CN112731127A - 一种高压断路器多维融合诊断装置及方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种高压断路器多维融合诊断装置及方法，包括行程位移传感器、分闸电流传感器、合闸电流传感器、储能电流传感器、振动传感器、噪音传感器和控制器，分闸电流传感器、合闸电流传感器、储能电流传感器通过高速AD转换单元连接到控制器，行程位移传感器、振动传感器、噪音传感器通过数字量采集单元连接到控制器。本发明实时了解断路器运行状态，通过自动化的手段将需要检修的断路器进行自动诊断，并推送至高压断路器运维监测中心，从而减少停电实验，将离线检测变成在线监测，并罗列出需要检修的项目，提高设备检修效率。
Description
技术领域
本发明属于高压开关设备动作特性分析诊断技术领域，具体涉及一种高压断路器多维融合诊断装置及方法。
背景技术
有关统计表明, 10% 的高压断路器故障是由于不正确的检修所致, 高压断路器的大修完全解体, 既费时, 费用也很高, 可达整个高压断路器的1/3—1/2 ,而且解体和重新装配会引起很多缺陷, 由此产生的事故例子更是不胜枚举。因此，高压断路器只有保证适当的分/合闸速度，才能充分发挥其开断电流的能力，以及减小合闸过程中预击穿造成的触头电磨损及避免发生触头烧损、喷油，甚至发生***。而现阶段电力***对高压断路器仍沿用传统定期停电检修，进行一年一度的停电实验，包括测试断路器机构机械性能等。
而随着经济的发展，电网的逐步扩张，越来越多的断路器投入使用，对电网运维检修人员工作压力、技术要求等越来越高。
发明内容
本发明要解决的技术问题是：提供一种高压断路器多维融合诊断装置及方法，以解决现有技术中存在的问题。
本发明采取的技术方案为：一种高压断路器多维融合诊断装置，包括行程位移传感器、分闸电流传感器、合闸电流传感器、储能电流传感器、振动传感器、噪音传感器和控制器，分闸电流传感器、合闸电流传感器、储能电流传感器通过高速AD转换单元连接到控制器，行程位移传感器、振动传感器、噪音传感器通过数字量采集单元连接到控制器。
优选的，上述控制器采用STM32F407芯片，控制器通过连接AD7606芯片采集电流。
优选的，上述控制器通过通信管理单元连接到高压断路器运维监测平台。
优选的，上述通信管理单元包括LORA通信模块、RJ45通信模块和4G无线通信模块。
优选的，上述控制器连接有RAM存储计算寄存器和ROM存储***寄存器。
一种高压断路器多维融合诊断装置的诊断方法，该方法为：通过采集行程位移传感器、分闸电流传感器、合闸电流传感器、储能电流传感器、振动传感器、噪音传感器的传感器数据，形成多维异构的采集信息汇集到控制器，控制器进行状态评估计算及运维策略诊断，最终将诊断结果上传至地区高压断路器运维监测中心。
一种高压断路器多维融合诊断装置的诊断方法，该方法包括如下具体步骤：
第一步、当采集到分闸电流或合闸电流时，以电流起点为断路器开合动作起点，召唤行程位移传感器、振动传感器、噪音传感器开始记录数据；
第二步、当行程位移传感器记录完成后，控制器形成Comtrade文件（IEEE发布的电力***瞬态数据交换的通用格式），该文件为本次动作原始文件，为断路器分析、检修等提供数据基础；
第三步、通过Comtrade中各个传感器数据进行多维异构信息联动分析，判断传感器上传信息准确性；
第四步、通过多维异构信息联动分析与特征点曲线进行比对分析，判断高压断路器故障原因，并上送至高压断路器运维监测平台；
第五步、高压断路器运维监测平台根据故障原因匹配检修策略，并将检修策略生成检修报告推送给运维检修人员。
优选的，上述步骤三中多维异构信息联动分析包括：1）动作电流与机构行程曲线拟合度分析；2）机构行程与断路器振动曲线拟合度分析；3）断路器振动与断路器噪音曲线拟合度分析。
1）动作电流与机构行程曲线拟合度分析方法为：在断路器进行分闸、合闸时，由控制装置发送分、合闸电流（简称动作电流）进行控制，当动作电流发生时，操作机构进行动作，而动作电流的曲线与机构行程的曲线具有固定的关系，通过拟合算法验证机构动作的过程是否与电流过程一致，若一致，则说明无故障，若不一致则说明有故障，当不一致时，将不一致的节点记录为第一类特征点；2）机构行程与断路器振动曲线拟合度分析方法为：在断路器进行分闸、合闸动作时，由于机构行程动作导致整个断路器振动，当断路器装配不到位，或缓冲垫松动时，会造成振动时间加长，记录断路器出厂时机构行程曲线与振动曲线之间的拟合关系，包括两条曲线初始时间、过程时间、结束时间的比例，当超过当前比例设定范围（可设置，一般取±5%）时,将超出节点记录为第二类特征点；3）断路器振动与断路器噪音曲线拟合度分析方法为：在断路器进行分闸、合闸动作时，弹簧释放能量会发出较大的响声，而当断路器装配不到位，或缓冲垫松动时，会造成振动时间加长，同时动作声音会有拖延，记录断路器出厂时振动曲线与噪音曲线之间的拟合关系，当超过设定范围时，将超出节点记录为第三类特征点。
根据三个特征点匹配检修策略：通过罗列断路器故障特征，并将故障特征节点分析至每一类特征点，当分析出断路器符合以上三类特征点时，通过三类特征点进行相互论证。
本发明的有益效果：与现有技术相比，本发明实时了解断路器运行状态，通过自动化的手段将需要检修的断路器进行自动诊断，并推送至高压断路器运维监测中心，从而减少停电实验，将离线检测变成在线监测，并罗列出需要检修的项目，提高设备检修效率。
附图说明
图1为本发明的结构原理图；
图2 为控制器示意图；
图3为AD7606电路连接结构示意图。
具体实施方式
下面结合附图及具体的实施例对本发明进行进一步介绍。
实施例1：如图1-3所示，一种高压断路器多维融合诊断装置，包括行程位移传感器、分闸电流传感器、合闸电流传感器、储能电流传感器、振动传感器、噪音传感器和控制器，分闸电流传感器、合闸电流传感器、储能电流传感器通过高速AD转换单元连接到控制器，行程位移传感器、振动传感器、噪音传感器通过数字量采集单元连接到控制器。
优选的，上述控制器采用STM32F407芯片作为中央处理器，如图2所示，具有3路232串口、1路485串口、1个RJ45网口、两个TTL扩展口，同时从内部总线与AD7606连接（如图3所示），具备4个AD模拟量采集口。
优选的，上述控制器通过通信管理单元连接到高压断路器运维监测平台。
优选的，上述通信管理单元包括LORA通信模块、RJ45通信模块和4G无线通信模块。
优选的，上述控制器连接有RAM存储计算寄存器和ROM存储***寄存器以及电源模块和时钟模块。
实施例2：一种高压断路器多维融合诊断装置的诊断方法，该方法为：通过采集行程位移传感器、分闸电流传感器、合闸电流传感器、储能电流传感器、振动传感器、噪音传感器的传感器数据，形成多维异构的采集信息汇集到控制器，控制器进行状态评估计算及运维策略诊断，最终将诊断结果上传至地区高压断路器运维监测中心。
一种高压断路器多维融合诊断装置的诊断方法将采集到的多维度传感器数据，进行联动处理，该方法包括如下具体步骤：
第一步、当采集到分闸电流或合闸电流时，以电流起点为断路器开合动作起点，召唤行程位移传感器、振动传感器、噪音传感器开始记录数据；
第二步、当行程位移传感器记录完成后，控制器形成Comtrade文件（IEEE发布的电力***瞬态数据交换的通用格式），该文件为本次动作原始文件，为断路器分析、检修等提供数据基础；
第三步、通过Comtrade中各个传感器数据进行多维异构信息联动分析，具体包括：
1）动作电流与机构行程曲线拟合度分析；
2）机构行程与断路器振动曲线拟合度分析；
3）断路器振动与断路器噪音曲线拟合度分析；
通过三次拟合分析，判断传感器上传信息准确性；
第四步、通过动作电流曲线、机构行程曲线、断路器振动曲线与特征点曲线进行比对分析，判断高压断路器故障原因，并上送至高压断路器运维监测平台；
第五步、高压断路器运维监测平台根据故障原因匹配检修策略，并将检修策略生成检修报告推送给运维检修人员。
第三步中1）动作电流与机构行程曲线拟合度分析方法为：在断路器进行分闸、合闸时，由控制装置发送分、合闸电流（简称动作电流）进行控制，当动作电流发生时，操作机构进行动作，而动作电流的曲线与机构行程的曲线具有固定的关系，通过拟合算法验证机构动作的过程是否与电流过程一致，若一致，则说明无故障，若不一致则说明有故障，当不一致时，将不一致的节点记录为第一类特征点；2）机构行程与断路器振动曲线拟合度分析方法为：在断路器进行分闸、合闸动作时，由于机构行程动作导致整个断路器振动，当断路器装配不到位，或缓冲垫松动时，会造成振动时间加长，记录断路器出厂时机构行程曲线与振动曲线之间的拟合关系，包括两条曲线初始时间、过程时间、结束时间的比例，当超过当前比例设定范围（可设置，一般取±5%）时,将超出节点记录为第二类特征点；3）断路器振动与断路器噪音曲线拟合度分析方法为：在断路器进行分闸、合闸动作时，弹簧释放能量会发出较大的响声，而当断路器装配不到位，或缓冲垫松动时，会造成振动时间加长，同时动作声音会有拖延，记录断路器出厂时振动曲线与噪音曲线之间的拟合关系，当超过设定范围时，将超出节点记录为第三类特征点。
根据三个特征点匹配检修策略：通过罗列断路器故障特征，并将故障特征节点分析至每一类特征点，当分析出断路器符合以上三类特征点时，通过三类特征点进行相互论证。如：断路器缓冲垫老化脱落时，机构行程传感器会监测到动作曲线时间变长，振动传感器会监测到断路器振动时间变长。
故障特征点告诉电力运维检修人员断路器具有故障，而通过故障策略库，能够知道如何修复故障。主要是当故障发生后，对特征点背后的曲线节点进行存库，当人员去现场修复后，将修复工作内容进行存库，映射至特征点各个曲线节点（发生该故障时行程传感器、振动传感器、噪音传感器所采集的数据点），当下次有其他断路器发生该故障时，直接提供出该故障的诊断策略。
本发明实现对高压断路器操作机构相关特征点进行监测，同时采用多维度（多种传感器）数据进行联动评估，提高故障定位的准确性，最终通过高压断路器运维监测形成诊断策略，提醒检修人员，对高压断路器进行相应的检修工作。
本发明最大区别与传统在线监测技术为针对最终检修人员，提供高压断路器检修策略，缩短停电检修时间。
以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内，因此，本发明的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。
Claims (10)
1.一种高压断路器多维融合诊断装置，其特征在于：包括行程位移传感器、分闸电流传感器、合闸电流传感器、储能电流传感器、振动传感器、噪音传感器和控制器，分闸电流传感器、合闸电流传感器、储能电流传感器通过高速AD转换单元连接到控制器，行程位移传感器、振动传感器、噪音传感器通过数字量采集单元连接到控制器。
2.根据权利要求1所述的一种高压断路器多维融合诊断装置的诊断方法，其特征在于：控制器采用STM32F407芯片，控制器通过连接AD7606芯片采集电流。
3.根据权利要求1所述的一种高压断路器多维融合诊断装置的诊断方法，其特征在于：控制器通过通信管理单元连接到高压断路器运维监测平台。
4.根据权利要求3所述的一种高压断路器多维融合诊断装置的诊断方法，其特征在于：通信管理单元包括LORA通信模块、RJ45通信模块和4G无线通信模块。
5.根据权利要求1所述的一种高压断路器多维融合诊断装置的诊断方法，其特征在于：控制器连接有RAM存储计算寄存器和ROM存储***寄存器。
6.根据权利要求1-5任一所述的一种高压断路器多维融合诊断装置的诊断方法，其特征在于：该方法为：通过采集行程位移传感器、分闸电流传感器、合闸电流传感器、储能电流传感器、振动传感器、噪音传感器的传感器数据，形成多维异构的采集信息汇集到控制器，控制器进行状态评估计算及运维策略诊断，最终将诊断结果上传至地区高压断路器运维监测中心。
7.根据权利要求6所述的一种高压断路器多维融合诊断装置的诊断方法，其特征在于：该方法包括如下具体步骤：
第一步、当采集到分闸电流或合闸电流时，以电流起点为断路器开合动作起点，召唤行程位移传感器、振动传感器、噪音传感器开始记录数据；
第二步、当行程位移传感器记录完成后，控制器形成Comtrade文件，该文件为本次动作原始文件；
第三步、通过Comtrade中各个传感器数据进行多维异构信息联动分析，判断传感器上传信息准确性；
第四步、通过多维异构信息联动分析与特征点曲线进行比对分析，判断高压断路器故障原因，并上送至高压断路器运维监测平台；
第五步、高压断路器运维监测平台根据故障原因匹配检修策略，并将检修策略生成检修报告推送给运维检修人员。
8.根据权利要求7所述的一种高压断路器多维融合诊断装置的诊断方法，其特征在于：步骤三中多维异构信息联动分析包括：1）动作电流与机构行程曲线拟合度分析；2）机构行程与断路器振动曲线拟合度分析；3）断路器振动与断路器噪音曲线拟合度分析。
9.根据权利要求8所述的一种高压断路器多维融合诊断装置的诊断方法，其特征在于：1）动作电流与机构行程曲线拟合度分析方法为：在断路器进行分闸、合闸时，由控制器发送分、合闸电流进行控制，当动作电流发生时，操作机构进行动作，而动作电流的曲线与机构行程的曲线具有固定的关系，通过拟合算法验证机构动作的过程是否与电流过程一致，若一致，则说明无故障，若不一致则说明有故障，当不一致时，将不一致的节点记录为第一类特征点；2）机构行程与断路器振动曲线拟合度分析方法为：在断路器进行分闸、合闸动作时，由于机构行程动作导致整个断路器振动，当断路器装配不到位，或缓冲垫松动时，会造成振动时间加长，记录断路器出厂时机构行程曲线与振动曲线之间的拟合关系，包括两条曲线初始时间、过程时间、结束时间的比例，当超过当前比例设定范围时,将超出节点记录为第二类特征点；3）断路器振动与断路器噪音曲线拟合度分析方法为：在断路器进行分闸、合闸动作时，弹簧释放能量会发出响声，而当断路器装配不到位，或缓冲垫松动时，会造成振动时间加长，同时动作声音会有拖延，记录断路器出厂时振动曲线与噪音曲线之间的拟合关系，当超过设定范围时，将超出节点记录为第三类特征点。
10.根据权利要求9所述的一种高压断路器多维融合诊断装置的诊断方法，其特征在于：根据三个特征点匹配检修策略：通过罗列断路器故障特征，并将故障特征节点分析至每一类特征点，当分析出断路器符合以上三类特征点时，通过三类特征点进行相互论证。
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