一種gis開(kāi)關(guān)及刀閘接觸狀態(tài)的判斷裝置及其實(shí)現(xiàn)方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及電力系統(tǒng)的發(fā)輸電領(lǐng)域，特別涉及一種GIS開(kāi)關(guān)及刀閘接觸狀態(tài)的判 斷裝置及其實(shí)現(xiàn)方法。
【背景技術(shù)】
[0002] GIS(中文名：氣體封閉式組合電器）設(shè)備在電力系統(tǒng)已經(jīng)廣泛使用。GIS為全封 閉設(shè)備，無(wú)法直接觀察開(kāi)關(guān)及刀閘等開(kāi)斷裝置的開(kāi)合狀態(tài)以及合上之后的接觸是否良好。 現(xiàn)今廣泛運(yùn)用的輔助判斷手段主要有兩種：1.由與動(dòng)觸頭有一定機(jī)械或其他關(guān)聯(lián)的主軸 或連桿引出機(jī)械指示，通過(guò)機(jī)械指示分或合來(lái)判斷；2.由開(kāi)關(guān)或刀閘上的輔助觸點(diǎn)控制相 應(yīng)的連至監(jiān)控或測(cè)控系統(tǒng)的二次回路，給予五防系統(tǒng)系統(tǒng)狀態(tài)輸入以及運(yùn)行人員直觀的指 示。而以上兩種判斷手段均有著不可避免的缺點(diǎn)：1.機(jī)械指示因需要往復(fù)運(yùn)動(dòng)，存在機(jī)械 虛位，多次的往復(fù)動(dòng)作會(huì)使得機(jī)械松懈，而且機(jī)械間的阻力可能會(huì)因?yàn)殚L(zhǎng)時(shí)間的老化銹蝕 導(dǎo)致卡澀，因此機(jī)械指示并不能精確地指示GIS內(nèi)開(kāi)關(guān)及刀閘合上之后的接觸是否良好； 2.輔助觸點(diǎn)依賴(lài)于機(jī)械行程的設(shè)置，亦存在機(jī)械虛位和機(jī)械卡澀的缺陷，且當(dāng)行程出現(xiàn)設(shè) 置有一定偏差時(shí)，將造成輔助觸點(diǎn)的分合狀態(tài)指示判斷的閾值有一定偏差；3.上述兩種手 段均是以二進(jìn)制描述開(kāi)關(guān)及刀閘的狀態(tài)，即是分或合，而開(kāi)關(guān)或刀閘在合上之后的通流能 力受此時(shí)的動(dòng)靜觸頭咬合力以及發(fā)熱溫度的影響，描述開(kāi)關(guān)及刀閘合上之后的接觸是否良 好是有必要的，故此，以分或合二進(jìn)制描述開(kāi)關(guān)及刀閘的狀態(tài)的判斷手段有著天然的局限 性。所以，一種具有GIS開(kāi)關(guān)及刀閘接觸狀態(tài)判斷（即判斷合上但接觸不良、合上且接觸良 好），并能通過(guò)置信度來(lái)量化描述開(kāi)關(guān)及刀閘接觸狀態(tài)的裝置就變得尤為重要。這也是本領(lǐng) 域技術(shù)人員需要解決的問(wèn)題之一。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003] 本發(fā)明的目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)的缺點(diǎn)與不足，提供一種具有GIS開(kāi)關(guān)及刀閘接 觸狀態(tài)判斷（即判斷合上但接觸不良、合上且接觸良好），并能通過(guò)置信度來(lái)量化描述開(kāi)關(guān) 及刀閘接觸狀態(tài)的裝置。
[0004] 本發(fā)明的技術(shù)方案是這樣實(shí)現(xiàn)的：
[0005] 1、在GIS內(nèi)部或外部安裝一個(gè)本裝置的執(zhí)行子元件。該子元件通過(guò)一個(gè)可耦合 50MHz-lGHz的耦合器來(lái)接收GIS內(nèi)因開(kāi)關(guān)或刀閘的動(dòng)靜觸頭因接觸狀態(tài)不同而發(fā)出的高 頻信號(hào)，并經(jīng)過(guò)濾波器、放大器后，傳至該子元件的DSP處理成數(shù)字信號(hào)。該子元件以有線 或無(wú)線方式將信號(hào)傳給本裝置的判斷主機(jī)。一個(gè)判斷主機(jī)可接收多個(gè)執(zhí)行子元件的輸入信 號(hào)。
[0006] 2、判斷主機(jī)的CPUl通過(guò)HHT轉(zhuǎn)換將該時(shí)域信號(hào)轉(zhuǎn)換為時(shí)域頻域信號(hào)，以方便判斷 主機(jī)進(jìn)行快速的數(shù)字運(yùn)算。
[0007] 3、判斷主機(jī)的CPU2用作開(kāi)合狀態(tài)判斷函數(shù)的運(yùn)算，其輸入量為CPUl的輸出，其輸 出量為判斷開(kāi)關(guān)或刀閘處于合上或未合上狀態(tài)的離散值。如1為合上狀態(tài)；〇為未合上狀 態(tài)，未合上狀態(tài)具體包括拒動(dòng)或半行程。
[0008] 4、判斷主機(jī)的CPU3用作接觸狀態(tài)判斷函數(shù)的運(yùn)算，其輸入量為CPUl的輸出，其輸 出量為判斷開(kāi)關(guān)或刀閘處于合后的接觸狀態(tài)的描述值。此描述值以置信度來(lái)對(duì)開(kāi)關(guān)及刀閘 的接觸狀態(tài)進(jìn)行連續(xù)的量化描述。
[0009] 5、在合上開(kāi)關(guān)或刀閘前一段時(shí)間，本裝置從測(cè)控裝置或保護(hù)裝置引入相關(guān)的啟動(dòng) 信號(hào)，或手動(dòng)給出觸發(fā)信號(hào)。
[0010] 6、判斷主機(jī)接收觸發(fā)信號(hào)后，啟動(dòng)相應(yīng)的執(zhí)行子元件開(kāi)始采樣，并啟動(dòng)CPU1、 CPU2、CPU3進(jìn)行運(yùn)算。
[0011] 本發(fā)明相對(duì)于現(xiàn)有技術(shù)具有如下的優(yōu)點(diǎn)及效果：
[0012] 1、本發(fā)明只需要在開(kāi)關(guān)及刀閘每相的氣室安裝一個(gè)執(zhí)行子元件，便可使用一臺(tái)判 斷主機(jī)來(lái)處理全站的GIS開(kāi)關(guān)及刀閘的開(kāi)合狀態(tài)判斷和合后接觸狀態(tài)判斷。制作成本低， 且易于運(yùn)行人員查看裝置的輸出信息。
[0013] 2、本發(fā)明不影響GIS設(shè)備外觀，加裝不需要改變?cè)O(shè)備元件、設(shè)備結(jié)構(gòu)、設(shè)備的二次 系統(tǒng)，原有倒閘操作依舊，且該裝置可使用無(wú)線傳輸執(zhí)行子元件的信號(hào)至判斷主機(jī)，不需要 加設(shè)電纜光纜，易于安裝、普及。
[0014] 3、本發(fā)明的開(kāi)合狀態(tài)判斷比現(xiàn)今的判斷手段具有更高的精確度，且首次量化地描 述了開(kāi)關(guān)及刀閘合上之后的接觸狀態(tài)，可指導(dǎo)開(kāi)關(guān)及刀閘的日常維護(hù)，如行程校驗(yàn)等。
[0015] 4、本發(fā)明通過(guò)觸發(fā)信號(hào)來(lái)啟動(dòng)開(kāi)合狀態(tài)判斷函數(shù)可有效地避免噪聲干擾，提高開(kāi) 合狀態(tài)判斷函數(shù)的正確性，亦可避免裝置長(zhǎng)時(shí)間不必要地運(yùn)行。
[0016] 5、本發(fā)明通過(guò)置信度來(lái)量化描述開(kāi)關(guān)及刀閘的接觸狀態(tài)，有效地避免使用溫度等 其他物理量來(lái)間接描述，使得裝置的輸出直觀明了且易于輔助決策判斷。
【附圖說(shuō)明】
[0017] 圖1是本發(fā)明GIS開(kāi)關(guān)及刀閘接觸狀態(tài)的判斷裝置的結(jié)構(gòu)圖；
[0018] 圖2是本發(fā)明GIS開(kāi)關(guān)及刀閘接觸狀態(tài)的判斷裝置實(shí)現(xiàn)方法的流程圖。
【具體實(shí)施方式】
[0019] 下面結(jié)合實(shí)施例及附圖對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)的描述，但本發(fā)明的實(shí)施方式不限 于此。
[0020] 實(shí)施例
[0021] 如圖1所示，GIS開(kāi)關(guān)及刀閘接觸狀態(tài)的判斷裝置，包括安裝在GIS設(shè)備上的執(zhí) 行子元件，安裝在主控室的判斷主機(jī)；執(zhí)行子元件包括用于捕獲50MHz-lGHz信號(hào)的耦合 器、用于過(guò)濾噪聲的濾波器、用于放大輸入信號(hào)的放大器、用于將模擬信號(hào)轉(zhuǎn)為數(shù)字信號(hào)的 DSP、用于上傳信號(hào)至判斷主機(jī)的信號(hào)發(fā)送模塊；判斷主機(jī)包括用于接收?qǐng)?zhí)行子元件的上傳 信號(hào)的信號(hào)接收模塊、用于啟動(dòng)數(shù)據(jù)采樣和函數(shù)判斷的觸發(fā)裝置、用于對(duì)采樣數(shù)據(jù)進(jìn)行HHT 轉(zhuǎn)換運(yùn)算的CPU1、用于對(duì)轉(zhuǎn)換后的采樣數(shù)據(jù)進(jìn)行開(kāi)合狀態(tài)判斷函數(shù)運(yùn)算的CPU2、用于對(duì)轉(zhuǎn) 換后的采樣數(shù)據(jù)進(jìn)行接觸狀態(tài)判斷函數(shù)運(yùn)算的CPU3、用于進(jìn)行人機(jī)交互的顯示屏及揚(yáng)聲 器。
[0022] 所述信號(hào)發(fā)送模塊及信號(hào)接收模塊為無(wú)線信號(hào)發(fā)送模塊和無(wú)線信號(hào)接收模塊，也 可以為有線信號(hào)發(fā)送模塊及有線信號(hào)接收模塊。
[0023] 本實(shí)施例GIS開(kāi)關(guān)及刀閘接觸狀態(tài)的判斷裝置的CPU2進(jìn)行開(kāi)合狀態(tài)判斷函數(shù)運(yùn) 算，具體函數(shù)為
[0025] 其中，V為HHT變換后的采樣信息的某特征值，V_set為特征值的閾值。
[0026] 裝置的CPU3進(jìn)行接觸狀態(tài)判斷函數(shù)運(yùn)算，可采用專(zhuān)家系統(tǒng)，或神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)，或模糊 運(yùn)算等，進(jìn)行置信度運(yùn)算。
[0027] 如圖2所示，一種GIS開(kāi)關(guān)及刀閘接觸狀態(tài)的判斷裝置的實(shí)現(xiàn)方法，包括下述步 驟：
[0028] (1)、當(dāng)測(cè)控裝置或保護(hù)裝置發(fā)出合閘信號(hào)時(shí)，本裝置的判斷主機(jī)也同時(shí)接收觸發(fā) 信號(hào)；特殊情況下也可手動(dòng)觸發(fā)。
[0029] (2)、判斷主機(jī)接收觸發(fā)信號(hào)后，執(zhí)行子元件開(kāi)始采樣進(jìn)程，CUP1、CPU2、CPU3開(kāi)始 運(yùn)算進(jìn)程。
[0030] (3)、執(zhí)行子元件的耦合器捕獲50MHZ-1GHZ信號(hào)，并將信號(hào)傳至濾波器進(jìn)行過(guò)濾 噪聲的，信號(hào)經(jīng)放大器放大后傳至DSP以便轉(zhuǎn)為數(shù)字信號(hào)，最后執(zhí)行子元件的信號(hào)發(fā)送模 塊將信號(hào)上傳至判斷主機(jī)。
[0031] (4)、判斷主機(jī)通過(guò)信號(hào)接收模塊接收?qǐng)?zhí)行子元件的上傳信號(hào)，并將信號(hào)傳至CPUl 進(jìn)行HHT轉(zhuǎn)換運(yùn)算，CPUl將轉(zhuǎn)換后的數(shù)據(jù)信息傳至CPU2和CPU3 ;CPU2進(jìn)行開(kāi)合狀態(tài)判斷 函數(shù)運(yùn)算，CPU3進(jìn)行接觸狀態(tài)判斷函數(shù)運(yùn)算。
[0032] (5)、判斷主機(jī)在顯示屏顯示相應(yīng)標(biāo)識(shí)并閃爍，同時(shí)揚(yáng)聲器發(fā)出聲響。
[0033] 本裝置的運(yùn)算結(jié)果可顯示GIS開(kāi)關(guān)及刀閘在接收合上信號(hào)后，是否拒動(dòng)，是否半 行程停止并產(chǎn)生拉弧，并且可顯示合上后處于接觸良好狀態(tài)的置信度。
[0034] 上述實(shí)施例為本發(fā)明較佳的實(shí)施方式，但本發(fā)明的實(shí)施方式并不受上述實(shí)施例的 限制，其他的任何未背離本發(fā)明的精神實(shí)質(zhì)與原理下所作的改變、修飾、替代、組合、簡(jiǎn)化， 均應(yīng)為等效的置換方式，都包含在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。
【主權(quán)項(xiàng)】
1. 一種GIS開(kāi)關(guān)及刀閘接觸狀態(tài)的判斷裝置，其特征在于，包括：安裝在GIS設(shè)備上的 執(zhí)行子元件，安裝在主控室的判斷主機(jī)；執(zhí)行子元件包括用于捕獲50MHz-lGHz信號(hào)的耦合 器、用于過(guò)濾噪聲的濾波器、用于放大輸入信號(hào)的放大器、用于將模擬信號(hào)轉(zhuǎn)為數(shù)字信號(hào)的 DSP、用于上傳信號(hào)至判斷主機(jī)的信號(hào)發(fā)送模塊；判斷主機(jī)包括用于接收?qǐng)?zhí)行子元件的上傳 信號(hào)的信號(hào)接收模塊、用于啟動(dòng)數(shù)據(jù)采樣和函數(shù)判斷的觸發(fā)裝置、用于對(duì)采樣數(shù)據(jù)進(jìn)行HHT 轉(zhuǎn)換運(yùn)算的CPU1、用于對(duì)轉(zhuǎn)換后的采樣數(shù)據(jù)進(jìn)行開(kāi)合狀態(tài)判斷函數(shù)運(yùn)算的CPU2、用于對(duì)轉(zhuǎn) 換后的采樣數(shù)據(jù)進(jìn)行接觸狀態(tài)判斷函數(shù)運(yùn)算的CPU3、用于進(jìn)行人機(jī)交互的顯示屏及揚(yáng)聲 器。當(dāng)使用有線傳輸數(shù)據(jù)時(shí)還應(yīng)有為有線傳輸提高物理支撐的光纖。2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的GIS開(kāi)關(guān)及刀閘接觸狀態(tài)的判斷裝置，其特征在于，所述執(zhí)行 子元件耦合器的頻率特性為耦合50MHz-lGHz信號(hào)。3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的GIS開(kāi)關(guān)及刀閘接觸狀態(tài)的判斷裝置，其特征在于，所述判斷 主機(jī)CPU1為對(duì)采樣數(shù)據(jù)進(jìn)行HHT轉(zhuǎn)換運(yùn)算的CPU。4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的GIS開(kāi)關(guān)及刀閘接觸狀態(tài)的判斷裝置，其特征在于，所述判斷 主機(jī)CPU2為采用階躍函數(shù)方式進(jìn)行運(yùn)算的CPU。5. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的GIS開(kāi)關(guān)及刀閘接觸狀態(tài)的判斷裝置，其特征在于，所述判斷 主機(jī)CPU3為采用BP進(jìn)行置信度運(yùn)算的CPU。6. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的GIS開(kāi)關(guān)及刀閘接觸狀態(tài)的判斷裝置，其特征在于，判斷主機(jī) 經(jīng)由外部觸發(fā)信號(hào)進(jìn)行觸發(fā)啟動(dòng)。7. -種基于權(quán)利要求1-6中任一項(xiàng)所述GIS開(kāi)關(guān)及刀閘接觸狀態(tài)的判斷裝置的實(shí)現(xiàn)方 法，其特征在于，包括下述步驟： (1) 、當(dāng)測(cè)控裝置或保護(hù)裝置發(fā)出合閘信號(hào)時(shí)，本裝置的判斷主機(jī)也同時(shí)接收觸發(fā)信 號(hào)；特殊情況下也可手動(dòng)觸發(fā)。 (2) 、執(zhí)行子元件通過(guò)耦合器捕獲50MHz-lGHz信號(hào)進(jìn)行采樣并進(jìn)行過(guò)濾、放大、模-數(shù) 轉(zhuǎn)換等運(yùn)算。 (3) 、無(wú)線信號(hào)發(fā)送模塊將上述信號(hào)上傳至判斷主機(jī)。 (4) 、判斷主機(jī)通過(guò)信號(hào)接收模塊接收上述信號(hào)，并將信號(hào)傳至CPU1進(jìn)行HHT轉(zhuǎn)換運(yùn) 算，CPU1將轉(zhuǎn)換后的數(shù)據(jù)信息傳至CPU2和CPU3 ;CPU2進(jìn)行開(kāi)合狀態(tài)判斷函數(shù)運(yùn)算，CPU3進(jìn) 行接觸狀態(tài)判斷函數(shù)運(yùn)算。 (5) 、判斷主機(jī)在顯示屏顯示相應(yīng)標(biāo)識(shí)并閃爍，同時(shí)揚(yáng)聲器發(fā)出聲響。
【專(zhuān)利摘要】本發(fā)明公開(kāi)了一種GIS開(kāi)關(guān)及刀閘接觸狀態(tài)的判斷裝置及其實(shí)現(xiàn)方法，裝置包括安裝在GIS設(shè)備上的執(zhí)行子元件，安裝在主控室的判斷主機(jī)；執(zhí)行子元件包括用于捕獲50MHz-1GHz信號(hào)的耦合器、濾波器、放大器、DSP、信號(hào)發(fā)送模塊；判斷主機(jī)包括信號(hào)接收模塊、數(shù)據(jù)采樣和函數(shù)判斷觸發(fā)裝置、用于相應(yīng)運(yùn)算的CPU1、CPU2、CPU3、顯示屏及揚(yáng)聲器。當(dāng)使用有線傳輸數(shù)據(jù)時(shí)還包括光纖等。本發(fā)明通過(guò)安裝在GIS設(shè)備上的執(zhí)行子元件和主控室的判斷主機(jī)的數(shù)據(jù)交流與處理，有效的解決了機(jī)械指示及輔助觸點(diǎn)不夠精確，易受老化銹蝕等影響的缺點(diǎn)，且通過(guò)置信度來(lái)量化描述開(kāi)關(guān)及刀閘接觸狀態(tài)，同時(shí)本發(fā)明制作成本低，不影響設(shè)備的外觀、結(jié)構(gòu)和設(shè)備的二次系統(tǒng)，易于普及。
【IPC分類(lèi)】G01M13/00, G01H17/00, G06F19/00
【公開(kāi)號(hào)】CN105318962
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201410382820
【發(fā)明人】葉歡歡, 王鐵柱, 高士森, 黃志 , 羅斐, 蔣立濤
【申請(qǐng)人】廣東電網(wǎng)公司惠州供電局
【公開(kāi)日】2016年2月10日
【申請(qǐng)日】2014年8月5日