GIS隔离开关驱动电机功率采样方法、装置及故障诊断方法与流程

本发明涉及电气设备检测，尤其是一种gis隔离开关驱动电机功率采样方法、装置及故障诊断方法。

背景技术：

1、气体绝缘全封闭组合电器（gas insulated switchgear，简称gis）在电力系统中扮演着重要的角色，用于实现电气设备的分割和隔离。然而，由于gis隔离开关的机械结构通常被封闭在外壳内部，无法直接观察其内部状态，因此传统的应对敞开式隔离开关的故障诊断不再适用。为了有效监测gis隔离开关的机械状态，需要采用一种状态感知的方式。在这方面，基于驱动电机功率的感知方式是一种主要方法。目前，基于驱动电机功率的感知方式中存在一下问题：

2、a，对于驱动电机电流检测；无法反映电压与电流的相位变化关系，且不同驱动电机型号的驱动电机电流具有一定程度的分散性，导致电流特征表现不明显。

3、b，对于功率信号的检测；当在gis隔离开关中使用基于驱动电机功率的监测方法时，对电压的检测可能引入寄生回路，而这可能带来严重的安全隐患。寄生回路会导致额外的电流在电路中流动，可能引发以下安全问题：

4、驱动电机空开跳闸：如果寄生回路导致电压检测设备短路，可能会导致驱动电机的空开跳闸。这将使隔离开关无法正常操作，可能影响电力系统的正常运行。

5、隔离开关误动作：寄生回路可能导致错误的电压信号被传递到监测系统中，使其误判为隔离开关需要动作。这可能导致隔离开关误动作，造成电路异常，甚至导致设备损坏或人员伤亡。

6、火灾和爆炸危险：如果寄生回路导致电压检测设备过载或短路，可能会产生高温，引发火灾或爆炸。这种情况下，不仅会造成设备损坏，还会对周围环境和人员造成严重危险。

7、系统不稳定：寄生回路可能导致电路中的电压和电流波形失真，使得系统工作不稳定。这可能会影响电力系统的正常运行，甚至造成系统故障。

技术实现思路

1、鉴于上述的分析，本发明旨在提供一种gis隔离开关驱动电机功率采样方法、装置及故障诊断方法，解决功率信号的检测中对电压的检测可能引入寄生回路带来严重的安全隐患问题，提高开关故障诊断准确性。

2、本发明的目的主要是通过以下技术方案实现的：

3、本发明一方面公开了一种gis隔离开关驱动电机功率采样方法，包括：

4、进行gis隔离开关驱动电机全运行过程中供电电流和电压瞬时值预采样；

5、根据预采样的电流和电压瞬时值检测驱动电机全运行过程中每个交流供电周期的电流和电压的相位差；

6、基于检测的相位差和根据预采样的电流瞬时值计算出的电流有效值，拟合出由电流有效值变化引起相位差变化的函数式；

7、单独进行gis隔离开关驱动电机的电流瞬时值采样，根据采样的电流瞬时值计算出所在周期的电流有效值，结合拟合函数式计算出与电流有效值对应的电流和电压的相位差值，进而反推出与采样的电流瞬时值对应的电压瞬时值；

8、利用采样的电流瞬时值和反推的电压瞬时值计算出gis隔离开关驱动电机的瞬时采样功率。

9、本发明另一方面公开了一种隔离开关驱动电机功率采样装置，包括：

10、电流采样电路和处理器单元；

11、其中，电流采样电路连接在gis隔离开关驱动电机和处理器单元之间；

12、电流采样电路，用于采样gis隔离开关驱动电机全运行过程中供电电流瞬时值输出到处理器单元；

13、处理器单元，内置由电流有效值变化引起电流和电压相位差变化的函数式；根据采样的电流瞬时值计算出所在交流供电的电流有效值，结合拟合函数式计算出与电流有效值对应的电流和电压的相位差值，进而反推出与采样的电流瞬时值对应的电压瞬时值；利用采样的电流瞬时值和反推的电压瞬时值计算出gis隔离开关驱动电机的瞬时采样功率；

14、所述函数式的拟合参数通过正式采样前的预采样获得的gis隔离开关驱动电机全运行过程中电流有效值和对应的电流和电压相位差，进行数据拟合获得。

15、本发明另一方面还公开了一种基于隔离开关驱动电机功率采样的开关故障诊断方法，其特征在于，包括：

16、采用如上所述的gis隔离开关驱动电机功率采样方法进行避免寄生回路影响的功率采样，得到电机的瞬时功率采样值；

17、基于在设备稳定运行时收集的电机的瞬时功率采样值建立电机稳定工作的基线控制图；

18、基于建立的基线控制图，将实时监测新采样的电机瞬时功率采样值插入到基线控制图中，进行电机性能的早期故障和故障诊断；

19、其中，当插入到基线控制图中的瞬时功率采样值超出基线控制图的上、下控制限时，则诊断gis隔离开关存在异常或故障；

20、当插入到基线控制图中的瞬时功率采样值呈持续向上、向下偏移，或周期性变化，则诊断gis隔离开关存在性能改变或存在周期性影响因素的需预警的早期故障。

21、本发明有益效果如下：

22、本发明公开的gis隔离开关驱动电机功率采样方法及装置，改变了电压采样方式，一方面避免了直接电压采样可能引起的寄生回路问题所导致隔离开关不能正常动作，给现场带来风险。另一方面，利用预先测定的电压和电流相位差反向推出电压相位，准确确定驱动电路的阻抗，提高了隔离开关机械状态诊断的准确性。此外，在正式进行驱动电机功率采集时，仅需连接电流采样电路，简化了检测流程，降低了检测成本。并且，在本发明的开关故障诊断方法中采用的控制图进行故障诊断，可以实现对小范围变异的高敏感性检测，以便对故障进行早期预警；其通过控制图进行故障诊断具有数据直观理解、量计算少；且具有很好的适应性和灵活性，适用于各种类型的监测，不限于特定的故障模式的优点。

技术特征：

1.一种gis隔离开关驱动电机功率采样方法，其特征在于，包括：

2.根据权利要求1所述的gis隔离开关驱动电机功率采样方法，其特征在于，

3.根据权利要求2所述的gis隔离开关驱动电机功率采样方法，其特征在于，

4.根据权利要求3所述的gis隔离开关驱动电机功率采样方法，其特征在于，

5.根据权利要求4所述的gis隔离开关驱动电机功率采样方法，其特征在于，

6.一种实现如权利要求1-5任一项所述的gis隔离开关驱动电机功率采样方法的gis隔离开关驱动电机功率采样装置，其特征在于，包括：电流采样电路和处理器单元；

7.根据权利要求6所述的gis隔离开关驱动电机功率采样装置，其特征在于，还包括，电压采样电路，相位差检测电路和选通控制单元；其中，

8.根据权利要求7所述的gis隔离开关驱动电机功率采样装置，其特征在于，

9.一种基于隔离开关驱动电机功率采样的开关故障诊断方法，其特征在于，包括：

10.根据权利要求9所述的基于隔离开关驱动电机功率采样的开关故障诊断方法，其特征在于，建立基线控制图中，包括：

技术总结
本发明涉及一种GIS隔离开关驱动电机功率采样方法、装置及故障诊断方法，属于电气设备检测技术领域；采样方法包括：进行GIS隔离开关驱动电机全运行过程中电流和电压瞬时值预采样；检测全运行过程中每个交流供电周期的电流和电压的相位差；基于检测的相位差和电流有效值，拟合出由电流有效值变化引起相位差变化的函数式；单独进行GIS隔离开关驱动电机的电流瞬时值采样，计算出所在周期的电流有效值，结合拟合函数式计算出与电流有效值对应的相位差值，反推出电压瞬时值；利用采样的电流瞬时值和反推的电压瞬时值计算出GIS隔离开关驱动电机的瞬时采样功率。本发明解决了引入寄生回路带来安全隐患问题，提高开关故障诊断准确性。

技术研发人员：郭子豪,杨鼎革,牛博,卢一晗,屈江莉,万康鸿,程丹妮,王子为,刘洋,徐孟元,云霞皓月,孟小飞
受保护的技术使用者：国网陕西省电力有限公司电力科学研究院
技术研发日：
技术公布日：2024/8/26