CN112710951B - 一种gis隔离开关状态确定系统 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种GIS隔离开关状态确定系统及方法，包括：传感器、数据传输模块、数据处理与存储模块以及人机交互平台；所述传感器用于采集电机电流、主轴扭矩、隔离开关转角信号与图像信号；所述数据传输模块用于将采集到的数据传输至上位机进行处理；所述数据处理与存储模块用于对采集得到的数据进行分析与处理以完成状态评估，并将数据保存；所述人机交互平台用于显示采集的波形，反馈评估结果，提供历史记录，本发明可以实时采集、显示、保存隔离开关的波形与图像，对隔离开关进行状态评估并且发送警报，并且可以随时调用查看隔离开关历史分合闸信息与诊断结果。
Description
技术领域
本发明属于电气设备测试装置技术领域，尤其涉及一种GIS隔离开关状态确定系统。
背景技术
GIS 设备因其占地面积少、性能稳定等优点，在电力系统内被大量运用。由于GIS设备是密封型设备，与传统的敞开式设备相比，直观性不强，无法直接观察隔离开关触头接触情况，一旦发生触头分合闸不到位，则会引起设备事故，造成经济损失，甚至危害人身安全。且GIS 设备发生事故时，处理难度较大，恢复供电慢，事故处理费用高，为GIS设备使用带来隐患。近期多起500千伏变电站内GIS由于传动部件问题发生多起放电故障。因此，在操作过程中准确判断GIS 隔离开关分合闸是否正常运行是十分重要的。
发明内容
本发明的目的在于提供一种GIS隔离开关状态确定系统，能够高效快速的对GIS隔离开关的状态进行判断。
为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：
提供了一种GIS隔离开关状态确定系统，包括：传感器、数据传输模块、数据处理与存储模块以及人机交互平台；
所述传感器用于采集电机电流、主轴扭矩、隔离开关转角信号与图像信号；
所述数据传输模块用于将采集到的数据传输至上位机进行处理；
所述数据处理与存储模块用于对采集得到的数据进行分析与处理以完成状态评估，并将数据保存；
所述人机交互平台用于显示采集的波形，反馈评估结果，提供历史记录。
进一步的，所述传感器包括：
电流传感器，安装于电机电流输出端，用于采集隔离开关分合闸期间的电机电流信号；
扭矩传感器，安装于与动触头相连的主轴齿轮，用于采集隔离开关分合闸期间的主轴扭矩信号；
转角传感器，安装于与动触头相连的主轴齿轮，用于采集隔离开关分合闸期间的转角信号；
视频图像传感器，安装于隔离开关观察窗外，用于采集隔离开关分合闸期间的图像信号。
进一步的，所述数据传输模块包括：蓝牙模块，其分设在传感器与上位机上，用于传输各传感器所采集的信号。
进一步的，所述数据处理与存储模块包括：
信号处理模块，用于将传感器采集的信号进行滤波后进行特征量提取，再通过算法流程对隔离开关的状态进行判定；
报警装置，用于分合闸过程中检测到拒分/拒合故障时报警提示；
数据库，用于存放所有分合闸期间采集的信号以及状态评估结果。
进一步的，所述人机交互平台包括：
显示界面，用于显示实时采集的波形、图像与状态评估结果；
记录查看界面，用于随时查看历史记录，包括历次隔离开关分合闸时的波形、图像与状态评估结果。
进一步的，所述信号处理模块分别在隔离开关分合闸期间与分合闸完成以后对隔离开关进行状态进行判断，在隔离开关分合闸期间进行拒分/拒合的判定，在隔离开关分合闸完成以后进行轻微/严重卡涩的判定与故障区域的识别。
进一步的，在隔离开关分合闸期间参与状态判断的特性信号包括电流信号、扭矩信号与转角信号。
进一步的，拒分/拒合的状态判定流程如下：若所述转角信号没有到达极限值且无变化的时间超过阈值，则对电流信号与扭矩信号进行检测，若所述电流幅值与扭矩过大，则隔离开关状态判定为拒分/拒合，且不参与后续的状态判定与故障区域的识别；若所述转角信号到达极限值且无变化的时间超过阈值，则判定隔离开关分合闸完成。
进一步的，在隔离开关分合闸完成以后参与状态判断的特征信号包括电流信号、扭矩信号与图像信号，所提取的特征量包括分合闸完成总时间、电流与扭矩的峰值与峰值对应时刻、电流与扭矩的平均值以及采集图像的识别。
进一步的，在分合闸完成以后：若所述分合闸总时间在正常范围内，则将所述电流、扭矩的平均值与设定值进行比较，若所述电流、扭矩的平均值在正常误差范围以内，则隔离开关状态判定为正常。
进一步的，分合闸轻微/严重卡涩的状态判定与故障区域识别流程为：若所述分合闸总时间与正常测定值相比误差小于5%，则将所述电流、扭矩的平均值与设定值进行比较，若所述电流、扭矩的平均值超过正常误差范围，则隔离开关状态判定为轻微卡涩，再根据所述电流、扭矩的峰值与峰值对应时刻识别卡涩的区域；
若所述分合闸总时间间大于正常测定值的5%，则将所述电流、扭矩的平均值与设定值进行比较，若所述电流、扭矩的平均值超过正常误差范围，则隔离开关状态判定为严重卡涩，再根据所述采集图像的识别结果识别卡涩的区域。
进一步的，所述数据库包的表包括：
分合闸信号库表，用于储存该系统安装以后所有隔离开关分合闸时采集的电机电流、主轴扭矩与转角的信号，在查看记录时读取分合闸信号库内的信号生成波形；
分合闸图库表，用于储存该系统安装以后所有隔离开关分合闸时采集的图像信号，在查看记录时读取分合闸图库内的图像构成视频；
标准采样信号库表，用于储存该系统实际检测评估之前所采集的正常动作时的电机电流、主轴扭矩与转角的信号，读取时会生成标准信号波形作为对照；
分合闸记录总库表，用于储存该系统安装以后所有隔离开关分合闸的日期时间与状态评估结果，所述分合闸记录总库的内容会显示在所述数据库总库显示区。
进一步的，所述实时显示界面上设有：
信号采样按钮，所述信号采样按钮用于对GIS隔离开关正常分合闸运行时的信号进行采样，并将采样得到的数据录入标准库，采样波形保留在界面的波形显示区；
初始化按钮，所述初始化按钮用于对所有数据库内的信息进行初始化，并清除界面上的显示波形与图像；
记录查看按钮，所述记录查看按钮用于打开记录查看界面。
进一步的，所述实时显示界面上还设有：
信号波形显示区，用于显示标准采样的电机电流、扭矩与转角波形以及实时采集的电机电流、扭矩与转角波形；
图像显示区，用于显示采集的图像信号，以帧的方式显示；
基本信息提示，用于显示当前的隔离开关动作状态，当前数据的上传状态与当前隔离开关分合闸所用时间；
状态判定结果显示区，用于显示状态评估结果，即是否完成分合闸，是否存在故障，故障类型与故障区域。
进一步的，所述记录查看界面上设有：
历史波形查看按钮，用于查看指定记录分合闸动作时的采样信号波形；
历史图片播放按钮，用于查看指定记录分合闸动作时视频图像传感器所提取的图像。
进一步的，所述记录查看界面上还设有：
数据库总库显示区，所述数据库总库显示区用于显示数据库总库的内容，且每一条记录都能够被选中以查看分合闸的波形与图像；
历史波形显示区，所述历史波形显示区用于显示指定记录的分合闸动作时的信号波形；
历史图像显示区，所述历史图像显示区用于显示指定记录的分合作动作时的图像集，以帧的方式进行播放。
有益技术效果：本发明可以实时采集、显示、保存隔离开关的波形与图像，对隔离开关进行状态评估并且发送警报，并且可以随时调用查看隔离开关历史分合闸信息与诊断结果。
附图说明
图1为本发明一种GIS隔离开关状态确定系统的结构示意图；
图2为本发明中的数据库结构示意图；
图3为本发明中的实时显示界面示意图；
图4为本发明中的记录查看界面示意图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
如图1-4所示，一种GIS隔离开关状态确定系统，包括：包括传感器1、数据传输模块2、数据处理与存储模块3、人机交互平台4；所述传感器包括电流传感器5、扭矩传感器6、转角传感器7与视频图像传感器8，用来采集GIS隔离开关的电机电流、主轴扭矩、转角与图像信号，其中电流传感器5安装于电机电流的输出端，扭矩传感器6与转角传感器7安装于与动触头相连的主轴齿轮上，视频图像传感器8安装于隔离开关观察窗外；所述数据传输模块2包括蓝牙模块9，分别安装于各传感器以及上位机，用于实传输传感器1所采集的信号；所述数据处理与存储模块3包括信号处理模块10、报警装置11与数据库12，分别用于处理信号以判定隔离开关的状态、报警提示与储存信号与状态评估结果；人机交互界面包括实时显示界面13与记录查看界面14，用于查看该系统采集的信号波形、图像与状态评估结果。
由以上技术方案可知本发明的实例是提供一套基于多维特征量的GIS隔离开关状态确定系统，即对隔离开关的具体状态进行判断。当GIS隔离开关动作时，由传感器1采集触头动作时的电机电流、主轴扭矩、转角与图像信号，并通过蓝牙模块9将信号发送至数据处理模块10对数据进行处理，并返回状态判定的结果，所采集的电机电流、主轴扭矩、转角的信号波形、采集图像以及状态判定的结果会实时显示在实时显示界面13上，并上传至数据库12中，确保能够及时检测到隔离开关的故障，并且能够在任何时候查看记录。当需要查看历史记录时，打开记录查看界面14，便能够调取记录，查看该记录下的波形与图像信息。
在本实时例中，对于信号处理模块10，会分别在隔离开关分合闸期间与分合闸完成以后对隔离开关进行状态评估，隔离开关分合闸期间进行拒分/拒合的判定，参与状态评估的特性信号包括电流信号、扭矩信号与转角信号；隔离开关分合闸完成以后进行轻微/严重卡涩的判定与故障区域的识别，参与状态评估的特征信号包括电流信号、扭矩信号与图像信号，所提取的特征量包括分合闸完成总时间、电流与扭矩的峰值与峰值对应时刻、电流与扭矩的平均值以及采集图像的识别。
在本实时例中，对于信号处理模块10，在隔离开关分合闸动作期间，若所述转角信号没有到达极限值且较长时间无变化，则对所述电流信号与扭矩信号进行检测，若所述电流幅值与扭矩过大，则隔离开关状态判定为拒分/拒合，且不参与后续的状态判定与故障区域的识别；若所述转角信号到达极限值且长时间无变化，则隔离开关分合闸完成。
在本实时例中，对于信号处理模块10，在隔离开关分合闸动作完成以后，若所述分合闸总时间正常，则将所述电流、扭矩的平均值与设定值进行比较，若所述电流、扭矩的平均值超过正常误差范围，则隔离开关状态判定为轻微卡涩，再根据所述电流、扭矩的峰值与峰值对应时刻识别卡涩的区域；若所述分合闸总时间偏长，则将所述电流、扭矩的平均值与设定值进行比较，若所述电流、扭矩的平均值超过正常误差范围，则隔离开关状态判定为严重卡涩，再根据所述采集图像的识别结果识别卡涩的区域；若所述分合闸总时间正常，则将所述电流、扭矩的平均值与设定值进行比较，若所述电流、扭矩的平均值在正常误差范围以内，则隔离开关状态判定为正常。
在本实时例中，如图2所示，数据库12包括分合闸信号库15、分合闸图库16、标准采样信号库17、分合闸记录总库18，其中所述分合闸信号库15用于储存该系统安装以后所有隔离开关分合闸时采集的电机电流、主轴扭矩与转角的信号，在查看记录时读取分合闸信号库内的信号生成波形；所述分合闸图库16用于储存该系统安装以后所有隔离开关分合闸时采集的图像信号，在查看记录时读取分合闸图库内的图像构成视频；所述标准采样信号库17用于储存该系统实际检测评估之前所采集的正常动作时的电机电流、主轴扭矩与转角的信号，读取时会生成标准信号波形作为对照；所述分合闸记录总库18用于储存该系统安装以后所有隔离开关分合闸的日期时间与状态评估结果，所述分合闸记录总库的内容会显示在所述数据库总库显示区。
在本实时例中，如图3所示，实时显示界面13上设有信号采样按钮19、初始化按钮20、记录查看按钮21、波形显示区22、图像显示区23、基本信息提示24与状态判定结果显示区25，所述信号采样按钮19用于对GIS隔离开关正常分合闸运行时的信号进行采样，并将采样得到的数据录入标准库，采样波形保留在界面的波形显示区；所述初始化按钮20用于对所有数据库内的信息进行初始化，并清除界面上的显示波形与图像；所述记录查看按钮21用于打开记录查看界面；所述信号波形显示区22用于显示标准采样的电机电流、扭矩与转角波形以及实时采集的电机电流、扭矩与转角波形；所述图像显示区23用于显示采集的图像信号，以帧的方式显示；所述基本信息提示24用于显示当前的隔离开关动作状态，当前数据的上传状态与当前隔离开关分合闸所用时间；所述状态判定结果显示区25用于显示状态评估结果，即是否完成分合闸，是否存在故障，故障类型与故障区域。
在本实时例中，如图4所示，记录查看界面14上设有历史波形查看按钮26、历史图片播放按钮27、数据库总库显示区28、历史波形显示区29与历史图像显示区30，所述历史波形查看按钮26用于查看指定记录分合闸动作时的采样信号波形；所述历史图片播放按钮27用于查看指定记录分合闸动作时视频图像传感器所提取的图像；所述数据库总库显示区28用于显示数据库总库的内容，且每一条记录都能够被选中以查看分合闸的波形与图像；所述历史波形显示区29用于显示指定记录的分合闸动作时的信号波形；所述历史图像显示区30用于显示指定记录的分合作动作时的图像集，以帧的方式进行播放。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明技术原理的前提下，还可以做出若干改进和变形，这些改进和变形也应视为本发明的保护范围。
Claims (12)
1.一种GIS隔离开关状态确定系统，其特征在于，包括：传感器（1）、数据传输模块(2)、数据处理与存储模块(3)以及人机交互平台(4)；
所述传感器(1)用于采集电机电流、主轴扭矩、隔离开关转角信号与图像信号；
所述数据传输模块(2)用于将采集到的数据传输至上位机进行处理；
所述数据处理与存储模块(3)用于对采集得到的数据进行分析与处理以完成状态评估，并将数据保存；
所述人机交互平台(4)用于显示采集的波形，反馈评估结果，提供历史记录；
所述数据处理与存储模块(3)包括：
信号处理模块(10)，用于将传感器采集的信号进行滤波后进行特征量提取，再通过算法流程对隔离开关的状态进行判定；
报警装置(11)，用于分合闸过程中检测到拒分/拒合故障时报警提示；
数据库(12)，用于存放所有分合闸期间采集的信号以及状态评估结果；
所述信号处理模块(10)分别在隔离开关分合闸期间与分合闸完成以后对隔离开关进行状态进行判断，在隔离开关分合闸期间进行拒分/拒合的判定，在隔离开关分合闸完成以后进行轻微/严重卡涩的判定与故障区域的识别；
分合闸轻微/严重卡涩的状态判定与故障区域识别流程为：若所述分合闸的总时间与正常测定值相比误差小于5%，则将所述电流、扭矩的平均值与设定值进行比较，若所述电流、扭矩的平均值超过正常误差范围，则隔离开关状态判定为轻微卡涩，再根据所述电流、扭矩的峰值与峰值对应时刻识别卡涩的区域；
若所述分合闸总时间大于正常测定值的5%，则将所述电流、扭矩的平均值与设定值进行比较，若所述电流、扭矩的平均值超过正常误差范围，则隔离开关状态判定为严重卡涩，再根据采集的图像信号的识别结果识别卡涩的区域；
所述数据库(12)包的表包括：
分合闸信号库(15)表，用于储存该系统安装以后所有隔离开关分合闸时采集的电机电流、主轴扭矩与转角的信号，在查看记录时读取分合闸信号库内的信号生成波形；
分合闸图库(16)表，用于储存该系统安装以后所有隔离开关分合闸时采集的图像信号，在查看记录时读取分合闸图库内的图像构成视频；
标准采样信号库(17)表，用于储存该系统实际检测评估之前所采集的正常动作时的电机电流、主轴扭矩与转角的信号，读取时会生成标准信号波形作为对照；
分合闸记录总库(18)表，用于储存该系统安装以后所有隔离开关分合闸的日期时间与状态评估结果，所述分合闸记录总库的内容会显示在所述数据库总库显示区。
2.根据权利要求1所述的GIS隔离开关状态确定系统，其特征在于：所述传感器(1)包括：
电流传感器(5)，安装于电机电流输出端，用于采集隔离开关分合闸期间的电机电流信号；
扭矩传感器(6)，安装于与动触头相连的主轴齿轮，用于采集隔离开关分合闸期间的主轴扭矩信号；
转角传感器(7)，安装于与动触头相连的主轴齿轮，用于采集隔离开关分合闸期间的转角信号；
视频图像传感器(8)，安装于隔离开关观察窗外，用于采集隔离开关分合闸期间的图像信号。
3.根据权利要求1所述的GIS隔离开关状态确定系统，其特征在于：所述数据传输模块(2)包括：蓝牙模块(9)，其分设在传感器与上位机上，用于传输各传感器所采集的信号。
4.根据权利要求1所述的GIS隔离开关状态确定系统，其特征在于，所述人机交互平台(4)包括：
实时显示界面(13)，用于显示实时采集的波形、图像与状态评估结果；
记录查看界面(14)，用于随时查看历史记录，包括历次隔离开关分合闸时的波形、图像与状态评估结果。
5.根据权利要求1所述的GIS隔离开关状态确定系统，其特征在于：在隔离开关分合闸期间参与状态判断的特性信号包括电流信号、扭矩信号与转角信号。
6.根据权利要求1所述的GIS隔离开关状态确定系统，其特征在于：拒分/拒合的状态判定流程如下：若所述转角信号没有到达极限值且无变化的时间超过阈值，则对电流信号与扭矩信号进行检测，若所述电流幅值与扭矩过大，则隔离开关状态判定为拒分/拒合，且不参与后续的状态判定与故障区域的识别；若所述转角信号到达极限值且无变化的时间超过阈值，则判定隔离开关分合闸完成。
7.根据权利要求1所述的GIS隔离开关状态确定系统，其特征在于：在隔离开关分合闸完成以后参与状态判断的特征信号包括电流信号、扭矩信号与图像信号，所提取的特征量包括分合闸完成总时间、电流与扭矩的峰值与峰值对应时刻、电流与扭矩的平均值以及采集的图像信号的识别结果。
8.根据权利要求1所述的GIS隔离开关状态确定系统，其特征在于：在分合闸完成以后：若所述分合闸总时间在正常范围内，则将所述电流、扭矩的平均值与设定值进行比较，若所述电流、扭矩的平均值在正常误差范围以内，则隔离开关状态判定为正常。
9.根据权利要求4所述的GIS隔离开关状态确定系统，其特征在于：所述实时显示界面(13)上设有：
信号采样按钮(19)，所述信号采样按钮(19)用于对GIS隔离开关正常分合闸运行时的信号进行采样，并将采样得到的数据录入标准库，采样波形保留在界面的波形显示区；
初始化按钮(20)，所述初始化按钮(20)用于对所有数据库内的信息进行初始化，并清除界面上的显示波形与图像；
记录查看按钮(21)，所述记录查看按钮(21)用于打开记录查看界面。
10.根据权利要求4所述的GIS隔离开关状态确定系统，其特征在于：所述实时显示界面(13)上还设有：
信号波形显示区(22)，用于显示标准采样的电机电流、扭矩与转角波形以及实时采集的电机电流、扭矩与转角波形；
图像显示区(23)，用于显示采集的图像信号，以帧的方式显示；
基本信息提示(24)，用于显示当前的隔离开关动作状态，当前数据的上传状态与当前隔离开关分合闸所用时间；
状态判定结果显示区(25)，用于显示状态评估结果，即是否完成分合闸，是否存在故障，故障类型与故障区域。
11.根据权利要求4所述的GIS隔离开关状态确定系统，其特征在于：所述记录查看界面(14)上设有：
历史波形查看按钮(26)，用于查看指定记录分合闸动作时的采样信号波形；
历史图片播放按钮(27)，用于查看指定记录分合闸动作时视频图像传感器所提取的图像。
12.根据权利要求4所述的GIS隔离开关状态确定系统，其特征在于：所述记录查看界面(14)上还设有：
数据库总库显示区(28)，所述数据库总库显示区(28)用于显示数据库总库的内容，且每一条记录都能够被选中以查看分合闸的波形与图像；
历史波形显示区(29)，所述历史波形显示区(29)用于显示指定记录的分合闸动作时的信号波形；
历史图像显示区(30)，所述历史图像显示区(30)用于显示指定记录的分合作动作时的图像集，以帧的方式进行播放。
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