[发明专利]一种有载分接开关传动部分故障诊断系统及其诊断方法

说明书

技术领域

本发明涉及电气控制工程中的一种有载分接开关传动部分故障诊断系统及其诊断方法， 属于电力变压器中的有载分接开关故障诊断领域。

背景技术

电力变压器调压主要是通过改变分接绕组的抽头位置来实现的，分无励磁调压和有载调 压两种形式。变压器中连接和切换变压器分接抽头的装置通常称为分接开关。切换分接抽头 不需将变压器从电网中切除，即带负载切换调压，称为有载调压。有载调压所采用的分接开 关称为有载分接开关。有载分接开关是电力变压器完成有载调压的核心部件。

有载调压变压器在电网中应用不断增多，目前绝大部分110kV及以上的变压器都安装了 有载分接开关。随着对电能质量要求的提高，电力变压器日均调压次数显著增加，调压次数 增多，有载分接开关发生故障的几率将增加，影响电力系统的安全稳定运行。因此，开展分 接开关运行的状态监测和故障诊断对电力系统安全运行意义重大，并具有良好的应用前景。

有载分接开关的在线监测和故障诊断技术起步于20世纪90年代，目前仍在发展中。国 内外主要是采用振动传感器测量分接开关操作过程中的振动信号，然后利用一定的信号处理 方法和诊断算法来评估和预测分接开关触点的工作状态。

分接开关中传动部件异常是引起变压器故障的主要因素之一，目前对其研究较少，有报 道采用监测分接开关传动机构转轴转速的方法来分析分接开关传动机构故障，但传动系统的 大多数故障将先引起传动机构转轴转矩变化，转矩变化再引起转速变化。分析与实验证明， 由于传动系统的特殊性，分接开关传动机构故障后(特别是轻微故障)，引起的转轴转速变化 是非常微弱的，监测与分析相当困难。

测量转矩变化比测量转速变化要直接得多，特别是对于分接开关传动机构这种低速大转 矩的传动轴，转矩变化比转速变化明显。但是，传统的测量转矩的方法是将转矩传感器串接 于被测量轴之间，安装很不方便，对于分接开关监测来说是不现实的。有报道采用基于环形 旋转变压器原理的转矩测量，但对同心度的要求很高(≤0.1mm)，且对防振要求也较高，在 实际分接开关传动轴的监测中实现相当困难。

发明内容

本发明要解决的技术问题是：针对背景技术里分接开关传动系统的监测和故障诊断技术 存在的缺陷而提出一种有载分接开关传动部分故障诊断系统及其诊断方法。

本发明的有载分接开关传动部分故障诊断系统，其结构包括由转矩传感器、信号调理电 路、单片机电路、无线发射电路组成的系统前端和由无线接收电路、计算机组成的系统后端， 系统前端由电池供电，其中：转矩传感器连接于有载分接开关的垂直传动轴，转矩传感器的 输出端依次串接信号调理电路、单片机电路后连接无线发射电路的输入端，单片机电路还与 有载分接开关的驱动电机连接，无线发射电路与无线接收电路通过天线无线连接，无线接收 电路的输出端连接计算机。

一种基于上述有载分接开关传动部分故障诊断系统的诊断方法，包括如下步骤：

(1)有载分接开关驱动电机得到信号启动时触发单片机电路启动监测系统采样；

(2)采样数据经单片机处理、编码后通过无线方式发送出去；

(3)无线接收电路将接收到的信号数据通过计算机解码、滤波、分析处理后转换成与转矩成 正比的信号，并与存储在计算机中的分接开关正常状态的数据进行比较诊断；

(4)诊断分为两步：一是比较分接开关在储能过程中传动轴转矩增加的趋势，在当前分接开 关的传动系统储能过程中转矩比正常状态下的转矩增加速度快时，则判断该分接开关传动系 统故障；二是比较分接开关储能过程中转矩的最大值，在当前监测的分接开关的转矩最大值 大于正常状态下转矩最大值的115％时，则判断该分接开关传动系统故障。

本发明是利用无线转矩传感器监测有载分接开关传动部分的运行状态，根据转矩的变化 情况诊断分接开关传动系统的故障，总体具有如下有益效果：1、不需要改变分接开关的运行 方式和结构，不影响系统运行；2、既可以测量静态转矩，也可以测量动态转矩；3、体积小、 重量轻，应用时不需要断开分接开关的传动轴，易于安装使用；4、检测精度高、稳定性好、 抗干扰性强；5、没有导电环等磨损元件，可以长时间运行。

附图说明

图1是本发明的结构示意图。

图2(a)和(b)是本发明中转矩传感器的四片电阻应变片的两种安装示意图。

图3是本发明中测量电桥的电路示意图。