一种用于高压断路器故障诊断的振动检测装置设计

　　2 振动检测装置设计

　　在振动腔体中设置含有相互垂直两个绕组的定板，及含有两对相互垂直绕组的动板，定板固定于腔体上，动板安装于惯性块上。通过检测定板和动板之间的相对运动，可测得断路器在X和Z方向的振动模态。在进行故障诊断时，定板输入被放大了的正弦信号，用于激励，而动板依据振动强弱和模态，在其两对绕组上感应出相应的正弦和余弦两相输出信号。输出信号被电路板上的功率放大电路放大，可直接输出至专用仪器、单片机和计算机等设备。

　　本振动检测装置还在机械结构上采用如下设计方案，以保证振动信号的有效传递和采集，同时降低系统的背景噪声：设置空心弹性连杆，其一端固定于振动腔体上，另一端安装有惯性块，水平放置，在惯性块上再安装动板，该类结构可对振动信号进行机械“放大”，并延长模态信号的持续时间，便于检测。装置的结构和主要部件的位置布置如图1所示，整个装置主要由电路板1、腔体外壳2、底座3、惯性块4、动板5、定板6、弹性连杆7、线排8和线排9组成。动板绝缘固定于惯性块上，定板固定于腔体一侧，动板与定板平行且保持1~2mm间距。弹性连杆中空，水平放置，其一端固定于腔体一壁，另一端与惯性块连接。定板和动板的引线穿过连杆引出。定板和动板均由覆铜板制成，其上绕组采用光刻、腐蚀制版而成。定板含节距相同的两个垂直绕组，动板含节距相同的两对垂直绕组，每对绕组有正弦和余弦绕组各一个，动板与定板节距相同，应为2mm。动板的正弦绕组与定板绕组对齐时，动板的余弦绕组应与定板绕组错开正好1/4节距。动板和定板绕组上方可涂以防护薄层。

　　本振动检测装置具体实施时，电路板由一个正弦信号激励电路、两个功率放大电路组成。正弦信号激励电路采用TC1878芯片，其器件型号及连接由图3所示。两个功率放大电路均采用AD827芯片，完成对动板输出信号的放大，其器件型号及连接由图4(a、b)所示。外来标准正弦函数信号接到电路板上图3所示Vi1端，经由所示电路板板上的Vo1，通过线排8接到定板的对应端，以进行激励。动板的Vi1sin、Vi1cos、Vi2sin和Vi2cos通过线排9，分别接到图4所示的电路板对应输入端，经过功率放大电路放大产生Vo1sin、Vo1cos、Vo2sin和Vo2cos4路输出，该类输出信号可直接用于各类专用仪器、单片机和上位计算机[4]。

　　3 结语

　　高压断路器是电力传输系统的关键设备，其运行可靠性至关重要，故常设故障诊断系统，以及时预防和发现设备故障。本文针对高压断路器故障诊断、预测系统设计实现时的高压断路器的短时机械振动检测的问题，提出并实现了一种基于电磁变化与感应原理的新型的振动检测装置，以装置机械结构为保障，实现了对机械振动信号的短时检测。相对于目前常用的压电式加速度传感器测振装置，本方案系统背景噪声较小，检测输出的温度响应系数较小，检测频带范围宽，检测精度较高。经对装置的检测实验表明，本振动检测装置的测试结果误差都在 4%以内，能适用于各类中大型高压断路器的故障诊断。