CN108828489B - 弧光采集模块故障检测方法、装置及可读存储介质 - Google Patents

Abstract

本发明提供弧光采集模块故障检测方法、装置及可读存储介质。方法包括：获取一个弧光采集模块的至少一个传感器在启用后的一个闭锁时长内的第一光采样数据，所述闭锁时长的起始点为传感器开始启用的时间点，所述闭锁时长内所述传感器的状态为闭锁状态；判断所述传感器是否在连续的第一时长内检测到所述第一光采样数据；若判断结果为是，则确定所述传感器故障。本发明实现了对弧光采集模块上的传感器及通道故障的检测。

Description

弧光采集模块故障检测方法、装置及可读存储介质

技术领域

本发明涉及弧光保护技术领域，特别涉及弧光采集模块故障检测方法、装置及可读存储介质。

背景技术

在电力系统输配电线路和开关柜中，经常会由于短路故障而出现很大的电流，从而使系统遭到破坏甚至瘫痪。在电路短路瞬间会出现温度急剧增加，周围空气发生电离，进而引起电弧性短路起火而发出刺眼的强光，而对于通电的两个电极，在其接触和离开的瞬间均会产生耀眼的强光，这种强光即是电弧光。

弧光短路是配电系统中最严重的故障之一，尤其发生在中、低压开关柜内部的情形，如果不能在弧光故障发生后100ms内切除弧光故障，弧光产生的高温和高压会导致开关柜燃烧甚至爆炸，从而可能导致整段母线供电中断，不能满足电力系统中供电可靠性的要求。

为了提高供电可靠性，弧光保护能够在极短的时间内切断故障。弧光保护能在检测到弧光的基础上达到很高的故障截止速度，一般动作时间(包括出口继电器动作时间)小于10ms。

目前，在实现弧光保护时，通常是在保护装置上增加一种新的硬件：弧光采集模块。弧光采集模块提供若干个光传感器用于现场弧光检测。

发明内容

为解决上述问题，本发明提供弧光采集模块故障检测方法，以实现对弧光采集模块上的传感器及通道故障的检测；

本发明还提供弧光采集模块故障检测装置，以实现对弧光采集模块上的传感器及通道故障的检测；

本发明还提供可读存储介质，以实现对弧光采集模块上的传感器及通道故障的检测。

为了达到上述目的，本发明提供了如下技术方案：

弧光采集模块故障检测方法，该方法包括：

获取一个弧光采集模块的至少一个传感器在启用后的一个闭锁时长内的第一光采样数据，所述闭锁时长的起始点为传感器开始启用的时间点，所述闭锁时长内所述传感器的状态为闭锁状态；

判断所述传感器是否在连续的第一时长内检测到所述第一光采样数据；

若判断结果为是，则确定所述传感器故障。

通过该技术方案，本发明实现了对弧光采集模块上的传感器及通道故障的检测。

在确定所述传感器故障之后，还包括：

保持所述传感器的闭锁状态，直至故障消除，解除所述传感器的闭锁状态。

所述方法还包括：

若判断结果为否，则在所述闭锁时长到达后，解除所述传感器的闭锁状态。

在确定所述传感器故障之后，还包括：

若识别出所述传感器接收到第二光采样数据，则确定所述传感器的当前状态；

若所述当前状态为闭锁状态，则丢弃所述第二光采样数据；

若所述当前状态为闭锁状态解除，则接受所述第二光采样数据。

在确定所述传感器故障之后，还包括：

在NVRAM中存储所述传感器的闭锁状态；

所述确定所述传感器的当前状态包括：在所述NVRAM中查询所述传感器的闭锁状态。

通过该技术方案，使得传感器的状态能够得到可靠存储。

所述方法还包括：

在所述传感器上电后，每隔一个自检时间间隔，确定所述传感器是否检测到自检光信号，若确定结果为否，则确定所述传感器故障，发出告警。

通过该技术方案，实现了在弧光采集模块的整个工作过程中，对传感器及通道故障的检测。

弧光采集模块故障检测装置，该装置包括：

闭锁处理模块，用于获取一个弧光采集模块的至少一个传感器在启用后的一个闭锁时长内的第一光采样数据，所述闭锁时长的起始点为传感器开始启用的时间点，所述闭锁时长内所述传感器的状态为闭锁状态；

故障判断模块，判断所述传感器是否在连续的第一时长内检测到所述第一光采样数据；若判断结果为是，则确定所述传感器故障。

通过该技术方案，本发明实现了对弧光采集模块上的传感器及通道故障的检测。

所述故障判断模块在确定所述传感器故障之后进一步用于，

保持所述传感器的闭锁状态，直至故障消除，解除所述传感器的闭锁状态。

所述故障判断模块还用于，

若判断结果为否，则在所述闭锁时长到达后，解除所述传感器的闭锁状态。

所述故障判断模块在确定所述传感器故障之后，还用于，

若识别出所述传感器接收到第二光采样数据，则确定所述传感器的当前状态；

若所述当前状态为闭锁状态，则丢弃所述第二光采样数据；

若所述当前状态为闭锁状态解除，则接受所述第二光采样数据。

所述装置还包括NVRAM，用于在确定所述传感器故障之后，存储所述传感器的闭锁状态；

所述故障判断模块确定所述传感器的当前状态包括：在所述NVRAM中查询所述传感器的闭锁状态。

通过该技术方案，使得传感器的状态能够得到可靠存储。

所述故障判断模块还用于，

在所述传感器上电后，每隔一个自检时间间隔，确定所述传感器是否检测到自检光信号，若确定结果为否，则确定所述传感器故障，发出告警。

通过该技术方案，实现了在弧光采集模块的整个工作过程中，对传感器及通道故障的检测。

可读存储介质，其上存储有计算机程序，所述计算机程序被一处理器执行时实现如上任一项所述的弧光采集模块故障检测方法的步骤。

弧光采集模块故障检测装置，所述装置包括：处理器和存储器；

所述存储器中存储有可被所述处理器执行的应用程序，用于使得所述处理器执行如上任一项所述的弧光采集模块故障检测方法的步骤。

本发明通过检测弧光采集模块启用的每一传感器是否在上电后的连续第一时长内检测到弧光信号，来判断传感器是否故障，若故障，则闭锁该传感器，实现了对弧光采集模块上的传感器及通道故障的检测，提高了弧光保护的可靠性。

附图说明

图1为本发明一实施例提供的弧光采集模块故障检测方法流程图；

图2为本发明另一实施例提供的弧光采集模块故障检测方法流程图；

图3为本发明一实施例提供的弧光采集模块故障检测装置的组成示意图；

图4为本发明另一实施例提供的弧光采集模块故障检测装置的组成示意图。

其中，附图标记如下：

标号	含义
		101～102	步骤
201～210	步骤
		30	本发明一实施例提供的弧光采集模块故障检测装置
31	闭锁处理模块
		32	故障判断模块
40	本发明另一实施例提供的弧光采集模块故障检测装置
		41	处理器
42	存储器

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，下面结合附图并据实施例，对本发明的技术方案进行详细说明。

如在本发明的说明书以及所附权利要求书中使用的单数形式的“一”以及“所述”也意图包括复数形式，除非本文内容明确地另行指定。

发明人经过分析发现：由于弧光采集模块需要根据检测到的光信号判断是否需要进行弧光保护，因此，如果传感器的光纤收发器失效，则光纤收发器检测不到光信号，即，传感器检测不到光信号，传感器出现故障，进而使得弧光保护出错，目前亟需一种能够检测弧光采集模块上的传感器及通道故障的方案。

以下对本发明进行详细说明：

图1为本发明一实施例提供的弧光采集模块故障检测方法流程图，该方法的执行主体为弧光采集模块故障检测装置，该装置可以集成于弧光采集模块，也可以单独设置，在此不再赘述。其具体步骤如下：

步骤101：获取一个弧光采集模块的至少一个传感器在启用后的一个闭锁时长内的第一光采样数据，闭锁时长的起始点为传感器开始启用的时间点，闭锁时长内启用的各传感器的状态为闭锁状态，转为步骤102。

一个弧光采集模块可以包括多个传感器，该多个传感器中的一个或多个可以处于启用状态，剩余的传感器可以处于未启用状态。传感器启用后，开始计算闭锁时长。闭锁时长可根据断路器的特性或/和经验设定，如设置为：5～10s。

闭锁时长内启用的各传感器的状态为闭锁状态，表示虽然传感器被启用，但是传感器并不工作，即传感器不会接收到光采样数据。当闭锁状态结束后，传感器才会进入正常工作状态。

步骤102：判断传感器是否在连续的第一时长内检测到第一光采样数据，若判断结果为是，则确定传感器故障。

其中，第一时长小于闭锁时长，第一时长的取值可根据经验等设定，例如闭锁时长为8s，第一时长可以为4s。本实施例的第一光采样数据来自于外界的光信号，例如断路器室中的弧光，或者来自于弧光采集模块本身的硬件故障，例如误产生的光采样数据。由于传感器处于闭锁状态，其不应当接收到任何光采样数据。因此，如果检测出传感器在处于闭锁状态后仍能够接收到第一光采样数据，则可以确定该传感器出现故障。

可选地，若判断结果为否，则在闭锁时长到达后，解除对应传感器的闭锁状态。此时说明所检测的传感器并未出现故障，可以正常使用。

根据本实施例，通过为弧光采集模块的传感器在启用后设置一个闭锁时长内，并根据闭锁时长内传感器是否接收到光采样数据来判断传感器是否出现故障，检测出弧光采集模块上的传感器及通道的故障，从而提高了弧光保护的可靠性，降低了误跳闸及应该跳闸而未跳闸的风险。

作为一示例性说明，在确定一传感器故障之后，还可以包括：保持该传感器的闭锁状态，直至故障消除，解除该传感器的闭锁状态。具体地，在通过上述步骤101-102确定出传感器故障后，可以发送相关信息至对应管理人员处，以使管理人员获知传感器出现故障，并进行处理，消除故障。当管理人员处理后，管理人员可以重新启用传感器，传感器重新执行步骤101和步骤102。

作为一示例性说明，在步骤102确定传感器故障之后，还可以包括：若识别出传感器接收到第二光采样数据，则确定该传感器的当前状态，若当前状态为闭锁状态，则丢弃第二光采样数据；若当前状态为闭锁状态解除，例如为释放状态，则接受第二光采样数据。

作为一示例性说明，为了保证传感器的状态的可靠存储，可在一个NVRAM(Non-Volatile Random Access Memory，非易失性随机访问存储器)中存储传感器的当前状态。其中，确定该传感器的当前状态包括：查询NVRAM中存储的该传感器的当前状态。可选地，当步骤102中，判断结果为是，即判定一传感器故障时，将该传感器的闭锁状态存储到NVRAM中，在实际应用中，当用户将传感器的故障排除后，由用户手动将NVRAM中该传感器的闭锁状态清除，即闭锁状态解除。当然，也可以在闭锁时长到达后，判断该传感器是否为解除闭锁状态，若是，则执行后续的正常操作，若否，则在NVRAM中存储对应传感器的闭锁状态，例如将传感器的标识与其状态一一对应，以方便查询。

举例来说，当闭锁时长到达后，传感器接收到第二光采样数据，则可以通过查询NVRAM确定传感器的当前状态，若在NVRAM中查询到传感器的闭锁状态，则不对第二光采样数据进行处理，否则，则接受第二光采样数据，并进行处理。

作为一示例性说明，判断弧光采集模块上启用的每个传感器是否满足：在上电后每隔一个自检时间间隔，检测到自检光信号，若判断结果为是，则确定该传感器故障，向用户发出告警。该自检光信号为传感器自行发出的光。弧光采集模块上的每个传感器都设计有自检结构，具体为：传感器的光纤发送器和光纤接收器之间具有环回光纤，这样，当光纤发送器发出光信号后，就会通过该环回光纤到达光纤接收器。每个传感器上电后，会每隔一个自检时间间隔，从光纤发送器发出特定强度的自检光信号，若在预设第二时长内光纤接收器接收到了该特定强度的自检光信号，则可确定传感器正常，否则，认为传感器故障。

图2为本发明另一实施例提供的弧光采集模块故障检测方法流程图，其具体步骤如下：

步骤201：在弧光采集模块上电后，弧光采集模块故障检测装置查询管理员配置的弧光采集模块的各传感器的启用状态，将启用的各传感器的初始状态设置为：闭锁，设置闭锁时长，执行步骤202。

弧光采集模块上的所有传感器并不一定需要同时启用的。管理员会根据实际需求如：断路器的物理结构、接线方式等，确定需要启用弧光采集模块上的部分还是全部传感器，对于需要启用的传感器，则配置该传感器的启用状态为：启用，否则，配置该传感器的启用状态为：不启用。

将传感器的状态设置为闭锁后，在闭锁时长内，当弧光采集模块故障检测装置接收到弧光采集模块的处理器上报的针对该传感器的光采样数据时，不会将该光采样数据作为是否进行弧光保护(如：是否需要进行跳闸保护)的依据。

举例来说，弧光采集模块的传感器会定期向该弧光采集模块的处理器上报光采样数据，然后弧光采集模块的处理器向弧光采集模块故障检测装置发送该光采样数据。

步骤202：对于启用的每一传感器，在闭锁时长内，弧光采集模块故障检测装置根据弧光采集模块的处理器上报的针对该传感器的光采样数据，判断该传感器是否在连续第一时长内检测到第一光采样数据，若是，执行步骤203；否则，执行步骤204。

其中，第一时长<闭锁时长。

步骤203：弧光采集模块故障检测装置确定该传感器故障，在NVRAM中存储该传感器的状态为闭锁，转至步骤205。

若确定出传感器故障，则可以使该传感器一直处于闭锁状态，直至故障消除。

步骤204：弧光采集模块故障检测装置在闭锁时长到达后，将该传感器的状态由闭锁更改为释放。

传感器的状态为释放，即表示闭锁状态解除，说明该传感器并未出现故障。

传感器的状态由闭锁改为释放后，此后，弧光采集模块故障检测装置接收到弧光采集模块的处理器上报的针对该传感器的光采样数据时，会将该光采样数据作为是否进行弧光保护的依据。

对于状态为闭锁的传感器，管理员可以将配置的该传感器的启用状态更改为不启用，并在确认该传感器的故障排除后，可再根据需要，将该传感器的启用状态更新为启用。

步骤205：在弧光采集模块上电后，对于启用的每一传感器，弧光采集模块故障检测装置根据弧光采集模块的处理器上报的针对该传感器的光采样数据，判断该传感器是否每隔一个自检时间间隔，会检测到自检光信号，若是，执行步骤206；否则，执行步骤207。

步骤206：弧光采集模块故障检测装置确定该传感器正常，转至步骤208。

步骤207：弧光采集模块故障检测装置确定该传感器故障，向用户发出针对该传感器的故障告警，转至步骤208。

步骤208：弧光采集模块故障检测装置接收到弧光采集模块的处理器上报的针对任一传感器的光采样数据，在NVRAM中查询该传感器的闭锁状态，若查询到，执行步骤209；否则，执行步骤210。

步骤209：弧光采集模块故障检测装置丢弃该光采样数据，本流程结束。

步骤210：弧光采集模块故障检测装置接受该光采样数据，根据该光采样数据执行弧光保护跳闸的判断过程。

需要强调的是，步骤205-207是在弧光采集模块上电后就开始执行的，即，在实际应用中，步骤205-207并不是在步骤201-204之后执行的，而是在弧光采集模块上电后就开始执行的。

另外，需要说明的是，在确定是否需要进行弧光保护时，为了提高可靠性，可不仅根据传感器上报的光采样数据来判断，可进一步结合电流信号进行判断。例如，当光采样数据已经达到预设条件时，继续根据电流信号判断电流是否达到预设阈值，如果是，则触发弧光保护。

图3为本发明一实施例提供的弧光采集模块故障检测装置30的组成示意图，该装置主要包括：闭锁处理模块31和故障判断模块32，其中：

闭锁处理模块31，用于获取一个弧光采集模块的至少一个传感器在启用后的一个闭锁时长内的第一光采样数据，闭锁时长的起始点为传感器开始启用的时间点，闭锁时长内传感器的状态为闭锁状态。

故障判断模块32，用于判断弧光采集模块启用的各传感器是否在连续的第一时长内检测到闭锁处理模块31获取的第一光采样数据；若判断结果为是，则确定对应传感器故障。

在实际应用中，故障判断模块32在确定对应传感器故障之后进一步用于，

保持该传感器的闭锁状态，直至故障消除，解除该传感器的闭锁状态。

故障判断模块32还用于，

若判断结果为否，则在闭锁时长到达后，解除传感器的闭锁状态。

在实际应用中，故障判断模块32在确定对应传感器故障之后，还用于，

若识别出该传感器接收到第二光采样数据，则确定该传感器的当前状态；

若当前状态为闭锁状态，则丢弃第二光采样数据；

若当前状态为闭锁状态解除，则接受第二光采样数据。

在实际应用中，上述装置还包括NVRAM，用于在确定对应传感器故障之后，存储该传感器的闭锁状态；

故障判断模块32确定该传感器的当前状态包括：在NVRAM中查询该传感器的闭锁状态。

在实际应用中，故障判断模块32还用于，

在传感器上电后，每隔一个自检时间间隔，确定传感器是否检测到自检光信号，若确定结果为否，则确定该传感器故障，发出告警。

上述传感器各个模块的操作方式与对应的方法一致，在此不再赘述。

图4为本发明另一实施例提供的弧光采集模块故障检测装置40的组成示意图，该装置主要包括：处理器41和存储器42，其中：

存储器42中存储有可被处理器41执行的应用程序，用于使得处理器41执行如步骤101-107或者如步骤201-210任一项所述的弧光采集模块故障检测方法的步骤。

本发明实施例还提供一种可读存储介质，其上存储有计算机程序，该计算机程序被一处理器执行时实现如步骤101-107或者如步骤201-210任一项所述的弧光采集模块故障检测方法的步骤。

该可读存储介质上存储有机器可读指令，该机器可读指令在被处理器执行时，使处理器执行前述的任一种方法。具体地，可以提供配有可读存储介质的系统或者装置，在该可读存储介质上存储着实现上述实施例中任一实施例的功能的软件程序代码，且使该系统或者装置的计算机或处理器读出并执行存储在该可读存储介质中的机器可读指令。

在这种情况下，从可读存储介质读取的程序代码本身可实现上述实施例中任何一项实施例的功能，因此机器可读代码和存储机器可读代码的可读存储介质构成了本发明的一部分。

可读存储介质的实施例包括软盘、硬盘、磁光盘、光盘(如CD-ROM、CD-R、CD-RW、DVD-ROM、DVD-RAM、DVD-RW、DVD+RW)、磁带、非易失性存储卡和ROM。可选择地，可以由通信网络从服务器计算机上或云上下载程序代码。

本领域技术人员应当理解，上面公开的各个实施例可以在不偏离发明实质的情况下做出各种变形和修改。因此，本发明的保护范围应当由所附的权利要求书来限定。

需要说明的是，上述各流程和各系统结构图中不是所有的步骤和模块都是必须的，可以根据实际的需要忽略某些步骤或模块。各步骤的执行顺序不是固定的，可以根据需要进行调整。上述各实施例中描述的装置结构可以是物理结构，也可以是逻辑结构，即，有些模块可能由同一物理实体实现，或者，有些模块可能分由多个物理实体实现，或者，可以由多个独立设备中的某些部件共同实现。

以上各实施例中，硬件模块可以通过机械方式或电气方式实现。例如，一个硬件模块或处理器可以包括永久性专用的电路或逻辑(如专门的处理器，FPGA或ASIC)来完成相应操作。硬件模块或处理器还可以包括可编程逻辑或电路(如通用处理器或其它可编程处理器)，可以由软件进行临时的设置以完成相应操作。具体的实现方式(机械方式、或专用的永久性电路、或者临时设置的电路)可以基于成本和时间上的考虑来确定。

上文通过附图和优选实施例对本发明进行了详细展示和说明，然而本发明不限于这些已揭示的实施例，基与上述多个实施例本领域技术人员可以知晓，可以组合上述不同实施例中的代码审核手段得到本发明更多的实施例，这些实施例也在本发明的保护范围之内。

本发明的有益技术效果如下：

本发明可检测出弧光采集模块上的各传感器及通道的故障，从而提高了弧光保护的可靠性，降低了误跳闸及应该跳闸而未跳闸的风险。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明保护的范围之内。

Claims (14)

1.弧光采集模块故障检测的方法，其特征在于，包括：

获取一个弧光采集模块的至少一个传感器在启用后的一个闭锁时长内的第一光采样数据，所述闭锁时长的起始点为传感器开始启用的时间点，所述闭锁时长内所述传感器的状态为闭锁状态；

判断所述传感器是否在连续的第一时长内检测到所述第一光采样数据；

若判断结果为是，则确定所述传感器故障。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，在确定所述传感器故障之后，还包括：

保持所述传感器的闭锁状态，直至故障消除，解除所述传感器的闭锁状态。

3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，还包括：

若判断结果为否，则在所述闭锁时长到达后，解除所述传感器的闭锁状态。

4.根据权利要求1-3中任一项所述的方法，其特征在于，在确定所述传感器故障之后，还包括：

若识别出所述传感器接收到第二光采样数据，则确定所述传感器的当前状态；

若所述当前状态为闭锁状态，则丢弃所述第二光采样数据；

若所述当前状态为闭锁状态解除，则接受所述第二光采样数据。

5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，在确定所述传感器故障之后，还包括：

在NVRAM中存储所述传感器的闭锁状态；

所述确定所述传感器的当前状态包括：在所述NVRAM中查询所述传感器的闭锁状态。

6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，还包括：

在所述传感器上电后，每隔一个自检时间间隔，确定所述传感器是否检测到自检光信号，若确定结果为否，则确定所述传感器故障，发出告警。

7.弧光采集模块故障检测装置(30)，其特征在于，该装置(30)包括：

闭锁处理模块(31)，用于获取一个弧光采集模块的至少一个传感器在启用后的一个闭锁时长内的第一光采样数据，所述闭锁时长的起始点为传感器开始启用的时间点，所述闭锁时长内所述传感器的状态为闭锁状态；

故障判断模块(32)，判断所述传感器是否在连续的第一时长内检测到所述第一光采样数据；若判断结果为是，则确定所述传感器故障。

8.根据权利要求7所述的装置(30)，其特征在于，所述故障判断模块(32)在确定所述传感器故障之后进一步用于，

保持所述传感器的闭锁状态，直至故障消除，解除所述传感器的闭锁状态。

9.根据权利要求7所述的装置(30)，其特征在于，所述故障判断模块(32)还用于，

若判断结果为否，则在所述闭锁时长到达后，解除所述传感器的闭锁状态。

10.根据权利要求7-9中任一项所述的装置，其特征在于，所述故障判断模块(32)在确定所述传感器故障之后，还用于，

若识别出所述传感器接收到第二光采样数据，则确定所述传感器的当前状态；

若所述当前状态为闭锁状态，则丢弃所述第二光采样数据；

若所述当前状态为闭锁状态解除，则接受所述第二光采样数据。

11.根据权利要求10所述的装置，其特征在于，所述装置还包括一个NVRAM，用于在确定所述传感器故障之后，存储所述传感器的闭锁状态；

所述故障判断模块(32)确定所述传感器的当前状态包括：在所述NVRAM中查询所述传感器的闭锁状态。

12.根据权利要求7所述的装置，其特征在于，所述故障判断模块(32)还用于，

在所述传感器上电后，每隔一个自检时间间隔，确定所述传感器是否检测到自检光信号，若确定结果为否，则确定所述传感器故障，发出告警。

13.可读存储介质，其上存储有计算机程序，其特征在于，所述计算机程序被一处理器执行时实现如权利要求1至6中任一项所述的弧光采集模块故障检测方法的步骤。

14.弧光采集模块故障检测装置(40)，其特征在于，所述装置包括：处理器(41)和存储器(42)；

所述存储器(42)中存储有可被所述处理器(41)执行的应用程序，用于使得所述处理器(41)执行如权利要求1至6中任一项所述的弧光采集模块故障检测方法的步骤。

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