用于高壓斷路器機械故障監(jiān)測的振動傳感器的制造方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種用于高壓斷路器機械故障監(jiān)測的振動傳感器，包括振動敏感元件、電荷放大器、傳感器殼體和引線及其接頭，該傳感器安裝于高壓斷路器的被監(jiān)測部位，振動敏感元件拾取高壓斷路器運行狀態(tài)信號并差分輸出至電荷放大器的差分輸入，電荷放大器的工作電源及其差分輸出信號通過引線接頭連接屏蔽雙絞線傳輸至監(jiān)測裝置，振動敏感元件、電荷放大器安裝在由傳感器殼體和引線接頭組成的密封金屬腔體內(nèi)部。本發(fā)明的有益效果在于：能有效抑制高壓斷路器狀態(tài)監(jiān)測工況環(huán)境的強電磁干擾，使高壓斷路器運行狀態(tài)監(jiān)測結(jié)果更加準確可靠。
【專利說明】
用于高壓斷路器機械故障監(jiān)測的振動傳感器
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本發(fā)明屬于振動監(jiān)測傳感器，尤其是一種用于高壓斷路器機械故障監(jiān)測的振動傳感器。
【背景技術(shù)】
[0002]高壓斷路器在電力系統(tǒng)中起著重要的控制和保護作用，它的功能相當于一個開關(guān)，關(guān)合正常電路使其投入電網(wǎng)運行，當線路出現(xiàn)故障時它能及時切斷電路，以免給電網(wǎng)帶來危害。高壓斷路器隨著自身的運行時間加長和一些環(huán)境因素，伴隨著有各種故障發(fā)生，其中機械故障是最常見且最多的；而在機械故障的監(jiān)測中，振動監(jiān)測是一種非入侵式監(jiān)測方式，很容易實現(xiàn)。高壓斷路器的振動信號是由其內(nèi)部傳動機構(gòu)進行一系列的動作而產(chǎn)生的疊加沖擊波，而振動信號包含著大量豐富的設(shè)備狀態(tài)信息。利用現(xiàn)代的信號處理技術(shù)從中提取判別故障的特征值，是高壓斷路器故障診斷的研究熱點。
[0003]高壓斷路器位于電網(wǎng)與負荷系統(tǒng)之間，工作在高電壓、大電流狀態(tài)，對其進行狀態(tài)監(jiān)測與故障診斷時，監(jiān)測裝置及傳感器所受到的電磁干擾主要有:(I)分合操作引起的干擾:斷路器和隔離開關(guān)操作是變電站最典型的電磁干擾，開關(guān)操作時，會產(chǎn)生一系列高頻率、前沿陡峭的瞬變電磁脈沖，觸頭間產(chǎn)生電弧的熄滅和重燃;在斷開的母線上將引起一系列的高頻電流波和高頻電壓波，并以阻尼振蕩波的形式向周圍空間傳導和輻射能量，對監(jiān)測裝置構(gòu)成阻尼振蕩波干擾和阻尼振蕩磁場干擾。(2)儲能元件產(chǎn)生的干擾:斷路器分合操作時由于儲能元件的存在，電容兩端的電壓、電感中的電流均不能發(fā)生突變，在分合過程中，會產(chǎn)生一個衰減振蕩的暫態(tài)過電壓;這些暫態(tài)過電壓產(chǎn)生的振蕩波通過互感器等傳導耦合到監(jiān)測裝置電路當中去;這種情況下，在監(jiān)測裝置中就會出現(xiàn)大量高頻的、振蕩的、快速衰減的交流電壓分量;研究表明，分合操作產(chǎn)生的干擾波形頻率一般在0.1到80MHz之間，持續(xù)時間大約為1us到10ms。(3)雷電引起的暫態(tài)干擾:雷電是自然界產(chǎn)生的劇烈電磁干擾，可以通過直接雷擊輸電線路或者電氣設(shè)備，然后經(jīng)過線路傳入斷路器內(nèi)部;也可以間接的雷擊架空避雷線、線路桿塔或者變電站周邊接地物體，經(jīng)過感應(yīng)耦合到監(jiān)測裝置中來；由于雷電具有大量的放電電流，會在雷擊周圍產(chǎn)生交變的電磁場，根據(jù)電磁感應(yīng)定律，斷路器的金屬導體或者接地網(wǎng)會產(chǎn)生很高的感應(yīng)電壓，很容易造成斷路器絕緣的損害，故現(xiàn)在變電站都裝設(shè)了大量的避雷器和避雷器，以免損壞一次設(shè)備;但是，由于雷電感應(yīng)的作用，監(jiān)測裝置的信號線可能產(chǎn)生浪涌高壓脈沖且由于空間輻射耦合以及傳導耦合也可能造成不正常的運行或者誤診。(4)運行中電力設(shè)備的干擾:運行中的線路或母線中的工頻電流產(chǎn)生工頻磁場，對監(jiān)測裝置產(chǎn)生干擾;工頻磁場波形為工頻正弦波形，在正常情況下，由工頻電流所產(chǎn)生的穩(wěn)定磁場相對較小;但在故障狀態(tài)下電流伴生的磁場就比較強，不過持續(xù)時間很短，直到保護設(shè)備動作為止。(5)射頻干擾:無線電臺、電視臺、移動電話、電力系統(tǒng)中常用的對講機等都是監(jiān)測裝置正常工作的射頻干擾源，對監(jiān)測裝置構(gòu)成射頻場感應(yīng)的傳導干擾和射頻電磁場輻射干擾。(6)靜電放電干擾:當一個被靜電充過電的絕緣材料接觸到另外的導體的時候，其所攜帶的電荷會經(jīng)過導體釋放，這種靜電放電的過程會產(chǎn)生很強的電弧，會有短暫的放電電流并伴隨著很強的電磁場;靜電放電的特點是波前時間只有Ins左右，帶有數(shù)十納秒的阻尼波尾，幅值可達十幾千伏;具有顯著的破壞性:使電子元器件故障、損壞或控制系統(tǒng)失靈，也可能使計算機程序出錯或丟失數(shù)據(jù)。(7)諧波干擾:隨著電力電子器件的廣泛應(yīng)用，諧波污染已經(jīng)成為電網(wǎng)的公害;諧波、諧間波、載波信號對設(shè)備的主要影響是干擾其正常的工作狀態(tài)，影響測量的準確度和動作的可靠性等。(8)斷路器接地故障的暫態(tài)干擾:高壓斷路器如果發(fā)生短路接地情況，電流流經(jīng)接地點和直接接地的變壓器中性點形成回路，這時接地點和接地網(wǎng)的電位將升高，如果監(jiān)測裝置的接地點靠近故障設(shè)備，將會在監(jiān)測裝置電路中形成干擾電壓;該干擾電壓可從幾十伏到近萬伏，頻率也從幾kHz到幾百kHz，且暫態(tài)電壓可以遠遠超出正常電壓，對監(jiān)測裝置的影響程度不言而喻。綜上所述，高壓斷路器監(jiān)測工況下常見的電磁干擾有:阻尼振蕩波干擾、阻尼振蕩磁場干擾、電快速瞬變脈沖群干擾、浪涌(沖擊)干擾、脈沖磁場干擾、工頻磁場干擾、射頻場感應(yīng)的傳導干擾、射頻電磁場輻射干擾、靜電放電干擾、諧波干擾、交流電源輸入端口電壓暫降和短時中斷干擾、直流電源輸入端口電壓暫降和短時中斷干擾、工頻頻率變化干擾、直流電源輸入端口紋波干擾，約14項干擾類型。
[0004]現(xiàn)有高壓斷路器機械故障監(jiān)測中所采用的振動傳感器大都來源于旋轉(zhuǎn)機械的振動監(jiān)測，而這類傳感器一般是單端輸出信號方式，難以滿足高壓斷路器運行工況要求，常因復雜的電磁干擾而出現(xiàn)誤診、漏診，嚴重時造成監(jiān)測裝置或傳感器損壞。因此，開發(fā)一種適用于滿足高壓斷路器運行工況的振動監(jiān)測傳感器非常必要。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]針對目前高壓斷路器機械故障監(jiān)測中所采用振動傳感器存在的不足，本發(fā)明公布了一種用于高壓斷路器機械故障監(jiān)測的振動傳感器。
[0006]本專利采用的技術(shù)方案是:一種用于高壓斷路器機械故障監(jiān)測的振動傳感器，它包括振動敏感元件、電荷放大器、傳感器殼體和引線及其接頭，將傳感器安裝在高壓斷路器的被監(jiān)測部位，振動敏感元件拾取高壓斷路器運行狀態(tài)信號并差分輸出至電荷放大器的差分輸入，電荷放大器的工作電源及其差分輸出信號通過引線接頭連接屏蔽雙絞線傳輸至監(jiān)測裝置，振動敏感元件、電荷放大器安裝在由傳感器殼體和引線接頭組成的密封金屬腔體內(nèi)部。
[0007]在本發(fā)明中，傳感器殼體包括底部開有一螺孔2-9的基座2-1和頂部安裝有引線接頭2-3的屏蔽罩2-2，振動敏感元件2-6由螺釘2-8通過質(zhì)量塊2-5緊固在基座2-1上部凹槽中，與其連接的電荷放大器2-4由螺釘2-7固定于基座2-1頂部。
[0008]在本發(fā)明中，振動敏感元件是一個由兩片相同的壓電晶片串聯(lián)而成的差分輸出方式信號源，由晶片串聯(lián)節(jié)點B端施加工作電壓并分別從晶片的A、C端引出傳感信號。
[0009]在本發(fā)明中，電荷放大器是一個由低功耗低噪聲雙運放ICl，電阻Rl、R2、R3、R4、R5、R6、R7和電容C1、C2、C3組成的單電源全差分放大器；Cl、C2為電源退耦電容，電阻R4、R5與電容C3—起為振動敏感元件2-6提供工作電壓，振動敏感元件的輸出端A、C經(jīng)兩根同樣長度的導線分別連接至運放IC1A、IC1B的同相輸入端，電阻R6為振動敏感元件的阻抗匹配電阻，雙運放ICl與電阻R1、R2、R3組成一個全差分放大電路，電阻R7為傳感器輸出引線的線路阻抗匹配電阻。
[0010]在本發(fā)明中，引線接頭為一個四芯金屬殼航空插座，其四個芯線分別連接傳感器電源VCC、傳感器地GND、差分輸出正Va+和差分輸出負Va-;所述的引線為一根兩端分別接有四芯金屬殼航空插頭的四芯屏蔽電纜，其四根芯分別兩兩對絞，一組對絞線連接VCC、GND，另一組對絞線連接Va+、Va_，屏蔽層僅與傳感器端的航空插頭外殼連接。
[0011]在本發(fā)明中，傳感器安裝是通過底部螺孔2-9連接良導電性永磁體或螺釘以將傳感器固定于高壓斷路器的被監(jiān)測部位。
[0012]本發(fā)明傳感器的有益效果是，將敏感元元件和電路均安裝在屏蔽罩、基座、引線接頭一起形成的密閉金屬空腔內(nèi)，工作電源和傳感信號均連接于引線接頭且通過屏蔽雙絞線傳輸，可有效抑制高壓斷路器狀態(tài)監(jiān)測工況環(huán)境的強電磁干擾，使高壓斷路器運行狀態(tài)監(jiān)測結(jié)果更加準確可靠。
【附圖說明】
[0013]下面結(jié)合附圖和實施例對本發(fā)明專利作進一步說明。
[0014]圖1是本發(fā)明的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0015]圖2是本發(fā)明的剖面結(jié)構(gòu)圖；
圖中:2-1.基座，2-2.屏蔽罩，2-3.引線接頭，2-4.電荷放大器，2_5.質(zhì)量塊，2_6.振動敏感器件，2-7.電荷放大器固定螺釘，2-8.質(zhì)量塊固定螺釘，2-9.傳感器固定連接螺孔。
[0016]圖3是本發(fā)明的壓電效應(yīng)示意圖；
圖中:A、B、C.銅片電極，D.絕緣隔膜，E.壓電晶片。
[0017]圖4是本發(fā)明的電路原理圖；
圖中:2-3.引線接頭，2-6.振動敏感元件。
[0018]圖5是本發(fā)明的引線結(jié)構(gòu)示意圖。
[0019]圖6是本發(fā)明的外形圖。
[0020]圖7是本發(fā)明的俯視圖。
[0021]圖8是本發(fā)明的仰視圖。
【具體實施方式】
[0022]參見附圖1、附圖2，一種用于高壓斷路器機械故障監(jiān)測的振動傳感器，它由振動敏感元件、電荷放大器、傳感器殼體和引線及其接頭等四個部分組成。傳感器安裝是通過其基座2-1底部的螺孔2-9連接良導電性永磁體或螺釘以將傳感器固定于高壓斷路器的被監(jiān)測部位，振動敏感元件2-6拾取高壓斷路器運行狀態(tài)信號并差分輸出至電荷放大器2-4的差分輸入，電荷放大器2-4的工作電源及其差分輸出信號通過引線接頭2-3連接引線至監(jiān)測裝置，振動敏感元件、電荷放大器安裝在由傳感器殼體和引線接頭組成的密封金屬腔體內(nèi)部。傳感器殼體包括底部開有一螺孔2-9的基座2-1和頂部安裝有引線接頭2-3的屏蔽罩2-2，基座2-1、屏蔽罩2-2均由金屬材料經(jīng)機加工制成，優(yōu)選材料為銅、不銹鋼;振動敏感元件2-6由螺釘2-8通過質(zhì)量塊2-5緊固在基座2-1上部凹槽中，與其連接的電荷放大器2-4由螺釘2-7固定于基座2-1頂部。
[0023]形成電磁干擾必須同時具備三個要素:干擾源、敏感設(shè)備、耦合途徑。高壓斷路器工況環(huán)境中不同種類型的干擾對監(jiān)測裝置與傳感器會造成不同的影響，為了更好地分析不同干擾對高壓斷路器機械故障監(jiān)測裝置的影響，首先對高壓斷路器工況環(huán)境中的干擾信號進行分類。按照干擾源所在地不同可以將干擾分為內(nèi)部干擾和外部干擾。電磁干擾主要有兩種傳播方式:傳導和福射，根據(jù)傳播機理的不同可以將電磁干擾分為傳導干擾和福射干擾。按照干擾信號頻率不同可以將干擾分為低頻干擾和高頻干擾，低頻干擾以工頻電流和電壓，以及低次諧波為主，也包括頻率低于IMHz的振蕩;高頻干擾以頻率高于IMHz的高頻振蕩和無線電信號為主，也包含快速瞬變干擾，這種干擾頻譜含量也較為豐富。按照干擾作用方式的不同可以將干擾分為差模干擾和共模干擾，差模干擾主要存在于信號回路中，與正常的信號疊加在一起;而共模干擾一般是由地電位升高引起的，主要存在于導線與大地之間。在高壓斷路器工況環(huán)境中，干擾源是客觀存在的，而振動監(jiān)測傳感器自身就是敏感設(shè)備，要抑制干擾對高壓斷路器機械故障監(jiān)測裝置的影響就只有減少耦合途徑了。為此，本發(fā)明振動敏感元件2-6、電荷放大器2-4安裝在由傳感器殼體和引線接頭組成的密封金屬腔體內(nèi)部，并通過傳感器基座2-1底部的螺孔2-9連接良導電性永磁體或螺釘以將傳感器固定于高壓斷路器被監(jiān)測部位的殼體上，而高壓斷路器的殼體是與地網(wǎng)可靠連接的；因此，本發(fā)明附圖1、附圖2所示的技術(shù)方案可有效抑制輻射干擾。
[0024]參見附圖3，A、B、C為銅片電極，D為絕緣隔膜，E為壓電晶片;本發(fā)明振動傳感器的振動敏感元件是一個由兩片相同的壓電晶片串聯(lián)而成的差分輸出方式信號源，由晶片串聯(lián)節(jié)點B端施加工作電壓并分別從晶片的A、C端引出傳感信號;螺釘2-8通過質(zhì)量塊2-5緊固在基座2-1上部凹槽中，與其連接的電荷放大器2-4由螺釘2-7固定于基座2-1頂部;該振動敏感元件的工作原理是利用壓電晶體片的壓電效應(yīng)來測量高壓斷路器運行中機械關(guān)鍵部件的振動和沖擊。壓電晶體的材料是一種離子型晶體電介質(zhì)，不僅在電場力作用下，而且在機械力作用下，都會產(chǎn)生極化現(xiàn)象；即:在這些電介質(zhì)的一定方向上施加機械力而產(chǎn)生變形時，就會引起它內(nèi)部正負電荷中心相對轉(zhuǎn)移而產(chǎn)生電的極化，從而導致其兩個相對表面(極化面)上出現(xiàn)符號相反的束縛電荷，且其電位移與外應(yīng)力張量成正比；當外力消失，又恢復不帶電原狀;當外力變向，電荷極性隨之而變。這種現(xiàn)象稱為正壓電效應(yīng)，或簡稱壓電效應(yīng)。本發(fā)明傳感器的振動敏感元件屬于壓電式加速度傳感器，采用中心壓縮結(jié)構(gòu)形式，受振時質(zhì)量塊加在壓電元件上的力也隨之變化，當被測振動頻率遠低于傳感器的固有頻率時，則力的變化與被測加速度成正比；其原理利用壓電晶體的電荷輸出與所受的力成正比，而所受的力在敏感質(zhì)量一定的情況下與加速度值成正比，即在一定條件下，壓電晶體受力后產(chǎn)生的電荷量與所感受到的加速度值成正比。本發(fā)明傳感器的主要技術(shù)指標為:最大沖擊加速度10000g，最高頻響頻率16kHz，完全滿足高壓斷路器機械故障振動監(jiān)測的要求。由于高壓斷路器工況下的電磁干擾復雜且嚴重，壓電晶體本身具有對電場敏感的特性，為此，本發(fā)明傳感器的振動敏感元件為差分輸出方式，其輸出的電荷經(jīng)全差分電荷放大器后就成為正比于所受外力的電量輸出，該輸出方式可有效的抑制共模干擾，極大地提高了傳感器的信噪比。
[0025]參見附圖4，電荷放大器是一個由低功耗低噪聲雙運放1(:1，電阻1?1、1?2、1?3、1?4、1?5、R6、R7和電容Cl、C2、C3組成的單電源全差分放大器;其輸入、輸出均為帶阻抗匹配的差分方式，能有效抑制輸入、輸出引線上的共模干擾與差模干擾。ICl為低功耗低噪聲雙運放，可選型號有:AD8572、AD8599、0P285、0P297、LI1012等；電容C1、C2、C3選擇高頻噪聲抑制性能較好的COG電容，電阻町、1?2、1?、1?4、1?5、1?6、1?7選擇溫度特性系數(shù)較好的金屬膜電阻。電容(:1、C2為電源退耦電容，電阻R4、R5與電容C3—起為振動敏感元件2-6提供工作電壓，振動敏感元件的輸出端A、C經(jīng)兩根同樣長度的導線分別連接至運放IC1A、IC1B的同相輸入端，雙運放ICl與電阻Rl、R2、R3組成一個全差分放大電路，電阻R6為振動敏感元件的阻抗匹配電阻，電阻R7為傳感器輸出引線的線路阻抗匹配電阻。輻射干擾是以電磁波的形式通過空間傳播的，而傳導干擾是沿著導線傳播的電磁干擾，主要可以分為4種，分別是:電容耦合(電場耦合)、電感耦合(磁場耦合)、電磁場耦合和公共阻抗耦合;電與磁總是相生相伴的，在高壓斷路器的實際工況現(xiàn)場，不存在純粹的電場或者磁場，所以嚴格的說，電磁場耦合包括電容耦合和電感耦合;但為了研究的方便，當測量點到干擾源的距離小于0.167倍干擾波最大波長時，我們可以簡單等效認為，高電壓對應(yīng)電容耦合，大電流對應(yīng)電感耦合；當測量點到干擾源的距離大于0.167倍干擾波最大波長時，干擾源產(chǎn)生的干擾看作輻射干擾。對于本發(fā)明傳感器而言，這些干擾的影響通常是:(I)存在于信號回路中，與正常的信號疊加在一起而形成差模干擾；(2)干擾接地網(wǎng)，導致地電位升高，引起的信號線與地之間電壓變化而形成共模干擾。為有效地抑制差模干擾和共模干擾對監(jiān)測信號的影響，本發(fā)明傳感器的技術(shù)方案是:(1)從振動敏感元件到電荷放大器輸出均采用差分方式電路結(jié)構(gòu)，可有效抑制信號輸入、輸出線上的共模干擾；(2)在振動敏感元件的輸出引線A、C到電荷放大器的輸入接點處并聯(lián)電阻R6，該電阻的取值應(yīng)與振動敏感元件的阻抗相匹配，可有效抑制振動敏感元件輸出引線上的差模干擾;(3)在電荷放大器的輸出引線接點處并聯(lián)電阻R7，該電阻的取值應(yīng)與傳感器輸出路徑到監(jiān)測裝置的信號電纜內(nèi)雙絞線的線路阻抗相匹配，可有效抑制傳感器輸出信號線上的差模干擾。注:在監(jiān)測裝置內(nèi)部的本發(fā)明傳感器的輸入接點處也要并聯(lián)一個值阻與R7相同的電阻。由于不同批次生產(chǎn)的壓電晶片在靈敏度上是存在差異的，本發(fā)明傳感器的電阻R3用于調(diào)節(jié)全差分放大器的放大倍數(shù)以適應(yīng)靈敏度不同的振動敏感元件的應(yīng)用要求，差分放大器的放大倍數(shù)為:
A=1+(R1+R2)/R3
在傳感器整定過程中，R3由可變電阻器替代，整定完成后將R3換為相應(yīng)阻值的固定電阻。
[0026]參見附圖5可知，本發(fā)明傳感器的引線接頭為一個四芯金屬殼航空插座，其四個芯線分別連接傳感器電源VCC、傳感器地GND、差分輸出正Va+和差分輸出負Va-;傳感器引線為一根兩端分別接有四芯金屬殼航空插頭的四芯屏蔽電纜，其四根線芯分別兩兩絞合，一組對絞線連接VCC、GND，另一組對絞線連接Va+、Va-，四芯屏蔽電纜的屏蔽層僅與傳感器端的航空插頭外殼連接，以避免多點接地而因地電位差異引入的干擾。傳感器的工作電源可在3.0?5.5V之間選擇，具體應(yīng)在滿足雙運放ICl工作電源要求的前提下盡量選擇較低等級的傳感器工作電源電壓，以降低傳感器的靜態(tài)功耗；同時，電阻R4、R5的阻值應(yīng)大于1K Ω，電阻R1、R2的阻值應(yīng)大于100ΚΩ。四芯屏蔽電纜的線芯由銅絲或鍍錫銅絲絞合而成，均采用F46絕緣，并由絕緣的顏色加以區(qū)分，如:VCC紅色、GND黑色、Va+綠色、Va-黃色;連接VCC、GND的絞合線芯的截面積為0.5mm2，連接Va+、Va-的絞合線芯的截面積為0.3mm2;線芯兩兩絞合的節(jié)距不大于15mm，將兩組絞合線芯總絞，節(jié)距不大于外徑的20倍，空隙處采用棉線或麻繩填充起承載作用，將總絞好的線芯上采用Φ0.12mm的銅絲或鍍錫銅絲編織而成，密度不小于90%;采用PP帶或聚酯帶，一層繞包、一層縱包，搭蓋率不小于15%，不能出現(xiàn)漏包情況;最后采用105°C阻燃丁晴聚合物擠壓而成傳感器信號電纜，該電纜所有絕緣線芯工頻火花試驗電壓為4KV不擊穿，電纜工作環(huán)境溫度-40?+75度。
[0027]參見附圖6、附圖7、附圖8，分別是本發(fā)明傳感器的外形圖、俯視圖、仰視圖，本發(fā)明傳感器的安裝是通過底部螺孔2-9連接良導電性永磁體或螺釘以將傳感器固定于高壓斷路器的被監(jiān)測部位。實際應(yīng)用中，一般是將本發(fā)明傳感器安裝在高壓斷路器殼體內(nèi)部，在安裝位置允許的情況下通過螺釘將本發(fā)明傳感器固定于高壓斷路器的被監(jiān)測部位，防止松動；當安裝條件受限時，可通過傳感器底部螺孔2-9連接良導電性永磁體，再由永磁體將本發(fā)明傳感器固定于高壓斷路器的被監(jiān)測工件上。磁鐵分兩大類:一類是碳鋼的能導電，另一類是各種氧化物的，包括四氧化三鐵、稀土氧化物等，不導電。安裝本發(fā)明傳感器的永磁體要選擇第一類，以使傳感器外殼與高壓斷路器外殼具有良好的電連接，且傳感器外殼通過高壓斷路器外殼連接地網(wǎng)，起到良好的屏蔽作用，有效抑制高壓斷路器工況現(xiàn)場的輻射干擾。
[0028]綜上所述，本發(fā)明傳感器的敏感元件和電路均安裝在屏蔽罩、基座、引線接頭一起形成的密閉金屬空腔內(nèi)，工作電源和傳感信號均連接于引線接頭且通過屏蔽雙絞線傳輸，可有效抑制高壓斷路器狀態(tài)監(jiān)測工況環(huán)境的強電磁干擾，使高壓斷路器運行狀態(tài)監(jiān)測結(jié)果更加準確可靠。
【主權(quán)項】
1.一種用于高壓斷路器機械故障監(jiān)測的振動傳感器，包括振動敏感元件、電荷放大器、傳感器殼體和引線及其接頭，其特征是:傳感器安裝在高壓斷路器的被監(jiān)測部位，振動敏感元件拾取高壓斷路器運行狀態(tài)信號并差分輸出至電荷放大器的差分輸入，電荷放大器的工作電源及其差分輸出信號通過引線接頭連接屏蔽雙絞線傳輸至監(jiān)測裝置，振動敏感元件、電荷放大器安裝在由傳感器殼體和引線接頭組成的密封金屬腔體內(nèi)部。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于高壓斷路器機械故障監(jiān)測的振動傳感器，其特征是:所述的傳感器殼體包括底部開有一螺孔(2-9)的基座(2-1)和頂部安裝有引線接頭(2-3)的屏蔽罩(2-2)，振動敏感元件(2-6)由螺釘(2-8)通過質(zhì)量塊(2-5)緊固在基座(2-1)上部凹槽中，與其連接的電荷放大器(2-4)由螺釘(2-7)固定于基座(2-1)頂部。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于高壓斷路器機械故障監(jiān)測的振動傳感器，其特征是:所述的振動敏感元件是一個由兩片相同的壓電晶片串聯(lián)而成的差分輸出方式信號源，由晶片串聯(lián)節(jié)點B端施加工作電壓并分別從晶片的A、C端引出傳感信號。4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于高壓斷路器機械故障監(jiān)測的振動傳感器，其特征是:所述的電荷放大器是一個由低功耗低噪聲雙運放1(:1，電阻1?1、1?2、1?、1?4、1?5、1?6、1?7和電容(:1、C2、C3組成的單電源全差分放大器；C1、C2為電源退耦電容，電阻R4、R5與電容C3—起為振動敏感元件(2-6)提供工作電壓，振動敏感元件的輸出端A、C經(jīng)兩根同樣長度的導線分別連接至運放IC1A、IC1B的同相輸入端，電阻R6為振動敏感元件的阻抗匹配電阻，雙運放ICl與電阻R1、R2、R3組成一個全差分放大電路，電阻R7為傳感器輸出引線的線路阻抗匹配電阻。5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于高壓斷路器機械故障監(jiān)測的振動傳感器，其特征是:所述的引線接頭為一個四芯金屬殼航空插座，其四個芯線分別連接傳感器電源VCC、傳感器地GND、差分輸出正Va+和差分輸出負Va-；所述的引線為一根兩端分別接有四芯金屬殼航空插頭的四芯屏蔽電纜，其四根芯分別兩兩對絞，一組對絞線連接VCC、GND，另一組對絞線連接Va+、Va_，屏蔽層僅與傳感器端的航空插頭外殼連接。6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于高壓斷路器機械故障監(jiān)測的振動傳感器，其特征是:所述的傳感器安裝是通過底部螺孔(2-9)連接良導電性永磁體或螺釘以將傳感器固定于高壓斷路器的被監(jiān)測部位。
【文檔編號】G01R31/327GK105953911SQ201610315612
【公開日】2016年9月21日
【申請日】2016年5月16日
【發(fā)明人】黃采倫, 王靖, 何斌華, 向滔, 張小娟, 南茂元
【申請人】湖南科技大學