一种gis开关及刀闸接触状态的判断装置及其实现方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及电力系统的发输电领域，特别涉及一种GIS开关及刀闸接触状态的判 断装置及其实现方法。
【背景技术】
[0002] GIS(中文名：气体封闭式组合电器）设备在电力系统已经广泛使用。GIS为全封 闭设备，无法直接观察开关及刀闸等开断装置的开合状态以及合上之后的接触是否良好。 现今广泛运用的辅助判断手段主要有两种：1.由与动触头有一定机械或其他关联的主轴 或连杆引出机械指示，通过机械指示分或合来判断；2.由开关或刀闸上的辅助触点控制相 应的连至监控或测控系统的二次回路，给予五防系统系统状态输入以及运行人员直观的指 示。而以上两种判断手段均有着不可避免的缺点：1.机械指示因需要往复运动，存在机械 虚位，多次的往复动作会使得机械松懈，而且机械间的阻力可能会因为长时间的老化锈蚀 导致卡涩，因此机械指示并不能精确地指示GIS内开关及刀闸合上之后的接触是否良好； 2.辅助触点依赖于机械行程的设置，亦存在机械虚位和机械卡涩的缺陷，且当行程出现设 置有一定偏差时，将造成辅助触点的分合状态指示判断的阈值有一定偏差；3.上述两种手 段均是以二进制描述开关及刀闸的状态，即是分或合，而开关或刀闸在合上之后的通流能 力受此时的动静触头咬合力以及发热温度的影响，描述开关及刀闸合上之后的接触是否良 好是有必要的，故此，以分或合二进制描述开关及刀闸的状态的判断手段有着天然的局限 性。所以，一种具有GIS开关及刀闸接触状态判断（即判断合上但接触不良、合上且接触良 好），并能通过置信度来量化描述开关及刀闸接触状态的装置就变得尤为重要。这也是本领 域技术人员需要解决的问题之一。
【发明内容】
[0003] 本发明的目的在于克服现有技术的缺点与不足，提供一种具有GIS开关及刀闸接 触状态判断（即判断合上但接触不良、合上且接触良好），并能通过置信度来量化描述开关 及刀闸接触状态的装置。
[0004] 本发明的技术方案是这样实现的：
[0005] 1、在GIS内部或外部安装一个本装置的执行子元件。该子元件通过一个可耦合 50MHz-lGHz的耦合器来接收GIS内因开关或刀闸的动静触头因接触状态不同而发出的高 频信号，并经过滤波器、放大器后，传至该子元件的DSP处理成数字信号。该子元件以有线 或无线方式将信号传给本装置的判断主机。一个判断主机可接收多个执行子元件的输入信 号。
[0006] 2、判断主机的CPUl通过HHT转换将该时域信号转换为时域频域信号，以方便判断 主机进行快速的数字运算。
[0007] 3、判断主机的CPU2用作开合状态判断函数的运算，其输入量为CPUl的输出，其输 出量为判断开关或刀闸处于合上或未合上状态的离散值。如1为合上状态；〇为未合上状 态，未合上状态具体包括拒动或半行程。
[0008] 4、判断主机的CPU3用作接触状态判断函数的运算，其输入量为CPUl的输出，其输 出量为判断开关或刀闸处于合后的接触状态的描述值。此描述值以置信度来对开关及刀闸 的接触状态进行连续的量化描述。
[0009] 5、在合上开关或刀闸前一段时间，本装置从测控装置或保护装置引入相关的启动 信号，或手动给出触发信号。
[0010] 6、判断主机接收触发信号后，启动相应的执行子元件开始采样，并启动CPU1、 CPU2、CPU3进行运算。
[0011] 本发明相对于现有技术具有如下的优点及效果：
[0012] 1、本发明只需要在开关及刀闸每相的气室安装一个执行子元件，便可使用一台判 断主机来处理全站的GIS开关及刀闸的开合状态判断和合后接触状态判断。制作成本低， 且易于运行人员查看装置的输出信息。
[0013] 2、本发明不影响GIS设备外观，加装不需要改变设备元件、设备结构、设备的二次 系统，原有倒闸操作依旧，且该装置可使用无线传输执行子元件的信号至判断主机，不需要 加设电缆光缆，易于安装、普及。
[0014] 3、本发明的开合状态判断比现今的判断手段具有更高的精确度，且首次量化地描 述了开关及刀闸合上之后的接触状态，可指导开关及刀闸的日常维护，如行程校验等。
[0015] 4、本发明通过触发信号来启动开合状态判断函数可有效地避免噪声干扰，提高开 合状态判断函数的正确性，亦可避免装置长时间不必要地运行。
[0016] 5、本发明通过置信度来量化描述开关及刀闸的接触状态，有效地避免使用温度等 其他物理量来间接描述，使得装置的输出直观明了且易于辅助决策判断。
【附图说明】
[0017] 图1是本发明GIS开关及刀闸接触状态的判断装置的结构图；
[0018] 图2是本发明GIS开关及刀闸接触状态的判断装置实现方法的流程图。
【具体实施方式】
[0019] 下面结合实施例及附图对本发明作进一步详细的描述，但本发明的实施方式不限 于此。
[0020] 实施例
[0021] 如图1所示，GIS开关及刀闸接触状态的判断装置，包括安装在GIS设备上的执 行子元件，安装在主控室的判断主机；执行子元件包括用于捕获50MHz-lGHz信号的耦合 器、用于过滤噪声的滤波器、用于放大输入信号的放大器、用于将模拟信号转为数字信号的 DSP、用于上传信号至判断主机的信号发送模块；判断主机包括用于接收执行子元件的上传 信号的信号接收模块、用于启动数据采样和函数判断的触发装置、用于对采样数据进行HHT 转换运算的CPU1、用于对转换后的采样数据进行开合状态判断函数运算的CPU2、用于对转 换后的采样数据进行接触状态判断函数运算的CPU3、用于进行人机交互的显示屏及扬声 器。
[0022] 所述信号发送模块及信号接收模块为无线信号发送模块和无线信号接收模块，也 可以为有线信号发送模块及有线信号接收模块。
[0023] 本实施例GIS开关及刀闸接触状态的判断装置的CPU2进行开合状态判断函数运 算，具体函数为
[0025] 其中，V为HHT变换后的采样信息的某特征值，V_set为特征值的阈值。
[0026] 装置的CPU3进行接触状态判断函数运算，可采用专家系统，或神经网络，或模糊 运算等，进行置信度运算。
[0027] 如图2所示，一种GIS开关及刀闸接触状态的判断装置的实现方法，包括下述步 骤：
[0028] (1)、当测控装置或保护装置发出合闸信号时，本装置的判断主机也同时接收触发 信号；特殊情况下也可手动触发。
[0029] (2)、判断主机接收触发信号后，执行子元件开始采样进程，CUP1、CPU2、CPU3开始 运算进程。
[0030] (3)、执行子元件的耦合器捕获50MHZ-1GHZ信号，并将信号传至滤波器进行过滤 噪声的，信号经放大器放大后传至DSP以便转为数字信号，最后执行子元件的信号发送模 块将信号上传至判断主机。
[0031] (4)、判断主机通过信号接收模块接收执行子元件的上传信号，并将信号传至CPUl 进行HHT转换运算，CPUl将转换后的数据信息传至CPU2和CPU3 ;CPU2进行开合状态判断 函数运算，CPU3进行接触状态判断函数运算。
[0032] (5)、判断主机在显示屏显示相应标识并闪烁，同时扬声器发出声响。
[0033] 本装置的运算结果可显示GIS开关及刀闸在接收合上信号后，是否拒动，是否半 行程停止并产生拉弧，并且可显示合上后处于接触良好状态的置信度。
[0034] 上述实施例为本发明较佳的实施方式，但本发明的实施方式并不受上述实施例的 限制，其他的任何未背离本发明的精神实质与原理下所作的改变、修饰、替代、组合、简化， 均应为等效的置换方式，都包含在本发明的保护范围之内。
【主权项】
1. 一种GIS开关及刀闸接触状态的判断装置，其特征在于，包括：安装在GIS设备上的 执行子元件，安装在主控室的判断主机；执行子元件包括用于捕获50MHz-lGHz信号的耦合 器、用于过滤噪声的滤波器、用于放大输入信号的放大器、用于将模拟信号转为数字信号的 DSP、用于上传信号至判断主机的信号发送模块；判断主机包括用于接收执行子元件的上传 信号的信号接收模块、用于启动数据采样和函数判断的触发装置、用于对采样数据进行HHT 转换运算的CPU1、用于对转换后的采样数据进行开合状态判断函数运算的CPU2、用于对转 换后的采样数据进行接触状态判断函数运算的CPU3、用于进行人机交互的显示屏及扬声 器。当使用有线传输数据时还应有为有线传输提高物理支撑的光纤。2. 根据权利要求1所述的GIS开关及刀闸接触状态的判断装置，其特征在于，所述执行 子元件耦合器的频率特性为耦合50MHz-lGHz信号。3. 根据权利要求1所述的GIS开关及刀闸接触状态的判断装置，其特征在于，所述判断 主机CPU1为对采样数据进行HHT转换运算的CPU。4. 根据权利要求1所述的GIS开关及刀闸接触状态的判断装置，其特征在于，所述判断 主机CPU2为采用阶跃函数方式进行运算的CPU。5. 根据权利要求1所述的GIS开关及刀闸接触状态的判断装置，其特征在于，所述判断 主机CPU3为采用BP进行置信度运算的CPU。6. 根据权利要求1所述的GIS开关及刀闸接触状态的判断装置，其特征在于，判断主机 经由外部触发信号进行触发启动。7. -种基于权利要求1-6中任一项所述GIS开关及刀闸接触状态的判断装置的实现方 法，其特征在于，包括下述步骤： (1) 、当测控装置或保护装置发出合闸信号时，本装置的判断主机也同时接收触发信 号；特殊情况下也可手动触发。 (2) 、执行子元件通过耦合器捕获50MHz-lGHz信号进行采样并进行过滤、放大、模-数 转换等运算。 (3) 、无线信号发送模块将上述信号上传至判断主机。 (4) 、判断主机通过信号接收模块接收上述信号，并将信号传至CPU1进行HHT转换运 算，CPU1将转换后的数据信息传至CPU2和CPU3 ;CPU2进行开合状态判断函数运算，CPU3进 行接触状态判断函数运算。 (5) 、判断主机在显示屏显示相应标识并闪烁，同时扬声器发出声响。
【专利摘要】本发明公开了一种GIS开关及刀闸接触状态的判断装置及其实现方法，装置包括安装在GIS设备上的执行子元件，安装在主控室的判断主机；执行子元件包括用于捕获50MHz-1GHz信号的耦合器、滤波器、放大器、DSP、信号发送模块；判断主机包括信号接收模块、数据采样和函数判断触发装置、用于相应运算的CPU1、CPU2、CPU3、显示屏及扬声器。当使用有线传输数据时还包括光纤等。本发明通过安装在GIS设备上的执行子元件和主控室的判断主机的数据交流与处理，有效的解决了机械指示及辅助触点不够精确，易受老化锈蚀等影响的缺点，且通过置信度来量化描述开关及刀闸接触状态，同时本发明制作成本低，不影响设备的外观、结构和设备的二次系统，易于普及。
【IPC分类】G01M13/00, G01H17/00, G06F19/00
【公开号】CN105318962
【申请号】CN201410382820
【发明人】叶欢欢, 王铁柱, 高士森, 黄志 , 罗斐, 蒋立涛
【申请人】广东电网公司惠州供电局
【公开日】2016年2月10日
【申请日】2014年8月5日