用于高壓斷路器動作特性測試的多種信號同步采集裝置的制造方法
【專利摘要】本實用新型公開了一種用于高壓斷路器動作特性測試的多種信號同步采集裝置，包括應力傳感器、CCD傳感器、工業(yè)LED強光源陣列、加速度傳感器、霍爾電流傳感器、降噪微音監(jiān)聽器、連接傳感器和采集卡的接線箱、動態(tài)信號采集卡，以及斷路器操作電源和傳感器電源、各種信號調理模塊。該裝置同步采集到的應力、圖像、振動、聲音和電信號傳輸給上位機進行分析與診斷。本實用新型利用多種信號傳感器和動態(tài)信號采集卡，同步采集斷路器測試過程中的多種信號，避免以往傳感器安裝復雜、費時、測量精度不高，采集信號單一的弊端，為后續(xù)工作提供準確的原始數(shù)據(jù)。
【專利說明】
用于高壓斷路器動作特性測試的多種信號同步采集裝置
技術領域
[0001]本實用新型涉及電力設備的檢測與故障診斷領域，尤其涉及一種用于高壓斷路器機械特性測試所需的多種信號的采集裝置?！颈尘凹夹g】
[0002]高壓斷路器作為電力系統(tǒng)中重要的控制和保護裝置，其運行、維護和檢修情況與整個電力系統(tǒng)可靠性密切相關。國內(nèi)外學者不斷對斷路器機械狀態(tài)及故障種類識別進行研究，但是目前仍對斷路器的內(nèi)部故障和其外在特征之間的規(guī)律缺乏系統(tǒng)認識，對斷路器儲能、操動機構異常與操動中機械運動特性之間的關聯(lián)研究還不夠深入，對其故障發(fā)生、發(fā)展的機理還不十分清楚。為滿足現(xiàn)代電力發(fā)展的要求，需要對高壓斷路器進行故障診斷，其中主要采用的手段即采集斷路器運行過程中產(chǎn)生的各種信號進行分析。
[0003]目前對斷路器操動機構特征參數(shù)發(fā)生的變化研究不夠深入，究其原因是現(xiàn)有技術和分析方法受到局限。目前測試方法均使用接觸式傳感器，如傳統(tǒng)直線位移、光電編碼直線和角度傳感器，不同型號高壓開關需要配備不同夾具進行安裝，并且安裝復雜、費時，不僅會對斷路器正常運行造成影響，而且同樣會影響測量精度。并且由于高壓斷路器行過程短暫，運行次數(shù)少，一些測試裝置所采集的信號種類單一，所采集的信號很難做到同步分析?！緦嵱眯滦蛢?nèi)容】
[0004]本實用新型的目的在于克服現(xiàn)有技術的不足，提供一種同步采集多種信號的系統(tǒng)裝置，包括應力、圖像、振動、聲波和電信號，具有較好穩(wěn)定性、較強適應性，功能完善。
[0005]所述用于高壓斷路器動作特性測試的多種信號同步采集裝置，其特征在于包括: 采集應力信息的應力傳感器、采集圖像信息的(XD傳感器、配合CCD傳感器的工業(yè)LED強光源陣列、采集振動信號的加速度傳感器、采集電流信號的霍爾電流傳感器、采集聲音信號的降噪微音監(jiān)聽器、連接傳感器和采集卡的接線箱、動態(tài)同步信號采集卡，以及斷路器操作電源和傳感器電源、各種信號調理模塊。應力傳感器、加速度傳感器、降噪微音監(jiān)聽器分別與各自的信號調理模塊相連，并通過接線箱接入動態(tài)同步信號采集卡，霍爾電流傳感器接入動態(tài)采集卡，CCD傳感器通過自身系統(tǒng)與上位機相連，同步模塊同時與所有傳感器和動態(tài)同步信號采集卡相連，動態(tài)同步信號采集卡與上位機相連。
[0006]所述多種信號采同步集裝置的進一步設計在于，所述的接線箱前面板的航空插座，實現(xiàn)傳感器和接線箱內(nèi)部線路的連接，6個航空插座分別為合閘線圈1路、分閘線圈2路、 聲波1、聲波2、振動和應力傳感器輸入，且預留一個航空插座為觸發(fā)按鈕。接線箱內(nèi)部含有多路輸出工控電源，為傳感器提供激勵。接線箱背面有聯(lián)接到采集卡的插座，插座可接入8 路信號，通過傳感器接線箱實現(xiàn)信號的輸入。
[0007]所述多種信號同步采集裝置的進一步設計在于，所述的動態(tài)同步信號采集卡使用斷路器分合閘時候線圈電流的上升邊沿觸發(fā)，實現(xiàn)聲音、振動、應力、圖像和電流信號的時間同步;所述多種信號同步采集裝置的進一步設計在于，所述的CCD傳感器的輔助設備為工業(yè)LED強光源陣列。
[0008]本實用新型裝置的有益效果在于:本實用新型利用多種信號傳感器和動態(tài)同步信號采集卡，同步采集斷路器測試過程中的多種信號，避免了以往傳感器安裝復雜、費時、測量精度不高，采集信號單一的弊端，為后續(xù)工作提供準確的原始數(shù)據(jù)?！靖綀D說明】
[0009]圖1是本實用新型裝置的結構示意框圖；
[0010]圖2是所述接線箱正面面板的示意圖；
[0011]圖3是所述接線箱背面面板的示意圖?！揪唧w實施方式】
[0012]對照圖1，本實用新型的多種信號采集裝置主要由采集應力信息的應力傳感器、采集圖像信息的CCD傳感器、配合CCD傳感器的工業(yè)LED強光源陣列、采集振動信號的加速度傳感器、采集電流信號的霍爾電流傳感器、采集聲音信號的降噪微音監(jiān)聽器、連接傳感器和采集卡的接線箱、動態(tài)同步信號采集卡，以及斷路器操作電源和傳感器電源、各種信號處理模塊組成。
[0013]斷路器操動機構關鍵部件的應力信號由所述的應力傳感器測出。
[0014]高速運動目標受到自然光或人工輔助照明燈光的照射產(chǎn)生反射光，或者運動目標本身發(fā)光，這些光的一部分透過高速成像系統(tǒng)的成像物鏡。經(jīng)物鏡成像后，落在光電成像器件的像感面上，受驅動電路控制的光電器件，會對像感面上的目標像快速響應，即根據(jù)像感面上目標像光能量的分布，在各采樣點即像素點產(chǎn)生響應大小的電荷包，完成圖像的光電轉換。帶有圖像信息的各個電荷包被迅速轉移到讀出寄存器中。讀出信號經(jīng)信號處理后傳輸至上位機中，由上位機對圖像進行讀出顯示和判讀，并將結果輸出。[0〇15]聲、振、應力、電信號每一路輸入信號都是同時被緩沖，放大，模擬過濾，由24位高精度采樣模數(shù)轉換器執(zhí)行截止頻率的數(shù)字濾波，自動調整一個軟件可編程的采樣率。高分辨率提供了必要的準確性，使得所選動態(tài)數(shù)據(jù)采集卡很好的適應音頻、振動和應力分析應用程序。這種集成高精度調制模數(shù)轉化器的采集卡，具有優(yōu)秀的相位線性度的同時保持低噪聲和失真。另外，這類模數(shù)轉化器可以使采集卡免除與傳統(tǒng)數(shù)據(jù)采集設備相聯(lián)系的差分非線性的失真。
[0016]使用斷路器分合閘時候線圈電流的上升邊沿觸發(fā)動態(tài)同步信號采集卡。根據(jù)實際需要，合閘線圈為電流信號分配了一個通道，分閘線圈是兩個信號通道。合閘測試過程中， 首先設定一個觸發(fā)值，當采集到的電流信號達到這個觸發(fā)值時，采集卡開始采集信號。而在分閘測試中，為保證準確性，需要兩個通道的電流信號進行同時觸發(fā)，任意一個電流信號達到觸發(fā)值，采集卡開始工作。
[0017]本實用新型的多信號采集裝置工作時，在斷路器附近合理放置聲音傳感器和加速度傳感器，在分合閘線圈上安裝電流傳感器，其線圈繞向，保證電流信號和設置的觸發(fā)電流信號方向一致，調整外置光源和相機焦距，使獲取的圖像信號清晰，在操動機構關鍵部件上放置應力傳感器。對聲音、振動、應力和電流信號設置相同的采樣頻率，對相機設定合適的幀率。利用電流信號上升沿觸發(fā)，使斷路器開始動作，通過圖像信號獲取完整的操動機構運行軌跡。自動搜尋動作結束點作為信號同步點，根據(jù)采樣頻率和相機幀率反向使時間同步直至操動機構開始時刻。至整個操作過程結束，高壓斷路器運行過程中的圖像、應力、聲音、振動與電信號均被測量并記錄，用于后續(xù)的狀態(tài)分析與故障診斷。
【主權項】
1.一種用于高壓斷路器動作特性測試的多種信號同步采集裝置，其特征在于包括:采 集應力信息的應力傳感器、采集圖像信息的CCD傳感器、配合CCD傳感器的工業(yè)LED強光源陣 列、采集振動信號的加速度傳感器、采集電流信號的霍爾電流傳感器、采集聲音信號的降噪 微音監(jiān)聽器、連接傳感器和采集卡的接線箱、動態(tài)信號采集卡，以及斷路器操作電源和傳感 器電源、各種信號調理模塊;應力傳感器、加速度傳感器、降噪微音監(jiān)聽器分別與各自的信 號調理模塊相連，通過接線箱接入動態(tài)信號采集卡，霍爾電流傳感器與動態(tài)采集卡相連， CCD傳感器通過自身系統(tǒng)與上位機相連，同步模塊同時與所有傳感器和動態(tài)信號采集卡相 連，動態(tài)信號采集卡與上位機相連。2.如權利要求1所述的一種用于高壓斷路器動作特性測試的多種信號同步采集裝置， 其特征在于所述的接線箱前面板的6個航空插座分別為合閘線圈1路、分閘線圈2路、聲波1、 聲波2、振動和應力傳感器輸入，且預留一個航空插座為觸發(fā)按鈕;接線箱內(nèi)部含有多路輸 出工控電源，為傳感器提供激勵;接線箱背面有聯(lián)接到采集卡的插座，插座可接入8路信號。3.如權利要求1所述的一種用于高壓斷路器動作特性測試的多種信號同步采集裝置， 其特征在于所述的動態(tài)信號采集卡觸發(fā)機制為斷路器分合閘時線圈電流的上升邊沿觸發(fā)。4.如權利要求1所述的一種用于高壓斷路器動作特性測試的多種信號同步采集裝置， 其特征在于所述CCD傳感器的輔助設備為工業(yè)LED強光源陣列。
【文檔編號】G01R31/327GK205619953SQ201620045164
【公開日】2016年10月5日
【申請日】2016年1月19日
【發(fā)明人】趙書濤, 孫會偉, 李沐峰
【申請人】華北電力大學（保定）