专利名称：基于振动特征的高压断路器在线监测系统的制作方法
技术领域：
本发明涉及电力设备、信号处理、传感器网络等应用领域，尤其是一种基于振动特征的高压断路器在线监测系统。
背景技术：
高压断路器它不仅可以切断或闭合高压电路中的空载电流和负荷电流，而且当系统发生故障时通过继电器保护装置的作用，切断过负荷电流和短路电流，它具有相当完善的灭弧结构和足够的断流能力，可分为油断路器(多油断路器、少油断路器)、六氟化硫断路器(SF6断路器)、真空断路器、压缩空气断路器等。根据国家标准，高压断路器是指工作电压高于6KV的断路器。断路器的动作可靠性直接关系到电力系统的安全与稳定。国际大电网会议对高压断路器的可靠性所作的两次世界范围调查以及我国对高压开关事故统计分析均表明，高压断路器故障80%是机械故障，大多数故障是操作机构的问题。国内外对高压断路器机械性能的检查主要是在设备交接及停电期间结合检修定期进行预防性试验，更换部件，检查操作机构的机械特性。实践表明，频繁的操作及过度的拆卸检修会降低高压断路器动作的可靠性。因此，对断路器实施状态诊断或实时在线监测，及时了解其运行状况，掌握其运行特性变化及变化趋势，对提高其运行可靠性极为重要。传统的高压断路器在线监测方法主要监测断路器机械操作次数、开关累计运行时间、触点切换时间合、分间线圈回路、合、分间线圈电流、电压，断路器动触头行程，断路器触头速度，合间弹簧状态等，该方法监测方法简单、易标准化，但存在一些问题和不足，主要表现在电磁干扰严重、传感器必须接到断路器内部、安全性较差、自身性能不稳定、拆卸不方便、抗干扰能力差、测得的数据准确度不高。综上所述，开发一种不需将传感器植入断路器内部、减少电磁干扰、降低人身危险的断路器在线监测系统，对于建设智能电网，贯彻落实国家提出的“以高新技术改造传统产业”以及“通过实施节能减排，创建节约型社会”的大政方针具有重要的现实意义。
发明内容
为了克服已有的高压断路器在线监测系统的危险性大、拆卸不变、不适合大规模实施的不足，本发明提供一种不需将传感器植入断路器内部、拆卸方便、适合大规模实施、 实时性良好的基于振动特征的高压断路器在线监测系统。本发明解决其技术问题所采用的技术方案是一种基于振动特征的高压断路器在线监测系统，包括放置于断路器机械壳上的振动传感器、信号处理电路、无线数采接收及发送模块、振动测量板、下位计算机，所述振动传感器用于对断路器分合间的机械振动响应信号进行采集，经过信号处理电路对所述机械振动响应信号进行信号预处理后，通过无线数采接收及发送模块进行短距离无线收发，由振动测量板对无线传输过来的振动信号进行采集并送给下位计算机，然后依次和存储在下位
3计算机中的正常断路器的动合瞬间的特征波形“指纹”进行对比，从而判定断路器是否出现机械故障。所述的系统，所述两个振动传感器都胶接分别放置于断路器机械壳体上侧正中心圆柱头两侧位置，所述两个振动传感器间距大于10厘米，小于50厘米，所述两个振动传感器串联。不仅能够提高灵敏度，而且能减小外界振动信号影响。所述的系统，所述两个振动传感型号为ULT2012所述的系统，和存储在下位计算机中的正常断路器的动合瞬间的特征波形“指纹” 进行对比，如果吻合度大于并等于90%，则判定高压断路器正常，如果吻合度小于90 %，则判定高压断路器出现故障。所述的系统，对所述机械振动响应信号进行信号预处理的过程中，采用小波分析算法在频率域中对信号进行分析，将信号的噪声部分去除，提取有用信号，实现信号的消噪。本发明方法简单、容易实现，通过测量分析断路器分、合闸的机械壳体的振动响应波形，并与新断路器或大修后的断路器分、合闸的特征波形进行对比，从而判定了断路器的机械故障。本发明采用容易安装、灵敏、可靠、线性度好的压电振动传感器，采用美国NI公司的振动开发平台实现了断路器的安全测量。本发明具有方法简单，安装及维护方便、无需将传感器放置断路器内部等优点，极大的降低了安装人员危险。
图1为基于振动特征的高压断路器在线监测系统框2为合闸瞬间机械壳体振动信号的波形图3为分闸瞬间机械壳体振动信号的波形
具体实施例方式以下结合具体实施例，对本发明进行详细说明。实施例1参考图1，基于振动特征的高压断路器在线监测系统，包括放置于断路器机械壳上的振动传感器、信号处理电路、无线数采接收及发送模块、振动测量板、下位计算机，采用放置于断路器机械壳上的振动传感器对断路器分合间的机械振动响应信号进行监测，经过信号处理电路进行信号处理后，通过无线数采接收及发送模块进行短距离无线收发，由振动测量板对无线传输过来的振动信号进行采集并送给下位计算机，然后依次和存储在下位计算机中的正常断路器的动合瞬间的特征波形“指纹”进行对比，从而判定断路器是否出现机械故障。分/合闸控制电路控制断路器分合闸，分/合闸控制信号由监控计算机给出，以分 /合闸控制信号的零点为振动传感器测量分/合闸瞬间机械壳体振动信号的起始时刻。监控计算机的软件根据质量监督人员及维修人员的要求定时给出高压断路器的分/合闸控制信号，定时时间可由操作人员根据外部环境情况设定(断路器在恶劣环境下定时时间设定较短)，也可由操作人员根据电网运行的需要更改监控计算机软件配置，发出分/合闸控制信号，进行高压断路器随机状态监测。
振动传感器采用压电式振动传感器，用于采集机械壳体振动信号，这类传感器电磁干扰较小，灵敏度高，测量频率范围大，线性度好。采用美国康泰(QUATR0NIX)公司的压电式振动式传感器，型号及性能见表1所示表 权利要求
1.一种基于振动特征的高压断路器在线监测系统，其特征在于包括放置于断路器机械壳上的振动传感器、信号处理电路、无线数采接收及发送模块、振动测量板、下位计算机， 所述振动传感器用于对断路器分合间的机械振动响应信号进行采集，经过信号处理电路对所述机械振动响应信号进行信号预处理后，通过无线数采接收及发送模块进行短距离无线收发，由振动测量板对无线传输过来的振动信号进行采集并送给下位计算机，然后依次和存储在下位计算机中的正常断路器的动合瞬间的特征波形“指纹”进行对比，从而判定断路器是否出现机械故障。
2.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述两个振动传感器都胶接分别放置于断路器机械壳体上侧正中心圆柱头两侧位置，所述两个振动传感器间距大于10厘米，小于 50厘米，所述两个振动传感器串联。
3.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述两个振动传感型号为ULT2012。
4.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，和存储在下位计算机中的正常断路器的动合瞬间的特征波形“指纹”进行对比，如果吻合度大于并等于90%，则判定高压断路器正常，如果吻合度小于90%，则判定高压断路器出现故障。
5.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，对所述机械振动响应信号进行信号预处理的过程中，采用小波分析算法在频率域中对信号进行分析，将信号的噪声部分去除，提取有用信号，实现信号的消噪。
全文摘要
本发明公开了一种基于振动特征的高压断路器在线监测系统，包括放置于断路器机械壳上的振动传感器、信号处理电路、无线数采接收及发送模块、振动测量板、下位计算机，所述振动传感器用于对断路器分合闸的机械振动响应信号进行采集，经过信号处理电路对所述机械振动响应信号进行信号预处理后，通过无线数采接收及发送模块进行短距离无线收发，由振动测量板对无线传输过来的振动信号进行采集并送给下位计算机，然后依次和存储在下位计算机中的正常断路器的动合瞬间的特征波形“指纹”进行对比，从而判定断路器是否出现机械故障。本发明具有方法简单，安装及维护方便、无需将传感器放置断路器内部等优点，从而极大的降低了安装人员危险。
文档编号G01H1/12GK102435424SQ201110260010
公开日2012年5月2日 申请日期2011年9月5日 优先权日2011年9月5日
发明者张雨, 王彦本, 赵小强 申请人:西安邮电学院