖板的扣合缝中设有密封条密封；箱内置有防潮吸湿包，槽状壳体的四壁上固定有若干防振垫脚，防振垫脚上固定有悬空于箱内用于安装信号处理系统的防震平板。

所述的防振垫脚结构为：弹簧的一端固定在一橡胶缓冲柱的一端上，橡胶缓冲柱的另一端固定在槽状壳体的四壁上，弹簧的另一端支撑防震平板。

所述的人机界面系统包括无线接收模块和微机系统。无线接收模块的作用是：通过无线通讯协议网络接收信号处理系统的输出数据(如：加速度、加速度变化率、加速度变化量数值和阈值超限报警等)。微机系统的作用是：显示接收到的实时数据和历史数据，保存历史数据。

有益效果：与现有技术相比，本实用新型有如下优点：

采用本实用新型的系统进行断路器故障诊断，可实现断路器参数的在线监测，及时获取故障数据；系统具有防震防潮功能，可直接安装在断路器的工作现场，譬如断路器上或断路器的操动机构箱内；系统通过无线通讯协议网络传输故障诊断结果，无需额外铺设通讯电缆，而且可以方便实现更多数量无线发射模块的扩展。

附图说明

图1为本实用新型的总体结构图；

图2a为本实用新型的一种防震防潮箱实施例结构剖视示意图；

图2b为图2a去盖板后的俯视示意图；

图3a为本实用新型的一种防震垫脚实施例的结构剖视示意图；

图3b为图3a的结构俯视示意图。

具体实施方式

下面结合附图用实施例对本实用新型作进一步说明。

参见图1，本实用新型的具有防震防潮和无线通讯功能的断路器在线故障诊断系统实施例，包括：信号获取模块10、信号处理系统20、防震防潮箱30和人机界面系统40。

信号获取模块10为用于测量断路器状态信号的一个或多个传感器，其固定安装在断路器或其操动机构上，传感器的信号输出为两线式(信号、地)直流电压。本实施例信号获取模块10选用电压模式信号输出的压电加速度传感器(亦称为集成电路式压电传感器，IEPE)，其具有以下优点：较小的尺寸，较宽的带宽；内置电荷放大器进行信号放大；输出阻抗低，不需要使用低噪声同轴电缆。

信号获取模块10和信号处理系统20通过直流电压信号传输电缆进行连接，本实施例为通过低噪声同轴电缆进行连接。

信号处理系统包括依次相连的以下模块：信号滤波模块21、电压变换模块22、A/D转换模块23、专家诊断模块24和无线发射模块25；信号滤波模块21、电压变换模块22、A/D转换模块23和专家诊断模块24固定于同一块PCB印刷电路板上并通过双股印刷导线依次连接；专家诊断模块24和无线发射模块25通过TTL通讯接口连接。

信号滤波模块21，其作用是：对测得的加速度信号进行滤波消噪，消减信号中的干扰杂波；本实施例的信号滤波模块21选用美国MAXIMIntegrated公司生产的MAX264可编程开关电容滤波器，MAX264可工作于带通、低通、高通、带陷或是全通模式下，其通带截止频率可达140kHz。

电压变换模块22的作用是将信号滤波模块的输出电信号转化为满足A/D转换模块对输入信号要求的直流电压信号；本实施例的电压变换模块22用比例运算电路实现。

A/D转换模块23用于将电压变换模块变换后的模拟信号转化为数字信号，并实时传送给专家诊断模块。本实施例的A/D转换系统23选用美国国家半导体公司(NationalSemiconductor)生产的ADC0832芯片。ADC0832为8位分辨率双通道A/D转换芯片，其最高分辨可达256级，5V电源供电时输入电压在0-5V之间，工作频率为250kHz，转换时间为32μs，可以满足故障诊断系统的快速性和准确性的要求。

专家诊断模块24用于处理接收到的传感器数字信号，计算被测量的瞬时变化率和变化量并与设定阈值比较，判断是否存在故障。本实施例的专家诊断模块24为DSP数字信号处理器，选用美国TI公司生产的TMS320F2812芯片，经A/D转换模块23转化得到的数字信号，通过SPI接口传送到TMS320F2812芯片。

无线发射模块25用于接收专家诊断模块的处理结果，并转化为无线编码信号，经过无线通讯协议网络，发射到人机界面系统。本实施例的无线发射模块25选用深圳市凌承芯电子有限公司生产的C201B无线串口数据透明传输模块，其特点是：2.5瓦大功率，视距5000m远距离透传，FSK调频413-453Mhz可选，TTL接口可以直接连接单片机或DSP芯片的的TX/RX引脚收发数据。

信号处理系统20固定于防震防潮箱内的防震平板36上，人机界面系统40包括相互连接的无线接收模块41和微机系统42。

参见图2a和图2b，防震防潮箱30由槽状壳体31和上盖板32两部分扣合组成，槽状壳体31和盖板32的扣合缝中设有密封条33密封；箱内置有防潮吸湿包34，槽状壳体31的四壁上固定有若干防振垫脚35，防振垫脚上固定有悬空于箱内、用于安装信号处理系统的防震平板36。

参见图3a和图3b，本实施例的防振垫脚35结构为：弹簧351的一端固定在一橡胶缓冲柱352的一端上，橡胶缓冲柱352的另一端固定在槽状壳体31的四壁上，弹簧351的另一端支撑防震平板36。

人机界面系统40包括无线接收模块41和微机系统42，信号处理系统和人机界面系统通过无线通讯协议网络进行无线连接。

无线接收模块的作用是：通过无线通讯协议网络接收信号处理系统的输出数据(如：加速度、加速度变化率、加速度变化量数值和阈值超限报警等)。优选地，无线接收模块41选用深圳市凌承芯电子有限公司生产的C202B无线串口数据透明传输模块，其特点是：2.5瓦大功率，视距5000m远距离透传，FSK调频413-453Mhz可选，RS-232接口可以直接连接微机系统的串口收发数据。

微机系统42的作用是：显示接收到的实时数据和历史数据，保存历史数据。

本实用新型至少具有以下有益效果：

采用本实用新型的系统进行断路器故障诊断，可实现断路器参数的在线监测，及时获取故障数据；系统具有防震防潮功能，可直接安装在断路器的工作现场，譬如断路器上或断路器的操动机构箱内；系统通过无线通讯协议网络传输故障诊断结果，无需额外铺设通讯电缆，而且可以方便实现更多数量无线发射模块的扩展。

Claims (3)

1.一种电力系统断路器在线故障诊断系统，其特征是包括：信号获取模块、信号处理系统、无线传输模块、人机界面系统和防震防潮箱；

所述的信号获取模块为用于测量断路器状态信号的一个或多个传感器，所述传感器固定安装在断路器或其操动机构上，所述传感器的信号输出为信号和地两线式直流电压；

所述的信号处理系统包括依次相连的信号滤波模块、电压变换模块、A/D转换模块、专家诊断模块和无线发射模块；信号滤波模块、电压变换模块、A/D转换模块和专家诊断模块固定于同一块PCB印刷电路板上，通过双股印刷导线依次连接；专家诊断模块和无线发射模块通过TTL通讯接口连接；信号处理系统通过直流电压信号传输电缆与所述的信号获取模块进行连接；

所述的人机界面系统包括相互连接的无线接收模块和微机系统，无线接收模块和无线发射模块通过无线通讯协议网络连接；

所述的防震防潮箱结构为：由槽状壳体和上盖板两部分扣合组成，槽状壳体和盖板的扣合缝中设有密封条密封；箱内置有防潮吸湿包，槽状壳体的四壁上固定有若干防振垫脚，防振垫脚上固定有悬空于箱内用于安装所述信号处理系统的防震平板。

2.根据权利要求1所述的电力系统断路器在线故障诊断系统，其特征是：所述的防振垫脚结构为：弹簧的一端固定在一橡胶缓冲柱的一端上，橡胶缓冲柱的另一端固定在槽状壳体的四壁上，弹簧的另一端支撑防震平板。

3.根据权利要求2所述的电力系统断路器在线故障诊断系统，其特征是：所述信号处理系统通过低噪声同轴电缆与所述信号获取模块进行连接。