CN209326948U - 一种断路器机械特性在线监测与故障定位识别装置 - Google Patents
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Abstract
本实用新型涉及一种断路器机械特性在线监测与故障定位识别装置,它包括断路器,断路器的内部分别设置有触头模块、分合闸模块、储能模块,触头模块内包括触头和连杆,分合闸模块包括合闸铁芯、分合闸线圈,分合闸线圈连接有电源,储能模块包括储能弹簧和储能电机,分合闸线圈连接有电流传感器,连杆连接有位移传感器,断路器的外壳连接有振动传感器,断路器的外部还设置有声音传感器,电流传感器、位移传感器、振动传感器、声音传感器分别连接到智能采集卡,智能采集卡连接有报警模块,报警模块包括扬声器、储能模块指示灯、合闸模块指示灯、触头模块指示灯、分闸模块指示灯;本实用新型具有结构合理、便于使用、及时准确的优点。
Description
技术领域
本实用新型属于断路器故障诊断技术领域,具体涉及一种断路器机械特性在线监测与故障定位识别装置。
背景技术
在现代电力系统中,断路器肩负着控制和保护电力设备的双重责任,保证其可靠的、安全运行至关重要,据我国电力科学研究院调查统计,操动机构的机械部分和其电气控制回路造成的故障占总故障的67.9%,评价断路器操动性能的重要指标是机械特性参数;根据国标GB1984-2003规定,断路器在出厂检验和现场检修后都必须对其机械特性进行严格测试,这些机械特性参数主要包括:分(合)闸时间、分(合)闸同期性、开距、超程、刚分(合)速度、平均速度和最大速度等,断路器的机械状态的好坏直接影响到整个电网运行是否可靠,而电网的运行的可靠性关系到用户用电质量水平和电力企业的经济效益,甚至存在安全隐患;因此,针对断路器应在线监测机械特性参数,并识别机械故障部件,能够及时检修,排除故障隐患是迫切需要的,目前,大多数断路器故障诊断装置都是采集反映其机械状态的信号与正常信号做比较,若存在差异,则判断断路器发生了故障,并没有对断路器具体是那个部件发生了故障进行定位,或者是采集断路器某一种信号,对特定的部位进行故障诊断(如采集分分合闸线圈电流信号,对线圈本身及铁芯的状态进行故障诊断),但断路器在整个运动过程中,主要包括储能、合闸、分闸三个环节,任何环节出现故障,断路器都不能正常的工作;因此,提供一种结构合理、便于使用、及时准确的断路器机械特性在线监测与故障定位识别装置是非常有必要的。
发明内容
本实用新型的目的是为了克服现有技术的不足,而提供一种结构合理、便于使用、及时准确的断路器机械特性在线监测与故障定位识别装置。
本实用新型的目的是这样实现的:一种断路器机械特性在线监测与故障定位识别装置,它包括断路器,所述的断路器的内部分别设置有触头模块、分合闸模块、储能模块,所述的触头模块内包括触头和连杆,所述的分合闸模块包括合闸铁芯、分合闸线圈,所述的分合闸线圈连接有电源,所述的储能模块包括储能弹簧和储能电机,所述的分合闸线圈连接有电流传感器,所述的连杆连接有位移传感器,所述的断路器的外壳连接有振动传感器,所述的断路器的外部还设置有声音传感器,所述的电流传感器、位移传感器、振动传感器、声音传感器分别连接到智能采集卡,所述的智能采集卡连接有报警模块,所述的报警模块包括扬声器、储能模块指示灯、合闸模块指示灯、触头模块指示灯、分闸模块指示灯。
所述的电流传感器的数量为三个,所述的电流传感器分别与分合闸线圈、储能电机相连接;所述的电流传感器为基于磁平衡霍尔原理,采用集成制作工艺、多晶结构的闭环霍尔电流传感器,所述的电流传感器的线性度为1%FS、测量电流范围为200-2000A,响应时间低于0.2us,工作温度范围为-40℃-100℃。
所述的位移传感器为基于激光三角测量原理的数字激光位移传感器,采用NPN三极管输出形式和OC门型传输信号。
所述的振动传感器为压电式加速度传感器,所述的振动传感器采用金属材料,单晶结构,电荷灵敏度1-4pC/ms^(-2),频率响应1-10000HZ,工作温度-40℃-150℃,最大可测加速度为2000m/s^(-2)。
所述的声音传感器采用12-24V直流电源,测量范围为30dB-130dB,测量精度为0.5%,响应时间下雨0.2s,频率响应为30Hz-20kHz。
所述的智能采集卡为8路32位高精度高速同步智能采集卡,所述的智能采集卡的采样频率为400KHz以上,所述的智能采集卡带有USB接口、DMA式I/O接口,报警模块接口、电源接口,所述的智能采集卡的CPU为Intel酷睿i5或i5以上,核心数为六核或六核以上,主频为3.2GHz以上;所述的智能采集卡还连接有传输通道和电源开关。
所述的扬声器采用黑色铝制辐射腔体,低频响应达到150Hz,高音单元采用25mmkapton音圈丝膜,低音单元采用6.5寸PP盘;所述的储能模块指示灯、合闸模块指示灯、触头模块指示灯、分闸模块指示灯分别采用超高亮度LED灯。
本实用新型的有益效果:本实用新型在使用中,首先将电流传感器安装在分合闸线圈、储能电机位置,在分合闸线圈位置安装有两个电流传感器,分别用来感应分闸电流信号和合闸电流信号,在储能电机位置安装一个电流传感器;位移传感器安装在连杆上,振动传感器安装在断路器外壳表面,声音传感器安装在距离断路器一米外的位置;而后,电流传感器、位移传感器、振动传感器、声音传感器采集到的电流信号、行程信号、振动信号、声音信号传输到智能采集卡,智能采集卡快速计算和提取各路信号的特征参数,并将这些特征参数输入智能算法进行故障诊断和故障位置的辨识;最后,智能采集卡将故障信息发送给报警模块,由扬声器发出报警信号,由储能模块指示灯、合闸模块指示灯、触头模块指示灯、分闸模块指示灯指示断路器发生故障的位置;本实用新型具有结构合理、便于使用、及时准确的优点。
附图说明
图1为本实用新型一种断路器机械特性在线监测与故障定位识别装置的结构示意图。
图2为本实用新型一种断路器机械特性在线监测与故障定位识别装置的智能采集卡的结构示意图。
图中:1、断路器 2、触头模块 3、分合闸模块 4、储能模块 5、连杆6、触头 7、合闸铁芯 8、分合闸线圈 9、电源 10、储能弹簧 11、储能电机 12、电流传感器 13、位移传感器 14、振动传感器 15、声音传感器 16、智能采集卡 17、报警模块 18、扬声19、储能模块指示灯 20、合闸模块指示灯 21、触头模块指示灯 22、分闸模块指示灯23、传输通道 24、电源开关 25、USB接口 26、DMA式I/O接口 27、报警模块接口 28、电源接口。
具体实施方式
下面结合附图对本实用新型做进一步的说明。
实施例1
如图1-2所示,一种断路器机械特性在线监测与故障定位识别装置,它包括断路器1,所述的断路器1的内部分别设置有触头模块2、分合闸模块3、储能模块4,所述的触头模块2内包括触头6和连5杆,所述的分合闸模块3包括合闸铁芯7、分合闸线圈8,所述的分合闸线圈8连接有电源9,所述的储能模块4包括储能弹簧10和储能电机11,所述的分合闸线圈8连接有电流传感器12,所述的连杆5连接有位移传感器13,所述的断路器1的外壳连接有振动传感器14,所述的断路器1的外部还设置有声音传感器15,所述的电流传感器12、位移传感器13、振动传感器14、声音传感器15分别连接到智能采集卡16,所述的智能采集卡16连接有报警模块17,所述的报警模块17包括扬声器18、储能模块指示灯19、合闸模块指示灯20、触头模块指示灯21、分闸模块指示灯22。
所述的电流传感器12的数量为三个,所述的电流传感器12分别与分合闸线圈8、储能电机11相连接;所述的电流传感器12为基于磁平衡霍尔原理,采用集成制作工艺、多晶结构的闭环霍尔电流传感器,所述的电流传感器12的线性度为1%FS、测量电流范围为200-2000A,响应时间低于0.2us,工作温度范围为-40℃-100℃。
所述的智能采集卡16为8路32位高精度高速同步智能采集卡,所述的智能采集卡16的采样频率为400KHz以上,所述的智能采集卡16带有USB接口25、DMA式I/O接口26,报警模块接口27、电源接口28,所述的智能采集卡16的CPU为Intel酷睿i5或i5以上,核心数为六核或六核以上,主频为3.2GHz以上;所述的智能采集卡16还连接有传输通道23和电源开关24。
本实用新型在使用中,首先将电流传感器12安装在分合闸线圈8、储能电机11位置,在分合闸线圈8位置安装有两个电流传感器,分别用来感应分闸电流信号和合闸电流信号,在储能电机11位置安装一个电流传感器;位移传感器13安装在连杆5上,振动传感器14安装在断路器1外壳表面,声音传感器15安装在距离断路器1一米外的位置;而后,电流传感器12、位移传感器13、振动传感器14、声音传感器15采集到的电流信号、行程信号、振动信号、声音信号传输到智能采集卡16,智能采集卡16快速计算和提取各路信号的特征参数,并将这些特征参数输入智能算法进行故障诊断和故障位置的辨识;最后,智能采集卡16将故障信息发送给报警模块17,由扬声器18发出报警信号,由储能模块指示灯19、合闸模块指示灯20、触头模块指示灯21、分闸模块指示灯22指示断路器发生故障的位置;本实用新型具有结构合理、便于使用、及时准确的优点。
实施例2
如图1-2所示,一种断路器机械特性在线监测与故障定位识别装置,它包括断路器1,所述的断路器1的内部分别设置有触头模块2、分合闸模块3、储能模块4,所述的触头模块2内包括触头6和连5杆,所述的分合闸模块3包括合闸铁芯7、分合闸线圈8,所述的分合闸线圈8连接有电源9,所述的储能模块4包括储能弹簧10和储能电机11,所述的分合闸线圈8连接有电流传感器12,所述的连杆5连接有位移传感器13,所述的断路器1的外壳连接有振动传感器14,所述的断路器1的外部还设置有声音传感器15,所述的电流传感器12、位移传感器13、振动传感器14、声音传感器15分别连接到智能采集卡16,所述的智能采集卡16连接有报警模块17,所述的报警模块17包括扬声器18、储能模块指示灯19、合闸模块指示灯20、触头模块指示灯21、分闸模块指示灯22。
为了更好的效果,所述的电流传感器12的数量为三个,所述的电流传感器12分别与分合闸线圈8、储能电机11相连接;所述的电流传感器12为基于磁平衡霍尔原理,采用集成制作工艺、多晶结构的闭环霍尔电流传感器,所述的电流传感器12的线性度为1%FS、测量电流范围为200-2000A,响应时间低于0.2us,工作温度范围为-40℃-100℃;所述的电流传感器12基于磁平衡霍尔原理,始终保持磁路中的磁通为零,精确地反映原本电流的变化,能够在电隔离的条件下,稳定、可靠地测量交直流以及各种不规则波形的电流。
为了更好的效果,所述的位移传感器13为基于激光三角测量原理的数字激光位移传感器,采用NPN三极管输出形式和OC门型传输信号;所述的位移传感器13通过将可见红色激光射向被测物体表面,经物体反射的激光通过接收器镜头,被内部的CCD相机接收,根据不同的距离,CCD相机可以在不同的角度下“看见”这个光点,根据这个角度及已知的激光和相机之间的距离,可以计算出传感器和北侧物体之间的距离。
为了更好的的效果,所述的振动传感器14为压电式加速度传感器,所述的振动传感器14采用金属材料,单晶结构,电荷灵敏度1-4pC/ms^(-2),频率响应1-10000HZ,工作温度-40℃-150℃,最大可测加速度为2000m/s^(-2)。
为了更好的效果,所述的声音传感器15采用12-24V直流电源,测量范围为30dB-130dB,测量精度为0.5%,响应时间下雨0.2s,频率响应为30Hz-20kHz。
为了更好的效果,所述的智能采集卡16为8路32位高精度高速同步智能采集卡,所述的智能采集卡16的采样频率为400KHz以上,所述的智能采集卡16带有USB接口25、DMA式I/O接口26,报警模块接口27、电源接口28,所述的智能采集卡16的CPU为Intel酷睿i5或i5以上,核心数为六核或六核以上,主频为3.2GHz以上;所述的智能采集卡16还连接有传输通道23和电源开关24。
为了更好的效果,所述的扬声器18采用黑色铝制辐射腔体,低频响应达到150Hz,高音单元采用25mmkapton音圈丝膜,低音单元采用6.5寸PP盘;所述的储能模块指示19灯、合闸模块指示灯20、触头模块指示灯21、分闸模块指示灯22分别采用超高亮度LED灯。
本实用新型在使用中,首先将电流传感器12安装在分合闸线圈8、储能电机11位置,在分合闸线圈8位置安装有两个电流传感器,分别用来感应分闸电流信号和合闸电流信号,在储能电机11位置安装一个电流传感器;位移传感器13安装在连杆5上,振动传感器14安装在断路器1外壳表面,声音传感器15安装在距离断路器1一米外的位置;而后,电流传感器12、位移传感器13、振动传感器14、声音传感器15采集到的电流信号、行程信号、振动信号、声音信号传输到智能采集卡16,智能采集卡16快速计算和提取各路信号的特征参数,并将这些特征参数输入智能算法进行故障诊断和故障位置的辨识;最后,智能采集卡16将故障信息发送给报警模块17,由扬声器18发出报警信号,由储能模块指示灯19、合闸模块指示灯20、触头模块指示灯21、分闸模块指示灯22指示断路器发生故障的位置;本实用新型具有结构合理、便于使用、及时准确的优点。
Claims (7)
1.一种断路器机械特性在线监测与故障定位识别装置,它包括断路器,其特征在于:所述的断路器的内部分别设置有触头模块、分合闸模块、储能模块,所述的触头模块内包括触头和连杆,所述的分合闸模块包括合闸铁芯、分合闸线圈,所述的分合闸线圈连接有电源,所述的储能模块包括储能弹簧和储能电机,所述的分合闸线圈连接有电流传感器,所述的连杆连接有位移传感器,所述的断路器的外壳连接有振动传感器,所述的断路器的外部还设置有声音传感器,所述的电流传感器、位移传感器、振动传感器、声音传感器分别连接到智能采集卡,所述的智能采集卡连接有报警模块,所述的报警模块包括扬声器、储能模块指示灯、合闸模块指示灯、触头模块指示灯、分闸模块指示灯。
2.根据权利要求1所述的一种断路器机械特性在线监测与故障定位识别装置,其特征在于:所述的电流传感器的数量为三个,所述的电流传感器分别与分合闸线圈、储能电机相连接;所述的电流传感器为基于磁平衡霍尔原理,采用集成制作工艺、多晶结构的闭环霍尔电流传感器,所述的电流传感器的线性度为1%FS、测量电流范围为200-2000A,响应时间低于0.2us,工作温度范围为-40℃-100℃。
3.根据权利要求1所述的一种断路器机械特性在线监测与故障定位识别装置,其特征在于:所述的位移传感器为基于激光三角测量原理的数字激光位移传感器,采用NPN三极管输出形式和OC门型传输信号。
4.根据权利要求1所述的一种断路器机械特性在线监测与故障定位识别装置,其特征在于:所述的振动传感器为压电式加速度传感器,所述的振动传感器采用金属材料,单晶结构,电荷灵敏度1-4pC/ms^(-2),频率响应1-10000HZ,工作温度-40℃-150℃,最大可测加速度为2000m/s^(-2)。
5.根据权利要求1所述的一种断路器机械特性在线监测与故障定位识别装置,其特征在于:所述的声音传感器采用12-24V直流电源,测量范围为30dB-130dB,测量精度为0.5%,响应时间下雨0.2s,频率响应为30Hz-20kHz。
6.根据权利要求1所述的一种断路器机械特性在线监测与故障定位识别装置,其特征在于:所述的智能采集卡为8路32位高精度高速同步智能采集卡,所述的智能采集卡的采样频率为400KHz以上,所述的智能采集卡带有USB接口、DMA式I/O接口,报警模块接口、电源接口,所述的智能采集卡的CPU为Intel酷睿i5或i5以上,核心数为六核或六核以上,主频为3.2GHz以上。
7.根据权利要求1所述的一种断路器机械特性在线监测与故障定位识别装置,其特征在于:所述的扬声器采用黑色铝制辐射腔体,低频响应达到150Hz,高音单元采用25mmkapton音圈丝膜,低音单元采用6.5寸PP盘;所述的储能模块指示灯、合闸模块指示灯、触头模块指示灯、分闸模块指示灯分别采用超高亮度LED灯。
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