一種抗振的有載開關觸頭振動信號采集裝置的制造方法
【技術領域】
[0001]本實用新型涉及有載開關觸頭振動信號采集領域，尤其是涉及一種抗振的有載開關觸頭振動信號采集裝置。
【背景技術】
[0002]變壓器有載開關觸頭分合產生的機械振動信號包含豐富的狀態信息，其是開關內部多種動作現象激勵的響應。通過機械振動信號判斷運行中的變壓器有載開關內部觸頭運行狀態，這種方法已得到廣大學者的認可。通過有載開關觸頭振動信號采集裝置采集有載開關切換過程產生的振動信號，并對它們進行比較分析，得到觸頭切換各個階段的振動信號幅值、時間間隔等細微差異，即可判斷其觸頭運行情況。
[0003]有載開關觸頭振動信號采集裝置一般包括振動信號采集單元、信號傳輸單元和信號分析單元。振動信號采集單元一般采用加速度傳感器，加速度傳感器包括基座、質量塊和壓電元件，基座固定貼附于變壓器油箱的外壁上，感受變壓器油箱表面是否有振動變形。質量塊固定于基座上，作為慣性器件，用于接收受到的振動信號。壓電元件采用具有壓電效應的壓電材料，其固定于質量塊上，當壓電材料受力后在其表面產生電荷。壓電元件的輸出端通過信號傳輸單元(屏蔽線)與信號分析單元相連，用于將振動信號傳輸至信號分析單元進行處理分析。信號分析單元用于實現振動信號的分析。
[0004]在變壓器運行時，有載開關切換過程產生的機械振動信號測量，存在多種干擾因素會影響振動信號的精確測量，如變壓器本體和風扇振動、測量過程檢測人員的談話、環境中各種電磁干擾產生的振動。現有的有載開關觸頭振動信號采集裝置，在測量過程，未采用的抗振措施或對環境振動干擾因素消除不足，嚴重影響有載開關觸頭故障判斷準確性。
[0005]有鑒于此，有必要發明一種抗振的有載開關觸頭振動信號采集裝置，提高變壓器有載開關觸頭振動信號分析的準確性。
【實用新型內容】
[0006]本實用新型的目的在于提供一種能夠有效提尚抗振性能的有載開關觸頭振動f目號采集裝置。
[0007]為達成上述目的，本實用新型通過以下方案實現的:
[0008]一種抗振的有載開關觸頭振動信號采集裝置，包括振動信號采集單元、信號傳輸單元和信號分析單元；振動信號采集單元采用加速度傳感器，其包括基座、質量塊和壓電元件，基座固定貼附于變壓器油箱外表面上，質量塊固定于基座上，壓電元件固定于質量塊上；壓電元件的輸出端通過信號傳輸單元與信號分析單元相連；所述壓電元件采用剪切型壓電陶瓷轉換元件；所述信號傳輸單元的傳輸線采用低噪聲同軸射頻電纜。
[0009]進一步地，所述加速度傳感器還設置有連接于所述壓電元件與所述信號傳輸單元之間的高輸入阻抗的前置放大器。
[0010]采用上述方案后，本實用新型的一種抗振的有載開關觸頭振動信號采集裝置，測量時，加速度傳感器通過其基座固定貼附于變壓器油箱外表面上。當變壓器有載開關觸頭切換時，壓電元件收到質量塊與振動加速度相反方向的慣性力的作用，在壓電元件的兩個表面上產生交變電壓。因變壓器有載開關觸頭振動頻率遠低于振動信號采集單元的固有頻率，壓電元件產生的電壓與作用力成正比。壓電元件輸出的振動電壓信號通過信號傳輸單元傳輸至信號分析單元進行處理分析。
[0011]因現場在變壓器本體、風扇等振動環境下進行有載開關觸頭振動測量，使得振動信號采集單元會受到剪切力的作用，會加速振動信號采集單元的破壞，導致振動信號測量精度下降。本實用新型振動信號采集單元的壓電元件采用剪切型壓電陶瓷轉換元件，因環境干擾振動引起的傳感器內部應力狀態改變不在剪切面上，所以振動信號采集單元不會產生剪切應變。
[0012]本實用新型中，信號傳輸單元通過同軸電纜將振動信號傳輸至信號分析單元進行處理分析。同軸電纜承受機械振動和彎曲變形時，電纜的屏蔽層與電纜的中間絕緣層分離，由于摩擦生電效應，在分離部的內表面將產生電荷。因此一般屏蔽線不宜做振動信號采集單元的輸出線。本實用新型信號傳輸單元的傳輸線采用低噪聲同軸射頻電纜，這種電纜內絕緣層和屏蔽層之間涂有減磨材料硅油和導電石墨層，它可以有效防止電纜振動和彎曲而產生的摩擦生電效應，從而減少電纜振動噪聲。
[0013]綜上，本實用新型的一種抗振的有載開關觸頭振動信號采集裝置，可在變壓器運行狀態下最大程度地消除變壓器本體和風扇振動、測量過程檢測人員的談話、環境中各種電磁干擾等振動源產生的干擾信號，保證有載開關觸頭振動信號測量的準確性，有效提高多種有載開關的機械故障的診斷能力，可及時掌握有載開關觸頭的運行狀態，避免電力事故的發生。
[0014]進一步，振動信號采集單元本身的內阻很高，而壓電元件感應輸出的能量較小，不利于振動信號的處理分析。本實用新型振動信號采集單元增設了高輸入阻抗的前置放大器，其將高輸出阻抗變換為低輸出阻抗，同時放大壓電元件輸出的微弱信號，以利于后續振動信號處理分析。
【附圖說明】
[0015]圖1為本實用新型一種抗振的有載開關觸頭振動信號采集裝置的原理示意圖；
[0016]圖2為本實用新型一種抗振的有載開關觸頭振動信號采集裝置的振動信號采集單元內部連接關系示意圖。
[0017]圖中:
[0018]變壓器油箱外表面I加速度傳感器2
[0019]標準M5插頭3同軸電纜4
[0020]標準BNC接頭5振動信號分析主機 6
[0021]基座21質量塊22
[0022]壓電元件23前置放大器24。
【具體實施方式】
[0023]為了進一步解釋本實用新型的技術方案，下面通過具體實施例來對本實用新型進行詳細闡述。
[0024]如圖1和圖2所示，本實用新型涉及一種抗振的有載開關觸頭振動信號采集裝置，主要包括振動信號采集單元、信號傳輸單元和信號分析單元。
[0025]振動信號采集單元采用加速度傳感器2，其包括基座21、質量塊22、壓電元件23和高輸入阻抗的前置放大器24 ;基座21通過凝膠粘貼于變壓器油箱外表面I上，質量塊22固定于基座21上，壓電元件23固定于質量塊22上，前置放大器24的輸入端電連接于壓電元件23的輸出端。
[0026]信號分析單元采用常規的振動信號分析主機6。
[0027]信號傳輸單元包括依次電連接的標準M5插頭3、同軸電纜4和標準BNC接頭5 ;同軸電纜4通過標準M5插頭3與前置放大器24的輸出端相連接，通過標準BNC接頭5與振動信號分析主機6相連接。
[0028]為增強基座21與變壓器油箱外表面的固定強度，提高測量的準確度，需等凝膠凝固一段時間后，才可進行振動信號測量。
[0029]測量時，通過調節變壓器有載開關檔位切換按鈕，使有載開關切換。此時有載開關內部觸頭分合產生振動脈沖，振動信號通過靜觸頭、接線端子、變壓器油傳到變壓器油箱外表面，加速度傳感器2的質量塊22受到基座21傳來的振動信號，壓電元件23受到質量塊22施加的力而變形，壓電元件23的壓電材料內部產生極化現象，在壓電材料相對兩個表面上便產生交變的電壓。將壓電元件23產生的微弱電信號輸入到高輸入阻抗的前置放大器24，經過阻抗轉換，將微弱的電信號轉換成可用于振動信號分析主機6分析的信號。加速度傳感器2將輸出的電信號通過標準M5插頭3、同軸電纜4和標準BNC接頭5輸入到振動信號分析主機6。振動信號分析主機6將獲取的振動數據進行A/D轉換、數字運算、自適應抗干擾等信號處理，得到有效的機械振動信號特征數據。通過分析算法將其轉換成包絡曲線，使得原來復雜的原始信號轉換成易于特征識別的分析曲線，即可分析判斷有載開關觸頭狀
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[0030]本實用新型中，加速度傳感器的壓電元件23采用剪切型壓電陶瓷轉換元件，因環境干擾振動引起的傳感器內部應力狀態改變不在剪切面上，所以振動信號采集單元不會產生剪切應變。克服了因現場在變壓器本體、風扇等振動環境下進行有載開關觸頭振動測量時受到剪切力的作用，加速振動信號采集單元破壞的難題，保證了振動信號測量精度。
[0031]本實用新型中，加速度傳感器集成了高輸入阻抗的前置放大器24，其將高輸出阻抗變換為低輸出阻抗，同時放大壓電元件輸出的微弱信號，以利于后續振動信號處理分析。解決了因壓電元件感應輸出的能量較小，不可用于振動信號的處理分析的難題。
[0032]本實用新型中，同軸電纜4采用低噪聲同軸射頻電纜，其內絕緣層和屏蔽層之間涂有減磨材料硅油和導電石墨層，可以有效防止電纜振動和彎曲而產生的摩擦生電效應，從而減少電纜振動噪聲，保證振動信號傳輸的準確性。
[0033]以上所述的實施方案和圖式并非限定本實用新型的產品形態和式樣，任何所屬技術領域的普通技術人員對其所做的適當變化或修飾，皆應視為不脫離本實用新型的專利范疇。
【主權項】
1.一種抗振的有載開關觸頭振動信號采集裝置，包括振動信號采集單元、信號傳輸單元和信號分析單元；振動信號采集單元采用加速度傳感器，其包括基座、質量塊和壓電元件，基座固定貼附于變壓器油箱外表面上，質量塊固定于基座上，壓電元件固定于質量塊上；壓電元件的輸出端通過信號傳輸單元與信號分析單元相連；其特征在于:所述壓電元件采用剪切型壓電陶瓷轉換元件；所述信號傳輸單元的傳輸線采用低噪聲同軸射頻電纜。2.根據權利要求1所述的一種抗振的有載開關觸頭振動信號采集裝置，其特征在于:所述加速度傳感器還設置有連接于所述壓電元件與所述信號傳輸單元之間的高輸入阻抗的前置放大器。
【專利摘要】本實用新型公開了一種抗振的有載開關觸頭振動信號采集裝置，其包括振動信號采集單元、信號傳輸單元和信號分析單元；振動信號采集單元的壓電元件采用剪切型壓電陶瓷轉換元件；信號傳輸單元的傳輸線采用低噪聲同軸射頻電纜。本實用新型中，壓電元件采用剪切型壓電陶瓷轉換元件，克服了因測量時受到剪切力的作用，加速振動信號采集單元破壞的難題；信號傳輸單元的傳輸線采用低噪聲同軸射頻電纜，可有效防止電纜振動和彎曲而產生的摩擦生電效應，減少了電纜振動噪聲。本實用新型在觸頭振動信號采集、信號傳輸、結構連接等方面進行了有效處理，大大提高了觸頭振動信號采集裝置的抗振能力，有效解決傳統測量儀器抗振能力不足的缺陷。
【IPC分類】G01H11/08
【公開號】CN204902996
【申請號】CN201520599765
【發明人】段本成, 陳韋強, 黃中寧, 黃靜英, 覃彩玲, 范洪源, 張鑫, 劉寧, 藍幸妮, 何凡, 陳明, 陸定鋒, 李智, 鄧敏, 蔡怡然, 林文杰
【申請人】廣西電網有限責任公司柳州供電局, 廈門紅相電力設備股份有限公司
【公開日】2015年12月23日
【申請日】2015年8月11日