[发明专利]一种交流接触器在线监测系统及其在线监测方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种电力设备技术领域，特别是一种交流接触器在线监测系统及其在线监测方法。

背景技术

交流接触器是电力拖动与自动控制领域中广泛应用的重要设备之一，接触器作为一种用来频繁接通和断开主回路或者大容量控制电路的低压电器产品，具有吸力大，吸动可靠等优点，广泛应用于低压配电系统中，因此其工作可靠性尤为重要。在实际工作运行中，由于交流接触器常用于频繁分合闸操作，随着操作次数增加使交流接触器可靠性大幅降低，各种故障时有发生，其中以触头可动部分机械卡滞、线圈电压不足、电磁铁噪声大等故障尤为突出，由于缺乏准确的监测与故障识别技术，严重影响了电力系统与电力设备的正常运行，甚至危害现场维护人员的生命健康。

交流接触器在线监测方法分为离线监测与在线监测两种，其中，传统离线监测主要是在离线状态下人工检测接触器灭弧系统是否完好、电磁机构与触头部分是否破损或卡滞、供电系统是否可靠等，技术、检测设备相对落后，检修时间长且影响电力设备正常运行；而传统在线在线监测方法主要监测接触器机械部分闭合次数、接触器累计使用时间，触头闭合速度等，易于实现但监测方式单一、稳定性较差、抗干扰能力不足，传感器多置于接触器内部导致拆卸更换困难、难以准确识别故障类型。

因此，交流接触器的智能在线监测与故障诊断技术已经成为低压配电系统设备状态检修领域的重要课题，开发一种稳定性强，抗干扰能力强且不需将传感器置于接触器内部的交流接触器在线监测系统，对提高接触器的利用率和预防安全隐患具有非常重要的意义。

在背景技术部分中公开的上述信息仅仅用于增强对本发明背景的理解，因此可能包含不构成在本国中本领域普通技术人员公知的现有技术的信息。

发明内容

鉴于上述问题，本发明的目的在于提供一种为克服传统交流接触器在线监测系统稳定性差，抗扰能力不足，拆卸困难以及故障类型难以识别等缺点，本发明提供一种稳定性强，抗干扰能力强、不需将传感器置于接触器内部且能准确识别故障类型的基于振动特征与电流特征的交流接触器在线监测系统及其在线监测方法。

本发明的目的是通过以下技术方案予以实现。

本发明的一个方面，一种交流接触器在线监测系统包括交流接触器、信号采集装置和监测装置，所述信号采集装置包括布置在所述交流接触器外壳上的振动传感器和穿过所述交流接触器的导线的电流传感器，分别测量交流接触器的振动信号和电流信号的所述振动传感器和电流传感器连接到监测装置，所述监测装置包括用于对振动信号滤波的FIR低通滤波器、基于振动信号和电流信号生成时域波形和频域波形的生成模块和处理模块，所述生成模块包括FFT变换单元，所述处理模块包括存储特征参数的存储单元和用于识别故障的处理单元，所述处理单元将实时的频域波形、时域波形和所述特征参数相比较以识别所述交流接触器的故障及故障类型。

所述的交流接触器在线监测系统中，在信号采集装置和监测装置之间设有信号调理装置，所述信号调理装置包括用于调理振动信号的陷波滤波器、用于调理电流信号的放大电路以及连接陷波滤波器和放大电路的阻抗匹配电路。

所述的交流接触器在线监测系统中，在所述信号调理装置和监测装置之间设有数据采集卡，所述数据采集卡包括AD转换芯片和数据采集芯片。

所述的交流接触器在线监测系统中，所述振动传感器胶结在所述交流接触器的电磁操动机构上，所述电流传感器为测量所述交流接触器的电磁操动机构线圈电流信号的霍尔式电流传感器。

所述的交流接触器在线监测系统中，所述AD转换芯片的输入电压范围为±5V且多通道双向并行，所述AD转换芯片的AD分辨率14位、AD采样率最高16.6MHZ且采用LQFP封装，所述数据采集芯片包括ARM Cortex-M4内核、嵌入式存储器RAM、2个通用异步收发器UART和多个独立可编程、复用通用输入输出引脚GPIO。

所述的交流接触器在线监测系统中，所述FIR低通滤波器采用矩形窗函数且采样频率为70kHZ、截止频率15kHz和滤波器阶数65，所述FFT变换单元为蝶形FFT变换单元。

所述的交流接触器在线监测系统中，所述特征参数至少包括所述交流接触器合闸时和/或稳定工作时的振动信号频率范围、电流信号峰峰值和/或电流信号频率。

所述的交流接触器在线监测系统中，所述存储单元为随机存取存储器、只读存储器、可编程只读存储器、可擦除只读存储器或电可擦除只读存储器，所述处理单元为中央处理器、网络处理器、数字信号处理器、专用集成电路或现成可编程门阵列。