CN114945113B - 一种sf6气体绝缘设备的监测方法、***及装置 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种SF6气体绝缘设备的监测方法、***及装置，本发明在当前监测工作的闹钟时刻与当前时刻满足预设要求的情况下，才控制监测工作所需的传感测量装置或无线远传模块启动，监测工作结束后关闭传感测量装置或无线远传模块，并转换下一监测工作的闹钟时刻后进入深度休眠，使得监测按需工作，无需长时间处于工作状态，降低了运营维护成本。
Description
技术领域
本发明涉及一种SF6气体绝缘设备的监测方法、***及装置，属于高压电气设备监测技术领域。
背景技术
在实践中发现，SF6气体绝缘设备的漏气缺陷居高不下，例如：在组合电器危急和严重缺陷中，SF6气体绝缘设备的气室压力报警及闭锁(漏气缺陷)次数较多；在断路器危急和严重缺陷中，本体低压力报警及低压力闭锁(漏气缺陷)次数也较多。因此对SF6气体绝缘设备的气室中SF6气体的状态实时监测、分析绝缘性能是否下降、是否存在气体泄漏等风险是非常必要的。
目前普遍在SF6气体绝缘设备上加装SF6气体密度继电器(即SF6表计)，利用机械测量的原理对SF6气体密度进行监测，当密度值低到设定值时进行报警或闭锁。但是SF6气体密度继电器需要长时间处于工作状态，导致需要频繁维护或更换电池，运营维护成本较高。
发明内容
本发明提供了一种SF6气体绝缘设备的监测方法、***及装置，解决了背景技术中披露的问题。
为了解决上述技术问题，本发明所采用的技术方案是：
一种SF6气体绝缘设备的监测方法，包括：
若当前待运行工作的闹钟时刻与当前时刻满足预设的匹配要求，唤醒自身，控制当前待运行工作所需的传感测量装置或无线远传模块启动；其中，待运行工作为针对SF6气体绝缘设备的监测工作；
若检测到当前待运行工作结束，控制当前待运行工作所需的传感测量装置或无线远传模块关闭；
获取下一待运行工作的时间戳，将时间戳转换为下一待运行工作的闹钟时刻，控制自身进入深度休眠。
待运行工作和待运行工作的时间戳预先存储在基于闹钟机制的定时器链表中。
预先存储待运行工作和待运行工作的时间戳的过程包括：
根据待运行工作的执行时间和存储时间，获取执行待运行工作的延时时间；
将延时时间转换成时间戳；
将待运行工作和相应的时间戳，按照延时时间顺序存入定时器链表；其中，定时器链表表头的待运行工作为当前待运行工作。
当前待运行工作的时间戳为执行当前待运行工作的延时时间；其他待运行工作的时间戳为执行自身的延时时间相较于执行上一待运行工作的延时时间的差值。
获取下一待运行工作的时间戳，将时间戳转换为下一待运行工作的闹钟时刻，控制自身进入深度休眠，包括：
从定时器链表中获取下一待运行工作和下一待运行工作的时间戳；
将下一待运行工作的时间戳转换成闹钟时刻；
将下一待运行工作作为新的当前待运行工作，将下一待运行工作的时间戳作为新的当前待运行工作的时间戳，将新的当前待运行工作及其时间戳存入定时器链表表头，控制自身进入深度休眠。
预设的匹配要求为：当前待运行工作的闹钟时刻与当前时刻的差值在预设的范围内。
一种SF6气体绝缘设备的监测***，包括：
唤醒模块：若当前待运行工作的闹钟时刻与当前时刻满足预设的匹配要求，唤醒自身，控制当前待运行工作所需的传感测量装置或无线远传模块启动；其中，待运行工作为针对SF6气体绝缘设备的监测工作；
关闭模块：若检测到当前待运行工作结束，控制当前待运行工作所需的传感测量装置或无线远传模块关闭；
休眠模块：获取下一待运行工作的时间戳，将时间戳转换为下一待运行工作的闹钟时刻，控制自身进入深度休眠。
还包括预先存储模块：待运行工作和待运行工作的时间戳预先存储在基于闹钟机制的定时器链表中。
预先存储模块包括：
延时时间模块：根据待运行工作的执行时间和存储时间，获取执行待运行工作的延时时间；
时间戳转换模块：将延时时间转换成时间戳；
存储模块：将待运行工作和相应的时间戳，按照延时时间顺序存入定时器链表；其中，定时器链表表头的待运行工作为当前待运行工作。
当前待运行工作的时间戳为执行当前待运行工作的延时时间；其他待运行工作的时间戳为执行自身的延时时间相较于执行上一待运行工作的延时时间的差值。
休眠模块包括：
获取模块：从定时器链表中获取下一待运行工作和下一待运行工作的时间戳；
闹钟时刻转换模块：将下一待运行工作的时间戳转换成闹钟时刻；
表头替换模块：将下一待运行工作作为新的当前待运行工作，将下一待运行工作的时间戳作为新的当前待运行工作的时间戳，将新的当前待运行工作及其时间戳存入定时器链表表头，控制自身进入深度休眠。
一种SF6气体绝缘设备的监测装置，包括传感测量装置、无线远传模块和监控模块，传感测量装置和无线远传模块均与监控模块连接；监控模块采用权利要求1～6任意一项所述的方法控制传感测量装置的启闭、无线远传模块的启闭、以及自身的深度休眠和唤醒。
还包括第一电源、第二电源和一次性电源，第一电源为无线远传模块供电，第二电源为传感测量装置供电，一次性电源为监控模块供电，监控模块通过控制第一电源的启闭控制无线远传模块的启闭，监控模块通过控制第二电源的启闭控制传感测量装置的启闭。
本发明所达到的有益效果：本发明在当前监测工作的闹钟时刻与当前时刻满足预设要求的情况下，才控制监测工作所需的传感测量装置或无线远传模块启动，监测工作结束后关闭传感测量装置或无线远传模块，并转换下一监测工作的闹钟时刻后进入深度休眠，使得监测按需工作，无需长时间处于工作状态，降低了运营维护成本。
附图说明
图1为监测方法的流程图；
图2为监测装置的流程图结构示意图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明作进一步描述。以下实施例仅用于更加清楚地说明本发明的技术方案，而不能以此来限制本发明的保护范围。
如图1所示，一种SF6气体绝缘设备的监测方法，包括以下步骤：
步骤1，若当前待运行工作的闹钟时刻与当前时刻满足预设的匹配要求，唤醒自身，控制当前待运行工作所需的传感测量装置30或无线远传模块10启动；其中，待运行工作为针对SF6气体绝缘设备的监测工作；
步骤2，若检测到当前待运行工作结束，控制当前待运行工作所需的传感测量装置30或无线远传模块10关闭；
步骤3，获取下一待运行工作的时间戳，将时间戳转换为下一待运行工作的闹钟时刻，控制自身进入深度休眠。
上述方法在当前监测工作的闹钟时刻与当前时刻满足预设要求的情况下，才控制监测工作所需的传感测量装置30或无线远传模块10启动，监测工作结束后关闭传感测量装置30或无线远传模块10，并转换下一监测工作的闹钟时刻后进入深度休眠，使得监测按需工作，无需长时间处于工作状态，降低了运营维护成本。
上述方法运用在控制器中，在监测之前，需要预先构建定时器链表，该定时器链表的底层基于闹钟机制，具体为RTC闹钟机制，需要将针对SF6气体绝缘设备的监测工作作为待运行工作以及待运行工作的时间戳存入定时器链表，具体过程可以为：
1)根据待运行工作的执行时间和存储时间，获取执行待运行工作的延时时间；
2)将延时时间转换成时间戳；
3)将待运行工作和相应的时间戳，按照延时时间顺序存入定时器链表；其中，定时器链表表头的待运行工作为当前待运行工作。
在定时器链表中，当前待运行工作的时间戳为执行当前待运行工作的延时时间；其他待运行工作的时间戳为执行自身的延时时间相较于执行上一待运行工作的延时时间的差值。
假设有4个待运行工作，分别为A、B、C和D，当前存储时间为0，各待运行工作的执行时间相对于当前存储时间的延时时间分别为tA＝10ms、tB＝30ms、tC＝20ms、tD＝40ms，按照延时时间顺序存入定时器链表，存储结果如表1所示。
表1 定时器链表
| 待运行工作名称 | 时间戳 |
| A | 10ms |
| C | 10ms |
| B | 10ms |
| D | 10ms |
上述基于排序的定时器链表，将最近即将触发的待运行工作置于表头，作为当前待运行工作，通过逐次根据表头的待运行工作设定新的RTC闹钟，在延时过程中只需要更新RTC闹钟的延时时间；相比常规的滴答定时器无排序方式，在延时过程中需要定时遍历整个链表，刷新所有待运行工作的时间戳，本发明无需遍历整个链表，无需更新链表中各个待运行工作的时间戳，并不会因为链表中待运行工作数目的增加使得花费在刷新上的时间增加，因此可以提升工作效率。
若在延时过程中存在需要增加新的待运行工作或者对原有待运行工作进行变动而需要增加新的待运行工作，可以采用如下方式将新的待运行工作加入到定时器链表中：
将新的待运行工作的延时时间按照时间先后顺序逐一与定时器链表中各个待运行工作的延时时间进行对比，直到tN-ti-1≥0、tN-ti<0，确定在第i-1个待运行工作和第i个待运行工作之间***新的定时事件，并刷新第i个待运行工作及其后序的所有待运行工作的时间戳；其中，tN为新的待运行工作的延时时间，ti-1为第i-1个待运行工作的延时时间，ti为第i个待运行工作的延时时间。
例如在延时了7ms时，A、B、C、D的延时时间分别是tA＝3ms、tC＝13m、tB＝23ms、tD＝33ms，如果有个待运行工作E需要***，其延时时间为tE＝24ms，那么计算tE-tA＝21ms、tE-tC＝11ms、tE-tB＝1ms，直至tE-tD＝-9ms＜0，可以确定出E的***位置为B和D之间，且E在定时器链表中的时间戳为1ms，***后定时器链表更新如下表2所示。
表2 ***E后的定时器链表
| 待运行工作名称 | 时间戳 |
| A | 10ms |
| C | 10ms |
| B | 10ms |
| E | 1ms |
| D | 9ms |
基于排序的定时器链表，将最近即将触发的待运行工作置于表头，后续新增待运行工作将计算出其合适位置***，可以根据链表的表头直接进行定时，一步到位，不会因为定时器链表中待运行工作数目的增加使得刷新时间的增加，从而可以进一步提升工作效率。
由于用于唤醒的RTC时钟电路可能存在延时，当前待运行工作的RTC闹钟时刻与当前时刻存在微小的差距，为了增加判断精确度，预先设置一匹配要求，具体可以为：当前待运行工作的闹钟时刻与当前时刻的差值在预设的范围内，如小于指定的延时阈值。
当前待运行工作的RTC闹钟时刻与当前时刻满上述匹配要求，则正常唤醒自身，控制当前待运行工作所需的传感测量装置30或无线远传模块10启动，若不满上述匹配要求，则不执行唤醒。
唤醒后，当前待运行工作可以是传感测量工作或者传感数据远传工作，传感测量工作需要传感测量装置30完成，传感数据远传工作需要无线远传模块10完成，因此根据当前待运行工作类型，启动传感测量装置30或无线远传模块10启动。
从数据的采集流程看，一般设置传感测量工作的时间戳早于传感数据远传工作的时间戳，传感测量工作的结束时间不应早于传感数据远传工作的开始时间，才可确保传感测量工作完成后可以将SF6气体的传感数据远传。
当检测到当前待运行工作结束，控制当前待运行工作所需的传感测量装置30或无线远传模块10关闭，从定时器链表中获取下一待运行工作和下一待运行工作的时间戳，将下一待运行工作的时间戳转换成闹钟时刻，将下一待运行工作作为新的当前待运行工作，将下一待运行工作的时间戳作为新的当前待运行工作的时间戳，将新的当前待运行工作及其时间戳存入定时器链表表头，控制自身进入深度休眠。
本发明通过RTC闹钟时刻控制无线远传模块10和传感测量装置30分时开启工作，即传感测量工作或者传感数据远传工作分时，可有效降低工作的峰值电流，进一步降低峰值功耗，同时可以降低电池功耗，进而降低电池更换等操作带来的运营维护成本。
基于相同的技术方案，本发明还公开了上述方法的软件***，一种SF6气体绝缘设备的监测***，包括：
唤醒模块：若当前待运行工作的闹钟时刻与当前时刻满足预设的匹配要求，唤醒自身，控制当前待运行工作所需的传感测量装置30或无线远传模块10启动；其中，待运行工作为针对SF6气体绝缘设备的监测工作。
关闭模块：若检测到当前待运行工作结束，控制当前待运行工作所需的传感测量装置30或无线远传模块10关闭。
休眠模块：获取下一待运行工作的时间戳，将时间戳转换为下一待运行工作的闹钟时刻，控制自身进入深度休眠。
休眠模块包括：
获取模块：从定时器链表中获取下一待运行工作和下一待运行工作的时间戳；
闹钟时刻转换模块：将下一待运行工作的时间戳转换成闹钟时刻；
表头替换模块：将下一待运行工作作为新的当前待运行工作，将下一待运行工作的时间戳作为新的当前待运行工作的时间戳，将新的当前待运行工作及其时间戳存入定时器链表表头，控制自身进入深度休眠。
预先存储模块：待运行工作和待运行工作的时间戳预先存储在基于闹钟机制的定时器链表中。
预先存储模块包括：
延时时间模块：根据待运行工作的执行时间和存储时间，获取执行待运行工作的延时时间；
时间戳转换模块：将延时时间转换成时间戳；
存储模块：将待运行工作和相应的时间戳，按照延时时间顺序存入定时器链表；其中，定时器链表表头的待运行工作为当前待运行工作，当前待运行工作的时间戳为执行当前待运行工作的延时时间；其他待运行工作的时间戳为执行自身的延时时间相较于执行上一待运行工作的延时时间的差值。
上述***中，各模块的数据处理流程与方法的一致，这里不详细描述了。
基于相同的技术方案，本发明还公开了一种存储一个或多个程序的计算机可读存储介质，所述一个或多个程序包括指令，所述指令当由计算设备执行时，使得所述计算设备执行SF6气体绝缘设备的监测方法。
基于相同的技术方案，本发明还公开了一种计算设备，包括一个或多个处理器、一个或多个存储器以及一个或多个程序，其中一个或多个程序存储在所述一个或多个存储器中并被配置为由所述一个或多个处理器执行，所述一个或多个程序包括用于执行SF6气体绝缘设备的监测方法的指令。
基于相同的技术方案，本发明还公开了一种SF6气体绝缘设备的监测装置，如图2所示，包括传感测量装置30、无线远传模块10和监控模块20，传感测量装置30和无线远传模块10均与监控模块20连接。
传感测量装置30安装于SF6气体密度继电器(即SF6表计)上，用于对SF6气体绝缘设备气室内的SF6气体状态进行采集，主要为气体密度、温度值和微水值，当采集数值低到设定值时发出报警或闭锁信号。
传感测量装置30包括SF6表计内部控制器和微水传感器，微水传感器与SF6表计内部控制器连接。
SF6表计内部控制器用于机械式测量SF6气体状态，并发送报警、闭锁信号，SF6表计内部控制器除了将微水传感器采集到传感数据传输至无线远传模块10，同时也要将闭锁和报警信号传输至无线远传模块10，以保证无线远传模块10第一时间将闭锁和报警信号上传至后台***。
微水传感器集成了微水、温度和压力传感器，用于采集SF6气体的密度值、温度值和微水值，并依据电力行业相关标准及气体状态方程将这些参数转换为20℃下的压力值和20℃下的微水值。
监控模块20采用SF6气体绝缘设备的监测方法控制传感测量装置30的启闭、无线远传模块10的启闭、以及自身的深度休眠和唤醒。
监测装置包括带有闹钟唤醒功能RTC模块的STM32L431CCT6主控芯片，该主控芯片在以32.768为时钟源的RTC连续运行且整个主控芯片处于关机状态，工作电流仅200nA，主控芯片通过RTC时钟电路周期性唤醒，完成传感测量工作、传感数据远传工作后立即进入深度休眠模式，在该深度休眠模式中只保留RTC时钟电路工作。主控芯片只有在RTC闹钟时刻到达时才会自唤醒，其它时候均处于深度休眠模式。
主控芯片与SF6表计内部控制器之间通过光电隔离器隔离，如型号为TLP291的光电隔离器，光电隔离器可以降低电路之间的耦合性，防止因为SF6表计的外接传感器损坏而影响到整个电路的正常运行，避免造成主控芯片损坏而出现控制失灵的危险情况，进而提高电路安全性。
无线远传模块10为无线Lora模块电路，无线Lora模块电路在发射状态下的功率明显高于接收状态下功率。同样传感测量装置30在测量表计指针角度瞬间功耗也大于其他状态下的功耗。为减少峰值电流，在无线Lora模块电路和传感测量装置30的电源开关的输出端，并联220uF的钽电容，既平滑峰值电流，又能降低电源纹波。同时，通过内嵌于主控芯片的软件，控制无线Lora模块电路和传感测量装置30分时开启工作，可有效降低工作的峰值电流，以进一步降低峰值功耗。
无线Lora模块电路在进行数据通信过程中，采用中断响应数据的接收和发送，避免主控芯片不必要的轮询。数据通信完成后，无线Lora模块电路进入关断模式。
监测装置的供电电源有三个，具体包括第一电源、第二电源和一次性电源，第一电源为无线远传模块10供电，第二电源为传感测量装置30供电，一次性电源为监控模块20供电，如锂电池。
第一电源和第二电源根据需要选自不同型号的电源开关芯片，例如型号为TPS22917的电源开关芯片，第一电源和第二电源的开关受监控模块20控制，即监控模块20通过控制第一电源的启闭控制无线远传模块10的启闭，监控模块20通过控制第二电源的启闭控制传感测量装置30的启闭。
本领域内的技术人员应明白，本发明的实施例可提供为方法、***、或计算机程序产品。因此，本发明可采用完全硬件实施例、完全软件实施例、或结合软件和硬件方面的实施例的形式。而且，本发明可采用在一个或多个其中包含有计算机可用程序代码的计算机可用存储介质(包括但不限于磁盘存储器、CD-ROM、光学存储器等)上实施的计算机程序产品的形式。
本发明是参照根据本发明实施例的方法、设备(***)、和计算机程序产品的流程图和/或方框图来描述的。应理解可由计算机程序指令实现流程图和/或方框图中的每一流程和/或方框、以及流程图和/或方框图中的流程和/或方框的结合。可提供这些计算机程序指令到通用计算机、专用计算机、嵌入式处理机或其他可编程数据处理设备的处理器以产生一个机器，使得通过计算机或其他可编程数据处理设备的处理器执行的指令产生用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的装置。
这些计算机程序指令也可存储在能引导计算机或其他可编程数据处理设备以特定方式工作的计算机可读存储器中，使得存储在该计算机可读存储器中的指令产生包括指令装置的制造品，该指令装置实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能。
这些计算机程序指令也可装载到计算机或其他可编程数据处理设备上，使得在计算机或其他可编程设备上执行一系列操作步骤以产生计算机实现的处理，从而在计算机或其他可编程设备上执行的指令提供用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的步骤。
以上仅为本发明的实施例而已，并不用于限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均包含在申请待批的本发明的权利要求范围之内。
Claims (6)
1.一种SF6气体绝缘设备的监测方法，其特征在于，包括：
若当前待运行工作的闹钟时刻与当前时刻满足预设的匹配要求，唤醒自身，控制当前待运行工作所需的传感测量装置或无线远传模块启动；其中，待运行工作为针对SF6气体绝缘设备的监测工作；预设的匹配要求为：当前待运行工作的闹钟时刻与当前时刻的差值在预设的范围内；
若检测到当前待运行工作结束，控制当前待运行工作所需的传感测量装置或无线远传模块关闭；
获取下一待运行工作的时间戳，将时间戳转换为下一待运行工作的闹钟时刻，控制自身进入深度休眠；其中，待运行工作和待运行工作的时间戳预先存储在基于闹钟机制的定时器链表中；
预先存储待运行工作和待运行工作的时间戳的过程包括：根据待运行工作的执行时间和存储时间，获取执行待运行工作的延时时间；将延时时间转换成时间戳；将待运行工作和相应的时间戳，按照延时时间顺序存入定时器链表；其中，定时器链表表头的待运行工作为当前待运行工作；
当前待运行工作的时间戳为执行当前待运行工作的延时时间；其他待运行工作的时间戳为执行自身的延时时间相较于执行上一待运行工作的延时时间的差值。
2.根据权利要求1所述的一种SF6气体绝缘设备的监测方法，其特征在于，获取下一待运行工作的时间戳，将时间戳转换为下一待运行工作的闹钟时刻，控制自身进入深度休眠，包括：
从定时器链表中获取下一待运行工作和下一待运行工作的时间戳；
将下一待运行工作的时间戳转换成闹钟时刻；
将下一待运行工作作为新的当前待运行工作，将下一待运行工作的时间戳作为新的当前待运行工作的时间戳，将新的当前待运行工作及其时间戳存入定时器链表表头，控制自身进入深度休眠。
3.一种SF6气体绝缘设备的监测***，其特征在于，包括：
唤醒模块：若当前待运行工作的闹钟时刻与当前时刻满足预设的匹配要求，唤醒自身，控制当前待运行工作所需的传感测量装置或无线远传模块启动；其中，待运行工作为针对SF6气体绝缘设备的监测工作；预设的匹配要求为：当前待运行工作的闹钟时刻与当前时刻的差值在预设的范围内；
关闭模块：若检测到当前待运行工作结束，控制当前待运行工作所需的传感测量装置或无线远传模块关闭；
休眠模块：获取下一待运行工作的时间戳，将时间戳转换为下一待运行工作的闹钟时刻，控制自身进入深度休眠；
预先存储模块：待运行工作和待运行工作的时间戳预先存储在基于闹钟机制的定时器链表中；
预先存储模块包括：
延时时间模块：根据待运行工作的执行时间和存储时间，获取执行待运行工作的延时时间；
时间戳转换模块：将延时时间转换成时间戳；
存储模块：将待运行工作和相应的时间戳，按照延时时间顺序存入定时器链表；其中，定时器链表表头的待运行工作为当前待运行工作；当前待运行工作的时间戳为执行当前待运行工作的延时时间；其他待运行工作的时间戳为执行自身的延时时间相较于执行上一待运行工作的延时时间的差值。
4.根据权利要求3所述的一种SF6气体绝缘设备的监测***，其特征在于，休眠模块包括：
获取模块：从定时器链表中获取下一待运行工作和下一待运行工作的时间戳；
闹钟时刻转换模块：将下一待运行工作的时间戳转换成闹钟时刻；
表头替换模块：将下一待运行工作作为新的当前待运行工作，将下一待运行工作的时间戳作为新的当前待运行工作的时间戳，将新的当前待运行工作及其时间戳存入定时器链表表头，控制自身进入深度休眠。
5.一种SF6气体绝缘设备的监测装置，其特征在于，包括传感测量装置、无线远传模块和监控模块，传感测量装置和无线远传模块均与监控模块连接；监控模块采用权利要求1~2任意一项所述的方法控制传感测量装置的启闭、无线远传模块的启闭、以及自身的深度休眠和唤醒。
6.根据权利要求5所述的一种SF6气体绝缘设备的监测装置，其特征在于，还包括第一电源、第二电源和一次性电源，第一电源为无线远传模块供电，第二电源为传感测量装置供电，一次性电源为监控模块供电，监控模块通过控制第一电源的启闭控制无线远传模块的启闭，监控模块通过控制第二电源的启闭控制传感测量装置的启闭。
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