本發(fā)明屬于電力設(shè)備監(jiān)控技術(shù)領(lǐng)域，更具體地，涉及一種有載分接開關(guān)狀態(tài)在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)。

背景技術(shù)：

有載分接開關(guān)是有載調(diào)壓變壓器中唯一的可動(dòng)部分，也是關(guān)鍵部件之一；有載分接開關(guān)由分接選擇器、切換開關(guān)和電動(dòng)機(jī)構(gòu)組成。由于調(diào)壓的需要，有載分接開關(guān)會(huì)頻繁動(dòng)作。機(jī)械故障是有載分接開關(guān)的主要故障類型，它可能損壞有載分接開關(guān)和變壓器，影響電力設(shè)備和系統(tǒng)的正常安全運(yùn)行并造成嚴(yán)重后果。有載分接開關(guān)操作過程中包含一系列動(dòng)作事件，其中含有豐富的振動(dòng)指紋。利用振動(dòng)信號(hào)監(jiān)測(cè)有載分接開關(guān)狀態(tài)的方法具有廣泛應(yīng)用。利用振動(dòng)傳感器監(jiān)測(cè)有載分接開關(guān)的機(jī)械振動(dòng)信號(hào)，通過與正常時(shí)的信號(hào)進(jìn)行對(duì)比，可對(duì)有載分接開關(guān)的狀態(tài)進(jìn)行故障判斷?，F(xiàn)有有載分接開關(guān)的狀態(tài)檢修多采用離線定期檢修方式；一些在線的有載調(diào)壓開關(guān)故障診斷設(shè)備造價(jià)昂貴，而且故障診斷效果不理想，準(zhǔn)確度和可靠性不高；電力運(yùn)行部門迫切需要采取有效手段，方便合理監(jiān)測(cè)有載分接開關(guān)的運(yùn)行狀態(tài)，對(duì)有載分接開關(guān)的工作狀態(tài)做出科學(xué)的估計(jì)，以便科學(xué)地安排檢修計(jì)劃，避免不必要的解體檢查和大量的人力物力浪費(fèi)。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)的以上缺陷或改進(jìn)需求，本發(fā)明提供了一種有載分接開關(guān)狀態(tài)在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，其目的在于實(shí)現(xiàn)對(duì)有載分接開關(guān)狀態(tài)的實(shí)時(shí)在線監(jiān)測(cè)。

為實(shí)現(xiàn)上述目的，按照本發(fā)明的一個(gè)方面，提供了一種有載分接開關(guān)狀態(tài)在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，包括振動(dòng)信號(hào)監(jiān)測(cè)單元、電機(jī)電流監(jiān)測(cè)單元、電機(jī)旋轉(zhuǎn)角度監(jiān)測(cè)單元、數(shù)據(jù)采集單元、網(wǎng)絡(luò)傳輸單元以及接收終端；

其中，振動(dòng)信號(hào)監(jiān)測(cè)單元、電機(jī)電流監(jiān)測(cè)單元、電機(jī)旋轉(zhuǎn)角度監(jiān)測(cè)單元的輸入端均用于連接待測(cè)有載分接開關(guān)；數(shù)據(jù)采集單元的第一輸入端連接振動(dòng)信號(hào)監(jiān)測(cè)單元的輸出端，第二輸入端連接電機(jī)電流監(jiān)測(cè)單元的輸出端，第三輸入端連接電機(jī)旋轉(zhuǎn)角度監(jiān)測(cè)單元的輸出端；網(wǎng)絡(luò)傳輸單元的輸入端連接數(shù)據(jù)采集單元的輸出端；接收終端的輸入端連接網(wǎng)絡(luò)傳輸單元的輸出端；

振動(dòng)信號(hào)監(jiān)測(cè)單元用于獲取有載分接開關(guān)動(dòng)作時(shí)的機(jī)械振動(dòng)信號(hào)，并將振動(dòng)信號(hào)轉(zhuǎn)換為電壓信號(hào)；

電機(jī)電流監(jiān)測(cè)單元用于獲取有載分接開關(guān)的驅(qū)動(dòng)電機(jī)的驅(qū)動(dòng)電流信號(hào)；

電機(jī)旋轉(zhuǎn)角度監(jiān)測(cè)單元用于獲取有載分接開關(guān)的驅(qū)動(dòng)電機(jī)的旋轉(zhuǎn)角度信號(hào)；將旋轉(zhuǎn)角度信號(hào)作為有載分接開關(guān)動(dòng)作的指示信號(hào)；

數(shù)據(jù)采集單元用于根據(jù)指示信號(hào)進(jìn)行有載分接開關(guān)振動(dòng)信號(hào)、驅(qū)動(dòng)電機(jī)電流信號(hào)和旋轉(zhuǎn)角度信號(hào)的采集，并將采集到的數(shù)據(jù)通過網(wǎng)絡(luò)傳輸模塊發(fā)送到接收終端；實(shí)現(xiàn)有載分接開關(guān)狀態(tài)的實(shí)時(shí)在線監(jiān)測(cè)；

優(yōu)選地，上述有載分接開關(guān)狀態(tài)在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，其振動(dòng)信號(hào)監(jiān)測(cè)單元包括依次相連的振動(dòng)傳感器和信號(hào)調(diào)理器，振動(dòng)傳感器的輸入端用作振動(dòng)信號(hào)監(jiān)測(cè)單元的輸入端，信號(hào)調(diào)理器的輸入端連接振動(dòng)傳感器的輸出端，信號(hào)調(diào)理器的輸出端作為振動(dòng)信號(hào)監(jiān)測(cè)單元的輸出端；

其中，振動(dòng)傳感器用于采集有載分接開關(guān)產(chǎn)生的機(jī)械振動(dòng)信號(hào)，信號(hào)調(diào)理器用于將該機(jī)械振動(dòng)信號(hào)轉(zhuǎn)換為電壓信號(hào)。

優(yōu)選地，上述有載分接開關(guān)狀態(tài)在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，其振動(dòng)傳感器采用振動(dòng)加速度傳感器；振動(dòng)加速度傳感器傳感器頻率范圍為0.5Hz～10000Hz、工作溫度為-40℃～80℃。

優(yōu)選地，上述有載分接開關(guān)狀態(tài)在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，采用電機(jī)電流傳感器作為電機(jī)電流監(jiān)測(cè)單元，電機(jī)電流傳感器的頻率范圍為DC～10kHz；該頻率范圍能保證覆蓋信號(hào)所含的頻帶；采用電機(jī)旋轉(zhuǎn)角度傳感器作為電機(jī)旋轉(zhuǎn)角度監(jiān)測(cè)單元；該電機(jī)旋轉(zhuǎn)角度傳感器的機(jī)械轉(zhuǎn)角為360°連續(xù)，線性量程為90°，輸出信號(hào)為電壓信號(hào)。

優(yōu)選地，上述有載分接開關(guān)狀態(tài)在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，其振動(dòng)信號(hào)監(jiān)測(cè)單元、電機(jī)電流監(jiān)測(cè)單元與電機(jī)旋轉(zhuǎn)角度監(jiān)測(cè)單元在數(shù)據(jù)采集單元的控制下同步運(yùn)行。

總體而言，通過本發(fā)明所構(gòu)思的以上技術(shù)方案與現(xiàn)有技術(shù)相比，能夠取得下列有益效果：

(1)本發(fā)明提供的有載分接開關(guān)狀態(tài)在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)是一種非介入性在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，由于在監(jiān)測(cè)過程中與被監(jiān)測(cè)系統(tǒng)之間不發(fā)生電氣連接，具有安全可靠、干擾小的特點(diǎn)；

(2)本發(fā)明提供的有載分接開關(guān)狀態(tài)在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，由于可以通過網(wǎng)絡(luò)傳輸模塊將采集數(shù)據(jù)通過有線或無線傳輸模式發(fā)送至遠(yuǎn)程接收終端，因此能夠?qū)τ休d分接開關(guān)狀態(tài)進(jìn)行實(shí)時(shí)在線監(jiān)測(cè)；

(3)本發(fā)明提供的有載分接開關(guān)狀態(tài)在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，其振動(dòng)信號(hào)監(jiān)測(cè)單元可以根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用需求增加配置振動(dòng)傳感器和信號(hào)調(diào)理器的數(shù)量，安裝方便、位置、安裝數(shù)量都可靈活配置，應(yīng)用靈活；

(4)本發(fā)明提供的有載分接開關(guān)狀態(tài)在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，通過電流傳感器和角度傳感器組成多參量診斷系統(tǒng)，可對(duì)有載分接開關(guān)電動(dòng)操作機(jī)構(gòu)的狀態(tài)進(jìn)行更加準(zhǔn)確可靠的判斷，準(zhǔn)確度和有效性更高。

附圖說明

圖1是實(shí)施例提供的有載分接開關(guān)狀態(tài)在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖。

具體實(shí)施方式

為了使本發(fā)明的目的、技術(shù)方案及優(yōu)點(diǎn)更加清楚明白，以下結(jié)合附圖及實(shí)施例，對(duì)本發(fā)明進(jìn)行進(jìn)一步詳細(xì)說明。應(yīng)當(dāng)理解，此處所描述的具體實(shí)施例僅僅用以解釋本發(fā)明，并不用于限定本發(fā)明。此外，下面所描述的本發(fā)明各個(gè)實(shí)施方式中所涉及到的技術(shù)特征只要彼此之間未構(gòu)成沖突就可以相互組合。

對(duì)有載分接開關(guān)危害較大的故障主要是機(jī)械故障，機(jī)械故障主要有觸頭磨損、緊固件松動(dòng)、彈簧動(dòng)能不足、開關(guān)制動(dòng)失效等故障；故障狀況下的振動(dòng)信號(hào)與正常狀況相比有所不同；本狀態(tài)在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)；本發(fā)明的目的在于提供一種安全可靠的有載分接開關(guān)狀態(tài)在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，通過采集這些狀態(tài)信號(hào)，以此用來分析有載分接開關(guān)的狀態(tài)；該系統(tǒng)作為一種非介入性在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，其振動(dòng)傳感器安裝在有載分接開關(guān)的油箱表面，獲取有載分接開關(guān)動(dòng)作時(shí)的機(jī)械振動(dòng)信號(hào)；并將振動(dòng)信號(hào)通過信號(hào)調(diào)理器轉(zhuǎn)換為電壓信號(hào)，將電壓信號(hào)發(fā)送至數(shù)據(jù)采集單元作為判斷有載分接開關(guān)狀態(tài)的依據(jù)；電流傳感器和角度傳感器分別獲取驅(qū)動(dòng)電機(jī)的驅(qū)動(dòng)電流與旋轉(zhuǎn)角度以觸發(fā)數(shù)據(jù)采集單元工作，采集有載分接開關(guān)電動(dòng)操作機(jī)構(gòu)動(dòng)作時(shí)的驅(qū)動(dòng)電流信號(hào)和旋轉(zhuǎn)角度信號(hào)；數(shù)據(jù)采集單元所采集的數(shù)據(jù)通過網(wǎng)絡(luò)傳輸模塊發(fā)送至遠(yuǎn)程接收終端，實(shí)現(xiàn)了有載分接開關(guān)狀態(tài)的實(shí)時(shí)在線監(jiān)測(cè)；由于在整個(gè)監(jiān)測(cè)中與有載分接開關(guān)之間沒有電氣連接，具有安全可靠、干擾小的特點(diǎn)。

實(shí)施例提供的有載分接開關(guān)狀態(tài)在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，起系統(tǒng)結(jié)構(gòu)如圖1所示，包括振動(dòng)信號(hào)監(jiān)測(cè)單元、電機(jī)電流監(jiān)測(cè)單元、電機(jī)旋轉(zhuǎn)角度監(jiān)測(cè)單元、數(shù)據(jù)采集單元、網(wǎng)絡(luò)傳輸單元以及接收終端；其中，振動(dòng)信號(hào)監(jiān)測(cè)單元包括振動(dòng)傳感器和信號(hào)調(diào)理器；由電流傳感器構(gòu)成電機(jī)電流監(jiān)測(cè)單元，由角度傳感器構(gòu)成電機(jī)旋轉(zhuǎn)角度監(jiān)測(cè)單元；

本實(shí)施例中，振動(dòng)傳感器的輸出端通過信號(hào)電纜與信號(hào)調(diào)理器的輸入端相連，信號(hào)調(diào)理器的輸出端通過同軸電纜與數(shù)據(jù)采集單元相連，電流傳感器的輸出端與數(shù)據(jù)采集單元的輸入端相連，角度傳感器的輸出端與數(shù)據(jù)采集單元的輸入端相連；通過振動(dòng)傳感器獲取有載分接開關(guān)產(chǎn)生的振動(dòng)信號(hào)，通過信號(hào)電纜發(fā)送至信號(hào)調(diào)理器；由于振動(dòng)傳感器輸出的振動(dòng)信號(hào)非常微弱，通過信號(hào)調(diào)理器將微弱進(jìn)行轉(zhuǎn)換放大為電壓信號(hào)，通過同軸電纜發(fā)送到數(shù)據(jù)采集單元中；信號(hào)調(diào)理器將振動(dòng)傳感器的高阻抗輸出變換為低阻抗輸出；電流傳感器和角度傳感器分別將從有載分接開關(guān)的電動(dòng)操作機(jī)構(gòu)中獲取的電機(jī)電流和旋轉(zhuǎn)角度信號(hào)發(fā)送到數(shù)據(jù)采集單元，作為有載分接開關(guān)動(dòng)作時(shí)的指示信號(hào)；觸發(fā)數(shù)據(jù)采集單元根據(jù)該指示信號(hào)采集有載分接開關(guān)振動(dòng)信號(hào)、驅(qū)動(dòng)電機(jī)電流信號(hào)和旋轉(zhuǎn)角度信號(hào)數(shù)據(jù)。數(shù)據(jù)采集單元所采集數(shù)據(jù)通過網(wǎng)絡(luò)傳輸模塊傳至遠(yuǎn)程接收終端，實(shí)現(xiàn)狀態(tài)的遠(yuǎn)程實(shí)時(shí)在線監(jiān)測(cè)。

其中，振動(dòng)傳感器和信號(hào)調(diào)理器構(gòu)成用來監(jiān)測(cè)有載分接開關(guān)產(chǎn)生的振動(dòng)信號(hào)的線路；電流傳感器構(gòu)成用來監(jiān)測(cè)電機(jī)電流的線路；角度傳感器構(gòu)成用來監(jiān)測(cè)電機(jī)旋轉(zhuǎn)角度的線路；振動(dòng)傳感器和信號(hào)調(diào)理器構(gòu)成的監(jiān)測(cè)線路可根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)要求配置多條并行線路，每條線路通過信號(hào)調(diào)理器與數(shù)據(jù)采集單元相連。

以下對(duì)實(shí)施例提供的這種有載分接開關(guān)狀態(tài)在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的部件進(jìn)行具體說明。

振動(dòng)傳感器：有載分接開關(guān)振動(dòng)信號(hào)的脈沖持續(xù)時(shí)間大概為0.5～2ms，頻寬為0.5～2kHz；由于加速度傳感器具有頻帶寬、固有頻率高的優(yōu)點(diǎn)，實(shí)施例中采用壓電式加速度傳感器。該狀態(tài)在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)選用的振動(dòng)傳感器量程為33g，頻響特性達(dá)到13kHz；在實(shí)際應(yīng)用中，振動(dòng)傳感器安裝在有載分接開關(guān)切換開關(guān)附近的油箱表面，來獲取有載分接開關(guān)動(dòng)作時(shí)產(chǎn)生的振動(dòng)信號(hào)；振動(dòng)傳感器的數(shù)量和位置可根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)要求配置；為得到有效的振動(dòng)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)，必須保證安裝可靠、排除周圍環(huán)境的干擾；振動(dòng)傳感器的信號(hào)輸出端與信號(hào)調(diào)理器的輸入端連接。

信號(hào)調(diào)理器：由于振動(dòng)傳感器產(chǎn)生的信號(hào)非常微弱，信號(hào)調(diào)理器用于對(duì)振動(dòng)傳感器產(chǎn)生的信號(hào)進(jìn)行放大變換為電壓信號(hào)；信號(hào)調(diào)理器的輸出端與數(shù)據(jù)采集單元的輸入端相連。

電流傳感器：有載分接開關(guān)的電動(dòng)操作機(jī)構(gòu)通過傳動(dòng)桿將能量存儲(chǔ)到儲(chǔ)能彈簧內(nèi)，帶動(dòng)有載分接開關(guān)動(dòng)作；電流傳感器從有載分接開關(guān)的電動(dòng)操作機(jī)構(gòu)獲取電機(jī)電流，將電機(jī)電流發(fā)送到數(shù)據(jù)采集單元作為有載分接開關(guān)動(dòng)作的指示信號(hào)；實(shí)施例中所采用的電流傳感器的最大可測(cè)有效值10A的電流，其輸出范圍為±5V；應(yīng)用中，將電流傳感器固定在操作機(jī)構(gòu)箱內(nèi)，穿過驅(qū)動(dòng)電機(jī)的A相電源；電流傳感器將獲取的電機(jī)電流信號(hào)發(fā)送到數(shù)據(jù)采集單元作為其觸發(fā)信號(hào)。

角度傳感器：角度傳感器用于從有載分接開關(guān)的電動(dòng)操作機(jī)構(gòu)獲取電機(jī)旋轉(zhuǎn)角度信號(hào)，將電機(jī)旋轉(zhuǎn)角度信號(hào)發(fā)送到數(shù)據(jù)采集單元作為有載分接開關(guān)動(dòng)作的指示信號(hào)；實(shí)施例中所采用的角度傳感器軸徑為6mm，機(jī)械轉(zhuǎn)角為360°連續(xù)，線性量程為90°。應(yīng)用中，將角度傳感器用螺釘固定在垂直高度可調(diào)的安裝機(jī)架上，采用具有彈性的橡膠材料進(jìn)行同軸連接。角度傳感器將獲取的電機(jī)旋轉(zhuǎn)角度信號(hào)發(fā)送到數(shù)據(jù)采集單元作為其開始采集振動(dòng)信號(hào)、驅(qū)動(dòng)電機(jī)電流信號(hào)和旋轉(zhuǎn)角度信號(hào)數(shù)據(jù)的觸發(fā)信號(hào)。

數(shù)據(jù)采集單元：數(shù)據(jù)采集單元用于采集存儲(chǔ)振動(dòng)信號(hào)、驅(qū)動(dòng)電機(jī)電流信號(hào)和驅(qū)動(dòng)電機(jī)旋轉(zhuǎn)角度信號(hào)實(shí)施例中所采用的數(shù)據(jù)采集單元具有8通道輸入，存儲(chǔ)容量大，可以長時(shí)間采集數(shù)據(jù)。

網(wǎng)絡(luò)傳輸單元：數(shù)據(jù)采集單元在現(xiàn)場(chǎng)完成振動(dòng)信號(hào)、驅(qū)動(dòng)電機(jī)電流信號(hào)和驅(qū)動(dòng)電機(jī)旋轉(zhuǎn)角度信號(hào)的采集，通過網(wǎng)絡(luò)傳輸模塊經(jīng)過無線或有線傳輸方式將數(shù)據(jù)發(fā)送至遠(yuǎn)程接收終端；本實(shí)施例中采用網(wǎng)絡(luò)傳輸采用NI公司提供的DataSocket技術(shù)，它建立在TCP/IP協(xié)議基礎(chǔ)上，不用進(jìn)行復(fù)雜的底層TCP編程，就可以通過計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)向遠(yuǎn)程終端傳送現(xiàn)場(chǎng)測(cè)量數(shù)據(jù)。

遠(yuǎn)程接收終端：遠(yuǎn)程接收終端用于接收網(wǎng)絡(luò)發(fā)送模塊傳送的現(xiàn)場(chǎng)測(cè)量數(shù)據(jù)；本實(shí)施例中，遠(yuǎn)程接收終端程序采用動(dòng)態(tài)控制，由用戶根據(jù)實(shí)際安裝運(yùn)行情況制定相應(yīng)的服務(wù)端IP地址；由DataSocket讀入數(shù)據(jù)函數(shù)通過網(wǎng)絡(luò)連接DataSocket Sever后，將實(shí)時(shí)查詢服務(wù)器中有無新的監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)，一旦監(jiān)測(cè)到新數(shù)據(jù)，啟動(dòng)讀數(shù)據(jù)函數(shù)，將遠(yuǎn)程服務(wù)器中數(shù)據(jù)下載至本地計(jì)算機(jī)內(nèi)，實(shí)現(xiàn)客戶端軟件的遠(yuǎn)程實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)采集。

實(shí)施例提供的這種有載分接開關(guān)狀態(tài)在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，通過對(duì)有載分接開關(guān)狀態(tài)信號(hào)的測(cè)量，并通過網(wǎng)絡(luò)傳輸模塊將采集數(shù)據(jù)傳至遠(yuǎn)程接收終端，實(shí)現(xiàn)有載分接開關(guān)狀態(tài)的實(shí)時(shí)在線監(jiān)測(cè)，為有載分接開關(guān)的狀態(tài)監(jiān)測(cè)和故障診斷提供依據(jù)，保證電力系統(tǒng)的安全穩(wěn)定運(yùn)行。該系統(tǒng)屬于非介入性監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，與電力系統(tǒng)無電氣連接，具有安全可靠、干擾小等特點(diǎn)，并且振動(dòng)傳感器的安裝位置、數(shù)量可依據(jù)安全靈活配置，能實(shí)時(shí)在線監(jiān)測(cè)有載分接開關(guān)狀態(tài)，應(yīng)用前景良好。

本領(lǐng)域的技術(shù)人員容易理解，以上所述僅為本發(fā)明的較佳實(shí)施例而已，并不用以限制本發(fā)明，凡在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi)所作的任何修改、等同替換和改進(jìn)等，均應(yīng)包含在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。