[发明专利]一种永磁操作机构电流信号的故障诊断装置及方法

摘要

本发明属于断路器故障诊断技术领域，尤其涉及一种永磁操作机构电流信号的故障诊断装置及方法，具体说是一种永磁操作机构电流信号的断路器故障诊断装置及方法。本发明包括断路器，还包括永磁操作机构电流传感器、电压调理元件、AD转换元件、时钟元件、电源元件、电平转换电路、中央处理单元和数据滤波模块和故障诊断方法。本发明基于断路器动作过程中的永磁操作机构电流信号，利用霍尔电流传感器、电压调理元件、AD转换元件、时钟元件、电源元件、中央处理单元和信号滤波方法实现断路器机械特性的故障诊断。该故障诊断方法可有效地诊断出断路器永磁操作机构发生的电气特性故障和机械特性故障，并可为断路器的状态检修提供依据。

主权项

一种利用永磁操作机构电流信号故障诊断装置的诊断方法，所述的诊断装置包括断路器、永磁操作机构电流传感器、电压调理元件、AD转换元件、时钟元件、电源元件、电平转换电路和中央处理单元，中央处理单元包括数据滤波模块和故障诊断模块；具体结构如下：断路器与永磁操作机构电流传感器相连接，永磁操作机构电流传感器的供电回路和电压调理元件相连接，电压调理元件和AD转换元件相连接，AD转换元件通过电平转换电路与中央处理单元相连接；永磁操作机构电流传感器的信号回路与AD转换元件连接；时钟元件与中央处理单元相连接，电源元件通过中央处理单元与各元件相连接；采集到的永磁操作机构电流数据，通过中央处理单元中的数据滤波模块进行数据处理，然后通过故障诊断模块进行诊断；所述的永磁操作机构电流传感器，采用宇波模块CHB‑100SF闭环霍尔电流传感器；该传感器的供电回路是和电压调理元件连接，其工作电压值为±12V，永磁操作机构电流传感器的信号回路与AD转换元件连接，输出的电压范围为0～5V；所述的电压调理元件，为永磁操作机构电流传感器供电，AD转换元件输出信号在0～5V之间，而中央处理单元供给电源为3.3V，所以在两者之间加入一个电平转换电路；所述的AD转换元件主要由ADS8364芯片及其外围电路组成；所述的中央处理单元主要由TMS320F28335芯片及其外围电路组成；所述的断路器采用真空10kv的ZW45型单稳态永磁机构断路器；所述的时钟元件为AD转换元件提供采样频率；所述的电源元件为整个装置提供电源；所述的数据滤波模块，采用等距五点三次算法平滑电流信号数据曲线；其特征在于：所述诊断方法包括以下步骤：步骤1：断路器的机构电流信号通过永磁操作机构电流传感器采集；步骤2：永磁操作机构电流传感器采集到的信号，通过电压调理元件传送给AD转换元件；步骤3：AD转换元件将数据传送给中央处理单元，中央处理单元根据时钟元件确定采集频率；步骤4：电源元件同时为中央处理单元、AD转换元件、电压调理元件和永磁操作机构电流传感器供电；步骤5：中央处理单元通过数据滤波模块对采集到的电流数据进行滤波处理；步骤6：中央处理单元通过故障诊断模块对处理后的数据进行故障诊断；所述步骤6的具体操作步骤如下：步骤6.1：提取滤波后永磁操作机构电流曲线的特征值；步骤6.2：根据提取的特征值绘出特征曲线，并根据该曲线上的两个钝角角度重新组成角度向量平面；步骤6.3：在永磁操作机构回路电阻变化条件下，提取最少三点永磁操作机构电流信号的特征值，并根据步骤6.2计算出所有角度向量；步骤6.4：根据角度向量通过最小二乘法拟合成操作机构回路电阻变化函数；步骤6.5：定义特征值角度空间值与操作机构回路电阻变化函数的距离阈值，以区分由操作机构回路中电阻变化与断路器机械特性变化导致的操作机构电流变化；步骤6.6：将新得到的角度向量代入该函数，计算结果与定义的阈值比较给出诊断结果。