[發明專利]一種交流接觸器在線監測系統及其在線監測方法

在審

• 申請號: 201710442841.1
• 申請日: 2017-06-13
• 公開（公告）號: CN107390118A
• 公開（公告）日: 2017-11-24
• 發明（設計）人: 王小華;榮命哲;駱挺;李韻佳;謝鼎力;劉定新;楊愛軍
• 申請（專利權）人: 西安交通大學
• 主分類號: G01R31/327
• 分類號: G01R31/327
• 代理公司: 北京鼎承知識產權代理有限公司11551
• 代理人: 張波濤,管瑩

技術領域

本發明涉及一種電力設備技術領域，特別是一種交流接觸器在線監測系統及其在線監測方法。

背景技術

交流接觸器是電力拖動與自動控制領域中廣泛應用的重要設備之一，接觸器作為一種用來頻繁接通和斷開主回路或者大容量控制電路的低壓電器產品，具有吸力大，吸動可靠等優點，廣泛應用于低壓配電系統中，因此其工作可靠性尤為重要。在實際工作運行中，由于交流接觸器常用于頻繁分合閘操作，隨著操作次數增加使交流接觸器可靠性大幅降低，各種故障時有發生，其中以觸頭可動部分機械卡滯、線圈電壓不足、電磁鐵噪聲大等故障尤為突出，由于缺乏準確的監測與故障識別技術，嚴重影響了電力系統與電力設備的正常運行，甚至危害現場維護人員的生命健康。

交流接觸器在線監測方法分為離線監測與在線監測兩種，其中，傳統離線監測主要是在離線狀態下人工檢測接觸器滅弧系統是否完好、電磁機構與觸頭部分是否破損或卡滯、供電系統是否可靠等，技術、檢測設備相對落后，檢修時間長且影響電力設備正常運行；而傳統在線在線監測方法主要監測接觸器機械部分閉合次數、接觸器累計使用時間，觸頭閉合速度等，易于實現但監測方式單一、穩定性較差、抗干擾能力不足，傳感器多置于接觸器內部導致拆卸更換困難、難以準確識別故障類型。

因此，交流接觸器的智能在線監測與故障診斷技術已經成為低壓配電系統設備狀態檢修領域的重要課題，開發一種穩定性強，抗干擾能力強且不需將傳感器置于接觸器內部的交流接觸器在線監測系統，對提高接觸器的利用率和預防安全隱患具有非常重要的意義。

在背景技術部分中公開的上述信息僅僅用于增強對本發明背景的理解，因此可能包含不構成在本國中本領域普通技術人員公知的現有技術的信息。

發明內容

鑒于上述問題，本發明的目的在于提供一種為克服傳統交流接觸器在線監測系統穩定性差，抗擾能力不足，拆卸困難以及故障類型難以識別等缺點，本發明提供一種穩定性強，抗干擾能力強、不需將傳感器置于接觸器內部且能準確識別故障類型的基于振動特征與電流特征的交流接觸器在線監測系統及其在線監測方法。

本發明的目的是通過以下技術方案予以實現。

本發明的一個方面，一種交流接觸器在線監測系統包括交流接觸器、信號采集裝置和監測裝置，所述信號采集裝置包括布置在所述交流接觸器外殼上的振動傳感器和穿過所述交流接觸器的導線的電流傳感器，分別測量交流接觸器的振動信號和電流信號的所述振動傳感器和電流傳感器連接到監測裝置，所述監測裝置包括用于對振動信號濾波的FIR低通濾波器、基于振動信號和電流信號生成時域波形和頻域波形的生成模塊和處理模塊，所述生成模塊包括FFT變換單元，所述處理模塊包括存儲特征參數的存儲單元和用于識別故障的處理單元，所述處理單元將實時的頻域波形、時域波形和所述特征參數相比較以識別所述交流接觸器的故障及故障類型。

所述的交流接觸器在線監測系統中，在信號采集裝置和監測裝置之間設有信號調理裝置，所述信號調理裝置包括用于調理振動信號的陷波濾波器、用于調理電流信號的放大電路以及連接陷波濾波器和放大電路的阻抗匹配電路。

所述的交流接觸器在線監測系統中，在所述信號調理裝置和監測裝置之間設有數據采集卡，所述數據采集卡包括AD轉換芯片和數據采集芯片。

所述的交流接觸器在線監測系統中，所述振動傳感器膠結在所述交流接觸器的電磁操動機構上，所述電流傳感器為測量所述交流接觸器的電磁操動機構線圈電流信號的霍爾式電流傳感器。

所述的交流接觸器在線監測系統中，所述AD轉換芯片的輸入電壓范圍為±5V且多通道雙向并行，所述AD轉換芯片的AD分辨率14位、AD采樣率最高16.6MHZ且采用LQFP封裝，所述數據采集芯片包括ARM Cortex-M4內核、嵌入式存儲器RAM、2個通用異步收發器UART和多個獨立可編程、復用通用輸入輸出引腳GPIO。

所述的交流接觸器在線監測系統中，所述FIR低通濾波器采用矩形窗函數且采樣頻率為70kHZ、截止頻率15kHz和濾波器階數65，所述FFT變換單元為蝶形FFT變換單元。

所述的交流接觸器在線監測系統中，所述特征參數至少包括所述交流接觸器合閘時和/或穩定工作時的振動信號頻率范圍、電流信號峰峰值和/或電流信號頻率。

所述的交流接觸器在線監測系統中，所述存儲單元為隨機存取存儲器、只讀存儲器、可編程只讀存儲器、可擦除只讀存儲器或電可擦除只讀存儲器，所述處理單元為中央處理器、網絡處理器、數字信號處理器、專用集成電路或現成可編程門陣列。