CN104267337A - 基于断路器操作机构的多位一体检测平台及状态识别系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种基于断路器操作机构的多位一体检测平台及状态识别系统，包括：数据库模块（1），检测平台（2），声学信号采集模块（3）、电学信号采集模块（4）、振动信号采集模块（5）、图像采集模块（6），特征量提取模块Ａ（7），特征量提取模块Ｂ（8），特征量提取模块Ｃ（9），特征量提取模块Ｄ（10），校准计算模块（11）、关联模块（12）、状态评估模块（13）。本发明能够对断路器操作机构进行多方面的检测，获取所需要的信号量，能高效处理断路器声学、电学、振动、图像序列的信息且从中提取有效机构性能参数，并存入数据库中。

Description

基于断路器操作机构的多位一体检测平台及状态识别系统

技术领域

本发明涉及到断路器操作机构动作特性的检测平台及操作机构状态识别系统技术领域。 

背景技术

高压断路器在电网运行、控制中起着至关重要的作用, 其运行、维护和检修清况与整个系统可靠性密切相关。国际大电网会议（CIGRE）于1988——1999年对已投运的66kV及以上单压式SF6断路器进行了可靠性调查，共70708台年，因操动机构故障造成的失效占总失效数的64.8%，其中二次电气控制和辅助回路故障占总数的21%，操动机构机械故障占总43.8%。据统计，断路器拒动、误动、慢分和三相不同期等机械故障造成恶性事故占总事故的80%以上，而且断路器主要故障为操动机构故障,本质上由于断路器的操动机构的特征参数发生了变化。目前对断路器的内部故障和其外在特征之间规律缺乏系统认识，对断路器储能、操动机构异常与操动中机械运动特性的关联研究还不够深入，对其故障发生、发展的机理还不十分清楚，究其原因，这是由于现有测试技术和分析方法上受到固有思维模式的局限。例如在测试仪器方面，目前断路器机械特性测试中常采用光栅传感器、导电塑料电位器测量动触头行程，原理上未脱离“接触式”测量，不仅传感器本身精度不高，而且夹具安装繁琐，难于全面描述动触头运动轨迹。在故障诊断方面，由于操动机构的运动状态获取是十分复杂的，出现某一种故障，机构的状态特征可能很多，同时，当机构的某一状态特征发生变化时，其引起的故障原因或故障点也可能不唯一。本专利对断路器操作过程中的各种状态量进行检测，然后根据各种量的不同权重系数进行计算分析的，从根本上提高各项参数的精确度，准确获得操作机构的状态。 

发明内容

本发明公开了一种基于断路器操作机构的多位一体检测平台及状态识别系统，旨在提供一套集声学、电学、振动、图像四种传感器组成的对断路器操作机构进行检测平台以及一种基于机构性能参数的对机构状态进行综合判断的评估系统，以便于生产技术人员来检测断路器机构状态。 

为实现以上技术目的，本发明的技术方案是： 

基于断路器操作机构的多位一体检测平台及状态识别系统，包括以下模块：

数据库模块，接收从状态评估模块传来的数据，保存至数据库并向下提供各种查询接口；

检测平台，用以检测断路器操作机构的各种状态量，是一种试验装置。

声学信号采集模块，用以采集断路器操作机构操作过程中各种声波信号，并送入特征量提取模块A； 

电学信号采集模块，用以采集断路器操作机构分合闸线圈的电流信号，并送入特征量提取模块B；

振动信号采集模块，用以采集断路器操作机构操作过程中的各种振动波信号，并送入特征量提取模块C；

图像信号采集模块，用以采集断路器操作机构的动作图像序列数据，并送入特征量提取模块D；

特征量提取模块A，将声学信号采集模块送入的声学信号进行识别并提取特征量，送入校准计算模块；

特征量提取模块B，将电学信号采集模块送入的电学信号进行识别并提取特征量，送入校准计算模块；

特征量提取模块C，将振动信号采集模块送入的振动信号进行识别并提取特征量，送入校准计算模块；

特征量提取模块D，将图像信号采集模块送入的图像信号进行识别并提取特征量，送入校准计算模块；

校准计算模块，对声学、电学、振动、图像信号的各种特征量进行校准计算，消除各种信号中的干扰、失真信号，并通过计算得到操作机构的特性参数，并送入并联模块；

关联模块，对四种信号的计算结果进行关联，根据不同信号的结果权重系数，得出操作机构的完整操作过程中的准确参数；

状态评估模块，用于对关联模块得到的操作机构动作特性参数进行评估，从而得出断路器的状态，并送入到数据库模块；

各模块之间的连接关系为，数据库模块与检测平台连接，检测平台分别与声学信号采集模块、电学信号采集模块、振动信号采集模块、图像采集模块连接，声学信号采集模块与特征量提取模块A连接，电学信号采集模块与特征量提取模块B连接，振动信号采集模块与特征量提取模块C连接，图像采集模块与特征量提取模块D连接，特征量提取模块A、B、C、D模块分别与校准计算模块连接，校准计算模块、关联模块、状态评估模块、数据库模块依次连接，状态评估模块还与数据库模块连接。

本发明检测平台是由声学、电学、振动、图像四种传感器组成的对操作机构状态特征量进行检测的装置。电学传感器是安装在断路器分合闸线圈的控制回路上用以监测线圈的电流，声学传感器和振动传感器安装在断路器操作机构箱壁上用以监测机构内部的声音及振动情况，图像传感器安装在正对着分合闸拐臂或者拉杆的位置用以监测拐臂或者拉杆的运动轨迹。 

本发明状态识别系统是基于检测平台对断路器操作机构状态进行识别的系统。 

本发明的有益效果是： 

1)图像采集模块6使用专门针对断路器图像序列数据进行图像分析识别，便于针对性的识别出断路器操作机构；

2)实现了多种类型断路器检测和状态识别的系统，并实现断路器状态识别数据的管理。

附图说明：

附图1是本发明系统结构示意图。

具体实施方式：

基于断路器操作机构的多位一体检测平台及状态识别系统，包括以下模块：

数据库模块1，接收从状态评估模块传来的数据，保存至数据库并向下提供各种查询接口；

检测平台2，用以检测断路器操作机构的各种状态量，是一种试验装置。

声学信号采集模块3，用以采集断路器操作机构操作过程中各种声波信号，并送入特征量提取模块A 7； 

电学信号采集模块4，用以采集断路器操作机构分合闸线圈的电流信号，并送入特征量提取模块B 8；

振动信号采集模块5，用以采集断路器操作机构操作过程中的各种振动波信号，并送入特征量提取模块C 9；

图像信号采集模块6，用以采集断路器操作机构的动作图像序列数据，并送入特征量提取模块D 10；

特征量提取模块A 7，将模块3送入的声学信号进行识别并提取特征量，送入校准计算模块11；

特征量提取模块B 8，将模块4送入的电学信号进行识别并提取特征量，送入校准计算模块11；

特征量提取模块C 9，将模块5送入的振动信号进行识别并提取特征量，送入校准计算模块11；

特征量提取模块D 10，将模块6送入的图像信号进行识别并提取特征量，送入校准计算模块11；

校准计算模块11，对声学、电学、振动、图像信号的各种特征量进行校准计算，消除各种信号中的干扰、失真信号，并通过计算得到操作机构的特性参数，并送入并联模块12；

关联模块12，对四种信号的计算结果进行关联，根据不同信号的结果权重系数，得出操作机构的完整操作过程中的准确参数；

状态评估模块13，用于对关联模块得到的操作机构动作特性参数进行评估，从而得出断路器的状态，并送入到数据库模块1；

各模块之间的连接关系为，数据库模块1与检测平台2连接，检测平台2分别与声学信号采集模块3、电学信号采集模块4、振动信号采集模块5、图像采集模块6连接，声学信号采集模块3与特征量提取模块A 7连接，电学信号采集模块4与特征量提取模块B 8连接，振动信号采集模块5与特征量提取模块C 9连接，图像采集模块6与特征量提取模块D 10连接，特征量提取模块Ａ7、Ｂ8、Ｃ9、Ｄ10模块分别与校准计算模块11连接，校准计算模块11、关联模块12、状态评估模块13、数据库模块1依次连接，状态评估模块13还与数据库模块1连接。

本发明检测平台是由声学、电学、振动、图像四种传感器组成的对操作机构状态特征量进行检测的装置。电学传感器是安装在断路器分合闸线圈的控制回路上用以监测线圈的电流，声学传感器和振动传感器安装在断路器操作机构箱壁上用以监测机构内部的声音及振动情况，图像传感器安装在正对着分合闸拐臂或者拉杆的位置用以监测拐臂或者拉杆的运动轨迹。 

本发明状态识别系统是基于检测平台对断路器操作机构状态进行识别的系统。 

本发明各个模块的工作情况如下：当检测开始之后，通过检测平台2，对断路器操作机构的各状态量进行检测，通过声学信号采集模块3、电学信号采集模块4、振动信号采集模块5、图像采集模块6采集各种状态量信号，然后分别进入特征量提取模块Ａ7、特征量提取模块Ｂ8、特征量提取模块Ｃ9、特征量提取模块Ｄ10，这些特征量通过校准计算模块11进行校准，消除各种干扰，并通过计算得出断路器机械特性参数，然后送入关联模块12，根据各自的权重系数，得出更加准确可靠的机构械特性参数，通过状态评估模块13得出断路器的状态，最后将数据送入到数据库模块1中进行储存。 

Claims (1)

1.基于断路器操作机构的多位一体检测平台及状态识别系统，其特征是： 

包括以下模块：

数据库模块（1），接收从状态评估模块传来的数据，保存至数据库并向下提供各种查询接口；

检测平台（2），用以检测断路器操作机构的各种状态量，是一种试验装置；

声学信号采集模块（3），用以采集断路器操作机构操作过程中各种声波信号，并送入特征量提取模块A（7）；

电学信号采集模块（4），用以采集断路器操作机构分合闸线圈的电流信号，并送入特征量提取模块B（8）；

振动信号采集模块（5），用以采集断路器操作机构操作过程中的各种振动波信号，并送入特征量提取模块C（9）；

图像信号采集模块（6），用以采集断路器操作机构的动作图像序列数据，并送入特征量提取模块D（10）；

特征量提取模块A（7），将模块（3）送入的声学信号进行识别并提取特征量，送入校准计算模块（11）；

特征量提取模块B（8），将模块（4）送入的电学信号进行识别并提取特征量，送入校准计算模块（11）；

特征量提取模块Ｃ（9），将模块（5）送入的振动信号进行识别并提取特征量，送入校准计算模块（11）；

特征量提取模块Ｄ（10），将模块（6）送入的图像信号进行识别并提取特征量，送入校准计算模块（11）；

校准计算模块（11），对声学、电学、振动、图像信号的各种特征量进行校准计算，消除各种信号中的干扰、失真信号，并通过计算得到操作机构的特性参数，并送入并联模块（12）；

关联模块（12），对四种信号的计算结果进行关联，根据不同信号的结果权重系数，得出操作机构的完整操作过程中的准确参数；

状态评估模块（13），用于对关联模块得到的操作机构动作特性参数进行评估，从而得出断路器的状态，并送入到数据库模块（1）；

各模块之间的连接关系为，数据库模块（1）与检测平台（2）连接，检测平台（2）分别与声学信号采集模块（3）、电学信号采集模块（4）、振动信号采集模块（5）、图像采集模块（6）连接，声学信号采集模块（3）与特征量提取模块Ａ（7）连接，电学信号采集模块（4）与特征量提取模块Ｂ（8）连接，振动信号采集模块（5）与特征量提取模块Ｃ（9）连接，图像采集模块（6）与特征量提取模块Ｄ（10）连接，特征量提取模块Ａ（7）、Ｂ（8）、Ｃ（9）、Ｄ（10）模块分别与校准计算模块（11）连接，校准计算模块（11）、关联模块（12）、状态评估模块（13）、数据库模块（1）依次连接；状态评估模块（13）还与数据库模块（1）连接。