断路器状态的评估方法及装置
技术领域
本公开涉及一种断路器技术领域,具体涉及一种断路器状态的评估方法及装置。
背景技术
目前,断路器的机械特性的监测是通过对断路器进行改造,以将传感器安装在断路器本体上,然后进行数据采样,然后通过对获取的数据进行数据处理,根据计算结果评估断路器的当前运行状态,现有的断路器无法通过集中管理实现对断路器的当前运行状态的判断,更无法准确的预测断路器的寿命预测。
发明内容
本公开的目的在于克服现有技术的不足,提供一种断路器状态的评估方法及装置,该断路器状态的评估方法能够解决无法通过集中管理实现对断路器的当前运行状态和故障类型准确确定的问题。
获取目标断路器分合闸线圈的电流数据;
根据目标断路器分合闸线圈的电流数据,计算目标断路器分合闸线圈的电流曲线特征值,电流曲线特征值包括第一电流峰值I1、第一电流谷值I2、第一电流峰值I1对应的时间t1、第一电流谷值I2对应的时间t2、第二电流峰值Imax,第一电流峰值I1为电流曲线中第一次出现波峰的电流值,第一电流谷值I2为电流曲线中第一出现波谷的电流值,第二电流峰值Imax为电流曲线中最大电流值;
根据目标断路器分合闸线圈的电流曲线特征值,确定断路器的运行状态与线圈的故障类型。
本公开实施例提供的断路器状态的评估方法,能实现对断路器的集中化管理,同时能根据目标标断路器分合闸线圈的电流数据,计算目标断路器分合闸线圈的电流曲线特征值,从而准确地判断断路器的运行状态、以及故障类型,进而对断路器的寿命进行预测。
在一个实施例中,根据目标断路器分合闸线圈的电流数据,计算目标断路器分合闸线圈的电流曲线特征值之前,该方法还包括:
对目标断路器分合闸线圈的电流数据进行滤波处理,得到滤波后的目标断路器分合闸线圈的电流数据;
根据目标断路器分合闸线圈的电流数据,计算目标断路器分合闸线圈的电流曲线特征值包括:
根据滤波后的目标断路器分合闸线圈的电流数据,计算目标断路器分合闸线圈的电流曲线特征值。
本公开通过将目标断路器分合闸线圈的电流数据进行滤波处理,以使得断路器的电流数据曲线更加光滑。
在一个实施例中,根据目标断路器分合闸线圈的电流曲线特征值,确定断路器的运行状态与线圈的故障类型包括:
将第一电流峰值I1与第一电流谷值I2之差的绝对值与第一预设阈值进行比较;
若第一电流峰值I1与第一电流谷值I2之差的绝对值等于第一预设阈值,则确定断路器的运行状态为严重,故障类型为间隙偏小;
在第一电流峰值I1与第一电流谷值I2之差的绝对值不等于第一预设阈值时,根据第一电流峰值I1、第一电流谷值I2、第一电流峰值I1对应的时间t1、第一电流谷值I2对应的时间t2、以及第二电流峰值Imax与其各自对应的预设阈值进行比较,根据比较结果确定断路器的运行状态与线圈的故障类型。
在一个实施例中,根据第一电流峰值I1、第一电流谷值I2、第一电流峰值I1对应的时间t1、第一电流谷值I2对应的时间t2、以及第二电流峰值Imax与其各自对应的预设阈值进行比较,根据比较结果确定断路器的运行状态与线圈的故障类型包括:
若第一电流峰值I1、第一电流谷值I2、第一电流峰值I1对应的时间t1、第一电流谷值I2对应的时间t2、以及第二电流峰值Imax均在其各自对应的预设阈值范围内,判断第一电流峰值I1与第一电流谷值I2之差的绝对值是否小于第二预设阈值;
若第一电流峰值I1与第一电流谷值I2之差的绝对值小于第二预设阈值,则确定断路器的运行状态为严重,故障类型为间隙偏小。
在一个实施例中,在第一电流峰值I1与第一电流谷值I2之差的绝对值不小于第二预设阈值时,判断第一电流峰值I1与第一电流谷值I2之差的绝对值是否小于第三预设阈值;
若第一电流峰值I1与第一电流谷值I2之差的绝对值小于第三预设阈值,则确定断路器的运行状态为预警,故障类型为间隙偏小;
若第一电流峰值I1与第一电流谷值I2之差的绝对值不小于其对应的第三预设阈值,确定断路器的运行状态为正常。
在一个实施例中,根据第一电流峰值I1、第一电流谷值I2、第一电流峰值I1对应的时间t1、第一电流谷值I2对应的时间t2、以及第二电流峰值Imax与其各自对应的预设阈值进行比较,根据比较结果确定断路器的运行状态与线圈的故障类型包括:
若第一电流峰值I1、第一电流谷值I2、第一电流峰值I1对应的时间t1、第一电流谷值I2对应的时间t2、以及第二电流峰值Imax中,有任意一个不在其对应的预设阈值范围内,判断第二电流峰值Imax是否大于其正常阈值的上限;
若第二电流峰值Imax大于其正常阈值的上限,则确定线圈的故障类型为过压或匝间短路。
在一个实施例中,在第二电流峰值Imax不大于其正常阈值的上限时,判断第二电流峰值Imax是否小于其正常阈值的下限;
若第二电流峰值Imax小于其正常阈值的下限,则确定线圈的故障类型为欠压或接触不良;
若第二电流峰值Imax不小于其正常阈值的下限,则确定线圈的故障类型为间隙偏小,铁芯卡涩。
根据本公开实施例的第二方面,提供一种断路器状态的评估装置,该装置包括:
获取模块,获取目标断路器分合闸线圈的电流数据;
计算模块,根据目标断路器分合闸线圈的电流数据,计算目标断路器分合闸线圈的电流曲线特征值,电流曲线特征值包括第一电流峰值I1和第一电流谷值I2,第一电流峰值I1为电流曲线中第一次出现波峰的电流值,第一电流谷值I2为电流曲线中第一出现波谷的电流值;
分析模块,将第一电流峰值I1与第一电流谷值I2之差的绝对值与第一预设阈值进行比较,根据比较结果确定断路器的运行状态与线圈的故障类型。
在一个实施例中,该装置还包括:
滤波模块,对目标断路器分合闸线圈的电流数据进行滤波处理,得到滤波后的目标断路器分合闸线圈的电流数据。
附图说明
此处的附图被并入说明书中并构成本说明书的一部分,示出了符合本公开的实施例,并与说明书一起用于解释本公开的原理。
图1为本公开实施例提供的一种断路器状态的评估方法的流程图。
图2为本公开实施例提供的一种断路器状态的评估方法的流程图。
图3为本公开实施例提供的一种断路器状态的评估方法的架构图。
图4为本公开实施例提供的一种断路器状态的评估装置的架构图。
图5为本公开实施例提供的一种断路器状态分合闸线圈的电流数据曲线图。
图6为本公开实施例提供的一种断路器状态的评估装置的逻辑层结构示意图。
图7为本公开实施例的位移传感器的安装示意图。
具体实施方式
这里将详细地对示例性实施例进行说明,其示例表示在附图中。下面的描述涉及附图时,除非另有表示,不同附图中的相同数字表示相同或相似的要素。以下示例性实施例中所描述的实施方式并不代表与本公开相一致的所有实施方式。相反,它们仅是与如所附权利要求书中所详述的、本公开的一些方面相一致的装置和方法的例子。
实施例1
本公开的第一个实施例提供了一种断路器状态的评估方法,如图1所示,该方法包括:
S101、获取目标断路器分合闸线圈的电流数据;
在一个实施例中,在获取目标断路器分合闸线圈的电流数据的同时,还同时获取断路器分合闸线圈的电压数据,行程位移数据,以及断路器的断口和辅助触点的开关状态数据。
在一个实施例中,分合闸线圈的电压数据通过板载式霍尔电压传感器测量,分合闸线圈的电流数据通过开口穿心式霍尔电流传感器测量,行程位移数据通过角位移传感器测量。
断路器的断口和辅助触点的开关状态数据的测量可以有很多方法。例如,断路器的断口和辅助触点的开关状态数据可以通过在断口或辅助触点处设置导线进行测量。当断路器断口处导线上的数值为1时,表示断路器的断口接通,当断路器断口处导线上的数值为0时,表示断路器的断口断开。当断路器辅助触点处导线上的数值为1时,表示断路器的辅助触点接通,当断路器辅助触点处导线上的数值为0时,表示断路器的辅助触点断开。
在一个实施例中,角位移传感器通过万向节支架和电磁铁固定在设置于断路器本体上的断路器主轴上,避免了对断路器本体进行改造。
在一个实施例中,板载式霍尔电压传感器安装在检测装置的其他结构内部,开口穿心式霍尔电流传感器直接安装在断路器的导线上。
在一个实施例中,在获取目标断路器分合闸线圈的电流数据,电压数据,行程位移数据,以及断路器的断口和辅助触点的开关状态数据时,还同时获取环境温湿度数据。本实施例将环境温湿度数据也作为断路器的机械特性参数的一部分,排除了环境温度和湿度对判别断路器的运行状态及故障类型的影响,从而使得本实施例对断路器的运行状态及故障类型的分析更加准确。
S102、根据目标断路器分合闸线圈的电流数据,计算目标断路器分合闸线圈的电流曲线特征值;如图5所示,电流曲线特征值包括第一电流峰值I1、第一电流谷值I2、第一电流峰值I1对应的时间t1、第一电流谷值I2对应的时间t2、第二电流峰值Imax,第一电流峰值I1为电流曲线中第一次出现波峰的电流值,第一电流谷值I2为电流曲线中第一出现波谷的电流值,第二电流峰值Imax为电流曲线中最大电流值。
在一个实施例中,在根据目标断路器分合闸线圈的电流数据,计算目标断路器分合闸线圈的电流曲线特征值时,还同时根据断路器分合闸线圈的电压数据,行程位移数据,环境温湿度数据,以及断路器的断口和辅助触点的开关状态数据计算断路器该环境条件下其他机械参数,并将该其他机械参数与断路器的出厂参数对比分析,以判断断路器的运行状况,该其他机械参数包括断路器的刚分刚合速度、平均速度、行程、超程和开距。
本公开实施例通过根据断路器分合闸线圈的电压数据,行程位移数据,环境温湿度数据,以及断路器的断口和辅助触点的开关状态数据,计算断路器该环境条件下其他机械参数,并将该其他机械参数与断路器的出厂参数对比分析,以判断断路器的运行状况,以进一步判断断路器的运行状态,从而使判断结果更加准确、可靠;同时,本公开实施例中通过将其他机械参数与断路器的出厂参数进行对比分析,以判断断路器的运行状况也可作为备用方案:当通过电流曲线特征值无法确定断路器的运行状态及故障类型时,比如通信障碍等因素造成电流曲线特征值无法确定断路器的运行状态及故障类型时,可通过本实施例备用方案进程判断。
S103、根据目标断路器分合闸线圈的电流曲线特征值,确定断路器的运行状态与线圈的故障类型。
在一个实施例中,根据目标断路器分合闸线圈的电流曲线特征值,确定断路器的运行状态与线圈的故障类型包括:
将第一电流峰值I1与第一电流谷值I2之差的绝对值与第一预设阈值进行比较;该第一预设阈值可设为0,即,将第一电流峰值I1与第一电流谷值I2之差的绝对值与0进行比较;
若第一电流峰值I1与第一电流谷值I2之差的绝对值等于第一预设阈值0,则确定断路器的运行状态为严重,故障类型为间隙偏小。
在第一电流峰值I1与第一电流谷值I2之差的绝对值不等于第一预设阈值0时,根据第一电流峰值I1、第一电流谷值I2、第一电流峰值I1对应的时间t1、第一电流谷值I2对应的时间t2、以及第二电流峰值Imax与其各自对应的预设阈值进行比较,根据比较结果确定断路器的运行状态与线圈的故障类型。
在一个实施例中,根据第一电流峰值I1、第一电流谷值I2、第一电流峰值I1对应的时间t1、第一电流谷值I2对应的时间t2、以及第二电流峰值Imax与其各自对应的预设阈值进行比较,根据比较结果确定断路器的运行状态与线圈的故障类型包括:
若第一电流峰值I1、第一电流谷值I2、第一电流峰值I1对应的时间t1、第一电流谷值I2对应的时间t2、以及第二电流峰值Imax均在其各自对应的预设阈值范围内,判断第一电流峰值I1与第一电流谷值I2之差的绝对值是否小于第二预设阈值,第二预设阈值可以为0.2;
若第一电流峰值I1与第一电流谷值I2之差的绝对值小于第二预设阈值,则确定断路器的运行状态为严重,故障类型为间隙偏小。
在一个实施例中,在第一电流峰值I1与第一电流谷值I2之差的绝对值不小于第二预设阈值时,判断第一电流峰值I1与第一电流谷值I2之差的绝对值是否小于第三预设阈值,第三预设阈值可以为0.5;
若第一电流峰值I1与第一电流谷值I2之差的绝对值小于第三预设阈值,则确定断路器的运行状态为预警,故障类型为间隙偏小;
若第一电流峰值I1与第一电流谷值I2之差的绝对值不小于其对应的第三预设阈值,确定断路器的运行状态为正常。
在一个实施例中,根据第一电流峰值I1、第一电流谷值I2、第一电流峰值I1对应的时间t1、第一电流谷值I2对应的时间t2、以及第二电流峰值Imax与其各自对应的预设阈值进行比较,根据比较结果确定断路器的运行状态与线圈的故障类型包括:
若第一电流峰值I1、第一电流谷值I2、第一电流峰值I1对应的时间t1、第一电流谷值I2对应的时间t2、以及第二电流峰值Imax中,有任意一个不在其对应的预设阈值范围内,则可认为线圈处于“严重”或“预警”状态,然后判断第二电流峰值Imax是否大于其正常阈值的上限;
若第二电流峰值Imax大于其正常阈值的上限,则确定线圈的故障类型为过压或匝间短路。
在一个实施例中,在第二电流峰值Imax不大于其正常阈值的上限时,判断第二电流峰值Imax是否小于其正常阈值的下限;
若第二电流峰值Imax小于其正常阈值的下限,则确定线圈的故障类型为欠压或接触不良;
若第二电流峰值Imax不小于其正常阈值的下限,则确定线圈的故障类型为间隙偏小,铁芯卡涩。
本公开实施例提供的断路器状态的评估方法,能实现对断路器的集中化管理,同时能根据目标断路器分合闸线圈的电流数据,计算目标断路器分合闸线圈的电流曲线特征值,从而准确地判断断路器的运行状态、以及故障类型,进而对断路器的寿命进行预测。并且,本公开无需对断路器进行改造,即可获得精确地进行数据采集,且能及时地保存断路器的基本参数和行程曲线。
进一步地,本公开的断路器状态的方法还包括:
根据目标断路器分合闸线圈的电流数据,计算目标断路器分合闸线圈的电流曲线特征值之前,方法还包括:
对目标断路器分合闸线圈的电流数据进行滤波处理,得到滤波后的目标断路器分合闸线圈的电流数据。
需要说明的是,如果本公开需要就地显示电流曲线时,本实施例的断路器状态的方法还包括:
对目标断路器分合闸线圈的电流数据进行滤波处理,得到滤波后的目标断路器分合闸线圈的电流数据之前:
对目标断路器分合闸线圈的电流数据进行筛减处理,得到筛减后的目标断路器分合闸线圈的电流数据。
根据目标断路器分合闸线圈的电流数据,计算目标断路器分合闸线圈的电流曲线特征值包括:
根据滤波后的目标断路器分合闸线圈的电流数据,计算目标断路器分合闸线圈的电流曲线特征值。
由于S101中采集到的断路器分合闸线圈的电流数据包含大量的数据,在进行就地数据显示时,无法将大量的数据进行全部显示,因此,本公开实施例对上述采集到的数据进行了筛减处理,以能够完整地展示断路器分合闸线圈的电流数据随动作时间的变化过程。并进一步通过目标断路器分合闸线圈的电流数据进行滤波处理,从而使得断路器的电流数据曲线更加光滑。
实施例2
本公开的第二个实施例提供了断路器状态的具体评估方法,如图2所示,方法包括:
S201、对分合闸线圈的电流曲线的五个特征值进行初始化设置,以使得I1=I2=Imax,t1=t2;
S202、提取分合闸线圈的电流曲线的五个特征值,并对I1、t1、I2、t2、Imax、以及|I1-I2|做归一化处理;
S203、判断|I1-I2|是否等于0:
若是,则判定运行断路器为“严重”状态,断路器的故障类型为“间隙偏小”;
若否,
S204、则根据解析法进行线圈状态、以及故障类型判别:
当根据解析法判断出断路器处于“正常”状态时,执行下述步骤:
S205、进一步判断|I1-I2|是否≤0.2:
若是,则判定线圈状态为“严重”,故障类型为“间隙偏小”;
若否,
S206、更进一步判断|I1-I2|是否≤0.5:
若是,则判定线圈状态为“预警”,故障类型为“间隙偏小”;
若否,则判定线圈状态为“正常”;
当根据解析法判断出断路器处于“严重”或“预警”状态时,则执行下述步骤,
S207、进一步判断Imax是否大于正常阈值上限:
若是,则判定线圈故障类型为“过压/匝间短路”;
若否,
S208,则更进一步判断Imax是否小于正常阈值下限:
若是,则判定线圈故障类型为“欠压/接触不良”;
若否,则判定线圈故障类型为“间隙偏小,铁芯卡涩”。
图3是本公开实施例提供的一种断路器状态的评估装置图,如图3所示,断路器状态的评估装置包括:获取模块301、计算模块302、分析模块303,其中,获取模块301用于获取目标断路器分合闸线圈的电流数据;计算模块302用于根据目标断路器分合闸线圈的电流数据,计算目标断路器分合闸线圈的电流曲线特征值,电流曲线特征值包括第一电流峰值I1和第一电流谷值I2,第一电流峰值I1为电流曲线中第一次出现波峰的电流值,第一电流谷值I2为电流曲线中第一出现波谷的电流值;分析模块303用于根据目标断路器分合闸线圈的电流曲线特征值,确定断路器的运行状态与线圈的故障类型。
图4是本公开实施例提供的一种断路器状态的评估装置图,如图4所示,断路器状态的评估装置包括获取模块401、筛减模块402、滤波模块403、计算模块404、分析模块405,其中,筛减模块402用于对目标断路器分合闸线圈的电流数据进行筛减处理,得到筛减后的目标断路器分合闸线圈的电流数据,滤波模块403用于对,得到滤波后的目标断路器分合闸线圈的电流数据。
图6为本公开实施例的一种断路器状态的评估装置的逻辑层结构示意图,如图6所示,本公开的技术方案分为两部分,第一部分包括传感器的安装、数据采集与处理、数据展示与存储部分,第二部分包括数据的上传、断路器状态评估管理平台数据展示,对不同断路器历史数据的集中管控,以及经算法处理后获取断路器的评估状态。
主控制单元选用STM32F4系列作为微处理器(可以看作是上述的获取模块),数据采样速率为15KHz。通过霍尔电压传感器监测的电压信号作为数据录波的触发信号。当监测到触发信号时,微处理器会通过霍尔电压、电流传感器、位移传感器同步采集分合闸动作过程中线圈的电压、电流数据,行程位移数据,以及断路器的断口和辅助触点的开关状态数据,对这个动作过程中的数据进行存储,并记录本次动作的环境温湿度数据。在就地进行数据显示时,由于采集数据量较大,需要对数据进行筛减,以及平滑滤波软件算法处理,能够完整的展示断路器分合闸线圈的电压、电流、断口,以及辅助触点的数据随动作时间的变化过程。
微处理器存储的各项机械特性参数,包括断路器分合闸线圈的电压、电流、位移、断口、辅助触点曲线数据,以及环境温湿度数据,可通过以太网接口或者4G网上传到断路器状态评估管理平台(可以看作是上述的处理模块),断路器状态评估管理平台过对接收到的曲线数据进行分析处理,计算出在本次上传的环境条件下断路器的机械参数,包括刚分刚合速度、平均速度、行程、超程、开距等,与断路器的出厂参数对比分析,可判断断路器的运行状况,通过对断路器分合闸线圈的电流曲线分析,通过软件算法进行判断铁芯运动是否有卡滞、脱扣、拒分拒合等故障,综合评估断路器的机械寿命。
图7为本公开实施例的位移传感器的安装示意图,如图7所示,将位移传感器601选用万向节支架602和电磁铁603固定在断路器本体604上,并使位移传感器601与断路器主轴605保持同步旋转。
还要说明的是,目标断路器指代任意一个断路器,本公开只是以目标断路器为例表示如何实现目标断路器的快速报价进行说明,目标并不代表任何局限。
本领域普通技术人员可以理解:实现上述各方法实施例的全部或部分步骤可以通过程序指令相关的硬件来完成。前述的程序可以存储于一计算机可读取存储介质中。该程序在执行时,执行包括上述各方法实施例的步骤;而前述的存储介质包括:ROM、RAM、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。
本领域技术人员在考虑说明书及实践这里公开的公开后,将容易想到本公开的其它实施方案。本申请旨在涵盖本公开的任何变型、用途或者适应性变化,这些变型、用途或者适应性变化遵循本公开的一般性原理并包括本公开未公开的本技术领域中的公知常识或惯用技术手段。说明书和实施例仅被视为示例性的,本公开的真正范围和精神由下面的权利要求指出。
应当理解的是,本公开并不局限于上面已经描述并在附图中示出的精确结构,并且可以在不脱离其范围进行各种修改和改变。本公开的范围仅由所附的权利要求来限制。