CN111141503A - 便携式gis隔离开关操作机构机械特性测试仪及测试方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种便携式GIS隔离开关操作机构机械特性测试仪，解决了现有技术的不足，技术方案为：包括ARM控制器、电流检测装置、显示装置和报警装置，所述电流检测装置的输入端检测与GIS隔离开关操作机构中的电机电流，所述电流检测装置的控制端通过RS485电路与ARM控制器电连接,电流检测装置的输出端与所述模数转换芯片的输入端连接，模数转换芯片的输出端与所述ARM控制器电连接，所述ARM控制器通过显示驱动芯片与所述显示装置电连接，所述ARM控制器还电连接有存储器和报警装置。
Description
技术领域
本发明涉及电气安全领域，特别涉及一种便携式GIS隔离开关操作机构机械特性测试仪及测试方法。
背景技术
在电力网络中，隔离开关要求必须有足够的开断距离。敞开式隔离开关可通过肉眼观察隔离开关动作状态，但GIS设备中的隔离开关是封闭在绝缘筒内的，不能直接观测到动静触头的分合到位情况的。传动轴套破裂、连杆材质不良导致断轴、位置判定失效等故障，此类故障如果发现不及时将可能造成“带负荷拉刀闸”、“带地刀送电”等恶性事故事件，严重危害到电网和人身安全。GIS设备中的隔离开关是封闭在绝缘筒内的，不能直接观测到动静触头的分合到位情况的，而又无法在GIS内部安装传感器进行监测隔离开关的三工位位置、机构卡涩、电机线圈断线等故障信息。
中国专利公开号：109709282A，公开了一种GIS设备的测试接头，用以与GIS设备的终端法兰固定连接，所述测试接头包括：主体，可以与GIS设备的终端法兰固定连接，所述主体具有第一表面、第二表面以及由所述第一表面延伸至所述第二表面的内腔，所述主体的靠近所述第二表面的一端具有用以与测试装置衔接的连接部。上述GIS设备的测试接头，主体上设有用以与测试装置衔接的连接部。将测试接头固定设于GIS设备的终端法兰上，从而在进行气体测试时，可直接将测试装置通过连接部与主体连接，避免了繁琐的螺丝拆卸过程，操作过程简单。但是这种检测方式依然测试接头固定，不利于巡检的问题。
发明内容
本发明的目的在于解决上述现有技术存在GIS设备中的隔离开关是封闭在绝缘筒内的，不能直接观测到动静触头的分合到位情况的，而又无法在GIS内部安装传感器进行监测隔离开关的三工位位置、机构卡涩、电机线圈断线等故障信息的问题，提供了一种便携式GIS隔离开关操作机构机械特性测试仪及测试方法。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：一种便携式GIS隔离开关操作机构机械特性测试仪，包括ARM控制器、电流检测装置、显示装置和报警装置，所述电流检测装置的输入端检测与GIS隔离开关操作机构中的电机电流，所述电流检测装置的控制端通过RS485电路与ARM控制器电连接, 电流检测装置的输出端与所述模数转换芯片的输入端连接，模数转换芯片的输出端与所述ARM控制器电连接，所述ARM控制器通过显示驱动芯片与所述显示装置电连接，所述ARM控制器还电连接有存储器和报警装置。本申请提供了一种硬件基础，在此硬件基础上可以通过电流分析法对GIS隔离开关操作机构动作状态做监测、检测，利用钳式（开口）式电流互感器捕获GIS隔离开关操作机构驱动电机电流、绘制电流-时间曲线及包络线的基础，再利用ARM技术可以使得GIS隔离开关操作机构动作状态监测能够被有效的检测。
作为优选，所述电流检测装置为钳式电流互感器，所述钳式电流互感器通过模数转换芯片与ARM控制器电连接，所述模数转换芯片为AD7490模数转换芯片，所述ARM控制器为STM32控制芯片，所述存储器为TF卡存储器，所述显示装置为TFT_LED。
作为优选，所述ARM控制器上还电连接有若干个控制按键。
一种便携式GIS隔离开关操作机构机械特性测试方法，包括标定步骤和检测步骤，当初次配置便携式GIS隔离开关操作机构机械特性测试仪时，输入GIS隔离开关编号后执行标定步骤，
标定步骤一：驱动GIS隔离开关操作机构动作，并由ARM控制器记录电流检测装置开启时间，以及当前GIS隔离开关操作机构中的电机电流,
标定步骤二，ARM控制器将持续获得的电机电流与获得电机电流的时间相对应，获取电流-时间对应值；
标定步骤三，重复若干次步骤一和步骤二后，将获取的所有电流-时间对应值进行均值化处理后获得电流-时间范围值，保存为标定数据；
配置便携式GIS隔离开关操作机构机械特性测试仪完成后，对GIS隔离开关巡检时执行检测步骤，
检测步骤一：输入GIS隔离开关编号，读入对应的标定数据，当电流检测装置检测到当前GIS隔离开关操作机构中的电机电流并传输至ARM控制器后，ARM控制器记录电流检测装置开启时间，
检测步骤二：ARM控制器将持续获得的电机电流与获得电机电流的时间相对应，获取测试电流-时间对应值；
检测步骤三：若测试电流-时间对应值处于电流-时间范围值内则显示便携式GIS隔离开关操作机构机械特性正常，若测试电流-时间对应值处于电流-时间范围值外则显示GIS隔离开关操作机构机械特性错误。
本申请中采用了最为基础的电流-时间对应的方式对GIS隔离开关的机械特性进行检测，检测的方式是时间-电流包络线检测的一种简化，使用此种方式，对于系统的计算能力要求最低。
作为优选，在标定步骤二中，还对持续获得的电流值进行傅里叶变换，获得当前电机电流值的谐波值，
在检测步骤二中，也对持续获得的电流值进行傅里叶变换，获得当前电机电流值的检测谐波值，若检测谐波值等于谐波值则执行检测步骤三，否则直接显示GIS隔离开关操作机构机械特性错误。本申请中在时域分析的基础上增加了频域分析，进一步提高了准确性。
作为优选，在标定步骤二中，还对持续获得的电流值根据持续时间分为若干个时间段，并对时间段内的电流值进行傅里叶变换，获得当前电机电流值的若干个时间段谐波值，
在检测步骤二中，也对持续获得的电流值根据持续时间分为若干个时间段，并对时间段内的电流值进行傅里叶变换，获得当前电机电流值的若干个检测时间段谐波值，
若所有的检测时间段谐波值均能与相应的时间段谐波值相符合则执行检测步骤三，否则直接显示GIS隔离开关操作机构机械特性错误。本申请中采用了分段频域检测的方式来进行进一步的对比，对比准确性更好。
作为优选，所述标定步骤三中，还对持续时间1/3处以及2/3处的电机电流值进行对比，并为校验对比值进行记录，
所述检测步骤二中，还对持续时间1/3处以及2/3处的电机电流值进行对比，并为检测对比值进行记录，
若检测对比值等于校验对比值则执行检测步骤三，否则直接显示GIS隔离开关操作机构机械特性错误。本申请中，此方法作为辅助判断，有利于检测准确性和安全性的提高，且其计算简单，不像频域分析需要大量的计算资源，实现较为方便。
作为优选，所述检测步骤三中：若显示GIS隔离开关操作机构机械特性错误则同步将报警信号报警，并记录当前GIS隔离开关的编号。
本发明的实质性效果是：本申请可以通过电流分析法对GIS隔离开关操作机构动作状态做监测、检测，利用钳式（开口）式电流互感器捕获GIS隔离开关操作机构驱动电机电流、绘制电流-时间曲线及包络线的基础，再利用ARM技术可以使得GIS隔离开关操作机构动作状态监测能够被有效的检测。
附图说明
图1为实施例一机械特性测试仪结构示意图。
图2为实施例一RS485电路原理图。
图3为实施例一ARM控制器接线示意图。
图中，1、ARM控制器，2、模数转换芯片，3、RS485电路，4、电流检测装置，5、显示装置，6、报警装置，7、存储器，8、控制按键。
具体实施方式
下面通过具体实施例，并结合附图，对本发明的技术方案作进一步的具体说明。
一种便携式GIS隔离开关操作机构机械特性测试仪（参见附图1、2及3），包括ARM控制器1、电流检测装置、显示装置5和报警装置6，所述电流检测装置4的输入端检测与GIS隔离开关操作机构中的电机电流，所述电流检测装置的控制端通过RS485电路3与ARM控制器电连接, 电流检测装置的输出端与所述模数转换芯片2的输入端连接，模数转换芯片的输出端与所述ARM控制器电连接，所述ARM控制器通过显示驱动芯片与所述显示装置电连接，所述ARM控制器还电连接有存储器7和报警装置。所述电流检测装置为钳式电流互感器，所述钳式电流互感器通过模数转换芯片与ARM控制器电连接，所述模数转换芯片为AD7490模数转换芯片，所述ARM控制器为STM32控制芯片，所述存储器为TF卡存储器，所述显示装置为TFT_LED。所述ARM控制器上还电连接有若干个控制按键8。
本实施例提供了一种硬件基础，在此硬件基础上可以通过电流分析法对GIS隔离开关操作机构动作状态做监测、检测，利用钳式（开口）式电流互感器捕获GIS隔离开关操作机构驱动电机电流、绘制电流-时间曲线及包络线的基础，再利用ARM技术可以使得GIS隔离开关操作机构动作状态监测能够被有效的检测。
一种便携式GIS隔离开关操作机构机械特性测试方法，其特征在于，包括标定步骤和检测步骤，当初次配置便携式GIS隔离开关操作机构机械特性测试仪时，输入GIS隔离开关编号后执行标定步骤，
标定步骤一：驱动GIS隔离开关操作机构动作，并由ARM控制器记录电流检测装置开启时间，以及当前GIS隔离开关操作机构中的电机电流,
标定步骤二，ARM控制器将持续获得的电机电流与获得电机电流的时间相对应，获取电流-时间对应值；
标定步骤三，重复若干次步骤一和步骤二后，将获取的所有电流-时间对应值进行均值化处理后获得电流-时间范围值，保存为标定数据；
配置便携式GIS隔离开关操作机构机械特性测试仪完成后，对GIS隔离开关巡检时执行检测步骤，
检测步骤一：输入GIS隔离开关编号，读入对应的标定数据，当电流检测装置检测到当前GIS隔离开关操作机构中的电机电流并传输至ARM控制器后，ARM控制器记录电流检测装置开启时间，
检测步骤二：ARM控制器将持续获得的电机电流与获得电机电流的时间相对应，获取测试电流-时间对应值；
检测步骤三：若测试电流-时间对应值处于电流-时间范围值内则显示便携式GIS隔离开关操作机构机械特性正常，若测试电流-时间对应值处于电流-时间范围值外则显示GIS隔离开关操作机构机械特性错误。
所述标定步骤三中，还对持续时间1/3处以及2/3处的电机电流值进行对比，并为校验对比值进行记录，
所述检测步骤二中，还对持续时间1/3处以及2/3处的电机电流值进行对比，并为检测对比值进行记录，
若检测对比值等于校验对比值则执行检测步骤三，否则直接显示GIS隔离开关操作机构机械特性错误。
所述检测步骤三中：若显示GIS隔离开关操作机构机械特性错误则同步将报警信号报警，并记录当前GIS隔离开关的编号。
本实施例中采用了最为基础的电流-时间对应的方式对GIS隔离开关的机械特性进行检测，检测的方式是时间-电流包络线检测的一种简化，使用此种方式，对于系统的计算能力要求最低。还采用对持续时间1/3处以及2/3处的电机电流值进行对比的方式作为辅助判断，有利于检测准确性和安全性的提高，且其计算简单，不像频域分析需要大量的计算资源，实现较为方便。
实施例2：
本实施例与实施例1基本相同，不同之处在于，本实施例中，在标定步骤二中，还对持续获得的电流值进行傅里叶变换，获得当前电机电流值的谐波值，
在检测步骤二中，也对持续获得的电流值进行傅里叶变换，获得当前电机电流值的检测谐波值，若检测谐波值等于谐波值则执行检测步骤三，否则直接显示GIS隔离开关操作机构机械特性错误。本实施例在时域分析的基础上增加了频域分析，进一步提高了准确性。
实施例3：
本实施例与实施例1基本相同，不同之处在于，本实施例中，在标定步骤二中，还对持续获得的电流值根据持续时间分为若干个时间段，并对时间段内的电流值进行傅里叶变换，获得当前电机电流值的若干个时间段谐波值，
在检测步骤二中，也对持续获得的电流值根据持续时间分为若干个时间段，并对时间段内的电流值进行傅里叶变换，获得当前电机电流值的若干个检测时间段谐波值，
若所有的检测时间段谐波值均能与相应的时间段谐波值相符合则执行检测步骤三，否则直接显示GIS隔离开关操作机构机械特性错误。本实施例中采用了分段频域检测的方式来进行进一步的对比，对比准确性更好。
以上所述的实施例只是本发明的一种较佳的方案，并非对本发明作任何形式上的限制，在不超出权利要求所记载的技术方案的前提下还有其它的变体及改型。
Claims (8)
1.一种便携式GIS隔离开关操作机构机械特性测试仪，其特征在于，包括ARM控制器、电流检测装置、显示装置和报警装置，所述电流检测装置的输入端检测与GIS隔离开关操作机构中的电机电流，所述电流检测装置的控制端通过RS485电路与ARM控制器电连接, 电流检测装置的输出端与所述模数转换芯片的输入端连接，模数转换芯片的输出端与所述ARM控制器电连接，所述ARM控制器通过显示驱动芯片与所述显示装置电连接，所述ARM控制器还电连接有存储器和报警装置。
2.根据权利要求1所述的便携式GIS隔离开关操作机构机械特性测试仪，其特征在于：所述电流检测装置为钳式电流互感器，所述钳式电流互感器通过模数转换芯片与ARM控制器电连接，所述模数转换芯片为AD7490模数转换芯片，所述ARM控制器为STM32控制芯片，所述存储器为TF卡存储器，所述显示装置为TFT_LED。
3.根据权利要求2所述的便携式GIS隔离开关操作机构机械特性测试仪，其特征在于：所述ARM控制器上还电连接有若干个控制按键。
4.一种便携式GIS隔离开关操作机构机械特性测试方法，其特征在于，包括标定步骤和检测步骤，当初次配置便携式GIS隔离开关操作机构机械特性测试仪时，输入GIS隔离开关编号后执行标定步骤，
标定步骤一：驱动GIS隔离开关操作机构动作，并由ARM控制器记录电流检测装置开启时间，以及当前GIS隔离开关操作机构中的电机电流,
标定步骤二，ARM控制器将持续获得的电机电流与获得电机电流的时间相对应，获取电流-时间对应值；
标定步骤三，重复若干次步骤一和步骤二后，将获取的所有电流-时间对应值进行均值化处理后获得电流-时间范围值，保存为标定数据；
配置便携式GIS隔离开关操作机构机械特性测试仪完成后，对GIS隔离开关巡检时执行检测步骤，
检测步骤一：输入GIS隔离开关编号，读入对应的标定数据，当电流检测装置检测到当前GIS隔离开关操作机构中的电机电流并传输至ARM控制器后，ARM控制器记录电流检测装置开启时间，
检测步骤二：ARM控制器将持续获得的电机电流与获得电机电流的时间相对应，获取测试电流-时间对应值；
检测步骤三：若测试电流-时间对应值处于电流-时间范围值内则显示便携式GIS隔离开关操作机构机械特性正常，若测试电流-时间对应值处于电流-时间范围值外则显示GIS隔离开关操作机构机械特性错误。
5.根据权利要求4所述的便携式GIS隔离开关操作机构机械特性测试方法，其特征在于，
在标定步骤二中，还对持续获得的电流值进行傅里叶变换，获得当前电机电流值的谐波值，
在检测步骤二中，也对持续获得的电流值进行傅里叶变换，获得当前电机电流值的检测谐波值，若检测谐波值等于谐波值则执行检测步骤三，否则直接显示GIS隔离开关操作机构机械特性错误。
6.根据权利要求5所述的便携式GIS隔离开关操作机构机械特性测试方法，其特征在于，
在标定步骤二中，还对持续获得的电流值根据持续时间分为若干个时间段，并对时间段内的电流值进行傅里叶变换，获得当前电机电流值的若干个时间段谐波值，
在检测步骤二中，也对持续获得的电流值根据持续时间分为若干个时间段，并对时间段内的电流值进行傅里叶变换，获得当前电机电流值的若干个检测时间段谐波值，
若所有的检测时间段谐波值均能与相应的时间段谐波值相符合则执行检测步骤三，否则直接显示GIS隔离开关操作机构机械特性错误。
7.根据权利要求4所述的便携式GIS隔离开关操作机构机械特性测试方法，其特征在于，
所述标定步骤三中，还对持续时间1/3处以及2/3处的电机电流值进行对比，并为校验对比值进行记录，
所述检测步骤二中，还对持续时间1/3处以及2/3处的电机电流值进行对比，并为检测对比值进行记录，
若检测对比值等于校验对比值则执行检测步骤三，否则直接显示GIS隔离开关操作机构机械特性错误。
8.根据权利要求4所述的便携式GIS隔离开关操作机构机械特性测试方法，其特征在于，所述检测步骤三中：若显示GIS隔离开关操作机构机械特性错误则同步将报警信号报警，并记录当前GIS隔离开关的编号。
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