[实用新型]一种抗振的有载开关触头振动信号采集装置

说明书

技术领域

本实用新型涉及有载开关触头振动信号采集领域，尤其是涉及一种抗振的有载开关触头振动信号采集装置。

背景技术

变压器有载开关触头分合产生的机械振动信号包含丰富的状态信息，其是开关内部多种动作现象激励的响应。通过机械振动信号判断运行中的变压器有载开关内部触头运行状态，这种方法已得到广大学者的认可。通过有载开关触头振动信号采集装置采集有载开关切换过程产生的振动信号，并对它们进行比较分析，得到触头切换各个阶段的振动信号幅值、时间间隔等细微差异，即可判断其触头运行情况。

有载开关触头振动信号采集装置一般包括振动信号采集单元、信号传输单元和信号分析单元。振动信号采集单元一般采用加速度传感器，加速度传感器包括基座、质量块和压电元件，基座固定贴附于变压器油箱的外壁上，感受变压器油箱表面是否有振动变形。质量块固定于基座上，作为惯性器件，用于接收受到的振动信号。压电元件采用具有压电效应的压电材料，其固定于质量块上，当压电材料受力后在其表面产生电荷。压电元件的输出端通过信号传输单元（屏蔽线）与信号分析单元相连，用于将振动信号传输至信号分析单元进行处理分析。信号分析单元用于实现振动信号的分析。

在变压器运行时，有载开关切换过程产生的机械振动信号测量，存在多种干扰因素会影响振动信号的精确测量，如变压器本体和风扇振动、测量过程检测人员的谈话、环境中各种电磁干扰产生的振动。现有的有载开关触头振动信号采集装置，在测量过程，未采用的抗振措施或对环境振动干扰因素消除不足，严重影响有载开关触头故障判断准确性。

有鉴于此，有必要发明一种抗振的有载开关触头振动信号采集装置，提高变压器有载开关触头振动信号分析的准确性。

实用新型内容

本实用新型的目的在于提供一种能够有效提高抗振性能的有载开关触头振动信号采集装置。

为达成上述目的，本实用新型通过以下方案实现的：

一种抗振的有载开关触头振动信号采集装置，包括振动信号采集单元、信号传输单元和信号分析单元；振动信号采集单元采用加速度传感器，其包括基座、质量块和压电元件，基座固定贴附于变压器油箱外表面上，质量块固定于基座上，压电元件固定于质量块上；压电元件的输出端通过信号传输单元与信号分析单元相连；所述压电元件采用剪切型压电陶瓷转换元件；所述信号传输单元的传输线采用低噪声同轴射频电缆。

进一步地，所述加速度传感器还设置有连接于所述压电元件与所述信号传输单元之间的高输入阻抗的前置放大器。

采用上述方案后，本实用新型的一种抗振的有载开关触头振动信号采集装置，测量时，加速度传感器通过其基座固定贴附于变压器油箱外表面上。当变压器有载开关触头切换时，压电元件收到质量块与振动加速度相反方向的惯性力的作用，在压电元件的两个表面上产生交变电压。因变压器有载开关触头振动频率远低于振动信号采集单元的固有频率，压电元件产生的电压与作用力成正比。压电元件输出的振动电压信号通过信号传输单元传输至信号分析单元进行处理分析。

因现场在变压器本体、风扇等振动环境下进行有载开关触头振动测量，使得振动信号采集单元会受到剪切力的作用，会加速振动信号采集单元的破坏，导致振动信号测量精度下降。本实用新型振动信号采集单元的压电元件采用剪切型压电陶瓷转换元件，因环境干扰振动引起的传感器内部应力状态改变不在剪切面上，所以振动信号采集单元不会产生剪切应变。

本实用新型中，信号传输单元通过同轴电缆将振动信号传输至信号分析单元进行处理分析。同轴电缆承受机械振动和弯曲变形时，电缆的屏蔽层与电缆的中间绝缘层分离，由于摩擦生电效应，在分离部的内表面将产生电荷。因此一般屏蔽线不宜做振动信号采集单元的输出线。本实用新型信号传输单元的传输线采用低噪声同轴射频电缆，这种电缆内绝缘层和屏蔽层之间涂有减磨材料硅油和导电石墨层，它可以有效防止电缆振动和弯曲而产生的摩擦生电效应，从而减少电缆振动噪声。

综上，本实用新型的一种抗振的有载开关触头振动信号采集装置，可在变压器运行状态下最大程度地消除变压器本体和风扇振动、测量过程检测人员的谈话、环境中各种电磁干扰等振动源产生的干扰信号，保证有载开关触头振动信号测量的准确性，有效提高多种有载开关的机械故障的诊断能力，可及时掌握有载开关触头的运行状态，避免电力事故的发生。