高压断路器机械故障及振动信号采集

高压断路器机械故障及振动信号采集

徐立

身份证号码： 32128219890513****

摘要：在电力系统中，高压断路器是极为重要的电力设备，发挥着关键性作用。如果电力系统存在短路异常情况，断路器机械故障将会出现恶性事故，更为严重的是设备会出现爆炸。执行电路开合动作过程中，高压开关执行机构会机械运动，伴有振动信号。在不同状态下，机械振动信号具有一定的差异，体现为振动振幅与衰减信息。换言之，振动信息和机械运动过程具有一定的联系，故障会影响机械运动过程。假如搭建机械运动特征转化为数字信号的系统，从理论角度讲，可以有效分析高压断路器机械故障。文章指出高压断路器机械故障，并分析了机械振动信号采集系统。

关键词：高压断路器；机械故障；振动信号

在高压断路器中，机械故障是极为主要的故障，基于机械故障而言，主要划分为以下几种，一种是传动机构变形，另一种是部件破裂，最后一种是润滑不良等等。利用可监测断路器工作振动信号，对断路器机械故障进行识别，并识别机械状态。利用振动诊断方法，有效监测断路器非侵入式状态，确保高压隔离问题的解决，因此，振动诊断是高压断路器机械状态监测最为合理的手段。

1. 高压断路器常见机械故障类型

对于电气设备故障而言，设备投入运行中，受一些因素影响造成设备失去原有功能，不能获得预期作用。假如电网运行，如果高压开关存在问题，则影响整个系统，更为严重的是会影响生产区电力供应情况，造成巨大的损失。一般而言，常见的高压开关机械故障主要划分为两种，一种是拒动，另一种是误动。而基于断路器来讲，出现次数多的故障类型以拒动故障为主。针对拒动故障主要是断路器拒绝执行操作指令，不能保证预定动作的执行。拒分故障与拒合故障是拒动故障的主要类型，拒合故障是极为常见的。假如出现拒分故障，更多是电路系统存在问题，或是检修进行分闸。假如分闸失败，会造成上一级越级跳闸，故障影响面积不断扩大，最终造成的影响是极为严重的。不管是电气故障，或是机械故障都会造成断路器故障的发生。在机械故障中，最为主要的原因是操作系统工作故障，或是传动装置故障，这部分因素在总故障中占有一定地位。假如没有给予高压开关有效维护，机体损耗将造成二次回路出现接触不良的情况，操作机械零件发生变形，断路器断开动作执行会存在误差。之所以导致这样的情况出现，一般是二次回路中存在问题，或是运动机构存在问题，其中在断路器计划检修中，机构故障是极为明显的问题。

2. 电路器振动信号分析重要作用

之所以进行断路器在线监测，最为主要的目的是为了对故障类型进行判断，并深入研究运行状态发展趋势，进行科学状态检修。一般监测特征参量主要分为断路器分闸线圈电流与主回路电路等。而判断故障类型是以阀值范围为基准，如果机构部件存在早期缺陷，动态信息利用监测方法提取特征量具有一定的难度性。因此，利用多种监测手段，才能辨别断路器运行状态。在高压断路器机械状态监测过程中，振动信号分析是极为重要的，其为非侵入式监测方法。在一定程度上讲，提取特征参量具有稳定性，因而受到了业界的关注。断路器机械振动监测方法主要是利用振动传感器获得运行振动信号，在信号处理方式下得到特征信息，加之故障判别方法，对故障类型定位进行深入性分析，其优势特征主要体现在以下几点内容当中。第一，间接性测量方法，有效测量断路器接地极附近，打破以往高压极测量安全问题。第二，不会改变断路器内部结构，对其运行状态不会造成影响。第三，振动信号提取为初步，时域与频域中断路器具备着一定的特征信息，伴随信号处理技术的快速化发展，断路器运行状态辨别方法慢慢出现。第四，机械振动信号是一种非电磁信号，周围电磁干扰对其影响很小。第五，振动传感器具有较多类型，具有一定的可靠性，可以适应断路器户外环境。

3. 机械振动信号采集

3.1信号采集系统原理

1A941E是一种工业压电式隔离型加速度传感器具备着高精度的优势特征，在该次研究中，将其利用作为检测输入，并且利用DH5922D动态信号测试分析系统为中心元件信号采集系统，有效采集断路器执行中的振动机械信号。在该系统中，确保高压开关振动信息进行转化，转化为计算机通用二进制数据。要想得到同步振动信号，在DH5947下实现双向脉冲方式。一路脉冲控制分合闸，剩下一路脉冲当成振动信号采集基准信号。在图1中不难看出，是采集机械振动信号框架。被测目标在上级系统指令下，出现机械运行，在相同时间信号采集终端，进行信号采集工作。1A941E得到的振动数据，在DH5922D下转化成数字信号，发送到计算机，最终计算机处理信号数据相关工作。

3.2振动信号采集传感器选择和安装

基于断路器振动而言，从本质上讲则为往复运动，最为突出的表现是速度大小与方向变化，在物理量中反应的则是加速度值的改变。在一般情况下，在生产环境中，机构机械运动信息，可以进行故障诊断。机械运行信息在传感器下可以测量出来，在一定程度上讲，选择适合的传感器即可。对于加速度传感器可以检测机械运动信息，一般加速度传感器主要划分为三部分内容，一种是安装磁座，另一种是质量块，最后一种则为压电晶体。其中压电晶体，从工作方式角度讲，为压缩型与剪切型。纵向振动检测是传感器最为关键的检测目标，因而纵向具有较好的灵敏度。而横向也具备灵敏度，但和纵向相比，要小的多，基本可以忽视。如果出现振动，会造成传感器振动动作的出现。基于这样的情况，在传感器内部中，感应块在内部会上下运动，改变压电片电压。内部放大元件会放大电荷变化比例，进行输出，被采集系统采集。针对压电式加速度传感器来讲。不管是刚性，或是稳定性上，具备一定的线性度与精确性，这是相关加速度传感器所没有的。压电式加速度传感器是一种高速电力放大加速度传感器，由于体积较小，因而可以有效利用，并具备着高灵敏度的优势特征。在进行测量时，传感器底座和被测物可以进行刚性连接。如果出现振动，传感器则会获得振动数据。另外，从整体系统中看，传感器自身较小，因此，对系统影响也较小。在振动检测中，要想掌握振动数据，给予相关因素一定的关注。一种是传感器自有频率，另一种则为检测位接触面贴合情况。受断路器影响，出现频率响应。针对目标振动信号在记录过程中，保证加速度传感器和所测目标为连接状态，和振动源共同运动。在当前形势背景下，加速器安装方式，从振动频率影响角度讲，由低到高排序主要划分为以下几种，一种是手持探针式，另一种是磁铁吸附式，最后一种则是粘接剂固定式与螺栓固定式。对于螺栓与粘合剂方式而言，具有一定的牢固性，但对试样性能会造成破坏。基于这样的情况，利用磁铁吸附式是最为合适的选择。

结束语：

总而言之，在生产生活中，电力占有一定地位，发挥着关键性作用。基于高压断路器机械故障而言，会引发较多的问题，对电力系统运行会造成严重影响，并影响着经济发展。在电力系统中，断路器作用是极为关键的，对其进行监测，可以掌握部件工作状态，避免机器故障。因此在发电、输电中应给予设备运行状态一定的重视，进行定期检修，及时排除安全隐患。

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