CN114062919A - 真空灭弧室的破裂监测方法、装置、系统和可读存储介质 - Google Patents

Abstract

本申请公开了真空灭弧室的破裂监测方法、装置、系统和可读存储介质，其中由天线采集真空灭弧室产生的电磁波信号，并将其转换为原始电信号，然后服务器对原始电信号进行处理得到目标信号，另外设置第一时间段和第二时间段，在第一时间段内，目标信号的幅值超过预设阈值的脉冲次数大于第一预设值，且在第二时间段内，目标信号的幅值超过预设阈值的脉冲次数小于第二预设值时，判断为真空灭弧室破裂。该申请可以不用改变真空灭弧室的结构，直接利用天线来采集真空灭弧室产生的电磁波信号，从而进行真空灭弧室的破裂监测，有利于保持真空灭弧室的内部结构稳定性。

Description

真空灭弧室的破裂监测方法、装置、系统和可读存储介质

技术领域

本申请涉及故障监测技术领域，具体涉及一种真空灭弧室的破裂监测方法、装置、系统和可读存储介质。

背景技术

近年来随着社会发展，经济水平进一步提高，对电力系统的可靠性和稳定性要求越来越高。真空断路器是电力系统中常用的保护和控制装置，常见于工矿企业、发电厂和变电站中，虽然真空断路器的发生故障的概率较小，但是一旦发生故障将造成严重的经济损失。因此对真空断路器进行故障监测，及时发现缺陷和问题显得尤为重要。

真空断路器的主要结构是真空灭弧室，真空断路器的故障监测主要体现在对真空灭弧室的破裂监测。

目前行业里的真空灭弧室破裂监测方法，主要是通过改变灭弧室的内部结构，内置真空度传感器来实现在线监测。但是这种方法需要改变真空灭弧室的内部结构，不利于真空灭弧室内部结构的稳定性。

发明内容

有鉴于此，本申请提供了一种真空灭弧室的破裂监测方法、装置、系统和可读存储介质，用于解决现有的真空灭弧室破裂监测方法需要改变真空灭弧室内部结构，不利于真空灭弧室内部结构稳定的问题。

为实现以上目的，现提出的方案如下：

第一方面，本申请实施例提供了一种真空灭弧室的破裂监测方法，该方法应用于服务器，包括：

获取真空灭弧室的原始电信号，其中，所述原始电信号是由天线采集真空灭弧室产生的电磁波信号，并对所述电磁波信号转换得到的；

对所述原始电信号进行处理得到目标信号；

所述目标信号的幅值在第一时间段内超过预设阈值的脉冲次数大于第一预设值，并且所述目标信号的幅值在第二时间段内超过所述预设阈值的脉冲次数小于第二预设值时，判断为真空灭弧室破裂。

第二方面，本申请实施例提供了一种真空灭弧室的破裂监测装置，包括：

信号获取模块，用于获取真空灭弧室的原始电信号，其中，原始电信号是由天线采集真空灭弧室产生的电磁波信号，并对电磁波信号转换得到的；

信号处理模块，用于对原始电信号进行处理得到目标信号；

破裂判断模块，用于当目标信号的幅值在第一时间段内超过预设阈值的脉冲次数大于第一预设值，并且在第二时间段内超过预设阈值的脉冲次数小于第二预设值时，判断真空灭弧室破裂。

第三方面，本申请实施例提供了一种真空灭弧室的破裂监测系统，包括：

天线，用于采集真空灭弧室产生的电磁波信号，并将所述电磁波信号转换为原始电信号。

服务器，用于执行上述第一方面提供的真空灭弧室的破裂监测方法；

继电器，用于监测到真空灭弧室的破裂后发出破裂警报。

第四方面，本申请实施例提供了一种可读存储介质，所述可读取存储介质中存储有程序代码，所述程序代码可被服务器调用，实现上述第一方面提供的真空灭弧室破裂判断方法。

与现有技术相比，本申请技术方案的有益效果是：

本申请实施例提供的一种真空灭弧室的破裂判断方法，通过服务器获取真空灭弧室的原始电信号，其中原始电信号是由天线采集真空灭弧室产生的电磁波信号并对电磁波信号转换得到的，服务器再对原始电信号进行处理，得到目标信号，判断目标信号的幅值在第一时间段和第二时间段内超过预设阈值的次数，若目标信号的幅值在第一时间段内超过预设阈值的次数大于第一预设值，在第二时间段内超过预设阈值的次数小于第二预设值，则判断为真空灭弧室破裂。该申请可以在不改变真空灭弧室结构的情况下对真空灭弧室是否破裂进行监测，有效保证真空灭弧室内部结构的稳定性。

另外，该申请可以实现对真空灭弧室实时准确的监测，保障了真空灭弧室在线监测的有效性，避免了因监测不及时导致发生事故，保障电力系统安全稳定运行，使工作人员生命财产安全得到有效保护。

附图说明

图1为本申请实施例提供的真空灭弧室破裂监测的一种系统架构图；

图2为本申请实施例提供的真空灭弧室结构示意图；

图3为本申请实施例提供的放电电压V_B与真空灭弧室真空度的对应关系图；

图4为本申请实施例提供的真空灭弧室破裂后脉冲放电的电磁波信号图；

图5为本申请实施例提供的真空灭弧室产生的电磁波信号的频谱；

图6和图7为本申请实施例提供的真空灭弧室破裂监测方法的可选流程图；

图8为本申请实施例提供的真空灭弧室破裂监测装置的装置结构示意图；

图9为本申请实施例提供的真空灭弧室破裂检测装置的一种可选结构示意图。

具体实施方式

下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请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申请一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，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，都属于本申请保护的范围。

图1为本申请实施例提供的真空灭弧室破裂监测的一种系统架构图，如图1所示，该系统架构可以包括：真空灭弧室1、天线2、服务器3。

其中，真空灭弧室1的内部结构可以包括：静端盖板11、动端盖板12、绝缘外壳13、静导电杆14、动导电杆15、触头16、波纹管17、屏蔽罩18，如图2所示。

在本申请的实施例中，真空灭弧室1在正常工作状态下为真空状态，其真空度保持不变，真空灭弧室1间隙的绝缘性能较高，不会发生脉冲放电；当真空灭弧室1破裂后，外界气体进入间隙，导致真空灭弧室1的真空度降低，根据帕邢(Paschen)定律，其绝缘性能下降，触头16和屏蔽罩18之间发生脉冲放电，并向外辐射电磁波信号，图3示出了真空灭弧室1内触头16和屏蔽罩18之间的巴申曲线，从图3中可以看出，当真空度低于临界值时放电电压V_B降低，放电电压V_B持续降低到最低点时表示真空灭弧室的放电最剧烈，临界值设置为5×10^-4Torr，其中利用工频信号可以确定脉冲放电的时间和相位，工频信号指的是真空灭弧室1在触头16上施加的电源电压，如图4所示。在本申请提供的实施例中，即使电源电压改变，高压真空断路器的容量也发生改变，真空灭弧室1产生的电磁波信号的频率都是0～100khz，如图5所示，图5表示真空灭弧室产生的电磁波信号幅值和频率的对应关系，横坐标表示电磁波信号的频率，纵坐标表示电磁波信号的幅值，从图5中可以看出，电磁波信号的频率在0～100khz时，所对应的幅值较大，而大于100khz以后，电磁波信号的幅值明显减小，因此电磁波信号的主要能量集中在100khz以内，由图可知其更加集中在60khz以内。而脉冲放电产生的电磁波信号可以与环境中的其他电磁信号区分开来，因此天线2可以更准确的捕捉到放电产生的电磁波信号。天线2可以是环形天线，环形天线可以用样频率fs＝250kHz来采集真空灭弧室1产生的电磁波。可选的，环形天线可以放置在距离真空灭弧室0.5～1.5m处，并且以环形平面正对真空灭弧室1。此时，天线2将采集到的电磁波信号转换成原始电信号，服务器3可以对原始电信号进行处理的到目标信号，然后利用目标信号及时、可靠地对真空灭弧室是否破裂进行判断。

基于此，本申请实施例中提供了一种真空灭弧室的破裂监测方法，请参阅图6，图6示出了本申请实施例提供的真空灭弧室1破裂监测方法的一种可选流程示意图，以该方法应用于图1中的服务器为例进行说明，包括以下步骤：

S1：获取真空灭弧室的原始电信号。

具体地，真空灭弧室1破裂后向外辐射电磁波信号，天线2对其进行采集，并将采集到的电磁波信号转换成原始电信号，此时服务器可以获取到该原始电信号。

S2：对原始电信号进行处理得到目标信号。

经过步骤S1后，服务器3将原始电信号进行处理得到目标信号，对原始电信号进行处理可以提高目标信号的精度。

S3：当目标信号的幅值在第一时间段内超过预设阈值的脉冲次数大于第一预设值，并且目标信号的幅值在第二时间段内超过预设阈值的脉冲次数小于第二预设值时，判断为真空灭弧室破裂。

首先设定第一时间段T1、第二时间段T2、第一预设值M1、第二预设值M2和阈值；其中，T1的起始时间为真空灭弧室开始产生脉冲放电的时间；T2是与T1连续的时间段，T1和T2的时间长度可以不同，具体时间要根据真空灭弧室1所处的环境来判断破裂后外界气体进入真空灭弧室1的速度来决定。

可选的，第一预设值M1为1000次、第二预设值M2为30次。

当目标信号的幅值在T1内超过预设阈值的脉冲次数大于M1，并且目标信号的幅值在T2内超过预设阈值的脉冲次数小于M2时，服务器3可以判断真空灭弧室破裂。

本申请实施例提供的真空灭弧室1破裂判断方法，可以直接利用环形天线2来采集真空灭弧室1产生的电磁波信号，并将其转化为原始电信号，以供服务器3对原始电信号进行处理，从而利用处理后的原始电信号继续幅值和阈值的比较来判断真空灭弧室1是否破裂。该方法可以在不改变真空灭弧室1结构的情况下对真空灭弧室1是否破裂进行监测，有效保证真空灭弧室1内部结构的稳定性。

另外，该申请可以实现对真空灭弧室1实时准确的监测，保障了真空灭弧室1在线监测的有效性，避免了因监测不及时导致发生事故，保障电力系统安全稳定运行，使工作人员生命财产安全得到有效保护。

在本申请的一些实施例中，对上述步骤S2对所述原始电信号进行处理得到目标信号的过程进行介绍。结合图7所示，该过程可以包括：

S21：对原始电信号进行离散化处理，以得到离散信号。

天线2可以将采集到的电磁波信号转换为连续的原始模拟电信号，服务器3可以将连续的原始模拟电信号输入数据采集系统，数据采集系统可以将其转换为离散的信号数据点，作为离散信号，其中数据采集系统的采样频率可以设置为250kHz；或者将原始电信号输入信号处理系统进行离散化处理，也可以得到离散信号。

S22：根据离散信号得到目标信号。

在本申请实施例中，可以直接将离散信号作为目标信号进行真空灭弧室1的破裂判断。除此之外，也可以再对离散信号进行一定处理得到目标信号，处理方式可以包括：将离散信号依次进行信号放大和滤波处理，以得到目标信号。可以利用服务器3将离散信号输入信号放大器，再将放大后的离散信号输入到滤波器进行滤波处理，去掉噪音信号，使得到的目标信号更准确。

其中，滤波器可以是低通滤波器和高通滤波器，将低频率的噪音信号和高频率的噪音信号都消除。

在上述实施例中，步骤S3中介绍了一种根据目标信号的幅值来对真空灭弧室是否破裂进行判断的方式，进一步地，本实施例中还提供了其他几种根据目标信号的幅值来对真空灭弧室是否破裂进行判断的方式，描述如下：

第一种实施方式：

在一个实施例中，当目标信号的幅值在第一时间段内超过预设阈值的脉冲次数大于第一预设值，第二时间段内超过预设阈值的脉冲次数大于第二预设值时，判断目标信号的幅值在第三时间段内超过预设阈值的脉冲次数是否小于第三预设值；若是，则判断真空灭弧室破裂。

可以设定第三预设值M3和第三时间段T3，T3是与T2连续的时间段，当目标信号的幅值在T1内超过预设阈值的脉冲次数大于M1，在T2内超过预设阈值的脉冲次数大于M2时，判断目标信号的幅值在T3内超过预设阈值的脉冲次数是否小于M3；若是，则判断所述真空灭弧室破裂。

第二种实施方式：

在一个实施例中，当目标信号的幅值在第一时间段内超过预设阈值的脉冲次数大于第一预设值，第二时间段内超过预设阈值的脉冲次数大于第二预设值时，判断目标信号的幅值在第三时间段内超过预设阈值的脉冲次数是否小于第三预设值；若是，则判断真空灭弧室破裂。

设定第四预设值M4和第四时间段T4，T4是与T3连续的时间段，当所述目标信号的幅值在T1内超过预设阈值的脉冲次数大于M1，在T2内超过所述预设阈值的脉冲次数大于M2时，在T3内超过所述预设阈值的脉冲次数大于M3，判断在T4内超过所述预设阈值的脉冲次数是否小于M4；若是，则判断所述真空灭弧室破裂。

第三种实施方式：

在一个实施例中，当目标信号的幅值在第一时间段内超过预设阈值的脉冲次数大于第一预设值，第二时间段内超过预设阈值的脉冲次数大于第二预设值时，判断目标信号的幅值在第三时间段内超过预设阈值的脉冲次数是否小于第三预设值；若是，则判断真空灭弧室破裂。

设定第五预设值M5和第五时间段T5，T5是与T4连续的时间段，当目标信号的幅值在T1内超过预设阈值的脉冲次数大于M1，在第T2内超过预设阈值的脉冲次数大于M2时，在T3内超过预设阈值的脉冲次数大于M3，在T4内超过预设阈值的脉冲次数大于M4，判断在T5内超过预设阈值的脉冲次数是否小于M5；若是，则判断所述真空灭弧室破裂。

第四种实施方式：

判断时间T1内目标信号的幅值超过预设阈值的脉冲次数是否大于M1，若大于M1则继续判断T2内超过预设阈值的脉冲次数是否小于M2，若满足条件则判断为真空灭弧室破裂，若不满足则继续判断T3内超过预设阈值的脉冲次数是否大于M3，若小于M3则判断为真空灭弧室破裂，若大于M3则继续判断T4和T5内超过预设阈值的次数，若脉冲次数都为0则判断为真空灭弧室破裂。

显然，通过本申请方案可以在不改变真空灭弧室1结构的情况下对真空灭弧室1是否破裂进行监测，有效保证真空灭弧室1内部结构的稳定性。从另一方面来说，该方案可以利用服务器3实时在线的监测真空灭弧室1是否破裂，提高了监测效率。

另外，该申请提供的实施例还可以判断真空灭弧室的其他非破裂式故障，方法如下：

当目标信号的幅值在T1内超过预设阈值的脉冲次数大于M1，在T2内超过预设阈值的脉冲次数大于M2，在T3内超过预设阈值的脉冲次数大于M3，在T4内超过预设阈值的脉冲次数大于M4，在T5内超过预设阈值的脉冲次数大于M5，则可以判断为真空灭弧室1有其他非破裂式故障。

下面对本申请实施例提供的真空灭弧室1破裂监测装置进行描述，下文描述的真空灭弧室1破裂监测装置与上文描述的空灭弧室破裂方法可相互对应参照。

首先，结合图8，对应用于服务器3的真空灭弧室1破裂监测装置进行介绍，如图8所示，该监测装置可以包括：

信号获取模块30，用于获取真空灭弧室的原始电信号，其中，原始电信号是由天线采集真空灭弧室产生的电磁波信号，并对电磁波信号转换得到的；

信号处理模块31，用于对原始电信号进行处理得到目标信号；

破裂判断模块32，用于当目标信号的幅值在第一时间段内超过预设阈值的脉冲次数大于第一预设值，并且在第二时间段内超过预设阈值的脉冲次数小于第二预设值时，判断真空灭弧室破裂。

可选的，信号处理模块30可以包括：

离散化处理模块，用于对原始电信号进行离散化处理，以得到离散信号；

离散信号放大模块，用于对离散信号进行放大处理；

滤波处理模块，用于对放大处理后的离散信号进行滤波处理，得到目标信号。

本申请实施例还提供一种可读存储介质，该可读存储介质可存储有程序代码，所述程序代码可被服务器3调用执行上述实施例中的真空灭弧室的破裂判断方法。

本申请实施例还公开了一种真空灭弧室1的破裂监测系统，如图9所示，该真空灭弧室1的破裂监测系统包括天线2、服务器3和报警器4。其中服务器3用于采集报警器用于监测到真空灭弧室1的破裂后发出破裂警报。

可选的，报警器4可以包括继电器，当服务器3判断真空灭弧室1破裂时，报警器4中的继电器响应发出警报。

最后，还需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。

本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。

对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本申请。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本申请的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本申请将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。

Claims (10)

1.一种真空灭弧室的破裂监测方法，其特征在于，应用于服务器，包括：

获取真空灭弧室的原始电信号，其中，所述原始电信号是由天线采集真空灭弧室产生的电磁波信号，并对所述电磁波信号转换得到的；

对所述原始电信号进行处理得到目标信号；

当所述目标信号的幅值在第一时间段内超过预设阈值的脉冲次数大于第一预设值，并且在第二时间段内超过所述预设阈值的脉冲次数小于第二预设值时，判断所述真空灭弧室破裂。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述对所述原始电信号进行处理得到目标信号，包括：

对所述原始电信号进行离散化处理，以得到离散信号；

根据所述离散信号得到所述目标信号。

3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述根据所述离散信号得到所述目标信号，包括：

将所述离散信号依次进行信号放大和滤波处理，以得到所述目标信号。

4.根据权利要求1-3任一项所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：

当所述目标信号的幅值在第一时间段内超过预设阈值的脉冲次数大于第一预设值，第二时间段内超过所述预设阈值的脉冲次数大于第二预设值时，判断所述目标信号的幅值在第三时间段内超过所述预设阈值的脉冲次数是否小于第三预设值；

若是，则判断所述真空灭弧室破裂。

5.根据权利要求1-3任一项所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：

当所述目标信号的幅值在第一时间段内超过预设阈值的脉冲次数大于第一预设值，第二时间段内超过所述预设阈值的脉冲次数大于第二预设值，且第三时间段内超过所述预设阈值的脉冲次数大于第三预设值时，判断所述目标信号的幅值在第四时间段内超过所述预设阈值的脉冲次数是否小于第四预设值；

若是，则判断所述真空灭弧室破裂。

6.根据权利要求1-3任一项所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：

当所述目标信号的幅值在第一时间段内超过预设阈值的脉冲次数大于第一预设值，第二时间段内超过所述预设阈值的脉冲次数大于第二预设值，第三时间段内超过所述预设阈值的脉冲次数大于第三预设值，且在第四时间段内超过所述预设阈值的脉冲次数大于第四预设值时，判断所述目标信号的幅值在第五时间段超过所述预设阈值的脉冲次数是否小于第五预设值；

若是，则判断所述真空灭弧室破裂。

7.一种真空灭弧室的破裂监测装置，其特征在于，包括：

信号获取模块，用于获取真空灭弧室的原始电信号，其中，所述原始电信号是由天线采集真空灭弧室产生的电磁波信号，并对所述电磁波信号转换得到的；

信号处理模块，用于对所述原始电信号进行处理得到目标信号；

破裂判断模块，用于当所述目标信号的幅值在第一时间段内超过预设阈值的脉冲次数大于第一预设值，并且在第二时间段内超过所述预设阈值的脉冲次数小于第二预设值时，判断所述真空灭弧室破裂。

8.根据权利要求7所述的装置，其特征在于，还包括：

离散化处理模块，用于对所述原始电信号进行离散化处理，以得到离散信号；

离散信号放大模块，用于对所述离散信号进行放大处理；

滤波处理模块，用于对放大处理后的离散信号进行滤波处理，得到目标信号。

9.一种真空灭弧室的破裂监测系统，其特征在于，包括：

天线，用于采集真空灭弧室产生的电磁波信号，并将所述电磁波信号转换为原始电信号；

服务器，用于执行权利要求1-6任一项所述的真空灭弧室的破裂监测方法；

报警器，用于监测到真空灭弧室的破裂后发出破裂警报。

10.一种可读存储介质，其特征在于，所述可读取存储介质中存储有程序代码，所述程序代码可被服务器调用执行如权利要求1-6任一项所述的方法。

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