[发明专利]基于5G网络的有载分接开关机械振动检测系统及方法

说明书

一种基于5G网络的有载分接开关机械振动检测系统，包括：无线振动加速度传感器、电流互感器、信号采集单元、信号处理单元、5G网络传输单元以及电源单元。本检测系统通过检测、处理分析有载分接开关档位切换时的驱动电机电流信号和振动信号，实现了有载分接开关机械状态多通道振动信号的高效数据传输、去冗余及数据共享，方便进一步的有载分接开关机械状态的高效、准确地判断。本发明检测方法操作简单，易于实施，并且便于操作人员及时发现有载分接开关运行状态的异常，大大降低了有载分接开关及变压器的故障损坏率，同时延长了有载分接开关及变压器的寿命。

技术领域

本发明涉及一种信号监测系统，尤其涉及一种基于5G网络的有载分接开关机械振动检测系统。

背景技术

有载分接开关是电力变压器或换流变带载调压的关键部件，其可靠性对电力变压器或换流变及电力系统的安全可靠运行影响重大。随着有载分接开关运行年限的增长及调压次数的增多，不可避免地会发生各种形式的故障。历年的故障统计表明，机械故障是有载分接开关的主要故障类型，且是部分电气故障的诱因。现有的获取有载分接开关运行状态信息的方法主要是依据切换次数、定期电气试验等，无法及时准确有载分接开关机械状态信息，给有载分接开关及变压器的安全可靠运行带来隐患。

有载分接开关主要由选择开关、切换开关、电动机构和快速机构等部分组成等部分组成，在档位切换过程中源自转动轴转动、切换开关动静触头的撞击等机械过程所产生的振动信号包含了丰富的设备状态信息，故可通过监测有载分接开关档位切换时的振动特性，采集、分析和处理有载分接开关顶部的振动信号，据此对变压器或换流变有载分接开关的机械状态进行识别，可及时发现有载分接开关运行过程中的潜伏性故障，提高变压器或换流变及电力系统运行的可靠性和安全性。现有技术大都通过由粘贴在变压器或换流变有载分接开关顶盖或变压器或换流变箱壁上的振动传感器获取振动信号，经传输线连接至数据采集系统进行本地采集和存储，进而至云端或者服务器或者进行分析处理。但是，振动传感器与数据采集系统之间连接线缆的存在变电站现场存在诸多不便。考虑到有载分接开关振动特性传递的复杂性，数据采集系统大都采用多通道振动信号采集，尤其是对并联运行的换流变有载分接开关来说，现有的振动信号分析处理方式效率低且时延长，且无法及时进行有载分接开关运行状态的实时分析诊断。

发明内容

本发明目的是提供一种基于5G网络的有载分接开关机械振动检测系统，该检测系统能够对有载分接开关机械振动信号及电机电流信号进行采集、预处理及压缩变换，从而实现对有载分接开关机械状态监测用多通道信号的高效传输和数据共享，方便进一步的有载分接开关机械状态的高效、准确地判断。

为了实现上述发明目的，本发明提供了一种5G网络的有载分接开关机械振动检测系统，其包括：无线振动加速度传感器、电流互感器、信号采集单元、信号处理单元、5G网络传输单元以及电源单元；所述无线振动加速度传感器放置于所述有载分接开关的顶盖上，检测有载分接开关档位切换时的振动信号；所述电流互感器放置于所述有载分接开关的控制箱内，检测有载分接开关档位切换时的驱动电机电流信号；所述信号采集单元分别连接所述无线振动加速度传感器和所述电流互感器，接收所述无线振动加速度传感器的振动信号和所述电流互感器驱动电机电流信号，并对所述振动信号和驱动电机电流信号分别进行模数转换、滤波和放大；所述信号处理单元与所述信号采集单元连接，接收和处理信号采集单元传输的振动信号和驱动电机电流信号，并对获取的振动信号与驱动电机电流信号进行处理、计算及压缩变换；所述5G网络传输单元与所述信号处理单元连接，接收信号处理单元传输的处理压缩后的数据和信号，并经UDP/IP协议连接至服务器/云平台；所述信号采集单元、信号处理单元和5G网络传输单元由电源单元供电。

优选地，所述的信号采集单元采样设有多通道采集模块。

优选地，所述5G网络传输单元基于工业DTU开发，与服务器或云平台之间采用UDP/IP协议连接。

优选地，所述的电源单元采用太阳能电池板。

优选地，所述驱动电机电流信号包括其有效值和持续时间。