一種用于高壓斷路器故障診斷的振動檢測裝置設計

　　2 振動檢測裝置設計

　　在振動腔體中設置含有相互垂直兩個繞組的定板，及含有兩對相互垂直繞組的動板，定板固定于腔體上，動板安裝于慣性塊上。通過檢測定板和動板之間的相對運動，可測得斷路器在X和Z方向的振動模態(tài)。在進行故障診斷時，定板輸入被放大了的正弦信號，用于激勵，而動板依據(jù)振動強弱和模態(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，可直接輸出至專用儀器、單片機和計算機等設備。

　　本振動檢測裝置還在機械結構上采用如下設計方案，以保證振動信號的有效傳遞和采集，同時降低系統(tǒng)的背景噪聲：設置空心彈性連桿，其一端固定于振動腔體上，另一端安裝有慣性塊，水平放置，在慣性塊上再安裝動板，該類結構可對振動信號進行機械“放大”，并延長模態(tài)信號的持續(xù)時間，便于檢測。裝置的結構和主要部件的位置布置如圖1所示，整個裝置主要由電路板1、腔體外殼2、底座3、慣性塊4、動板5、定板6、彈性連桿7、線排8和線排9組成。動板絕緣固定于慣性塊上，定板固定于腔體一側，動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。定板和動板的引線穿過連桿引出。定板和動板均由覆銅板制成，其上繞組采用光刻、腐蝕制版而成。定板含節(jié)距相同的兩個垂直繞組，動板含節(jié)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，動板與定板節(jié)距相同，應為2mm。動板的正弦繞組與定板繞組對齊時，動板的余弦繞組應與定板繞組錯開正好1/4節(jié)距。動板和定板繞組上方可涂以防護薄層。

　　本振動檢測裝置具體實施時，電路板由一個正弦信號激勵電路、兩個功率放大電路組成。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。兩個功率放大電路均采用AD827芯片，完成對動板輸出信號的放大，其器件型號及連接由圖4(a、b)所示。外來標準正弦函數(shù)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，通過線排8接到定板的對應端，以進行激勵。動板的Vi1sin、Vi1cos、Vi2sin和Vi2cos通過線排9，分別接到圖4所示的電路板對應輸入端，經(jīng)過功率放大電路放大產(chǎn)生Vo1sin、Vo1cos、Vo2sin和Vo2cos4路輸出，該類輸出信號可直接用于各類專用儀器、單片機和上位計算機[4]。

　　3 結語

　　高壓斷路器是電力傳輸系統(tǒng)的關鍵設備，其運行可靠性至關重要，故常設故障診斷系統(tǒng)，以及時預防和發(fā)現(xiàn)設備故障。本文針對高壓斷路器故障診斷、預測系統(tǒng)設計實現(xiàn)時的高壓斷路器的短時機械振動檢測的問題，提出并實現(xiàn)了一種基于電磁變化與感應原理的新型的振動檢測裝置，以裝置機械結構為保障，實現(xiàn)了對機械振動信號的短時檢測。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(tǒng)背景噪聲較小，檢測輸出的溫度響應系數(shù)較小，檢測頻帶范圍寬，檢測精度較高。經(jīng)對裝置的檢測實驗表明，本振動檢測裝置的測試結果誤差都在 4%以內，能適用于各類中大型高壓斷路器的故障診斷。