一种直流空开的报警装置的制作方法

本实用新型涉及电力设备技术领域，尤其是涉及一种直流空开的报警装置。

背景技术：

在发电厂、变电站等容量大、电压高的电力系统中，直流系统为继电保护、操作控制、信号音响以及事故照明等设备提供可靠的电源，小型直流断路器（直流空开）作为直流系统中最重要的元器件之一，其稳定可靠的运行将直接保证整个电力系统的安全。空气开关是断路器的一种，是一种只要电路中电流超过额定电流就会自动断开的开关。空气开关是低压配电网络和电力拖动系统中非常重要的一种电器，它集控制和多种保护功能于一身，除能完成接触和分断电路外，尚能对电路或电气设备发生的短路、严重过载及欠电压等进行保护，同时也可以用于不频繁地启动某些电气设备。空气开关的脱扣机构是一套连杆装置，当主触点通过操作机构闭合后，就被锁钩锁在合闸的位置，如果电路中发生故障，则有关的脱扣器将产生作用使脱扣机构中的锁钩脱开，于是主触点在释放弹簧的作用下迅速分断，这样无论是操作机构闭合或是分断，脱扣器由于弹簧作用及位置改变必然有一加速度改变，其正常值主要决定于空开的型号、安装位置等。

目前变电工作中的应急抢修和变电站内直流电源系统更换，采用与之配套的专用应急配电箱，该箱其中最重要的电路分配、分断、保护等功能主要依靠多只直流空气开关（以下简称空开）来完成，接入断开动作频繁，工作环境恶劣，如何简单、快速、可靠的监测直流空开的工作状态，对有隐患的开关发出预警信号提醒现场人员及时排故更换，是保证应急配电箱正常工作的首要前提。

技术实现要素：

本实用新型的目的旨在克服现有技术存在的不足，提供了一种可对故障直流开关进行报警的直流空开的报警装置。

为了解决上述技术问题，本实用新型是通过以下技术方案实现的：

一种直流空开的报警装置，包括加速度传感器、标准信号放大电路及报警电路；所述加速度传感器紧贴在用于固定直流空开的导轨上；所述加速度传感器及报警电路分别与标准信号放大电路电连接；所述加速度传感器的信号通过屏蔽电缆接入标准信号放大电路，最后通过报警电路输出声光及位置报警信号。

优选的是，所述加速度传感器采用三轴压电式加速度传感器，灵敏度40-1000mv/g，量程1-50g，带宽频率50hz。

优选的是，所述标准信号放大电路为多路标准精密交流信号放大电路。

优选的是，所述加速度传感器采用螺栓连接于导轨上。

优选的是，所述标准信号放大电路采用具有开机信号自检功能的放大电路。

加速度传感器是一种能够测量加速度的传感器，通常由质量块、阻尼器、弹性元件、敏感元件和适调电路等部分组成。传感器在加速过程中，通过对质量块所受惯性力的测量，利用牛顿第二定律获得加速度值。根据传感器敏感元件的不同，常见的加速度传感器包括电容式、电感式、应变式、压阻式、压电式等。压电式加速度传感器又称压电加速度计。它也属于惯性式传感器，压电式加速度传感器的原理是利用压电陶瓷或石英晶体的压电效应，在加速度计受振时，质量块加在压电元件上的力也随之变化，当被测振动频率远低于加速度计的固有频率时，则力的变化与被测加速度成正比。

与现有技术相比，本实用新型具有如下优点：

1.本实用新型能帮助直流应急配电箱满足交直流系统多路接入接出的主要功能要求，不限空开型号、电压等级、交直流、路数等，适应性强；

2.本实用新型主要针对空开机械操作机构隐患，无论其安装位置如何均可准确、快速、灵敏的发现相关问题，帮助现场人员及时排故更换，提高应急配电箱设备的运行可靠性，避免因空开故障造成越级跳闸等重大事故。

3.本实用新型设计简洁，功能实用，寿命长、免维护、免调整，适应现场应急条件。

4.本实用新型监测结果准确，参考性高，相当于延长大量空开的使用寿命，节约了成本，降低现场人员劳动强度。

5.本实用新型监测数据具有预测性，能防止事故扩大。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其它的附图。

图1为本实用新型使用时的示意图。

图2为标准信号放大单元电路原理图。

具体实施方式

下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有付出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。在以下描述中，为了清楚展示本实用新型的结构及工作方式，将以附图为基准，借助诸多方向性词语进行描述，但是应当将“前”、“后”、“左”、“右”、“上”、“下”等词语理解为方便用语，而不应当理解为限定性词语。

图1-2所示直流空开的报警装置，包括加速度传感器1、标准信号放大电路2及报警电路3；所述加速度传感器1紧贴在用于固定直流空开10的导轨20上，加速度传感器1与导轨20必须是机械性硬连接，以保证所有直流空开分断闭合的震动加速度特征能够被完整、准确地监测，优选采用螺栓或卡扣进行连接；所述加速度传感器1及报警电路3分别与标准信号放大电路2电连接；所述加速度传感器1的信号通过屏蔽电缆接入标准信号放大电路2，最后通过报警电路3输出声光及位置报警信号。报警电路3可采用555报警电路。

本实施例中，所述加速度传感器1采用三轴压电式加速度传感器，模拟信号输出，灵敏度40-1000mv/g，量程1-50g，带宽频率50hz，以适应直流空开的分断闭合特征，实现准确测量和多倾角采样。所述标准信号放大电路2为多路标准精密交流信号放大电路，以起到信号放大、隔离和定位输出的作用。

作为优化，加速度传感器1和标准信号放大电路2可采用无线数据传输，既提高了抗干扰性，便于扩展，又增加了使用的方便性，安装位置可以更加灵活。

作为优化，加速度传感器1可采用数字pwm信号输出，便于和计算机系统直接接口，实现更高智能化、数字化的目的，并提高结果的分辨准确性。

作为进一步的优化，所述标准信号放大电路2采用具有开机信号自检功能的放大电路。每次开机自动检验加速度传感器1的初始电平以辨别其工作状态好坏，避免了装置本身故障造成应急配电箱工作不正常。

本实施例中的标准信号放大电路如图2所示，该电路是一标准精密使用单电源的同相输入式交流信号放大电路，4558是低噪声双运算放大器集成电路，最适用于作有源滤波器、补偿放大器、音频前置放大器均衡放大器以及在电子仪器、仪表中用作各种线路的放大器。

4558主要特性：①内含相位补偿回路；②噪声低，vni=2.5μv；③速度高，频带宽，ft=3mhz；

针对加速度传感器1信号输出的特点，在采用电容耦合的交流放大电路中，静态时，当集成运放输出端的直流电压不为零时，由于输出耦合电容的隔直流作用，放大电路输出的电压仍为零，所以不需要集成运放满足零输入时零输出的要求，因此，集成运放可以采用单电源供电，同时也满足了应急配电箱设计简化的要求，其-vee端接"地"(即直流电源负极)，集成运放的+vcc端接直流电源正极，这时，运放输出端的电压vo只能在0～+vcc之间变化。在单电源供电的运放交流放大电路中，为了不使放大后的交流信号产生失真，静态时，一般要将运放输出端的电压vo设置在0至+vcc值的中间，即vo=+vcc／2，这样能够得到较大的动态范围；动态时，vo在+vcc／2值的基础上，上增至接近+vcc值，下降至接近0v，输出电压vo的幅值近似为vcc／2，这么宽的幅值完全满足加速度传感器1采样所得的直流空开闭合或是分断信号。

同时由于加速度传感器1输出阻抗高，要求放大电路的输入电阻比较大，故采用同相输入式交流放大电路。因为反相输入式交流放大电路输入电阻的提高会影响电压增益，增大反相输入式交流放大电路输入电阻时，该电路电压增益将减小，且电压增益也会受传感器输出内阻的影响，所以在选择反相输入式交流放大电路时，有时输入电阻和电压增益的选择难以兼顾。

本实用新型采用三轴压电式加速度传感器并机械性硬连接到固定直流空开的导轨上，由于直流空开无论是闭合或是分断，脱扣器由于弹簧作用必然有一加速度改变，其正常值主要决定于直流空开的型号、安装位置等，而采用三轴压电式加速度传感器测量由导轨传播的加速度信号时，就可以准确的测量出直流空开在任意位置三轴上的加速度，当直流空开故障或安装有误时，特别是机械操作机构隐患时，其加速度值往往离散很大，只需要和同批次型号正常直流空开或使用前的原始数据比较，就可以快速、准确、直观的监测出直流空开是否有重大隐患并及时排故更换。

以上所述仅为本实用新型的较佳实施例而已，并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。