[發(fā)明專利]基于碳納米管薄膜應(yīng)變傳感器的變電站母排振動測量系統(tǒng)

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 202010095447.7
• 申請日: 2020-02-17
• 公開（公告）號: CN111157104A
• 公開（公告）日: 2020-05-15
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 楊鵬
• 申請（專利權(quán)）人: 揚(yáng)州大學(xué)
• 主分類號: G01H11/06
• 分類號: G01H11/06;G01D5/16
• 代理公司: 南京蘇科專利代理有限責(zé)任公司 32102
• 代理人: 董旭東;陳棟智

本發(fā)明公開了電力系統(tǒng)領(lǐng)域內(nèi)的一種基于碳納米管薄膜應(yīng)變傳感器的變電站母排振動測量系統(tǒng)，包括：碳納米管薄膜應(yīng)變傳感器，用于將母排的振動信號轉(zhuǎn)化為電阻信號；恒流源電路，用于將所述電阻信號轉(zhuǎn)變?yōu)殡妷盒盘枺坏屯V波器電路，用于濾除其高頻干擾信號；反相放大電路，用于對其進(jìn)行反相放大以滿足微控制器MCU中A/D轉(zhuǎn)換輸入信號為正信號變化的需要；溫度變化補(bǔ)償電路，用于補(bǔ)償溫度變化對碳納米管薄膜應(yīng)變傳感器受溫度的影響；同相加法電路，用于將測量母排振動的電壓信號和測量母排溫度的電壓信號電壓實現(xiàn)加法運(yùn)算，補(bǔ)償由于溫度變化帶來的誤差；MCU，用以處理后以無線的方式進(jìn)行傳輸，本發(fā)明具有體積小、抗干擾能力強(qiáng)、無線傳輸?shù)葍?yōu)點(diǎn)。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種變電站母排，特別涉及一種變電站母排振動測量裝置。

背景技術(shù)

變電站投運(yùn)后，隨著負(fù)荷的增大，10kV母聯(lián)過橋鋁母排開始出現(xiàn)有規(guī)律的振動，并伴有“嚓嚓”的聲響，負(fù)荷高峰時聲響較大。母排若是長時間大幅度振動，會對支持絕緣子造成損壞，使角鋼支架松動，還會損傷螺栓和金具，造成母排變形，給安全生產(chǎn)帶來嚴(yán)重隱患。產(chǎn)生振動和噪聲的原因主要是，當(dāng)兩根平行的同相母排同時通入電流時，每相母線的電流等于兩根母排所通過的電流和，并且會在每根母排周圍產(chǎn)生磁場，同時因磁場的相互作用而產(chǎn)生電動力。電動力的方向與母排中通過電流的方向有關(guān)，電流方向相同時產(chǎn)生吸引力。由于母排正常運(yùn)行時通過的是正弦交流電，兩根母排之間的吸引力是周期變化的，電動力也會周期變化。這樣，會使兩根母排產(chǎn)生振動，發(fā)出噪聲。當(dāng)母線處于低負(fù)載時，兩根母排之間的作用力較小，母排左右輕微振動。隨著母線負(fù)載的增加，通過母排的電流增大，電動力增大，振動幅度也增大，噪聲同時變大。由于母線運(yùn)行過程中電流由小到大或由大到小變化，電動力的大小隨電流的變化而變化，所以只要母線在運(yùn)行，母排間的電動力就會長期存在，不會消失。因此對這一問題的處理主要針對振動大和噪聲大這兩點(diǎn)，特別是要防止母排間的硬碰撞。

在10kV變電站上的監(jiān)測結(jié)果為隨著用電負(fù)荷的增大，母線開始出現(xiàn)有規(guī)律的振動，并伴有嚓嚓的聲音，負(fù)荷增大時聲音更加大，現(xiàn)場測量結(jié)果如下表。

目前市場上常用的處理的方法主要有三種：其一，改變原有母排結(jié)構(gòu)，變雙母排為單母排；其二，在10 kV母聯(lián)過橋母排上全部加裝熱縮材料；其三，只在裝有金具的母排處加裝熱縮材料。目前關(guān)于變電站母排振動的監(jiān)測國內(nèi)外均未見報道。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的是針對變電站母排振動監(jiān)測，受開關(guān)柜內(nèi)部空間小，電磁干擾嚴(yán)重，布線困難，振動信號獲取難等問題，提供一種信號獲取容易、體積較小、易于安裝、抗干擾能力強(qiáng)、無線傳輸?shù)幕谔技{米管薄膜應(yīng)變傳感器的變電站母排振動測量系統(tǒng)，

本發(fā)明的目的是這樣實現(xiàn)的：一種基于碳納米管薄膜應(yīng)變傳感器的變電站母排振動測量系統(tǒng)，包括：

碳納米管薄膜應(yīng)變傳感器，用于將母排的振動信號轉(zhuǎn)化為電阻信號；

恒流源電路，用于將所述電阻信號轉(zhuǎn)變?yōu)殡妷盒盘枺?/p>

低通濾波器電路，接收所述電壓信號，用于濾除其高頻干擾信號；

反相放大電路，接收來自低通濾波電路的電壓信號，用于對其進(jìn)行反相放大以滿足微控制器MCU 中A/D轉(zhuǎn)換輸入信號為正信號變化的需要；

溫度變化補(bǔ)償電路，用于補(bǔ)償溫度變化對碳納米管薄膜應(yīng)變傳感器受溫度的影響，消除溫度變化帶來的測量誤差；

同相加法電路，接收來自反相放大電路和溫度變化補(bǔ)償電路的電壓信號，用于將測量母排振動的電壓信號和測量母排溫度的電壓信號電壓實現(xiàn)加法運(yùn)算，補(bǔ)償由于溫度變化帶來的誤差；

MCU，接收來自同相加法器的電壓信號，用以處理后以無線的方式進(jìn)行傳輸。

作為本發(fā)明的進(jìn)一步限定，所述溫度變化補(bǔ)償電路包括：

測溫電阻，用于測量母排溫度；