有载调压开关振动信号在线监测装置的制造方法
有载调压开关振动信号在线监测装置的制造方法
【技术领域】
[0001]本发明属于有载调压变压器在线监测技术领域，具体涉及一种有载调压开关振动信号在线监测装置。
【背景技术】
[0002]有载调压开关(OLTC，On-1oad Tap Changer)是变压器在运行中唯一带电操作的组件，它是变压器完成调压的核心部件，也是变压器的重要配套组件之一。它通过在不中断变压器负载的条件下，进行分接变换的操作，来改变变压器的距数比。有载调压开关能否满足变压器长时期运行的可靠性，直接影响到变压器的使用可靠性。国内平均统计数据表明，OLTC故障占变压器故障的20%以上，仅次于绕组故障。与绕组故障不同的是，人们对有载调压开关故障的认识不够充分，这主要是因为过去有载调压开关动作并不频繁，对其研宄不够深入，因此为了确保调压开关安全可靠地运行，开展对其状态的监测和故障诊断的研宄，提高故障检测的智能化水平，保证有载调压变压器的安全运行具有重要的意义。
【发明内容】
[0003]本发明所要解决的技术问题是提供一种能在线实时反映有载调压开关的损坏程度、及时给出预警信息、提醒运维人员采取措施以防止有载调压开关发生故障的有载调压开关振动信号在线监测装置。
[0004]为解决上述技术问题所采用的技术方案是:一种有载调压开关振动信号在线监测装置，包括加速度传感器、永磁体、电荷放大器、信号适配器、A/D转换模块、微处理器ARM、第一 GSM模块、第二 GSM模块、服务器、存储器、显示器和继电器J ;
所述加速度传感器通过永磁体吸附在用于固定有载调压开关的接线端子的螺母上；所述加速度传感器的输出端接所述电荷放大器的相应输入端；所述电荷放大器的输出端接所述信号适配器的相应输入端；所述信号适配器的输出端接所述A/D转换模块的相应输入端；所述A/D转换模块与所述微处理器ARM的相应端口双向连接；
所述微处理器ARM的COM端口接所述第一 GSM模块的相应输入端；所述第一 GSM模块与所述第二 GSM模块通过GSM网络无线连接；所述第二 GSM模块的输出端接所述服务器的相应输入端；
所述微处理器ARM的GP1端口接所述继电器J的动臂J-4 ;所述继电器J的常闭触点J-3接地；所述继电器J的静触点J-2接+3.3V直流电源；所述继电器J的线圈J-1与有载调压开关的辅助触点K串联后接在+12V直流电源的两端；
所述显示器与存储器的输入端分别接所述微处理器ARM的相应输出端。
[0005]所述加速度传感器的型号为ADXL345 ;所述信号适配器的型号为LC0208 ;所述电荷放大器的型号为DHF-10 ;所述A/D转换模块的型号为AD5780 ;所述微处理器ARM的型号为SamsungS3C2440 ;所述第一 GSM模块为三星GT-Y3400 ;所述第二 GSM模块为三星GT-Y3400 ;所述服务器为戴尔PowerEdge 29 ;所述显示器为方正FG769-VC ;所述存储器的型号为 M25P128-VMF6TP。
[0006]本发明的有益效果是:本发明通过监测有载调压开关切换时的振动信号，便可监测出有载调压开关切换时间的变化、触头接触不良、触头磨损、弹簧弹性下降和电弧等故障，从而可以诊断出调压开关处于正常状态，还是发生了故障；本发明可实时在线反映有载调压开关的损坏程度，及时给出预警信息，提醒运维人员采取措施防止有载调压开关故障的发生。
【附图说明】
[0007]图1为本发明的原理框图。
【具体实施方式】
[0008]由图1所示的实施例可知，它包括加速度传感器、永磁体、电荷放大器、信号适配器、A/D转换模块、微处理器ARM、第一 GSM模块、第二 GSM模块、服务器、存储器、显示器和继电器J ;
所述加速度传感器通过永磁体吸附在用于固定有载调压开关的接线端子的螺母上；所述加速度传感器的输出端接所述电荷放大器的相应输入端；所述电荷放大器的输出端接所述信号适配器的相应输入端；所述信号适配器的输出端接所述A/D转换模块的相应输入端；所述A/D转换模块与所述微处理器ARM的相应端口双向连接；
所述微处理器ARM的COM端口接所述第一 GSM模块的相应输入端；所述第一 GSM模块与所述第二 GSM模块通过GSM网络无线连接；所述第二 GSM模块的输出端接所述服务器的相应输入端；
所述微处理器ARM的GP1端口接所述继电器J的动臂J-4 ;所述继电器J的常闭触点J-3接地；所述继电器J的静触点J-2接+3.3V直流电源；所述继电器J的线圈J-1与有载调压开关的辅助触点K串联后接在+12V直流电源的两端；
所述显示器与存储器的输入端分别接所述微处理器ARM的相应输出端。
[0009]所述加速度传感器的型号为ADXL345 ;所述信号适配器的型号为LC0208 ;所述电荷放大器的型号为DHF-10 ;所述A/D转换模块的型号为AD5780 ;所述微处理器ARM的型号为SamsungS3C2440 ;所述第一 GSM模块为三星GT-Y3400 ;所述第二 GSM模块为三星GT-Y3400 ;所述服务器为戴尔PowerEdge 29 ;所述显示器为方正FG769-VC ;所述存储器的型号为 M25P128-VMF6TP。
[0010]本发明的工作过程如下:所述加速度传感器获取有载调压开关的振动信号；电荷放大器将加速度传感器输出的电压信号进行放大处理；信号适配器将放大处理后的电压信号进行100Hz-15kHz的带通滤波并隔离传送到A/D转换模块的输入端；所述微处理器ARM来判断有载调压开关是否为切换状态:当有载调压开关有切换动作时，有载调压开关的辅助触点K闭合，继电器J线圈J-1得电，继电器J的常开触点J-2闭合，使所述微处理器ARM的GP1端为高电平，则所述微处理器ARM控制所述A/D转换模块将模拟信号转换成数字信号，同时所述微处理器ARM进行数据 采集；所述微处理器ARM的COM端口将有载调压开关机械状态信息传输给所述第一 GSM模块；所述第一 GSM模块通过GSM网络将有载调压开关工作状态信息发送给所述第二 GSM模块；所述第二 GSM模块接收有载调压开关工作状态信息，并将所述有载调压开关工作状态信息传输给所述服务器；所述存储器和显示器分别存储和显示有载调压开关工作状态信息。
[0011]有载调压开关在切换时，其内部主要机构部件的运动撞击和摩擦都会引起表面的振动。例如触头在分合过程，由于伴随着机械、化学、电和热的一系列破坏作用，使触头材料消耗，造成触头四凸不平或变形，从而引起触头压力、接触电阻和力矩参数变化，这使得有载调压开关的振动特征也随之变化。由有载调压开关切换时记录的各种振动信号，可以提供有载调压开关切换过程中机械方面的大量信息。通过与调压开关正常运行时的振动信号进行对比，便可检测出有载调压开关切换时间的变化、触头接触不良、触头磨损、弹簧弹性下降和电弧等故障，从而可以诊断出调压开关处于正常状态，还是发生了故障。因此以振动信号为监测对象，可以对有载调压开关的机械状态进行有效评估。
[0012]具体做法是在调压开关的适当部位，如具有较大的振动强度和较大的信噪比的部位，安装加速度振动传感器。调压开关进行切换操作时采集振动信号，经过信号处理、分析后作为诊断的依据。
[0013]变压器有载调压开关在运行时，动、静触头间的接触分离会产生脉冲冲击力，因此就有了振动信号。该信号经由静触头或者变压器油传送到接线端子，再通过变压器油到变压器油箱。不难看出，在线检测有载调压开关接线端子或者变压器油箱表面的振动信号，就可以探测有载调压开关故障的状况。
[0014]压电式加速度传感器是利用弹簧质量系统原理来进行测量的。敏感芯体质量受到振动加速度作用后会产生一个与加速度成正比的力，压电材料受此力的作用后沿其表面会形成与这一力成正比的电荷信号。它具有动态范围大、频率范围宽、受外界干扰小、坚固耐用以及压电材料受力后自产生电荷信号不需要外界电源等特点，是最为广泛使用的振动测量传感器。
[0015]振动传感器选用集成了电荷放大器的压电式加速度传感器。可将振动加速度信号转换为成正比的电压信号。所取得的振动信号直接通过USB数据采集卡存储到计算机中。为了有效地比较振动信号.将螺母固定在接线端子上，再用永磁体将多个振动传感器吸附于螺母上，即可同时提取一个OLTC动作时各接线端子上的振动信号由信号适配器输出的电压模拟信号经过A / D采集卡转换为数字信号，并送入便携式计算机进行数据处理。
[0016]本发明实时在线反映有载调压开关的损坏程度，及时给出预警信息，提醒运维人员采取措施防止有载调压开关故障的发生。
[0017]对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。
【主权项】
1.一种有载调压开关振动信号在线监测装置，其特征在于:包括加速度传感器、永磁体、电荷放大器、信号适配器、A/D转换模块、微处理器ARM、第一 GSM模块、第二 GSM模块、服务器、存储器、显示器和继电器J ; 所述加速度传感器通过永磁体吸附在用于固定有载调压开关的接线端子的螺母上；所述加速度传感器的输出端接所述电荷放大器的相应输入端；所述电荷放大器的输出端接所述信号适配器的相应输入端；所述信号适配器的输出端接所述A/D转换模块的相应输入端；所述A/D转换模块与所述微处理器ARM的相应端口双向连接； 所述微处理器ARM的COM端口接所述第一 GSM模块的相应输入端；所述第一 GSM模块与所述第二 GSM模块通过GSM网络无线连接；所述第二 GSM模块的输出端接所述服务器的相应输入端； 所述微处理器ARM的GP1端口接所述继电器J的动臂J-4 ;所述继电器J的常闭触点J-3接地；所述继电器J的静触点J-2接+3.3V直流电源；所述继电器J的线圈J-1与有载调压开关的辅助触点K串联后接在+12V直流电源的两端； 所述显示器与存储器的输入端分别接所述微处理器ARM的相应输出端。2.根据权利要求1所述的有载调压开关振动信号在线监测装置，其特征在于:所述加速度传感器的型号为ADXL345;所述信号适配器的型号为LC0208;所述电荷放大器的型号为DHF-10 ;所述A/D转换模块的型号为AD5780 ;所述微处理器ARM的型号为SamsungS3C2440 ;所述第一 GSM模块为三星GT-Y3400 ;所述第二 GSM模块为三星GT-Y3400 ;所述服务器为戴尔PowerEdge 29 ;所述显示器为方正FG769-VC ;所述存储器的型号为 M25P128-VMF6TP。
【专利摘要】本发明公开了一种有载调压开关振动信号在线监测装置，包括加速度传感器、永磁体、电荷放大器、信号适配器、A/D转换模块、微处理器ARM、第一GSM模块、第二GSM模块、服务器、存储器、显示器和继电器J；其有益效果是：本发明通过监测有载调压开关切换时的各种振动信号，便可监测出有载调压开关切换时间的变化、触头接触不良、触头磨损、弹簧弹性下降和电弧等故障，从而可以诊断出调压开关处于正常状态，还是发生了故障；本发明可实时在线反映有载调压开关的损坏程度，及时给出预警信息，提醒运维人员采取措施防止有载调压开关故障的发生。
【IPC分类】G01H1/12, G01R31/327
【公开号】CN104897267
【申请号】CN201510227188
【发明人】孙鹏, 付炜平, 杨立军, 陈舒捷, 冯鹏森
【申请人】国家电网公司, 国网河北省电力公司检修分公司
【公开日】2015年9月9日
【申请日】2015年5月7日
【技术领域】
[0001]本发明属于有载调压变压器在线监测技术领域，具体涉及一种有载调压开关振动信号在线监测装置。
【背景技术】
[0002]有载调压开关(OLTC，On-1oad Tap Changer)是变压器在运行中唯一带电操作的组件，它是变压器完成调压的核心部件，也是变压器的重要配套组件之一。它通过在不中断变压器负载的条件下，进行分接变换的操作，来改变变压器的距数比。有载调压开关能否满足变压器长时期运行的可靠性，直接影响到变压器的使用可靠性。国内平均统计数据表明，OLTC故障占变压器故障的20%以上，仅次于绕组故障。与绕组故障不同的是，人们对有载调压开关故障的认识不够充分，这主要是因为过去有载调压开关动作并不频繁，对其研宄不够深入，因此为了确保调压开关安全可靠地运行，开展对其状态的监测和故障诊断的研宄，提高故障检测的智能化水平，保证有载调压变压器的安全运行具有重要的意义。
【发明内容】
[0003]本发明所要解决的技术问题是提供一种能在线实时反映有载调压开关的损坏程度、及时给出预警信息、提醒运维人员采取措施以防止有载调压开关发生故障的有载调压开关振动信号在线监测装置。
[0004]为解决上述技术问题所采用的技术方案是:一种有载调压开关振动信号在线监测装置，包括加速度传感器、永磁体、电荷放大器、信号适配器、A/D转换模块、微处理器ARM、第一 GSM模块、第二 GSM模块、服务器、存储器、显示器和继电器J ;
所述加速度传感器通过永磁体吸附在用于固定有载调压开关的接线端子的螺母上；所述加速度传感器的输出端接所述电荷放大器的相应输入端；所述电荷放大器的输出端接所述信号适配器的相应输入端；所述信号适配器的输出端接所述A/D转换模块的相应输入端；所述A/D转换模块与所述微处理器ARM的相应端口双向连接；
所述微处理器ARM的COM端口接所述第一 GSM模块的相应输入端；所述第一 GSM模块与所述第二 GSM模块通过GSM网络无线连接；所述第二 GSM模块的输出端接所述服务器的相应输入端；
所述微处理器ARM的GP1端口接所述继电器J的动臂J-4 ;所述继电器J的常闭触点J-3接地；所述继电器J的静触点J-2接+3.3V直流电源；所述继电器J的线圈J-1与有载调压开关的辅助触点K串联后接在+12V直流电源的两端；
所述显示器与存储器的输入端分别接所述微处理器ARM的相应输出端。
[0005]所述加速度传感器的型号为ADXL345 ;所述信号适配器的型号为LC0208 ;所述电荷放大器的型号为DHF-10 ;所述A/D转换模块的型号为AD5780 ;所述微处理器ARM的型号为SamsungS3C2440 ;所述第一 GSM模块为三星GT-Y3400 ;所述第二 GSM模块为三星GT-Y3400 ;所述服务器为戴尔PowerEdge 29 ;所述显示器为方正FG769-VC ;所述存储器的型号为 M25P128-VMF6TP。
[0006]本发明的有益效果是:本发明通过监测有载调压开关切换时的振动信号，便可监测出有载调压开关切换时间的变化、触头接触不良、触头磨损、弹簧弹性下降和电弧等故障，从而可以诊断出调压开关处于正常状态，还是发生了故障；本发明可实时在线反映有载调压开关的损坏程度，及时给出预警信息，提醒运维人员采取措施防止有载调压开关故障的发生。
【附图说明】
[0007]图1为本发明的原理框图。
【具体实施方式】
[0008]由图1所示的实施例可知，它包括加速度传感器、永磁体、电荷放大器、信号适配器、A/D转换模块、微处理器ARM、第一 GSM模块、第二 GSM模块、服务器、存储器、显示器和继电器J ;
所述加速度传感器通过永磁体吸附在用于固定有载调压开关的接线端子的螺母上；所述加速度传感器的输出端接所述电荷放大器的相应输入端；所述电荷放大器的输出端接所述信号适配器的相应输入端；所述信号适配器的输出端接所述A/D转换模块的相应输入端；所述A/D转换模块与所述微处理器ARM的相应端口双向连接；
所述微处理器ARM的COM端口接所述第一 GSM模块的相应输入端；所述第一 GSM模块与所述第二 GSM模块通过GSM网络无线连接；所述第二 GSM模块的输出端接所述服务器的相应输入端；
所述微处理器ARM的GP1端口接所述继电器J的动臂J-4 ;所述继电器J的常闭触点J-3接地；所述继电器J的静触点J-2接+3.3V直流电源；所述继电器J的线圈J-1与有载调压开关的辅助触点K串联后接在+12V直流电源的两端；
所述显示器与存储器的输入端分别接所述微处理器ARM的相应输出端。
[0009]所述加速度传感器的型号为ADXL345 ;所述信号适配器的型号为LC0208 ;所述电荷放大器的型号为DHF-10 ;所述A/D转换模块的型号为AD5780 ;所述微处理器ARM的型号为SamsungS3C2440 ;所述第一 GSM模块为三星GT-Y3400 ;所述第二 GSM模块为三星GT-Y3400 ;所述服务器为戴尔PowerEdge 29 ;所述显示器为方正FG769-VC ;所述存储器的型号为 M25P128-VMF6TP。
[0010]本发明的工作过程如下:所述加速度传感器获取有载调压开关的振动信号；电荷放大器将加速度传感器输出的电压信号进行放大处理；信号适配器将放大处理后的电压信号进行100Hz-15kHz的带通滤波并隔离传送到A/D转换模块的输入端；所述微处理器ARM来判断有载调压开关是否为切换状态:当有载调压开关有切换动作时，有载调压开关的辅助触点K闭合，继电器J线圈J-1得电，继电器J的常开触点J-2闭合，使所述微处理器ARM的GP1端为高电平，则所述微处理器ARM控制所述A/D转换模块将模拟信号转换成数字信号，同时所述微处理器ARM进行数据 采集；所述微处理器ARM的COM端口将有载调压开关机械状态信息传输给所述第一 GSM模块；所述第一 GSM模块通过GSM网络将有载调压开关工作状态信息发送给所述第二 GSM模块；所述第二 GSM模块接收有载调压开关工作状态信息，并将所述有载调压开关工作状态信息传输给所述服务器；所述存储器和显示器分别存储和显示有载调压开关工作状态信息。
[0011]有载调压开关在切换时，其内部主要机构部件的运动撞击和摩擦都会引起表面的振动。例如触头在分合过程，由于伴随着机械、化学、电和热的一系列破坏作用，使触头材料消耗，造成触头四凸不平或变形，从而引起触头压力、接触电阻和力矩参数变化，这使得有载调压开关的振动特征也随之变化。由有载调压开关切换时记录的各种振动信号，可以提供有载调压开关切换过程中机械方面的大量信息。通过与调压开关正常运行时的振动信号进行对比，便可检测出有载调压开关切换时间的变化、触头接触不良、触头磨损、弹簧弹性下降和电弧等故障，从而可以诊断出调压开关处于正常状态，还是发生了故障。因此以振动信号为监测对象，可以对有载调压开关的机械状态进行有效评估。
[0012]具体做法是在调压开关的适当部位，如具有较大的振动强度和较大的信噪比的部位，安装加速度振动传感器。调压开关进行切换操作时采集振动信号，经过信号处理、分析后作为诊断的依据。
[0013]变压器有载调压开关在运行时，动、静触头间的接触分离会产生脉冲冲击力，因此就有了振动信号。该信号经由静触头或者变压器油传送到接线端子，再通过变压器油到变压器油箱。不难看出，在线检测有载调压开关接线端子或者变压器油箱表面的振动信号，就可以探测有载调压开关故障的状况。
[0014]压电式加速度传感器是利用弹簧质量系统原理来进行测量的。敏感芯体质量受到振动加速度作用后会产生一个与加速度成正比的力，压电材料受此力的作用后沿其表面会形成与这一力成正比的电荷信号。它具有动态范围大、频率范围宽、受外界干扰小、坚固耐用以及压电材料受力后自产生电荷信号不需要外界电源等特点，是最为广泛使用的振动测量传感器。
[0015]振动传感器选用集成了电荷放大器的压电式加速度传感器。可将振动加速度信号转换为成正比的电压信号。所取得的振动信号直接通过USB数据采集卡存储到计算机中。为了有效地比较振动信号.将螺母固定在接线端子上，再用永磁体将多个振动传感器吸附于螺母上，即可同时提取一个OLTC动作时各接线端子上的振动信号由信号适配器输出的电压模拟信号经过A / D采集卡转换为数字信号，并送入便携式计算机进行数据处理。
[0016]本发明实时在线反映有载调压开关的损坏程度，及时给出预警信息，提醒运维人员采取措施防止有载调压开关故障的发生。
[0017]对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。
【主权项】
1.一种有载调压开关振动信号在线监测装置，其特征在于:包括加速度传感器、永磁体、电荷放大器、信号适配器、A/D转换模块、微处理器ARM、第一 GSM模块、第二 GSM模块、服务器、存储器、显示器和继电器J ; 所述加速度传感器通过永磁体吸附在用于固定有载调压开关的接线端子的螺母上；所述加速度传感器的输出端接所述电荷放大器的相应输入端；所述电荷放大器的输出端接所述信号适配器的相应输入端；所述信号适配器的输出端接所述A/D转换模块的相应输入端；所述A/D转换模块与所述微处理器ARM的相应端口双向连接； 所述微处理器ARM的COM端口接所述第一 GSM模块的相应输入端；所述第一 GSM模块与所述第二 GSM模块通过GSM网络无线连接；所述第二 GSM模块的输出端接所述服务器的相应输入端； 所述微处理器ARM的GP1端口接所述继电器J的动臂J-4 ;所述继电器J的常闭触点J-3接地；所述继电器J的静触点J-2接+3.3V直流电源；所述继电器J的线圈J-1与有载调压开关的辅助触点K串联后接在+12V直流电源的两端； 所述显示器与存储器的输入端分别接所述微处理器ARM的相应输出端。2.根据权利要求1所述的有载调压开关振动信号在线监测装置，其特征在于:所述加速度传感器的型号为ADXL345;所述信号适配器的型号为LC0208;所述电荷放大器的型号为DHF-10 ;所述A/D转换模块的型号为AD5780 ;所述微处理器ARM的型号为SamsungS3C2440 ;所述第一 GSM模块为三星GT-Y3400 ;所述第二 GSM模块为三星GT-Y3400 ;所述服务器为戴尔PowerEdge 29 ;所述显示器为方正FG769-VC ;所述存储器的型号为 M25P128-VMF6TP。
【专利摘要】本发明公开了一种有载调压开关振动信号在线监测装置，包括加速度传感器、永磁体、电荷放大器、信号适配器、A/D转换模块、微处理器ARM、第一GSM模块、第二GSM模块、服务器、存储器、显示器和继电器J；其有益效果是：本发明通过监测有载调压开关切换时的各种振动信号，便可监测出有载调压开关切换时间的变化、触头接触不良、触头磨损、弹簧弹性下降和电弧等故障，从而可以诊断出调压开关处于正常状态，还是发生了故障；本发明可实时在线反映有载调压开关的损坏程度，及时给出预警信息，提醒运维人员采取措施防止有载调压开关故障的发生。
【IPC分类】G01H1/12, G01R31/327
【公开号】CN104897267
【申请号】CN201510227188
【发明人】孙鹏, 付炜平, 杨立军, 陈舒捷, 冯鹏森
【申请人】国家电网公司, 国网河北省电力公司检修分公司
【公开日】2015年9月9日
【申请日】2015年5月7日
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