一種用于高壓斷路器故障診斷的振動(dòng)檢測裝置設計

　　2 振動(dòng)檢測裝置設計

　　在振動(dòng)腔體中設置含有相互垂直兩個(gè)繞組的定板，及含有兩對相互垂直繞組的動(dòng)板，定板固定于腔體上，動(dòng)板安裝于慣性塊上。通過(guò)檢測定板和動(dòng)板之間的相對運動(dòng)，可測得斷路器在X和Z方向的振動(dòng)模態(tài)。在進(jìn)行故障診斷時(shí)，定板輸入被放大了的正弦信號，用于激勵，而動(dòng)板依據振動(dòng)強弱和模態(tài)，在其兩對繞組上感應出相應的正弦和余弦兩相輸出信號。輸出信號被電路板上的功率放大電路放大，可直接輸出至專(zhuān)用儀器、單片機和計算機等設備。

　　本振動(dòng)檢測裝置還在機械結構上采用如下設計方案，以保證振動(dòng)信號的有效傳遞和采集，同時(shí)降低系統的背景噪聲：設置空心彈性連桿，其一端固定于振動(dòng)腔體上，另一端安裝有慣性塊，水平放置，在慣性塊上再安裝動(dòng)板，該類(lèi)結構可對振動(dòng)信號進(jìn)行機械“放大”，并延長(cháng)模態(tài)信號的持續時(shí)間，便于檢測。裝置的結構和主要部件的位置布置如圖1所示，整個(gè)裝置主要由電路板1、腔體外殼2、底座3、慣性塊4、動(dòng)板5、定板6、彈性連桿7、線(xiàn)排8和線(xiàn)排9組成。動(dòng)板絕緣固定于慣性塊上，定板固定于腔體一側，動(dòng)板與定板平行且保持1~2mm間距。彈性連桿中空，水平放置，其一端固定于腔體一壁，另一端與慣性塊連接。定板和動(dòng)板的引線(xiàn)穿過(guò)連桿引出。定板和動(dòng)板均由覆銅板制成，其上繞組采用光刻、腐蝕制版而成。定板含節距相同的兩個(gè)垂直繞組，動(dòng)板含節距相同的兩對垂直繞組，每對繞組有正弦和余弦繞組各一個(gè)，動(dòng)板與定板節距相同，應為2mm。動(dòng)板的正弦繞組與定板繞組對齊時(shí)，動(dòng)板的余弦繞組應與定板繞組錯開(kāi)正好1/4節距。動(dòng)板和定板繞組上方可涂以防護薄層。

　　本振動(dòng)檢測裝置具體實(shí)施時(shí)，電路板由一個(gè)正弦信號激勵電路、兩個(gè)功率放大電路組成。正弦信號激勵電路采用TC1878芯片，其器件型號及連接由圖3所示。兩個(gè)功率放大電路均采用AD827芯片，完成對動(dòng)板輸出信號的放大，其器件型號及連接由圖4(a、b)所示。外來(lái)標準正弦函數信號接到電路板上圖3所示Vi1端，經(jīng)由所示電路板板上的Vo1，通過(guò)線(xiàn)排8接到定板的對應端，以進(jìn)行激勵。動(dòng)板的Vi1sin、Vi1cos、Vi2sin和Vi2cos通過(guò)線(xiàn)排9，分別接到圖4所示的電路板對應輸入端，經(jīng)過(guò)功率放大電路放大產(chǎn)生Vo1sin、Vo1cos、Vo2sin和Vo2cos4路輸出，該類(lèi)輸出信號可直接用于各類(lèi)專(zhuān)用儀器、單片機和上位計算機[4]。

　　3 結語(yǔ)

　　高壓斷路器是電力傳輸系統的關(guān)鍵設備，其運行可靠性至關(guān)重要，故常設故障診斷系統，以及時(shí)預防和發(fā)現設備故障。本文針對高壓斷路器故障診斷、預測系統設計實(shí)現時(shí)的高壓斷路器的短時(shí)機械振動(dòng)檢測的問(wèn)題，提出并實(shí)現了一種基于電磁變化與感應原理的新型的振動(dòng)檢測裝置，以裝置機械結構為保障，實(shí)現了對機械振動(dòng)信號的短時(shí)檢測。相對于目前常用的壓電式加速度傳感器測振裝置，本方案系統背景噪聲較小，檢測輸出的溫度響應系數較小，檢測頻帶范圍寬，檢測精度較高。經(jīng)對裝置的檢測實(shí)驗表明，本振動(dòng)檢測裝置的測試結果誤差都在 4%以?xún)?，能適用于各類(lèi)中大型高壓斷路器的故障診斷。