CN111413551A - 一种提取灭弧室辐射电磁波信号的方法及装置 - Google Patents

Abstract

本申请提供了一种提取灭弧室辐射电磁波信号的方法及装置。本申请通过获取待分析信号图，根据断路器分闸线圈电流信号出现时间和预设的断路器固有分闸时间，确定灭弧室辐射电磁波信号的发射时间，进而提取与所述灭弧室电磁波信号的发射时间对应的灭弧室辐射电磁波信号。本申请的实施方式简单易操作，信号提取的成功率和准确率高。

Description

一种提取灭弧室辐射电磁波信号的方法及装置

技术领域

本申请涉及电气领域，特别涉及一种提取灭弧室辐射电磁波信号的方法及装置。

背景技术

断路器在电力系统中担负着控制和保护的双重功能，对电力系统的安全运行起着至关重要的作用。断路器的灭弧性能是其最重要的性能，利用断路器分闸过程中灭弧室辐射的电磁波可对其灭弧性能进行评估，因此在电气作业过程中，常常需要提取断路器分闸过程中灭弧室辐射的电磁波。

现有技术中，在断路器的分闸过程中，断路器所在的操动机构存在多个继电器动作，继电器的动作也会辐射出电磁波。在记录灭弧室辐射的电磁波过程中，由于不知道断路器精确的分闸时间，因此通常会记录完整的分闸过程中所有电磁波的波形，再从中提取灭弧室辐射的电磁波。但是，继电器辐射的电磁波在幅值、波形等方面与灭弧室辐射的电磁波较为相似，并且这些电磁波出现的时间与灭弧室辐射电磁波的时间基本重合，从形状上难以精确区分。

基于此，目前亟需一种提取灭弧室辐射电磁波信号的方法，用于解决现有技术中继电器辐射的电磁波出现的时间与灭弧室辐射的电磁波出现的时间基本重合，并且从形状上难以精确区分，导致灭弧室辐射电磁波信号难以被提取的问题。

发明内容

本申请提供了一种提取灭弧室辐射电磁波信号的方法及装置，可用于解决在现有技术中继电器辐射的电磁波出现的时间与灭弧室辐射的电磁波出现的时间基本重合，并且从形状上难以精确区分，导致灭弧室辐射电磁波信号难以被提取的问题。

第一方面，本申请提供了一种提取灭弧室辐射电磁波信号的方法，所述方法包括：

获取待分析信号图；所述待分析信号图是在分闸过程中，采集到的混合有灭弧室辐射电磁波信号、继电器辐射电磁波信号和断路器分闸线圈电流信号的信号图；

根据断路器分闸线圈电流信号出现时间和预设的断路器固有分闸时间，确定灭弧室辐射电磁波信号的发射时间；

从所述待分析信号图中，提取出与所述灭弧室辐射电磁波信号的发射时间对应的灭弧室辐射电磁波信号。

结合第一方面，在第一方面的一种可实现方式中，根据断路器分闸线圈电流信号出现时间和预设的断路器固有分闸时间，确定灭弧室辐射电磁波信号的发射时间，包括：

从所述断路器分闸线圈电流信号出现时间起，向后推移所述固有分闸时间的时间段，得到所述灭弧室辐射电磁波信号的发射时间。

结合第一方面，在第一方面的一种可实现方式中，从所述待分析信号图中，提取出与所述灭弧室辐射电磁波信号的发射时间对应的灭弧室辐射电磁波信号，包括：

提取所述灭弧室辐射电磁波信号的发射时间起，出现的第一个电磁波，得到所述灭弧室辐射电磁波信号的发射时间对应的灭弧室辐射电磁波信号。

结合第一方面，在第一方面的一种可实现方式中，所述断路器分闸线圈电流信号出现时间按照下述步骤确定：

读取待分析信号图的阶跃信号；

将阶跃信号出现时刻确定为所述断路器分闸线圈电流信号出现时间。

结合第一方面，在第一方面的一种可实现方式中，获取待分析信号图，包括：

将所述灭弧室辐射电磁波信号和所述继电器辐射电磁波信号，与所述断路器分闸线圈电流信号进行时间同步后，获取所述待分析信号图。

第二方面，本申请提供了一种提取灭弧室辐射电磁波信号的装置，所述装置包括：

获取模块，用于获取待分析信号图；所述待分析信号图是在分闸过程中，采集到的混合有灭弧室辐射电磁波信号、继电器辐射电磁波信号和断路器分闸线圈电流信号的信号图；

信号处理模块，用于根据断路器分闸线圈电流信号出现时间和预设的断路器固有分闸时间，确定灭弧室辐射电磁波信号的发射时间；

提取模块，用于从所述待分析信号图中，提取出与所述灭弧室辐射电磁波信号的发射时间对应的灭弧室辐射电磁波信号。

结合第二方面，在第二方面的一种可实现方式中，所述信号处理模块，具体用于：

从所述断路器分闸线圈电流信号出现时间起，向后推移所述固有分闸时间的时间段，得到所述灭弧室辐射电磁波信号的发射时间。

结合第二方面，在第二方面的一种可实现方式中，所述提取模块，具体用于：

提取所述灭弧室辐射电磁波信号的发射时间起，出现的第一个电磁波，得到所述灭弧室辐射电磁波信号的发射时间对应的灭弧室辐射电磁波信号。

结合第二方面，在第二方面的一种可实现方式中，所述断路器分闸线圈电流信号出现时间按照下述步骤确定：

读取待分析信号图的阶跃信号；

将阶跃信号出现时刻确定为所述断路器分闸线圈电流信号出现时间。

结合第二方面，在第二方面的一种可实现方式中，所述获取模块，具体用于：

将所述灭弧室辐射电磁波信号和所述继电器辐射电磁波信号，与所述断路器分闸线圈电流信号进行时间同步后，获取所述待分析信号图。

本申请提供了一种提取灭弧室辐射电磁波信号的方法，通过确定的断路器分闸线圈电流信号出现时间和预设断路器固有分闸时间，确定灭弧室辐射电磁波信号的发射时间，进而提取与所述灭弧室电磁波信号的发射时间对应的灭弧室辐射电磁波信号。本申请的实施方式简单易操作，信号提取的成功率和准确率高。

附图说明

图1为本申请实施例提供的一种提取灭弧室辐射电磁波信号的方法流程示意图；

图2为本申请实施例提供的一种电磁波形示意图；

图3为本申请实施例提供的一种确定灭弧室辐射电磁波信号的发射时间的流程示意图；

图4为为本申请实施例提供的一种提取灭弧室辐射电磁波信号的方法实施过程示意图；

图5为本申请实施例提供的一种提取灭弧室辐射电磁波信号的装置的结构示意图。

具体实施方式

下面对本申请实施中涉及到的技术概念进行简单描述。

灭弧室，是围绕开关的触头，用于限制电弧空间位置并加速电弧熄灭的装置。

继电器，是一种电控制器件，是当输入量的变化达到规定要求时，在电气输出电路中，使被控量发生预定的阶跃变化的一种电器。通常应用于自动化的控制电路中，实际上是用小电流去控制大电流运作的一种自动开关。在电路中起着自动调节、安全保护、转换电路等作用。

断路器，是能够关合、承载和开断正常回路条件下的电流并能在规定的时间内关合、承载和开断异常回路条件下的电流的开关装置。

断路器固有分闸时间，是断路器接到分闸命令(分闸电路接通)起，到灭弧触头刚分离的一段时间。

为使本申请的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本申请实施方式作进一步地详细描述。

图1为本申请实施例提供的一种提取灭弧室辐射电磁波信号的方法流程示意图。如图1所示，本申请实施例包括以下步骤：

步骤101，获取待分析信号图。

具体的，待分析信号图是在分闸过程中，采集到的混合有灭弧室辐射电磁波信号、继电器辐射电磁波信号及断路器分闸线圈电流信号的信号图。

具体的，利用传感器获取断路器分闸线圈电流信号。传感器采用霍尔传感器，当分闸线圈电路未通电时，传感器输出信号为0，当分闸线圈电路通电时，传感器输出为高电平，霍尔传感器的最快响应时间不大于10μs。传感器输出信号与辐射电磁波的接收天线接入同一示波器或采集卡，进行时间同步。示波器或采集卡的采样频率不低于100MHz，以保证时间同步误差不大于0.2μs。通过上述步骤可以将分闸线圈电流信号和电磁波信号显示在同一图中，即待分析信号图。

如图2所示，为本申请实施例提供的一种电磁波形示意图。在同一电磁波形图中，可以看到多种电磁波信号。

图2中的S1，只有一个峰值，且持续时间较短，性能正常的灭弧室和继电器均能辐射此种电磁波。图2中的S2，存在多个峰值，且持续时间较长，性能异常的灭弧室和继电器均能辐射此种电磁波信号。因此，单纯观察电磁波形图中电磁波的形状，很难直接判断，哪个电磁波为灭弧室辐射电磁波信号。

步骤102，根据断路器分闸线圈电流信号出现时间和预设的断路器固有分闸时间，确定灭弧室辐射电磁波信号的发射时间。

如图3所示，为本申请实施例提供的一种确定灭弧室辐射电磁波信号的发射时间的流程示意图。

步骤301，确定断路器分闸线圈电流信号出现时间。

具体的，断路器分闸线圈电流信号出现时间是断路器的分闸线圈电路接通的时间。

其中，断路器的分闸线圈电路接通的时间是先获取待分析信号图的阶跃信号，将阶跃信号出现时刻确定为断路器分闸线圈电流信号出现时间。

步骤302，查阅预设的断路器固有分闸时间。

具体的，预设的断路器固有分闸时间，通过查阅断路器手册或机械特性测试结果手册得到。

步骤303，确定灭弧室辐射电磁波信号的发射时间。

具体的，从断路器分闸线圈电流信号出现时间起，向后推移固有分闸时间的时间段，得到灭弧室辐射电磁波信号的发射时间。

步骤103，从多个电磁波信号中，提取出与灭弧室辐射电磁波信号的发射时间对应的灭弧室辐射电磁波信号。

具体的，提取灭弧室辐射电磁波信号的发射时间起，出现的第一个电磁波，得到灭弧室辐射电磁波信号的发射时间对应的灭弧室辐射电磁波信号。

如图4所示，为本申请实施例提供的一种提取灭弧室辐射电磁波信号的方法实施过程示意图。

具体如图4所示，T1时刻为一个阶跃信号，即为断路器分闸线圈电流信号出现时间。查阅相关资料得到断路器固有分闸时间，在图4中体现为ΔT。从断路器分闸线圈电流信号出现时间起，向后推移固有分闸时间的时间段，得到灭弧室辐射电磁波信号的发射时间。提取灭弧室辐射电磁波信号的发射时间起，出现的第一个电磁波，得到灭弧室辐射电磁波信号的发射时间对应的灭弧室辐射电磁波信号。灭弧室辐射电磁波信号在图4中表现为框选出来的信号。

具体的，断路器和继电器在工作过程中是相继工作的，不存在两者在同一时刻同时动作的可能，因此在确定了灭弧室辐射电磁波信号的发射时间后，出现的第一个电磁波必然是灭弧室辐射的电磁波，而不可能是继电器辐射的电磁波。

本申请提供了一种提取灭弧室辐射电磁波信号的方法，通过确定的断路器分闸线圈电流信号出现时间和预设断路器固有分闸时间，确定灭弧室辐射电磁波信号的发射时间，进而提取与所述灭弧室电磁波信号的发射时间对应的灭弧室辐射电磁波信号。本申请的实施方式简单易操作，信号提取的成功率和准确率高。

下述为本申请装置实施例，可以用于执行本申请方法实施例。对于本申请装置实施例中未披露的细节，请参照本申请方法实施例。

图5示例性示出了本申请实施例提供的一种提取灭弧室辐射电磁波信号的装置的结构示意图。如图5所示，该装置具有实现上述提取灭弧室辐射电磁波信号的方法的功能，功能可以由硬件实现，也可以由硬件执行相应的软件实现。该装置可以包括：获取模块501、信号处理模块502和提取模块503。

获取模块501，用于获取待分析信号图；待分析信号图是在分闸过程中，采集到的混合有灭弧室辐射电磁波信号、继电器辐射电磁波信号和断路器分闸线圈电流信号的信号图；

信号处理模块502，用于根据断路器分闸线圈电流信号出现时间和预设的断路器固有分闸时间，确定灭弧室辐射电磁波信号的发射时间；

提取模块503，用于从待分析信号图中，提取出与灭弧室辐射电磁波信号的发射时间对应的灭弧室辐射电磁波信号。

结合第二方面，在第二方面的一种可实现方式中，信号处理模块502，具体用于：

从断路器分闸线圈电流信号出现时间起，向后推移固有分闸时间的时间段，得到灭弧室辐射电磁波信号的发射时间。

结合第二方面，在第二方面的一种可实现方式中，提取模块503，具体用于：

提取灭弧室辐射电磁波信号的发射时间起，出现的第一个电磁波，得到灭弧室辐射电磁波信号的发射时间对应的灭弧室辐射电磁波信号。

结合第二方面，在第二方面的一种可实现方式中，断路器分闸线圈电流信号出现时间按照下述步骤确定：

读取待分析信号图的阶跃信号；

将阶跃信号出现时刻确定为断路器分闸线圈电流信号出现时间。

结合第二方面，在第二方面的一种可实现方式中，获取模块501，具体用于：

将所述灭弧室辐射电磁波信号和所述继电器辐射电磁波信号，与所述断路器分闸线圈电流信号进行时间同步后，获取所述待分析信号图。

本申请提供了一种提取灭弧室辐射电磁波信号的装置，通过确定的断路器分闸线圈电流信号出现时间和预设断路器固有分闸时间，确定灭弧室辐射电磁波信号的发射时间，进而提取与所述灭弧室电磁波信号的发射时间对应的灭弧室辐射电磁波信号。本申请的装置的实施方式简单易操作，信号提取的成功率和准确率高。

本发明可用于众多通用或专用的计算系统环境或配置中。例如：个人计算机、服务器计算机、手持设备或便携式设备、平板型设备、多处理器系统、基于微处理器的系统、置顶盒、可编程的消费电子设备、网络PC、小型计算机、大型计算机、包括以上任何系统或设备的分布式计算环境等等。

本发明可以在由计算机执行的计算机可执行指令的一般上下文中描述，例如程序模块。一般地，程序模块包括执行特定任务或实现特定抽象数据类型的例程、程序、对象、组件、数据结构等等。也可以在分布式计算环境中实践本发明，在这些分布式计算环境中，由通过通信网络而被连接的远程处理设备来执行任务。在分布式计算环境中，程序模块可以位于包括存储设备在内的本地和远程计算机存储介质中。

本领域技术人员在考虑说明书及实践这里公开的发明后，将容易想到本发明的其它实施方案。本发明旨在涵盖本发明的任何变型、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发明的一般性原理并包括本发明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，本发明的真正范围和精神由下面的权利要求指出。

应当理解的是，本发明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。本发明的范围仅由所附的权利要求来限制。

Claims (10)

1.一种提取灭弧室辐射电磁波信号的方法，其特征在于，所述方法包括：

获取待分析信号图；所述待分析信号图是在分闸过程中，采集到的混合有灭弧室辐射电磁波信号、继电器辐射电磁波信号和断路器分闸线圈电流信号的信号图；

根据断路器分闸线圈电流信号出现时间和预设的断路器固有分闸时间，确定灭弧室辐射电磁波信号的发射时间；

从所述待分析信号图中，提取出与所述灭弧室辐射电磁波信号的发射时间对应的灭弧室辐射电磁波信号。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，根据断路器分闸线圈电流信号出现时间和预设的断路器固有分闸时间，确定灭弧室辐射电磁波信号的发射时间，包括：

从所述断路器分闸线圈电流信号出现时间起，向后推移所述固有分闸时间的时间段，得到所述灭弧室辐射电磁波信号的发射时间。

3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，从所述待分析信号图中，提取出与所述灭弧室辐射电磁波信号的发射时间对应的灭弧室辐射电磁波信号，包括：

提取所述灭弧室辐射电磁波信号的发射时间起，出现的第一个电磁波，得到所述灭弧室辐射电磁波信号的发射时间对应的灭弧室辐射电磁波信号。

4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述断路器分闸线圈电流信号出现时间按照下述步骤确定：

读取待分析信号图的阶跃信号；

将阶跃信号出现时刻确定为所述断路器分闸线圈电流信号出现时间。

5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，获取待分析信号图，包括：

将所述灭弧室辐射电磁波信号和所述继电器辐射电磁波信号，与所述断路器分闸线圈电流信号进行时间同步后，获取所述待分析信号图。

6.一种提取灭弧室辐射电磁波信号的装置，其特征在于，所述装置包括：

获取模块，用于获取待分析信号图；所述待分析信号图是在分闸过程中，采集到的混合有灭弧室辐射电磁波信号、继电器辐射电磁波信号和断路器分闸线圈电流信号的信号图；

信号处理模块，用于根据断路器分闸线圈电流信号出现时间和预设的断路器固有分闸时间，确定灭弧室辐射电磁波信号的发射时间；

提取模块，用于从所述待分析信号图中，提取出与所述灭弧室辐射电磁波信号的发射时间对应的灭弧室辐射电磁波信号。

7.根据权利要求6所述的装置，其特征在于，所述信号处理模块，具体用于：

从所述断路器分闸线圈电流信号出现时间起，向后推移所述固有分闸时间的时间段，得到所述灭弧室辐射电磁波信号的发射时间。

8.根据权利要求6所述的装置，其特征在于，所述提取模块，具体用于：

提取所述灭弧室辐射电磁波信号的发射时间起，出现的第一个电磁波，得到所述灭弧室辐射电磁波信号的发射时间对应的灭弧室辐射电磁波信号。

9.根据权利要求6所述的装置，其特征在于，所述断路器分闸线圈电流信号出现时间按照下述步骤确定：

读取待分析信号图的阶跃信号；

将阶跃信号出现时刻确定为所述断路器分闸线圈电流信号出现时间。

10.根据权利要求6所述的装置，其特征在于，所述获取模块，具体用于：

将所述灭弧室辐射电磁波信号和所述继电器辐射电磁波信号，与所述断路器分闸线圈电流信号进行时间同步后，获取所述待分析信号图。

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