CN114460457B - 一种基于阻抗识别的刀闸分合到位非同源判别方法及装置 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种基于阻抗识别的刀闸分合到位非同源判别方法及装置，属于电力***技术领域。本发明通过在一次设备侧和二次设备侧分别建立无线电能传输***和阻值变化***，利用刀闸在分合过程中由磁场耦合作用产生的互感变化以及压力形变引起的阻值变化建立***反射阻抗模型，该模型的反射阻抗由互感和阻值共同决定。通过分析刀闸分合过程中反射阻抗的变化曲线，由其波峰特征和互感变化区间的峰谷值即可判断刀闸的分合到位情况。本发明直接在一次设备侧的刀闸和二次设备间建立***，利用***互感和阻抗变化直接反映了刀闸的分合到位情况，实现了对一次设备刀闸的分、合到位工况的直接监视。

Description

一种基于阻抗识别的刀闸分合到位非同源判别方法及装置

技术领域

本发明属于电力***技术领域，具体涉及一种基于阻抗识别的刀闸分合到位非同源判别方法及装置。

背景技术

刀闸也称隔离开关，是一种没有灭弧装置的开关设备，可以断开无负荷电流电路，隔离电源。准确识别刀闸的分、合状态对电网的安全操作和稳定运行具有重要意义。

变电站一键顺控技术导则明确要求刀闸分合到位需要非同源的双确认机制。目前，普及应用的判别刀闸分合到位的唯一依据为刀闸辅助接点。现有试点应用的非同源第二判据为利用微动开关传感、金属接近传感、磁感应传感、色彩传感、姿态传感等传感器进行判断。该判据易于工程推广，但本质与第一判据辅助接点原理相同，均安装在机械连杆的联动部件（与一次设备刀闸的带电部件完全绝缘隔离）上，只是采集位置不同，均不能直接监视一次设备刀闸的分、合到位工况。严格意义上，此类传感不属于“非同源”判据，只因工程中易于实施，也有一定的间接监视作用，故在未发明创造出“理想”解决方案前，试点推广应用中常常见到。

发明内容

有鉴于此，本发明旨在解决现有利用各种传感器作为试点应用的非同源第二判据时，不能直接监视一次设备刀闸的分、合到位工况的问题。

为了解决上述技术问题，本发明提供以下技术方案：

第一方面，本发明提供了一种基于阻抗识别的刀闸分合到位非同源判别方法，包括如下步骤：

在一次设备侧与二次设备侧之间建立基于磁场耦合的无线电能传输***，无线电能传输***满足当一次设备侧的刀闸合闸到位时由磁场耦合作用产生的互感最大；

在一次设备侧刀闸的动触头和静触头之间建立基于压力感应的阻值变化***，阻值变化***与无线电能传输***串接，且满足合闸到位时串接入无线电能传输***中的阻值与静触头受到的压力成正相关；

利用无线电能传输***在刀闸合闸过程中互感由小变大、以及合闸到位时阻值变大的特征建立与互感成正比、阻值成反比的***反射阻抗模型，***反射阻抗模型在合闸到位时刻产生波峰特征，分闸到位时刻在互感变化区间得到分闸到位指示值；

利用波峰特征判断刀闸的合闸到位情况；

利用分闸到位指示值判断刀闸的分闸到位情况。

进一步地，无线电能传输***为单套配置或双套配置；

单套配置时，无线电能传输***满足当一次设备侧的刀闸合闸到位时由磁场耦合作用产生的互感最大，且分闸到位时对应建立的***反射阻抗模型在互感变化区间得到谷值；

双套配置时，第一无线电能传输***满足当一次设备侧的刀闸合闸到位时由磁场耦合作用产生的互感最大，第二无线电能传输***满足当一次设备侧的刀闸分闸到位时由磁场耦合作用产生的互感最大，且分闸到位时第二无线电能传输***对应建立的***反射阻抗模型在互感变化区间得到峰值。

进一步地，无线电能传输***在不同配置数目时，利用谷值或峰值判断刀闸的分闸到位情况具体包括：

单套配置时，利用谷值判断刀闸的分闸到位情况，谷值作为分闸到位指示值；

双套配置时，利用峰值判断刀闸的分闸到位情况，峰值作为分闸到位指示值。

进一步地，还包括：

利用辅助接点的动作时刻综合判断刀闸的分合到位情况。

进一步地，利用辅助接点的动作时刻综合判断刀闸的分合到位情况具体为：

设置辅助接点动作的时间阈值；

单套配置时，若辅助接点的动作时刻大于波峰特征或谷值对应的时刻且小于波峰特征或谷值对应的时刻与时间阈值之和时，判断刀闸合闸或分闸到位；

双套配置时，若辅助接点的动作时刻大于波峰特征或峰值对应的时刻且小于波峰特征或峰值对应的时刻与时间阈值之和时，判断刀闸合闸或分闸到位。

进一步地，无线电能传输***具体包括：一套无源接收线圈以及一套或两套磁能发射线圈；

无源接收线圈安装在一次设备侧且与阻值变化***串接，磁能发射线圈安装在二次设备侧，无源接收线圈和磁能发射线圈满足当一次设备侧的刀闸合闸或分闸到位时两线圈的安装位置和角度均正对且正对空间无遮挡。

进一步地，***反射阻抗模型由以下公式表示：

式中，

表示***反射阻抗，

表示无源接收线圈和磁能发射线圈的频率，

表示无源接收线圈和磁能发射线圈的互感，

表示无源接收线圈的阻抗，

表示阻值变化***中串接入无线电能传输***中的阻值。

进一步地，阻值变化***具体包括：数量相同的无源压力开关和无源电阻；

无源压力开关安装在一次设备侧刀闸的动触头和静触头接触面直接相连且合闸到位时有压力形变的金属部件上，无源压力开关和无源电阻先分别并联再串联接入无线电能传输***，无源压力开关动作的数量与一次设备侧刀闸的静触头受到的压力成正相关。

进一步地，无源压力开关设有压力阈值，当一次设备侧刀闸的静触头受到的压力满足压力阈值时，对应的无源压力开关动作并使与其并联的无源电阻接入无线电能传输***。

第二方面，本发明提供了一种基于阻抗识别的刀闸分合到位非同源判别装置，包括：

无线电能传输模块，用于在一次设备侧与二次设备侧之间建立基于磁场耦合的无线电能传输***，无线电能传输***满足当一次设备侧的刀闸合闸到位时由磁场耦合作用产生的互感最大；

阻值变化模块，用于在一次设备侧刀闸的动触头和静触头之间建立基于压力感应的阻值变化***，阻值变化***与无线电能传输***串接，且满足合闸到位时串接入无线电能传输***中的阻值与静触头受到的压力成正相关；

模型建立模块，用于利用无线电能传输***在刀闸合闸过程中互感由小变大、以及合闸到位时阻值变大的特征建立与互感成正比、阻值成反比的***反射阻抗模型，***反射阻抗模型在合闸到位时刻产生波峰特征，分闸到位时刻在互感变化区间得到分闸到位指示值；

分合到位判别模块，用于利用波峰特征判断刀闸的合闸到位情况；还利用分闸到位指示值判断刀闸的分闸到位情况。

综上，本发明提供了一种基于阻抗识别的刀闸分合到位非同源判别方法及装置，通过在一次设备侧和二次设备侧分别建立无线电能传输***和阻值变化***，利用刀闸在分合过程中由磁场耦合作用产生的互感变化以及压力形变引起的阻值变化建立***反射阻抗模型，该模型的反射阻抗由互感和阻值共同决定。通过分析刀闸分合过程中反射阻抗的变化曲线，由其波峰特征以及在互感区间内的分闸到位指示值即可判断刀闸的分合到位情况。本发明直接在一次设备侧的刀闸和二次设备间建立***，利用***互感和阻抗变化直接反映了刀闸的分合到位情况，实现了对一次设备刀闸的分、合到位工况的直接监视。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其它的附图。

图1为本发明实施例提供的一种基于阻抗识别的刀闸分合到位非同源判别方法的流程图；

图2为本发明实施例提供的无源压力开关和无源接收线圈在断口旋转式GW7C型刀闸上的安装位置示意图；

图3为本发明实施例提供的磁能发射线圈在断口旋转式GW7C型刀闸上的安装位置示意图；

图4为本发明实施例提供的由无源压力开关和无源电阻构成的阻值变化***的工作原理图；

图5为本发明实施例提供的刀闸在分闸到合闸过程中***反射阻抗模型的峰谷阻抗曲线图。

附图中：1-主刀，2-连杆，3-主闸刀，a-无源接收线圈安装位置，b-无源压力开关安装位置，c-磁能发射线圈安装位置。

具体实施方式

为使得本发明的目的、特征、优点能够更加的明显和易懂，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，下面所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而非全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。

刀闸也称隔离开关，是一种没有灭弧装置的开关设备，可以断开无负荷电流电路，隔离电源。准确识别刀闸的分、合状态对电网的安全操作和稳定运行具有重要意义。

变电站一键顺控技术导则明确要求刀闸分合到位需要非同源的双确认机制。目前，普及应用的判别刀闸分合到位的唯一依据为刀闸辅助接点。现有试点应用的非同源第二判据主要有：（1）图像识别、光学感应—易受雨雾、光线和尘埃影响，精度有限，运行维护困难；（2）雷达成像—设备精细昂贵、算法复杂，不具备工程价值；（3）微动开关传感、金属接近传感、磁感应传感、色彩传感、姿态传感—易于工程推广，但本质与第一判据辅助接点原理相同，均安装在机械连杆的联动部件（与一次设备刀闸的带电部件完全绝缘隔离）上，只是采集位置不同，均不能直接监视一次设备刀闸的分、合到位工况。严格意义上，此类传感不属于“非同源”判据，只因工程中易于实施，也有一定的间接监视作用，故在未发明创造出“理想”解决方案前，试点推广应用中常常见到。

基于此，本发明提供一种基于阻抗识别的刀闸分合到位非同源判别方法及装置。

以下是对本发明的一种基于阻抗识别的刀闸分合到位非同源判别方法的一个实施例进行详细的介绍。

请参阅图1，本实施例提供了阻抗识别的刀闸分合到位非同源判别方法，包括如下步骤：

S100：在一次设备侧与二次设备侧之间建立基于磁场耦合的无线电能传输***，无线电能传输***满足当一次设备侧的刀闸合闸到位时由磁场耦合作用产生的互感最大。

基于磁场耦合的无线电能传输***在刀闸分合运动的过程中，由于一次设备侧刀闸动触头与二次设备侧的相对位置发生变化，使得该***所产生的互感发生变化。故而变化的互感可以反映刀闸动触头相对于二次设备侧的相对位置。为了全过程监视刀闸合闸或分闸到位的情况，建立该***时应满足刀闸合闸到位时其互感最大或分闸到位、合闸到位时其互感最大。

在实际实施过程中，考虑到可靠性和成本的要求，可以利用无源接收线圈和磁能发射线圈构成该无线电能传输***。基于刀闸合闸或分闸到位时，互感最大的设计，对无源接收线圈和磁能发射线圈的安装位置做出如下详细说明。

无源接收线圈在一次设备刀闸的动触头周边，且满足不影响刀闸的动触头与静触头（动触头：部分刀闸无静触头，为双动触头）接触。无源接收线圈的直径尺寸略小于与其安装位置处的一次设备刀闸的尺寸，且其安装位置满足刀闸触头放电和拉弧的区域外。

磁能发射线圈安装在二次设备侧的相应位置，且磁能发射线圈应安装与之对应的控制装置以完成***磁场耦合的作用。按照上述规则，无源接收线圈和磁能发射线圈的安装位置和角度的具体确定过程如下：

1）无源接收线圈满足前述安装条件并确定安装位置后，以约束条件：“刀闸合闸/分闸到位时，两线圈可满足正对，且正对空间无遮挡”，在二次设备侧拟定磁能发射线圈的安装区域。

2）无源接收线圈在满足前述安装条件并确定安装位置后，以约束条件“刀闸合闸/分闸到位时，可与二次设备侧拟定安装区域的磁能发射线圈正对”确定其安装角度。

3）在无源接收线圈在满足前述安装条件并确定安装位置和安装角度后，以约束条件：“刀闸合闸/分闸到位时，两线圈正对”，确定磁能发射线圈在二次设备侧安装位置和角度。

请参阅图2和3，以下以断口旋转式GW7C型刀闸为例说明无源接收线圈和磁能发射线圈的安装位置。

图2中，倾斜的主刀1此时为分闸状态，当其顺时针旋转至与连杆2水平的位置时，其变化为合闸状态。其中主刀1的位置a处即为无源接收线圈安装位置，且无源接收线圈的直径尺寸略小于分闸状态主刀1在位置a处的直径D。

图3中，若无源接收线圈安装在主闸刀3的位置a处，那么当主闸刀3为合闸状态时，磁能发射线圈在二次设备侧的安装位置对应的可确定为位置c处，其中无源接收线圈与磁能发射线圈的最小有效距离L即为合闸状态时主闸刀3的位置a与二次设备侧的位置c之间的最短距离。

无源接收线圈与发射线圈通过磁场耦合，构成无线电能传输***。基于无线电能传输***反射阻抗辨识技术，把一次设备刀闸侧无源接收线圈的阻抗反射到二次设备侧发射线圈，最终以“***反射阻抗”形式把一次设备侧刀闸合闸或分闸到位信息传递至二次设备侧。

需要特别说明，无线电能传输***的典型应用场景，比如：手机无线充电，主要传输电能，特点为：距离近（毫米级）、效率高（85%及以上）。本发明涉及的无线电能传输***，仅使用其原边线圈和副边线圈的***反射阻抗特性，主要传输信号，特点为：距离远（米级）、效率低（2%~4%）。因为判断刀闸位置信息，只是短时运行，并且本发明涉及的无线电能传输***主要传输信号，以追求信号的可靠性为首要目标，不刻意追求效率。

根据上述设置可以得到此时无线电能传输***的***反射阻抗公式如下：

（1）

式中，

表示***反射阻抗，

表示无源接收线圈和磁能发射线圈的频率，

表示无源接收线圈和磁能发射线圈的互感，

表示无源接收线圈的阻抗。

S200：在一次设备侧刀闸的动触头和静触头之间建立基于压力感应的阻值变化***，阻值变化***与无线电能传输***串接，且满足合闸到位时串接入无线电能传输***中的阻值与静触头受到的压力成正相关。

基于压力感应的阻值变化***就是当一次设备侧刀闸的静触头受到压力时输出正相关关系的阻值，也即当静触头受到的压力越大，阻值变化***输出的阻值越大。可见，通过变化的阻值也可以反映刀闸合闸到位的情况。同样地，建立该***时应满足刀闸合闸到位时其输出阻值最大。

在实际实施过程中，考虑到可靠性和成本的要求，可以利用无源压力开关和无源电阻构成该阻值变化***。具体的，无源压力开关安装位置在动触头与静触头接触面直接相连且合闸到位时有压力形变的金属部件上。无源压力开关可采用无源MEMS开关，其动作阈值可在一次设备刀闸出厂验收阶段进行标定，且满足常闭接点，即动作时断开。

在无源MEMS压力开关安装位置条件允许下，安装多个（2~4）无源MEMS压力开关。以断口旋转式GW7C型刀闸为例，其安装位置在图2中b处。

无源MEMS压力开关的数量与无源电阻的数量一致，无源MEMS压力开关与无源电阻通过导线先并联，再串联。保证单个或多个（非全部）无源MEMS压力开关功能失效，不影响合闸到位时压力形变的监测。

如图4，S₁、S₂、…、S_n为n个无源压力开关，R₁、R₂、…、R_n为对应并联的n个无源电阻。当压力开关（S₁、S₂或S_n）动作时，对应被短接的电阻（R₁、R₂或R_n）恢复至电路，总电阻R就会相应增大，构成“无源压力形变”转化为“电阻变化”的传感器，并将其通过导线串入无源接收线圈（即无线电能传输***）。

S300：利用无线电能传输***在刀闸合闸或分合闸过程中互感均由小变大、以及合闸到位时阻值变大的特征建立与互感成正比、阻值成反比的***反射阻抗模型，***反射阻抗模型在合闸到位时刻产生波峰特征，分闸到位时刻在互感变化区间得到分闸到位指示值。

无源接收线圈阻抗主要由线圈自身电阻和电感，以及无源压力开关与无源电阻并联、串联的组合电路总电阻R确定，其中线圈自身电阻和电感为常数。根据无线电能传输***的***反射阻抗公式（1）可以得到接入阻值变化***所提供的电阻后***反射阻抗公式如下：

（2）

式中，

表示***反射阻抗，

表示无源接收线圈和磁能发射线圈的频率，

表示无源接收线圈和磁能发射线圈的互感，

表示无源接收线圈的阻抗，

表示阻值变化***中串接入无线电能传输***中的阻值。

由公式（2）可知，在刀闸合闸过程中，互感由小变大直到合闸到位时达到最大值，同时合闸到位时阻值开始接入是的***反射阻抗突然变小。故而反射阻抗的变化规律是先随互感从小变大，在合闸到位时刻达到最大值后突然减小。因此***反射阻抗模型在合闸到位时刻可以得到一个波峰特征。

若无线电能传输***只满足合闸到位时互感最大，则在分闸过程中，互感从大变小，阻值均不接入***，故***反射阻抗只随互感变化且在分闸到位时得到一个谷值（即分闸到位指示值）。

S400：利用波峰特征判断刀闸的合闸到位情况；利用分闸到位指示值判断刀闸的分闸到位情况。

刀闸在分闸到合闸过程中，拆分为两个阶段：（1）分闸到合闸的旋转过程；（2）旋转到位后，两触头接触挤压产生形变过程。

如图5所示，刀闸在分闸到合闸过程的第一阶段（也即互感变化区间），接收线圈与发射线圈的相对位置逐渐趋近正对，磁场耦合度越来越大，对应互感值M也越来越大，***反射阻抗

也越来越大。

刀闸在分闸到合闸过程的第二阶段，两触头接触挤压产生形变，无源压力开关动作，无源压力开关与无源电阻并联、串联的组合电路总电阻R增大，***反射阻抗

又急剧减小，从而***反射阻抗

形成一个典型的 “波峰”特征。

“波峰”阻抗特征对于识别刀闸合闸到位具备十分重要的意义，其为差分信号，可以有效消除***零点漂移等外界干扰，在本发明的强电磁使用环境中尤为重要。

反之，刀闸在合闸到分闸过程，磁场耦合度越来越小，无源压力开关与无源电阻并联、串联的组合电路总电阻R为0，***反射阻抗

也越来越小，直到分闸到位时得到最小值（即***反射阻抗模型在互感变化区间的分闸到位指示值），该值即可表明刀闸此时处于分闸到位状态。

另外，在本实施例中，无源接收线圈、无源压力开关、无源电阻，及其并联、串联使用的导线均使用抗老化绝缘处理，有且仅有一点与一次设备刀闸直接相连，保证与一次设备等电位。

针对敞开式刀闸，从运动方式划分，可以分为断口旋转式和伸缩式。无论是断口旋转式和伸缩式，刀闸合闸到位时，在接触面，以及接触面直接相连的金属部件上，均会产生压力形变，不同类型、不同部件位置的压力形变范围略有差异，毫米级至厘米级不等。

在一次设备刀闸上，仅安装无源接收线圈、无源MEMS压力开关和无源电阻；在一次设备上，安装的元件均为免维护、高可靠、低成本的无源设备。

本发明提供了一种基于阻抗识别的刀闸分合到位非同源判别方法，通过在一次设备侧和二次设备侧分别建立无线电能传输***和阻值变化***，利用刀闸在分合过程中由磁场耦合作用产生的互感变化以及压力形变引起的阻值变化建立***反射阻抗模型，该模型的反射阻抗由互感和阻值共同决定。通过分析刀闸分合过程中反射阻抗的变化曲线，由其波峰特征和互感变化区间内的分闸到位指示值即可判断刀闸的分合到位情况。本发明直接在一次设备侧的刀闸和二次设备间建立***，利用***互感和阻抗变化直接反映了刀闸的分合到位情况，实现了对一次设备刀闸的分、合到位工况的直接监视。

以上是对本发明的一种基于阻抗识别的刀闸分合到位非同源判别方法的一个实施例进行的详细介绍，以下将对本发明的一种基于阻抗识别的刀闸分合到位非同源判别方法的另一实施例进行详细的介绍。

本实施例提供一种基于阻抗识别的刀闸分合到位非同源判别方法，在前述实施例的基础上，本实施例对无线电能传输***的数量进行了进一步限定。

刀闸在分、合过程中，无源接收线线圈会随着刀闸的动触头运动，而磁能发射线圈位置固定不变。刀闸在分、合过程中接收线圈与发射线圈的磁场耦合度变化。

为实现一把刀闸的分、合到位监视，本发明在一次设备刀闸上，仅需要一套“无源接收线圈、无源压力开关和无源电阻”；在二次设备侧，根据工程需要，可配置单套或双套安装磁能发射线圈及控制装置。即本实施例中，无源接收线圈为单套设置，磁能发射线圈及控制装置为单套或双套设置，无源接收线圈和磁能发射线圈构成单套或双套无线电能传输***。

单套配置时，仅在合闸到位时无源接收线线圈的正对面安装。安装条件与前述实施例相同。

单套配置优点是合闸到位监测由磁场耦合度峰值区间、压力传感共同判定（即由波峰特征判定）；分闸到位监测由磁场耦合度谷值区间判定（即***反射阻抗模型在互感变化区间的谷值判定，此时该谷值为表征分闸到位的分闸到位指示值）；成本低，电力***稳定运行，对合闸到位可靠性要求非常高；分闸到位只要辅助接点动作，毫米级的误差在可接受范围，故仅使用磁场耦合度谷值区间判定，亦可满足。

双套配置时，在合闸到位时无源接收线线圈的正对面安装“磁能发射线圈及控制装置-合”（即第一无线电能传输***），在分闸到位时无源接收线线圈的正对面安装“磁能发射线圈及控制装置-分”（即第二无线电能传输***）。安装条件同样与前述实施例相同。

双套配置优点是合闸到位监测由磁场耦合度峰值区间、压力传感共同判定（即由第一无线电能传输***产生的波峰特征判定）；分闸到位监测由磁场耦合度峰值区间判定（即由第二无线电能传输***对应的***反射阻抗模型在互感变化区间的峰值判定，此时该峰值作为表征分闸到位的分闸到位指示值）；成本高，但磁场耦合度峰值区间的精确度比磁场耦合度谷值区间的精确度高，分闸到位监测的精度也相应会提高。

基于此，本发明的“波峰”阻抗特征可与第一判据辅助接点在时间尺度上融合，形成综合判据，具体实施为：第一判据辅助接点的动作时刻理论上应稍稍滞后于“波峰”阻抗时刻，结合工程，设置一定的阈值区间。若满足“辅助接点的动作时刻大于“波峰”阻抗时刻”且“辅助接点的动作时刻”小于“波峰”阻抗时刻+阈值”，则综合判据输出合闸到位结果，否则输出异常结果。同理，分闸到位亦可结合在时间尺度上融合，形成综合判据。

本实施例提供了一种基于阻抗识别的刀闸分合到位非同源判别方法，可以根据工程实际需要，单套或双套设置无线电能传输***，使得其能满足不同的成本和精度需求。另外，本实施例还进一步将波峰阻抗时刻与辅助接点动作时刻相结合，更为准确的综合判断刀闸分合闸到位情况。

以上是对本发明的一种基于阻抗识别的刀闸分合到位非同源判别方法的一个实施例进行的详细介绍，以下将对本发明的一种基于阻抗识别的刀闸分合到位非同源判别装置的实施例进行详细的介绍。

本实施例提供了一种基于阻抗识别的刀闸分合到位非同源判别装置，包括：

无线电能传输模块，用于在一次设备侧与二次设备侧之间建立基于磁场耦合的无线电能传输***，无线电能传输***满足当一次设备侧的刀闸合闸到位时由磁场耦合作用产生的互感最大；

阻值变化模块，用于在一次设备侧刀闸的动触头和静触头之间建立基于压力感应的阻值变化***，阻值变化***与无线电能传输***串接，且满足静触头受到的压力与串接入无线电能传输***中的阻值成正相关；

刀闸分合到位判别模块，用于利用无线电能传输***在刀闸合闸过程中互感由小变大以及合闸到位时阻值变大的特征建立与互感成正比、阻值成反比的***反射阻抗模型，***反射阻抗模型在合闸到位时刻产生波峰特征；还用于利用波峰特征以及***反射阻抗模型在互感变化区间的谷值判断刀闸的分合到位情况。

本实施例提供一种基于阻抗识别的刀闸分合到位非同源判别装置，包括无线电能传输模块、阻值变化模块和刀闸分合到位判别模块。本装置通过在一次设备侧和二次设备侧分别建立无线电能传输***和阻值变化***，利用刀闸在分合过程中由磁场耦合作用产生的互感变化以及压力形变引起的阻值变化建立***反射阻抗模型，该模型的反射阻抗由互感和阻值共同决定。通过分析刀闸分合过程中反射阻抗的变化曲线，由其波峰特征和互感变化区间内的峰谷值即可判断刀闸的分合到位情况。本发明直接在一次设备侧的刀闸和二次设备间建立***，利用***互感和阻抗变化直接反映了刀闸的分合到位情况，实现了对一次设备刀闸的分、合到位工况的直接监视。

以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。

Claims (10)

1.一种基于阻抗识别的刀闸分合到位非同源判别方法，其特征在于，包括如下步骤：

在一次设备侧与二次设备侧之间建立基于磁场耦合的无线电能传输***，所述无线电能传输***满足当所述一次设备侧的刀闸合闸到位时由磁场耦合作用产生的互感最大；

在所述一次设备侧刀闸的动触头和静触头之间建立基于压力感应的阻值变化***，所述阻值变化***与所述无线电能传输***串接，且满足合闸到位时串接入所述无线电能传输***中的阻值与所述静触头受到的压力成正相关；

利用所述无线电能传输***在所述刀闸合闸过程中互感由小变大、以及合闸到位时阻值变大的特征建立与所述互感成正比、所述阻值成反比的***反射阻抗模型，所述***反射阻抗模型在合闸到位时刻产生波峰特征，分闸到位时刻在互感变化区间得到分闸到位指示值；

利用所述波峰特征判断刀闸的合闸到位情况；

利用所述分闸到位指示值判断刀闸的分闸到位情况。

2.根据权利要求1所述的一种基于阻抗识别的刀闸分合到位非同源判别方法，其特征在于，所述无线电能传输***为单套配置或双套配置；

单套配置时，所述无线电能传输***满足当所述一次设备侧的刀闸合闸到位时由磁场耦合作用产生的互感最大，且在分闸到位时对应建立的***反射阻抗模型在互感变化区间得到谷值；

双套配置时，第一无线电能传输***满足当所述一次设备侧的刀闸合闸到位时由磁场耦合作用产生的互感最大，第二无线电能传输***满足当所述一次设备侧的刀闸分闸到位时由磁场耦合作用产生的互感最大，且在分闸到位时所述第二无线电能传输***对应建立的***反射阻抗模型在互感变化区间得到峰值。

3.根据权利要求2所述的一种基于阻抗识别的刀闸分合到位非同源判别方法，其特征在于，所述无线电能传输***在不同配置数目时，利用所述分闸到位指示值判断刀闸的分闸到位情况具体包括：

单套配置时，利用所述谷值判断刀闸的分闸到位情况，所述谷值作为所述分闸到位指示值；

双套配置时，利用所述峰值判断刀闸的分闸到位情况，所述峰值作为所述分闸到位指示值。

4.根据权利要求3所述的一种基于阻抗识别的刀闸分合到位非同源判别方法，其特征在于，还包括：

利用辅助接点的动作时刻综合判断刀闸的分合到位情况。

5.根据权利要求4所述的一种基于阻抗识别的刀闸分合到位非同源判别方法，其特征在于，利用辅助接点的动作时刻综合判断刀闸的分合到位情况具体为：

设置辅助接点动作的时间阈值；

单套配置时，若所述辅助接点的动作时刻大于所述波峰特征或所述谷值对应的时刻且小于所述波峰特征或所述谷值对应的时刻与所述时间阈值之和时，判断所述刀闸合闸或分闸到位；

双套配置时，若所述辅助接点的动作时刻大于所述波峰特征或所述峰值对应的时刻且小于所述波峰特征或所述峰值对应的时刻与所述时间阈值之和时，判断所述刀闸合闸或分闸到位。

6.根据权利要求2所述的一种基于阻抗识别的刀闸分合到位非同源判别方法，其特征在于，所述无线电能传输***具体包括：一套无源接收线圈以及一套或两套磁能发射线圈；

所述无源接收线圈安装在所述一次设备侧且与所述阻值变化***串接，所述磁能发射线圈安装在所述二次设备侧，所述无源接收线圈和所述磁能发射线圈满足当所述一次设备侧的刀闸合闸或分闸到位时两线圈的安装位置和角度均正对且正对空间无遮挡。

7.根据权利要求6所述的一种基于阻抗识别的刀闸分合到位非同源判别方法，其特征在于，所述***反射阻抗模型由以下公式表示：

式中，

表示***反射阻抗，

表示所述无源接收线圈和所述磁能发射线圈的频率，

表示所述无源接收线圈和所述磁能发射线圈的互感，

表示所述无源接收线圈的阻抗，

表示阻值变化***中串接入所述无线电能传输***中的阻值。

8.根据权利要求1所述的一种基于阻抗识别的刀闸分合到位非同源判别方法，其特征在于，所述阻值变化***具体包括：数量相同的无源压力开关和无源电阻；

所述无源压力开关安装在所述一次设备侧刀闸的动触头和静触头接触面直接相连且合闸到位时有压力形变的金属部件上，所述无源压力开关和无源电阻先分别并联再串联接入所述无线电能传输***，所述无源压力开关动作的数量与所述一次设备侧刀闸的静触头受到的压力成正相关。

9.根据权利要求8所述的一种基于阻抗识别的刀闸分合到位非同源判别方法，其特征在于，所述无源压力开关设有压力阈值，当所述一次设备侧刀闸的静触头受到的压力满足所述压力阈值时，对应的所述无源压力开关动作并使与其并联的无源电阻接入所述无线电能传输***。

10.一种基于阻抗识别的刀闸分合到位非同源判别装置，其特征在于，包括：

无线电能传输模块，用于在一次设备侧与二次设备侧之间建立基于磁场耦合的无线电能传输***，所述无线电能传输***满足当所述一次设备侧的刀闸合闸到位时由磁场耦合作用产生的互感最大；

阻值变化模块，用于在所述一次设备侧刀闸的动触头和静触头之间建立基于压力感应的阻值变化***，所述阻值变化***与所述无线电能传输***串接，且满足合闸到位时串接入所述无线电能传输***中的阻值与所述静触头受到的压力成正相关；

模型建立模块，用于利用所述无线电能传输***在所述刀闸合闸过程中互感由小变大、以及合闸到位时阻值变大的特征建立与所述互感成正比、所述阻值成反比的***反射阻抗模型，所述***反射阻抗模型在合闸到位时刻产生波峰特征，分闸到位时刻在互感变化区间得到分闸到位指示值；

分合到位判别模块，用于利用所述波峰特征判断刀闸的合闸到位情况；还利用所述分闸到位指示值判断刀闸的分闸到位情况。

Images