本發(fā)明涉及高壓隔離開關機機械故障分析技術領域，尤其涉及一種高壓隔離開關機械故障檢測裝置及檢測方法。

背景技術：

高壓開關又稱高壓斷路器，是一種電力系統(tǒng)中常用的設備。高壓開關不僅能夠切斷或閉合高壓電路中的空載電流和負荷電流，而且還能夠在電力系統(tǒng)發(fā)生故障時通過繼電器保護裝置的作用，切斷過負荷電流和短路電流。

高壓開關種類較多，其中，高壓隔離開關是電力系統(tǒng)中用量最多的一種。在使用時，高壓隔離開關需要與高壓斷路器配套使用，在一般情況下，高壓隔離開關的用量是高壓斷路器用量的2～4倍。高壓隔離開關與高壓斷路器配套使用，主要用于倒閘操作、隔離電源或者分合小負荷設備，并能夠保證高壓電器及其裝置在檢修工作時的安全，進而起到隔離電壓的作用。由于高壓隔離開關一般處于戶外運行環(huán)境，因而容易受到周圍環(huán)境和氣候條件的影響；同時由于高壓隔離開關長期處于閉合或斷開狀態(tài)，在周圍環(huán)境的影響下容易發(fā)生諸如絕緣子斷裂、導電回路發(fā)熱、操作失靈和銹蝕等的各種故障。在上述各種故障中，除導電回路發(fā)熱外，其他都屬于機械故障。

對于上述各種故障均有其相應的檢測方法，如針對絕緣子斷裂問題，現(xiàn)有方法如超聲波探傷技術、振動聲學法、紅外熱檢測等能夠有效檢測出絕緣子存在的缺陷，但檢測成本高；針對導電回路發(fā)熱問題，現(xiàn)有的紅外監(jiān)測技術能夠有效檢測預防導電回路過熱問題；針對操作失靈、銹蝕卡澀等機械故障，現(xiàn)有的診斷方法主要以經(jīng)驗診斷和防范措施為主，如對帶搖把的隔離開關，可通過轉(zhuǎn)動搖把時的手感輕重來判斷有無機械卡澀，該方法操作簡單，但與操作人員的經(jīng)驗有關，容易引起誤判；如定期檢查限位開關固定螺絲是否松動，預防閘刀的分合閘不到位，定期潤滑活動關節(jié)部位，預防傳動機構(gòu)銹蝕卡澀，但這需要大量的人力。上述檢測診斷方法均存在檢測成本高、依靠經(jīng)驗判斷或需大量人力的問題；同時，上述方法只能針對單一機械故障進行檢測，且在檢測時需要逐個排除故障類型，不能統(tǒng)一判斷高壓隔離開關是否出現(xiàn)機械故障。因此，上述方法無論從安全性、經(jīng)濟性上，都無法滿足電力系統(tǒng)安全、穩(wěn)定、經(jīng)濟的發(fā)展要求。

技術實現(xiàn)要素：

本發(fā)明提供一種高壓隔離開關機械故障檢測裝置及檢測方法，以解決現(xiàn)有檢測方法只能單一檢測高壓隔離開關機械故障的問題。

本發(fā)明提供一種高壓隔離開關機械故障檢測方法，所述檢測方法包括：

待檢高壓隔離開關分合閘過程中，檢測安裝在下位機上的待檢高壓隔離開關電機定子相三相線中任意一相的電流信號；

將所述電流信號和所述下位機的編號發(fā)送給數(shù)據(jù)采集裝置；

所述數(shù)據(jù)采集裝置按照預設采樣頻率對所述電流信號進行采樣，形成電流數(shù)據(jù)；

將所述電流數(shù)據(jù)和所述下位機的編號通過無線通信裝置發(fā)送給上位機；

選取所述下位機啟動后至分合閘結(jié)束之間的所述電流數(shù)據(jù)；

將選取后的所述電流數(shù)據(jù)進行希爾比特變換，得到電流包絡數(shù)據(jù)；

將所述電流包絡數(shù)據(jù)進行小波濾波，得到電流包絡線；

在預設的波形數(shù)據(jù)庫中查找與所述待檢高壓隔離開關型號相同的高壓隔離開關的標準波形；

計算所述電流包絡線和所述標準波形之間的相關系數(shù)；

根據(jù)所述相關系數(shù)判斷所述待檢高壓隔離開關是否存在機械故障及機械故障的嚴重程度。

優(yōu)選地，所述預設采樣頻率為系統(tǒng)固有響應頻率的整數(shù)倍，且所述預設采樣頻率大于兩倍的所述系統(tǒng)固有響應頻率。

優(yōu)選地，所述預設采樣頻率為400Hz。

優(yōu)選地，將所述電流包絡數(shù)據(jù)進行小波濾波，得到電流包絡線包括：

通過dmey小波將所述電流包絡數(shù)據(jù)進行6層分解，除去1-6層的高頻系數(shù)，重構(gòu)第6層的低頻系數(shù)，獲取小于4Hz的低頻波，形成電流包絡線。

優(yōu)選地，所述波形數(shù)據(jù)庫的建立包括：

對高壓隔離開關進行調(diào)試；

調(diào)試正常后，測量所述高壓隔離開關正常運行狀態(tài)下的電流信號；

保存所述電流信號及所述電流信號相對應的所述高壓隔離開關型號，形成波形數(shù)據(jù)庫。

優(yōu)選地，所述相關系數(shù)的計算公式為：

其中，r為相關系數(shù)，x_i、y_i為兩個離散信號序列，n為序列數(shù)據(jù)個數(shù)，為兩序列的均值。

優(yōu)選地，根據(jù)所述相關系數(shù)判斷所述待檢高壓隔離開關是否存在機械故障及機械故障的嚴重程度包括：

若0.85≤|r|≤1，則所述待檢高壓隔離開關處于正常狀態(tài)；

若0.55≤|r|<0.85，則所述待檢高壓隔離開關存在輕微機械故障；

若0.25≤|r|<0.55，則所述待檢高壓隔離開關存在嚴重機械故障；

若0≤|r|<0.25，則所述待檢高壓隔離開關存在很嚴重機械故障。

本發(fā)明提供一種高壓隔離開關機械故障檢測裝置，所述檢測裝置包括上位機和多個下位機，所述上位機和多個所述下位機均包括無線通信裝置，且所述上位機中的所述無線通信裝置分別電連接多個所述下位機中的所述無線通信裝置；所述上位機還包括與位于所述上位機內(nèi)的所述無線通信裝置相連接的主機，所述下位機還包括電連接的檢測裝置和數(shù)據(jù)采集裝置，所述數(shù)據(jù)采集裝置與所述下位機中的所述無線通信裝置電連接。

優(yōu)選地，所述檢測裝置為電流傳感器，所述數(shù)據(jù)采集裝置為A/D轉(zhuǎn)換器或數(shù)據(jù)采集卡。

優(yōu)選地，所述無線通信裝置為ZigBee模塊或RF903模塊。

本發(fā)明的實施例提供的技術方案可以包括以下有益效果：

本發(fā)明提供的高壓隔離開關機械故障檢測方法包括：待檢高壓隔離開關分合閘過程中，檢測安裝在下位機上的待檢高壓隔離開關電機定子相三相線中任意一相的電流信號；將所述電流信號和所述下位機的編號發(fā)送給數(shù)據(jù)采集裝置；所述數(shù)據(jù)采集裝置按照預設采樣頻率對所述電流信號進行采樣，形成電流數(shù)據(jù)；將所述電流數(shù)據(jù)和所述下位機的編號通過無線通信裝置發(fā)送給上位機；選取所述下位機啟動后至分合閘結(jié)束之間的所述電流數(shù)據(jù)；將選取后的所述電流數(shù)據(jù)進行希爾比特變換，得到電流包絡數(shù)據(jù)；將所述電流包絡數(shù)據(jù)進行小波濾波，得到電流包絡線；在預設的波形數(shù)據(jù)庫中查找與所述待檢高壓隔離開關型號相同的高壓隔離開關的標準波形；計算所述電流包絡線和所述標準波形之間的相關系數(shù)；根據(jù)所述相關系數(shù)判斷所述待檢高壓隔離開關是否存在機械故障及機械故障的嚴重程度。在本發(fā)明提供的高壓隔離開關機械故障檢測方法中，數(shù)據(jù)采集裝置按照預設采樣頻率對發(fā)送過來的高壓隔離開關分合閘過程中的電流信號進行采集，形成電流數(shù)據(jù)，電流數(shù)據(jù)及高壓隔離開關所位于的下位機的編號一同發(fā)送給上位機，上位機中的主機對發(fā)送過來的電流數(shù)據(jù)按照下位機的編號進行數(shù)據(jù)處理，完成對所有高壓隔離開關的電流數(shù)據(jù)處理，并根據(jù)所處理的結(jié)果分析與上位機相連的所有高壓隔離開關的運行狀態(tài)，從而判斷高壓隔離開關是否發(fā)生機械故障及發(fā)生故障的嚴重程度。上位機中的主機對發(fā)送過來的電流數(shù)據(jù)進行數(shù)據(jù)處理時，分別對電流數(shù)據(jù)進行希爾比特變換和小波濾波，從而得到待檢高壓隔離開關相應的電流包絡線，在波形數(shù)據(jù)庫中查找與待檢高壓隔離開關型號相同的高壓隔離開關的標準波形，計算所得到的電流包絡線與標準波形之間的相關系數(shù)，從而通過兩者之間的相關系數(shù)判斷待檢高壓隔離開關是否存在機械故障及機械故障的嚴重程度。本發(fā)明提供的高壓隔離開關機械故障檢測方法通過計算待檢高壓隔離開關的電流數(shù)據(jù)與標準波形之間的相關系數(shù)而判斷待檢高壓隔離開關是否存在機械故障及機械故障的嚴重程度，從而避免工作人員經(jīng)驗判斷而導致的失誤；同時，上位機能夠?qū)ο挛粰C發(fā)送過來的電流數(shù)據(jù)全部進行處理，從而對所有高壓隔離開關的運行狀態(tài)進行判斷，這不僅能夠大大提高檢修效率，節(jié)省人力物力程本，而且還能夠避免漏檢的情況。

應當理解的是，以上的一般描述和后文的細節(jié)描述僅是示例性和解釋性的，并不能限制本發(fā)明。

附圖說明

此處的附圖被并入說明書中并構(gòu)成本說明書的一部分，示出了符合本發(fā)明的實施例，并與說明書一起用于解釋本發(fā)明的原理。

為了更清楚地說明本發(fā)明實施例或現(xiàn)有技術中的技術方案，下面將對實施例或現(xiàn)有技術描述中所需要使用的附圖作簡單地介紹，顯而易見地，對于本領域普通技術人員而言，在不付出創(chuàng)造性勞動性的前提下，還可以根據(jù)這些附圖獲得其他的附圖。

圖1為本發(fā)明實施例提供的高壓隔離開關機械故障檢測方法的檢測方法流程示意圖；

圖2為本發(fā)明實施例提供的上位機接收到的電流數(shù)據(jù)波形圖；

圖3為本發(fā)明實施例提供的高壓隔離開關機械故障檢測裝置的示意圖。

具體實施方式

這里將詳細地對示例性實施例進行說明，其示例表示在附圖中。下面的描述涉及附圖時，除非另有表示，不同附圖中的相同數(shù)字表示相同或相似的要素。以下示例性實施例中所描述的實施方式并不代表與本發(fā)明相一致的所有實施方式。相反，它們僅是與如所附權(quán)利要求書中所詳述的、本發(fā)明的一些方面相一致的裝置和方法的例子。

請參考附圖1，附圖1示出了本發(fā)明實施例提供的高壓隔離開關機械故障檢測方法的檢測方法流程示意圖。以下高壓隔離開關機械故障檢測方法的描述均以附圖1為基礎。

本發(fā)明實施例提供了一種高壓隔離開關機械故障檢測方法，該檢測方法包括：

S01：待檢高壓隔離開關分合閘過程中，檢測安裝在下位機上的待檢高壓隔離開關電機定子相三相線中任意一相的電流信號。

S02：將電流信號和下位機的編號發(fā)送給數(shù)據(jù)采集裝置。

S03：數(shù)據(jù)采集裝置按照預設采樣頻率對電流信號進行采樣，形成電流數(shù)據(jù)。

S04：將電流數(shù)據(jù)和下位機的編號通過無線通信裝置發(fā)送給上位機。

S05：選取下位機啟動后至分合閘結(jié)束之間的電流數(shù)據(jù)。

S06：將選取后的電流數(shù)據(jù)進行希爾比特變換，得到電流包絡數(shù)據(jù)。

S07：將電流包絡數(shù)據(jù)進行小波濾波，得到電流包絡線。

S08：在預設的波形數(shù)據(jù)庫中查找與待檢高壓隔離開關型號相同的高壓隔離開關的標準波形。

S09：計算電流包絡線和標準波形之間的相關系數(shù)。

S10：根據(jù)相關系數(shù)判斷待檢高壓隔離開關是否存在機械故障及機械故障的嚴重程度。

具體的描述為：

S01：在待檢高壓隔離開關分合閘過程中，檢測安裝在下位機上的待檢高壓隔離開關電機定子相三相線中任意一相的電流信號，該電流信號包括電流大小。

S02：將檢測到的電流信號和設置有待檢高壓隔離開關的下位機的編號發(fā)送給數(shù)據(jù)采集裝置，以使數(shù)據(jù)采集裝置對電流信號進行數(shù)據(jù)采集。

S03：數(shù)據(jù)采集裝置按照預設采樣頻率對連續(xù)的電流信號進行數(shù)據(jù)采樣，形成電流數(shù)據(jù)。其中，該預設采樣頻率為系統(tǒng)固有響應頻率的整數(shù)倍，且預設采樣頻率大于兩倍的系統(tǒng)固有響應頻率。在本發(fā)明實施例中，系統(tǒng)固有響應頻率為50Hz，預設采樣頻率設置為400Hz。

S04：將按照預設采樣頻率采集到的電流數(shù)據(jù)和下位機的編號通過無線通信裝置發(fā)送給上位機，其中，無線通信裝置可以為ZigBee模塊、RF903模塊等。

S05：選取下位機啟動后至高壓隔離開關分合閘結(jié)束之間的電流數(shù)據(jù)。

如附圖2所示，在下位機傳輸給上位機的電流數(shù)據(jù)中，下位機啟動階段的電流波動較大，因而波形中包含有太多雜波，影響后續(xù)的測量結(jié)果，因此，下位機需要對所接收的電流數(shù)據(jù)進行處理，即去除下位機啟動階段的電流數(shù)據(jù)，僅選取下位機啟動后至高壓隔離開關分合閘結(jié)束之間的電流數(shù)據(jù)。一般的，需要去除電流數(shù)據(jù)波形前3％-4％時間段內(nèi)的數(shù)據(jù)。

S06：將選取后的電流數(shù)據(jù)進行希爾比特變換，得到電流包絡數(shù)據(jù)。

S07：將電流包絡數(shù)據(jù)進行小波濾波，得到電流包絡線。

通過dmey小波將變換后得到的電流包絡數(shù)據(jù)進行6層分解，并除去1-6層的高頻系數(shù)，重構(gòu)第6層的低頻系數(shù)，獲取頻率小于4Hz的低頻波，從而完成低通濾波并形成電流包絡線。

S08：在預設的波形數(shù)據(jù)庫中查找與待檢高壓隔離開關型號相同的高壓隔離開關的標準波形。

對新購買或新制備的高壓隔離開關進行調(diào)試，以確保高壓隔離開關能夠正常運行；調(diào)試正常后，測量高壓隔離開關正常運行狀態(tài)下的電流信號；對所采集到的電流信號及電流信號相對應的高壓隔離開關型號進行保存，多組高壓隔離開關型號及其電流信號形成波形數(shù)據(jù)庫。

S09：計算電流包絡線和標準波形之間的相關系數(shù)。

計算電流包絡線和標準波形之間的相關系數(shù)，該相關系數(shù)能夠定量描述被測隔離開關電機電流包絡波形相對于正常波形的畸變程度，從而判斷被測隔離開關是否存在機械故障以及故障的嚴重程度。其中，相關系數(shù)r的計算公式為：

x_i、y_i為電流包絡線數(shù)據(jù)和標準波形數(shù)據(jù)，n為數(shù)據(jù)個數(shù)，為兩數(shù)據(jù)的均值。相關系數(shù)r的取值范圍為[-1,1]，|r|能夠表示變量之間相關程度的高低。特殊地，|r|＝1稱為完全正相關，表示兩個變量完全線性相關、波形變化趨勢完全相同；|r|＝0稱為不相關，表示兩個隨機變量線性無關、波形變化趨勢毫無關聯(lián)。

S10：根據(jù)相關系數(shù)判斷待檢高壓隔離開關是否存在機械故障及機械故障的嚴重程度。

根據(jù)相關系數(shù)的絕對值|r|判斷待檢高壓隔離開關是否存在機械故障及機械故障的嚴重程度，具體的判定為：

若0.85≤|r|≤1，則待檢高壓隔離開關處于正常狀態(tài)，能夠繼續(xù)正常運行；

若0.55≤|r|<0.85，則待檢高壓隔離開關存在輕微機械故障，日常運行維護時需注意；

若0.25≤|r|<0.55，則待檢高壓隔離開關存在嚴重機械故障，如出現(xiàn)嚴重卡澀，應盡快安排檢修；

若0≤|r|<0.25，則待檢高壓隔離開關存在很嚴重機械故障，如拒分、拒合等，需要立即進行檢修，必要時進行更換。

本發(fā)明實施例提供的高壓隔離開關機械故障檢測方法通過數(shù)據(jù)采集裝置按照預設采樣頻率對發(fā)送過來的高壓隔離開關分合閘過程中的電流信號進行采集，形成電流數(shù)據(jù)，電流數(shù)據(jù)及高壓隔離開關所位于的下位機的編號一同發(fā)送給上位機，上位機中的主機對發(fā)送過來的電流數(shù)據(jù)按照下位機的編號進行數(shù)據(jù)處理，完成對所有高壓隔離開關的電流數(shù)據(jù)處理，并根據(jù)所處理的結(jié)果分析與上位機相連的所有高壓隔離開關的運行狀態(tài)，從而判斷高壓隔離開關是否發(fā)生機械故障及發(fā)生故障的嚴重程度。上位機中的主機對發(fā)送過來的電流數(shù)據(jù)進行數(shù)據(jù)處理時，分別對電流數(shù)據(jù)進行希爾比特變換和小波濾波，從而得到待檢高壓隔離開關相應的電流包絡線，在波形數(shù)據(jù)庫中查找與待檢高壓隔離開關型號相同的高壓隔離開關的標準波形，計算所得到的電流包絡線與標準波形之間的相關系數(shù)，從而通過兩者之間的相關系數(shù)判斷待檢高壓隔離開關是否存在機械故障及機械故障的嚴重程度。本發(fā)明提供的高壓隔離開關機械故障檢測方法通過計算待檢高壓隔離開關的電流數(shù)據(jù)與標準波形之間的相關系數(shù)而判斷待檢高壓隔離開關是否存在機械故障及機械故障的嚴重程度，從而避免工作人員經(jīng)驗判斷而導致的失誤；同時，上位機中的主機能夠?qū)ο挛粰C發(fā)送過來的電流數(shù)據(jù)全部進行處理，從而對所有高壓隔離開關的運行狀態(tài)進行判斷，這不僅能夠大大提高檢修效率，節(jié)省人力物力程本，而且還能夠避免漏檢的情況。

本發(fā)明實施例提供了一種高壓隔離開關機械故障檢測裝置，具體請參考附圖3。本發(fā)明實施例提供的高壓隔離開關機械故障檢測裝置包括上位機和多個下位機，其中，上位機和多個下位機均包括無線通信裝置，且上位機中的無線通信裝置分別電連接多個下位機中的無線通信裝置，進而通過無線通信裝置實現(xiàn)上位機與多個下位機同時進行數(shù)據(jù)傳輸?shù)哪康?。進一步，上位機還包括與位于上位機內(nèi)的無線通信裝置相連接的主機，下位機還包括電連接的檢測裝置和數(shù)據(jù)采集裝置，且數(shù)據(jù)采集裝置與下位機中的無線通信裝置電連接。主機用于對接收到的數(shù)據(jù)信息進行分析。檢測裝置用于檢測高壓隔離開關電機定子相三相線中任意一相的電流信號，并將所檢測到的電流信號發(fā)出。數(shù)據(jù)采集裝置對檢測裝置發(fā)送過來的電流信號按照預設采集頻率進行采集，并將采集到的數(shù)據(jù)通過無線通信裝置發(fā)送給上位機。

在本發(fā)明實施例提供的高壓隔離開關機械故障檢測裝置中，檢測裝置為電流傳感器，如霍爾電流傳感器等。進一步，數(shù)據(jù)采集裝置為A/D轉(zhuǎn)換器或數(shù)據(jù)采集卡，其中，A/D轉(zhuǎn)換器可以采用Σ-Δ型轉(zhuǎn)換器、逐次比較型或壓頻變換型等。無線通信裝置為ZigBee模塊或RF903模塊。

本發(fā)明實施例提供的高壓隔離開關機械故障檢測裝置通過電流傳感器檢測待檢高壓隔離開關電機定子相三相線中任意一相的電流信號，并將所檢測到的電流信號發(fā)送至A/D轉(zhuǎn)換器或數(shù)據(jù)采集卡，A/D轉(zhuǎn)換器或數(shù)據(jù)采集卡按照預設采集頻率對電流信號進行數(shù)據(jù)采集，并將所采集到的數(shù)據(jù)通過與A/D轉(zhuǎn)換器或數(shù)據(jù)采集卡相連接的無線通信裝置傳送至上位機中，并由主機對所接收到的數(shù)據(jù)進行希爾比特變換、小波濾波及相關系數(shù)的計算與比較，進而得出待檢高壓隔離開關是否存在機械故障及機械故障的嚴重程度。由于上位機與多個下位機相連接，因此，上位機能夠檢測與其相連的所有下位機中高壓隔離開關的運行情況，進而大大提高檢修效率，節(jié)省人力物力程本，避免漏檢的情況發(fā)生。

本領域技術人員在考慮說明書及實踐這里發(fā)明的公開后，將容易想到本發(fā)明的其它實施方案。本申請旨在涵蓋本發(fā)明的任何變型、用途或者適應性變化，這些變型、用途或者適應性變化遵循本發(fā)明的一般性原理并包括本發(fā)明未公開的本技術領域中的公知常識或慣用技術手段。說明書和實施例僅被視為示例性的，本發(fā)明的真正范圍和精神由下面的權(quán)利要求指出。

應當理解的是，本發(fā)明并不局限于上面已經(jīng)描述并在附圖中示出的精確結(jié)構(gòu)，并且可以在不脫離其范圍進行各種修改和改變。本發(fā)明的范圍僅由所附的權(quán)利要求來限制。