基于超程限定法真空断路器行程检测与故障诊断方法与流程

1.本发明属于真空断路器行程检测与故障诊断技术领域，尤其涉及一种基于超程限定法真空断路器行程检测与故障诊断方法。


背景技术：

2.真空断路器的灭弧介质和灭弧后触头间隙的绝缘介质都是高真空，属于电力系统中重要的配电设备，在电网中起到投入和切除用电支路，同时具有故障检测和保护功能。真空断路器具有体积小、重量轻、适用于频繁操作、灭弧不用检修的优点，在工矿企业、发电厂、变电站等场所应用较为广泛。
3.真空断路器采用定期维修和故障检修的模式，在一定程度上提升了真空断路器的安全性和使用寿命。故障诊断技术是利用真空断路器参数检测和智能算法判断设备运行状态，在将发生故障或故障时进行报警，有利于科学安排检修和提高设备的使用率。现有真空断路器故障诊断大部分采用分断电流加权法、模糊综合诊断法等，分断电流加权法未考虑分断电流类型和燃弧时间对触头的影响，模糊综合诊断法评判模型因素权重凭经验准确度的不到保障，上述算法不能有效对真空断路器的状态进行诊断。


技术实现要素：

4.针对上述现有技术中存在的不足之处，本发明提供了一种基于超程限定法真空断路器行程检测与故障诊断方法。其目的是为了实现提高真空断路器故障诊断精度，提升真空断路器行程检测效率、故障诊断能力和科技水平的发明目的。
5.本发明为实现上述目的所采用的技术方案是：
6.基于超程限定法真空断路器行程检测与故障诊断方法，是通过基于超程限定法真空断路器行程检测与故障诊断系统来实现，所述系统由触摸单元与通讯单元a相连接，通讯单元、电源单元、复位单元、时钟单元、晶振单元的一端分别与dsp相连接；dsp的另一端与控制继电器相连接，控制继电器的另一端与真空断路器相连接；三相电流传感器、三相电压传感器的一端分别与真空断路器连接，三相电流互感器、三相电压互感器的另一端分别与信号处理单元连接，信号处理单元的另一端与dsp连接；行程传感器的一端与真空断路器相连接，行程传感器的另一端与滤波放大单元相连接，滤波放大单元的另一端与dsp相连接；中央计算机的一端经过通讯单元b与dsp相连接；振动传感器的一端与真空断路器连接，振动传感器的另一端与信号转换单元相连接，信号转换单元的另一端与dsp相连接。
7.更进一步的，所述触摸单元的信号输出端与通讯单元a的信号输入端相连接，通讯单元、电源单元、复位单元、时钟单元、晶振单元的信号输出端分别与dsp通讯信号接线端子、电源接线端子、复位信号接线端子、时钟信号输入端子、晶振信号输入端子相连接。
8.更进一步的，所述dsp的控制信号输出端与控制继电器控制信号输入端相连接，控制继电器的控制信号输出端与真空断路器控制信号输入端相连接。
9.更进一步的，所述三相电流传感器的信号测试端与真空断路器的线电流测试部位
相连接，三相电压传感器的信号测试端与真空断路器的电压测试部位相连接，三相电流互感器、三相电压互感器的信号输出端与信号处理单元的信号输入端相连接，信号处理单元的信号输出端与dsp的电压、电流信号输入端相连接。
10.更进一步的，所述行程传感器的信号测试端与真空断路器的行程测试部位相连接，行程传感器的信号输出端与滤波放大单元的信号输入端相连接，滤波放大单元的信号输出端与dsp的行程信号输入端相连接。
11.更进一步的，所述中央计算机的通讯信号输出端经过通讯单元b与dsp的通讯信号输入端相连接；所述振动传感器的信号测试端与真空断路器的振动测试部位相连接，振动传感器的信号输出端与信号转换单元的信号输入端相连接，信号转换单元的信号输出端与dsp的振动信号输入端相连接。
12.更进一步的，所述电源单元的电源vcc的输出端与电压转换芯片ams1117-3.3的接线端子相连接，电压转换芯片ams1117-3.3的接线端子分别与接地端子gnd、晶振y1的一端、电容c1的一端、电阻r1的一端相连接，电阻r1的另一端与发光二极管d1的一端相连接，电压转换芯片ams1117-3.3的接线端子分别与输出端子vout、晶振y1的另一端、电容c1的另一端、发光二极管d1的另一端相连接；
13.所述通讯单元b的电源vcc2的输出端分别与电容c2的一端、控制芯片sn65hvd230的接线端子
③
相连接，电容c2的另一端与接地端子gnd1相连接，控制芯片sn65hvd230的接线端子
②
与接地端子gnd2相连接，控制芯片sn65hvd230的接线端子
①
、接线端子
④
分别与dsp7的通讯信号输出端子相连接，控制芯片sn65hvd230的接线端子
⑧
与电阻r3的一端相连接，电阻r3的另一端与接地端子gnd3相连接，控制芯片sn65hvd230的接线端子
⑥
、接线端子
⑦
分别与中央计算机的通讯信号输入端子、电阻r2的两端相连接，控制芯片sn65hvd230的接线端子
⑤
为悬空。
14.更进一步的，所述的基于超程限定法真空断路器行程检测与故障诊断方法，包括以下步骤：
15.步骤1.采集真空断路器的超程信息，并判断是否发生故障；
16.步骤2.将采集的数据与超程限定数据库中数据进行比较；
17.步骤3.比较结果进行判断，确定超程数据是否为异常数据。
18.更进一步的，步骤1所述采集真空断路器的超程信息，并判断是否发生故障，是采集真空断路器的超程信息，然后调用超程限定数据库中的超程数据，如果采集数据大于超程限定数据库中的超程数据德尔m倍(m＞1)，则诊断真空断路器发生故障，dsp发送报警信号经过通讯单元a在触摸单元上进行报警，同时dsp经过通讯单元b经诊断结果发送到中央计算机上进行显示和存储；
19.步骤2所述将采集的数据与超程限定数据库中数据进行比较，其中超程限定数据库建立，首先采集100次操作的超程数据，然后取平均值；
20.建立超程限定数据库需要对每一个超程数据的真实性进行判断，当第i个超程数据(i＞5)时，判断方法如下：
21.(1)测试得到一组超程数据i个为xi，则前4个数据为x
i-4
、x
i-3
、x
i-2
、x
i-1
，计算得到5个超程数据的平均值
[0022][0023]
(2)计算超程数据xi与平均值之间的差值的绝对值为δxi，为：
[0024][0025]
(3)将超程数据xi与平均值之间差值的绝对值δxi与超程数据的平均值进行比较，计算方法为：
[0026][0027]
步骤3所述比较结果进行判断，确定超程数据是否为异常数据，是在dsp根据上述过程进行异常数据判断计算，如果所得计算结果δx大于零，则认为xi这个超程数据为异常数据，并提示故障报警；如果发现异常数据直接舍弃，重新进行数据采集。
[0028]
一种计算机存储介质，所述计算机存储介质上存有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现所述的基于超程限定法真空断路器行程检测与故障诊断方法的步骤。
[0029]
本发明具有以下有益效果及优点：
[0030]
本发明提出了基于超程限定法真空断路器行程检测与故障诊断技术，本发明系统结构简单，易操作。通过本发明诊断方法能够显著提高真空断路器行程检测精度，丰富真空断路器故障诊断手段，保证提升了真空断路器及其相关产品的安全，为真空断路器运行过程状态评估提供新思路，促进检测检验行业和真空电器领域持续健康发展。
附图说明
[0031]
本发明的上述和/或附加的方面和优点从结合下面附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解，其中：
[0032]
图1是本发明基于超程限定法真空断路器行程检测与故障诊断系统结构简图；
[0033]
图2是本发明电源单元电路图；
[0034]
图3是本发明通讯单元b15电路图；
[0035]
图4是本发明基于超程限定法真空断路器故障诊断技术流程图。
[0036]
图中：
[0037]
触摸单元1、通讯单元a2、电源单元3、复位单元4、时钟单元5、晶振单元6、dsp7、控制继电器8、真空断路器9、信号处理单元10、三相电流传感器11、滤波放大单元12、行程传感器13、三相电压传感器14、通讯单元b15、中央计算机16、信号转换单元17、振动传感器18。
具体实施方式
[0038]
为了能够更清楚地理解本发明的上述目的、特征和优点，下面将结合附图和具体实施方式对本发明进行进一步的详细描述。需要说明的是，在不冲突的情况下，本技术的实施例及实施例中的特征可以相互组合。
[0039]
在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本发明，但是，本发明还可以采用其他不同于在此描述的其他方式来实施，因此，本发明的保护范围并不受下面公开的具体实施例的限制。
[0040]
下面参照图1-图4描述本发明一些实施例的技术方案。
[0041]
实施例1
[0042]
本发明提供了一个实施例，是一种基于超程限定法真空断路器行程检测与故障诊断方法，通过是基于超程限定法真空断路器行程检测与故障诊断系统来实现，如图1所示，图1是本发明基于超程限定法真空断路器行程检测与故障诊断系统结构简图。
[0043]
本发明基于超程限定法真空断路器行程检测与故障诊断系统主要包括触摸单元1、通讯单元a2、电源单元3、复位单元4、时钟单元5、晶振单元6、dsp7、控制继电器8、真空断路器9、信号处理单元10、三相电流传感器11、滤波放大单元12、行程传感器13、三相电压传感器14、通讯单元b15、中央计算机16、信号转换单元17、振动传感器18组成。
[0044]
其中，所述触摸单元1的信号输出端与通讯单元a2的信号输入端相连接，通讯单元2、电源单元3、复位单元4、时钟单元5、晶振单元6的信号输出端分别与dsp7通讯信号接线端子、电源接线端子、复位信号接线端子、时钟信号输入端子、晶振信号输入端子相连接。
[0045]
所述dsp7的控制信号输出端与控制继电器8控制信号输入端相连接，控制继电器8的控制信号输出端与真空断路器9控制信号输入端相连接。
[0046]
所述三相电流传感器11的信号测试端与真空断路器9的线电流测试部位相连接，三相电压传感器14的信号测试端与真空断路器9的电压测试部位相连接，三相电流互感器11、三相电压互感器14的信号输出端与信号处理单元10的信号输入端相连接，信号处理单元10的信号输出端与dsp7的电压、电流信号输入端相连接。
[0047]
所述行程传感器13的信号测试端与真空断路器9的行程测试部位相连接，行程传感器13的信号输出端与滤波放大单元12的信号输入端相连接，滤波放大单元12的信号输出端与dsp7的行程信号输入端相连接。
[0048]
所述中央计算机16的通讯信号输出端经过通讯单元b15与dsp的通讯信号输入端相连接。
[0049]
所述振动传感器18的信号测试端与真空断路器9的振动测试部位相连接，振动传感器18的信号输出端与信号转换单元17的信号输入端相连接，信号转换单元17的信号输出端与dsp7的振动信号输入端相连接。
[0050]
如图2所示，图2是本发明电源单元电路图。所述电源单元3用于将外界提供的5v电压转变成dsp供电所需的3.3v电压，为dsp芯片供电。所述电源单元3由电源vcc、电压转换芯片ams1117-3.3、晶振y1、接地端子gnd、电容c1、发光二极管d1、电阻r1和输出端子vout组成，其中，电源vcc的输出端与电压转换芯片ams1117-3.3的接线端子相连接，电压转换芯片ams1117-3.3的接线端子分别与接地端子gnd、晶振y1的一端、电容c1的一端、电阻r1的一端相连接，电阻r1的另一端与发光二极管d1的一端相连接，电压转换芯片ams1117-3.3的接线端子分别与输出端子vout、晶振y1的另一端、电容c1的另一端、发光二极管d1的另一端相连接。
[0051]
如图3所示，图3是本发明通讯单元b15电路图。
[0052]
本发明中所述通讯单元b15用于实现dsp7与中央计算机16之间的数据通讯。所述通讯单元b15由电源vcc2、电容c2、接地端子gnd1、接地端子gnd2、接地端子gnd3、控制芯片sn65hvd230、电阻r2、电阻r3组成，电源vcc2的输出端分别与电容c2的一端、控制芯片sn65hvd230的接线端子
③
相连接，电容c2的另一端与接地端子gnd1相连接，控制芯片
sn65hvd230的接线端子
②
与接地端子gnd2相连接，控制芯片sn65hvd230的接线端子
①
、接线端子
④
分别与dsp7的通讯信号输出端子相连接，控制芯片sn65hvd230的接线端子
⑧
与电阻r3的一端相连接，电阻r3的另一端与接地端子gnd3相连接，控制芯片sn65hvd230的接线端子
⑥
、接线端子
⑦
分别与中央计算机的通讯信号输入端子、电阻r2的两端相连接。控制芯片sn65hvd230的接线端子
⑤
为悬空。
[0053]
本发明在具体实施时，当在合闸操作时，超程将影响真空断路器的合闸时间、刚合时刻、合闸速度和触头弹跳。当在分闸时，超程影响真空断路器的分闸时间、刚分时刻、分闸速度和反弹幅值。
[0054]
实施例2
[0055]
本发明又提供了一个实施例，是一种基于超程限定法真空断路器行程检测与故障诊断方法，具体实施时，如图4所示，图4是本发明基于超程限定法真空断路器故障诊断技术流程图。
[0056]
本发明基于超程限定法真空断路器故障诊断方法包括以下步骤：
[0057]
步骤1.采集真空断路器9的超程信息，并判断是否发生故障。
[0058]
首先，采集真空断路器9的超程信息，然后调用超程限定数据库中的超程数据，如果采集数据大于超程限定数据库中的超程数据德尔m倍(m＞1，通常m取1.2)，则诊断真空断路器9发生故障，dsp发送报警信号经过通讯单元a2在触摸单元1上进行报警，同时dsp7经过通讯单元b15经诊断结果发送到中央计算机16上进行显示和存储。
[0059]
步骤2.将采集的数据与超程限定数据库中数据进行比较。
[0060]
本发明超程数据库的建立是整个系统的核心。
[0061]
超程限定数据库建立，首先采集100次操作的超程数据，然后取平均值。
[0062]
建立超程限定数据库的过程需要对每一个超程数据的真实性进行判断，以第i个超程数据(i＞5)为例对判断方法进行说明：
[0063]
(1)测试得到一组超程数据i个为xi，则前4个数据为x
i-4
、x
i-3
、x
i-2
、x
i-1
，计算得到5个超程数据的平均值
[0064][0065]
(2)计算超程数据xi与平均值之间的差值的绝对值为δxi，为：
[0066][0067]
(3)将超程数据xi与平均值之间差值的绝对值δxi与超程数据的平均值(k通常取0.1～0.5)进行比较，计算方法为：
[0068][0069]
步骤3.比较结果进行判断，确定超程数据是否为异常数据。
[0070]
在dsp7根据上述过程进行异常数据判断计算，如果所得计算结果δx大于零，则认为xi这个超程数据为异常数据，并提示故障报警。
[0071]
在基于超程限定法真空断路器行程检测与故障诊断技术过程中发现异常数据直
接舍弃，重新进行数据采集。
[0072]
实施例3
[0073]
基于同一发明构思，本发明实施例还提供了一种计算机存储介质，所述计算机存储介质上存有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现实施例1或2所述的基于超程限定法真空断路器行程检测与故障诊断方法的步骤。
[0074]
在本发明中，术语“连接”、“固定”应做广义理解，例如，“连接”可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
[0075]
本发明的描述中，需要理解的是，指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或单元必须具有特定的方向、以特定的方位构造和操作，因此，不能理解为对本发明的限制。
[0076]
在本说明书的描述中，术语“一个实施例”、“一些实施例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或实例。而且，描述的具体特征、结构、材料或特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。
[0077]
本领域内的技术人员应明白，本技术的实施例可提供为方法、系统、或计算机程序产品。因此，本技术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，本技术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。
[0078]
本技术是参照根据本技术实施例的方法、设备(系统)、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。
[0079]
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。
[0080]
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。
[0081]
最后应当说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非对其限制，尽管参照上述实施例对本发明进行了详细的说明，所属领域的普通技术人员应当理解：依然可以对本发明的具体实施方式进行修改或者等同替换，而未脱离本发明精神和范围的任何修改或者等同替换，其均应涵盖在本发明的权利要求保护范围之内。