CN213240430U - 一种基于多参量提取的有载分接开关带电检测装置 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开一种基于多参量提取的有载分接开关带电检测装置，包括电压转换单元、传感器单元、AD转换单元、信号处理单元和上位机监测单元，传感器单元包括振动加速度传感器、钳形电流传感器，振动加速度传感器、钳形电流传感器用于在变压器带电运行状态下采集有载分接开关动作时的机械振动加速度信号、驱动电机电流信号；AD转换单元的输入端分别与振动加速度传感器、钳形电流传感器相连，信号处理单元对模/数转换后的数字信号进行处理和存储，并发送至上位机监测单元。本实用新型能够在变压器带电运行状态下采集反应开关本体健康状况的信号，解决现场维护和离线检测工作量大、效率低、故障诊断精度不高的问题。
Description
技术领域
本实用新型涉及变压器有载分接开关带电检测技术领域，特别是一种基于多参量提取的有载分接开关带电检测装置。
背景技术
有载调压变压器是电力系统中极其重要的变电设备，它通过有载分接开关（On-Load Tap Changer，OLTC）的逐级动作，实现对电网的电压调节，确保供电系统供电电压稳定、可靠。有载分接开关主要由分接选择器、切换开关、传动机构和电动机构组成，其运行过程中产生故障的主要原因包括分接选择器触头接触不良、弹簧变形、切换开关油室漏油、传动机构卡涩等，其中约70%~90%为机械故障。
有载分接开关由于部件众多、结构复杂、操作频繁，运维十分不便，且难以有效监测。目前，对于有载分接开关的维护主要采用离线定期维修的方式，通过测试有载调压开关调档时变压器直流电阻的变化进行检测，检修人员现场工作量大、效率低、故障诊断精度不高。若不能采取有效检测手段及时发现有载分接开关带电操作时初期的机械缺陷，可能造成灭弧失败或者触头放电等现象，危害变压器安全运行。因此，开展有载分接开关带电检测研究对于变压器故障检测及其健康预警意义重大。
发明内容
本实用新型要解决的技术问题是提供一种基于多参量提取的有载分接开关带电检测装置，能够在变压器带电运行状态下采集反应开关本体健康状况的信号，解决现场维护和离线检测工作量大、效率低、故障诊断精度不高的问题。
为了解决所述技术问题，本实用新型采用的技术方案是：一种基于多参量提取的有载分接开关带电监测装置，包括电压转换单元、传感器单元、AD转换单元、信号处理单元和上位机监测单元，传感器单元包括振动加速度传感器、钳形电流传感器，振动加速度传感器用于在变压器带电运行状态下采集有载分接开关动作时的机械振动加速度信号，钳形电流传感器用于在变压器带电运行状态下采集驱动电机电流信号；AD转换单元的输入端分别与振动加速度传感器、钳形电流传感器相连，用于将它们采集的信号滤波、放大和模/数转换，AD转换单元的输出端与信号处理单元的输入端相连，信号处理单元对模/数转换后的数字信号进行处理和存储，然后通过网口发送至上位机监测单元。
进一步的，振动加速度传感器安装在变压器有载分接开关顶部头盖或者靠近有载分接开关的变压器油箱侧壁上侧部位。
进一步的，振动加速度传感器采用磁吸或者螺栓紧固安装的方式安装于变压器有载分接开关顶部头盖或者靠近有载分接开关的变压器油箱侧壁上侧部位。
进一步的，钳形电流传感器安装于有载分接开关驱动电机电源线部位。
进一步的，振动加速度传感器和钳形电流传感器采用同轴电缆传输采集的信号。
进一步的，AD转换单元包括采样调理部分和AD转换部分，采样调理部分包括滤波器和放大器，滤波器、放大器和AD转换部分依次连接。
进一步的，还包括指示单元，指示单元分别与电压转换单元和信号处理单元相连。
进一步的，还包括外箱机壳，电压转换电源、传感器单元、AD转换单元、信号处理单元、指示单元和上位机监测单元设置于外箱机壳内。
进一步的，电压转换单元通过电压转换芯片将交/直流220V市电转换为±12V、±5V供电电源。
本实用新型的有益效果：本实用新型采用磁吸粘接或者螺栓紧固安装的振动加速度传感器和钳形电流传感器，能够在变压器带电运行状态下采集反应开关本体健康状况的信号，实现了对有载分接开关运行状态量的现场检测，不需要对变压器进行停电操作，大幅度减少现场检修人员工作量，提高检修人员工作效率。
附图说明
图1为本实用新型的原理框图；
图中：1、电压转换单元；2、振动加速度传感器；3、钳形电流传感器；4、AD转换单元；5、信号处理单元；6、数据压缩部分；7、数据存储部分；8、上位机监测单元；9、指示单元；10、便携式机箱外壳。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施例对本实用新型作进一步的说明。
实施例1
本实施例公开一种基于多参量提取的有载分接开关带电检测装置，如图1所示，包括电压转换单元、传感器单元、AD转换单元、信号处理单元、上位机监测单元、指示单元和便携式机箱。
所述的电压转换单元主要实现电压转换功能，为带电检测装置提供系统工作所必需的各种工作电源，支持交/直流220V供电，供电安全、可靠、灵活。
具体的，电压转换单元采用电压转换芯片将交/直流220V市电转换为±12V、±5V供电电源，为整个装置提供所需的电源支撑。电压转换芯片可采用LHE10/20系列降压芯片。
传感器单元包括振动加速度传感器、钳形电流传感器，其中，振动加速度传感器2，采用磁吸或者螺栓紧固安装的方式安装于变压器有载分接开关顶部头盖或者靠近有载分接开关的变压器油箱侧壁上侧部位，用于采集有载分接开关动作时的机械振动信号。钳形电流传感器3，安装于有载分接开关驱动电机电源线部位，用于采集驱动电机的交流或者直流电流信号，并通过采集到的驱动电机电流信号触发采集振动加速度信号。由于传感器单元距离带电检测装置较远，为降低传输过程中信号衰减，振动加速度传感器2和钳形电流传感器3采用同轴电缆传输采集的电压信号。
AD转换单元的输入端分别与振动加速度传感器、钳形电流传感器相连，用于将它们采集的信号滤波、放大和模/数转换。具体的，AD转换单元包括采样调理部分和AD转换部分，采样调理部分包括滤波器和放大器，滤波器、放大器和AD转换部分依次连接。采样调理部分将振动加速度传感器2输出的±5V和钳形电流传感器3输出的±0.2V电压信号进行滤波和放大处理，调理为AD转换芯片允许的输入电压值。AD转换部分负责将模拟量信号转换为数字量信号输出至信号处理单元5。
AD转换单元的输出端与信号处理单元的输入端相连，信号处理单元对模/数转换后的数字信号进行处理和存储，所述信号处理是指数据压缩。具体的，信号处理单元5主要包括数据压缩部分6和数据存储部分7。数据压缩部分6将接收的振动加速度信号和驱动电机电流信号原始数据根据阈值判断进行压缩处理，数据存储部分7通过大容量存储芯片对压缩后的有效数据进行存储，通过网口发送至上位机监测单元8。此外，信号处理单元5通过通用I/O口控制指示单元9进行装置的各状态指示。
上位机监测单元8采用Windows开发环境，基于Qt框架进行总体结构开发，采用MySQL数据库+JSON格式数据文件存储振动加速度和驱动电机电流数据。上位机监测单元8主要实现有载分接开关机械信号特征值提取、机械故障诊断、振动信号和驱动电机电流信号图谱显示、有载分接开关档位信息显示、开关当前运行状态是否异常以及故障类型、历史数据查询、故障报表打印的功能。
上位机监测单元根据有载分接开关的振动信号、电流信号进行机械故障诊断、振动信号和驱动电机电流信号图谱显示、有载分接开关档位信息显示、开关当前运行状态是否异常以及故障类型、历史数据查询、故障报表打印是本领域的常规技术手段，本实施例不再详细描述。
指示单元9为4组LED指示灯，主要包括有载分接开关带电检测装置本身运行状况及其供电电源状态指示、检测的有载分接开关本体健康状态指示。
便携式机箱外壳10采用便携式拉杆箱设计思路，主要实现装置硬件板卡和带电检测工控机的承载功能，便于检修人员现场携带，同时具备抗震和防护的功能。
本实用新型的主要改进点在于能够在变压器带电运行状态下采集反映开关本体健康状况的信号，实现了对有载分接开关运行状态量的短时现场检测，不需要对变压器进行停电操作，大幅度减少现场检修人员工作量，提高检修人员工作效率。对于其中涉及到的相关模块均为硬件系统模块或者为现有技术中计算机软件程序或协议与硬件相结合的功能模块，该功能模块所涉及到的计算机软件程序或协议的本身均为本领域技术人员公知的技术，其不是本系统的改进之处。
以上所示，只为本实用新型之较佳实施例，并非以此限制本实用新型的实施范围，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本专利技术原理的前提下，还可以做出若干改进和替换，这些改进和替换也应视为本专利的保护范围。
Claims (9)
1.一种基于多参量提取的有载分接开关带电检测装置，其特征在于：包括电压转换单元、传感器单元、AD转换单元、信号处理单元和上位机监测单元，传感器单元包括振动加速度传感器、钳形电流传感器，振动加速度传感器用于在变压器带电运行状态下采集有载分接开关动作时的机械振动加速度信号，钳形电流传感器用于在变压器带电运行状态下采集驱动电机电流信号；AD转换单元的输入端分别与振动加速度传感器、钳形电流传感器相连，用于将它们采集的信号滤波、放大和模/数转换，AD转换单元的输出端与信号处理单元的输入端相连，信号处理单元对模/数转换后的数字信号进行处理和存储，然后通过网口发送至上位机监测单元。
2.根据权利要求1所述的基于多参量提取的有载分接开关带电检测装置，其特征在于：振动加速度传感器安装在变压器有载分接开关顶部头盖或者靠近有载分接开关的变压器油箱侧壁上侧部位。
3.根据权利要求2所述的基于多参量提取的有载分接开关带电检测装置，其特征在于：振动加速度传感器采用磁吸或者螺栓紧固安装的方式安装于变压器有载分接开关顶部头盖或者靠近有载分接开关的变压器油箱侧壁上侧部位。
4.根据权利要求1所述的基于多参量提取的有载分接开关带电检测装置，其特征在于：钳形电流传感器安装于有载分接开关驱动电机电源线部位。
5.根据权利要求1所述的基于多参量提取的有载分接开关带电检测装置，其特征在于：振动加速度传感器和钳形电流传感器采用同轴电缆传输采集的信号。
6.根据权利要求1所述的基于多参量提取的有载分接开关带电检测装置，其特征在于：AD转换单元包括采样调理部分和AD转换部分，采样调理部分包括滤波器和放大器，滤波器、放大器和AD转换部分依次连接。
7.根据权利要求1所述的基于多参量提取的有载分接开关带电检测装置，其特征在于：还包括指示单元，指示单元分别与电压转换单元和信号处理单元相连。
8.根据权利要求1所述的基于多参量提取的有载分接开关带电检测装置，其特征在于：还包括外箱机壳，电压转换电源、传感器单元、AD转换单元、信号处理单元、指示单元和上位机监测单元设置于外箱机壳内。
9.根据权利要求1所述的基于多参量提取的有载分接开关带电检测装置，其特征在于：电压转换单元通过电压转换芯片将交/直流220V市电转换为±12V、±5V供电电源。
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