CN115855754A - 关联于断路器动作状态的gis中潜伏性金属微粒在线监测系统及方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及高电压电工电器技术和GIS/GIL内缺陷检测领域，公开了关联于断路器动作状态的GIS中潜伏性金属微粒在线监测系统及方法，本发明采用加速度传感器和超声传感器联合检测的方法，对GIS设备内潜伏性金属微粒的识别及其参数评估具有极为准确、可靠的工作效果；本发明采用的声检测法能够有效地克服现场电磁信号干扰，对GIS设备内运动微粒的检测具有最高的灵敏度；本发明的超声信号采集装置的工作方式与断路器动作状态相关联，可以提高大规模、高分辨率信号的采集效率，降低工作能耗与成本。
Description
技术领域
本发明属于涉及GIS/GIL内缺陷检测领域，具体涉及关联于断路器动作状态的GIS中潜伏性金属微粒在线监测系统及方法。
背景技术
目前，自由金属微粒仍是气体绝缘组合电器(GIS)绝缘强度的主要威胁之一。自由金属微粒在GIS内带电后将受到电场力的作用而从GIS壳体表面跳起并在腔体内跳动。在交变电场力的作用下，金属微粒的运动方向将不断变化并在与GIS壳体碰撞时发出声信号，而声信号检测法对GIS内自由金属微粒的检测与参数识别具有极高的灵敏度和准确度，因此通过采集运动微粒碰撞壳体时产生的声信号可以实现对金属微粒特征参数的评估，进而判断其绝缘危害情况。
然而在GIS实际运行条件下，由于壳体表面脏污、静电吸附力以及微粒自身属性(如等质量片状金属微粒相对于球形以及线形微粒更难起跳)等作用，使微粒在GIS正常运行电压下无法起跳，形成具有高度绝缘威胁的潜伏性金属微粒，导致一般的GIS金属微粒监测系统在长期运行期间无法采集到大量、高分辨率声信号以进行有效的数据挖掘，难以对微粒进行状态检测、参数识别和及时清理。因此，针对GIS内潜伏性金属微粒的检测是亟需解决的问题。
发明内容
本发明的目的在于克服上述不足，提供关联于断路器动作状态的GIS中潜伏性金属微粒在线监测系统及方法，能够对GIS内潜伏性金属微粒的识别及其参数评估。
为了达到上述目的，关联于断路器动作状态的GIS中潜伏性金属微粒在线监测系统，包括：
加速度传感器，用于采集GIS设备中断路器产生的冲击振动强度；
加速度信号采集装置，用于根据加速度传感器的数据，获取GIS设备内断路器动作的加速度信号；
超声传感器，用于采集GIS设备内上不同部位的潜伏性微粒运动产生的超声信号；
超声信号采集装置，用于根据超声传感器采集的数据，获取GIS设备内的动作状态和微粒运动的超声信号；
信号转换处理装置，用于对GIS设备内断路器动作的加速度信号、动作状态和微粒运动的超声信号进行预处理，并发送到专家系统；
专家系统，用于在接收到的数据中分析出金属微粒和潜伏性金属微粒运动声信号，与预设值进行对比，得到最终结果；
采集装置控制模块，用于根据专家系统的数据，对超声信号采集装置的采样率和采样时间进行调整。
加速度传感器和超声传感器均采用压电式传感器。
加速度信号采集装置采用高速数据采集卡，采集卡的采集参数包括采样点数、采样周期和采样范围。
信号转换处理装置包括模数转换器、滤波器和放大器，模数转换器连接超声传感器和滤波器，滤波器连接放大器，放大器连接信号转换处理装置。
专家系统采用数字信号处理器。
加速度传感器设置在GIS断路器壳体的外表面。
超声传感器设置在GIS断路器、隔离开关和母线的壳体外表面。
关联于断路器动作状态的GIS中潜伏性金属微粒在线监测系统的工作方法，包括：
采集GIS断路器动作后壳体产生的冲击振动强度；
采集GIS断路器不同部位的潜伏性微粒运动产生的超声信号；
若未采集到GIS断路器动作后壳体产生的冲击振动信号，则保持当前模式采集GIS断路器不同部位的潜伏性微粒运动产生的超声信号；
若采集到GIS断路器动作后壳体产生的冲击振动信号，则提高采样率和采集时间采集GIS断路器不同部位的潜伏性微粒运动产生的超声信号。
GIS断路器不同部位的潜伏性微粒运动产生的超声信号进行转换、滤波和放大后，进行分析和储存。
与现有技术相比，本发明采用加速度传感器和超声传感器联合检测的方法，对GIS设备内潜伏性金属微粒的识别及其参数评估具有极为准确、可靠的工作效果；本发明采用的声检测法能够有效地克服现场电磁信号干扰，对GIS设备内运动微粒的检测具有最高的灵敏度；本发明的超声信号采集装置的工作方式与断路器动作状态相关联，可以提高大规模、高分辨率信号的采集效率，降低工作能耗与成本。
附图说明
图1为本发明的系统图；
图2为本发明的流程图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明的较佳实施例进行详细阐述，以使本发明的优点和特征能更易于被本领域技术人员理解，从而对本发明的保护范围做出更为清楚明确的界定。
参见图1，关联于断路器动作状态的GIS中潜伏性金属微粒在线监测系统，包括加速度传感器和超声传感器，加速度传感器和超声传感器与GIS设备连接，加速度传感器连接至加速度信号采集装置，超声传感器连接至超声信号采集装置，各信号采集装置连接有信号转换处理装置，信号转换处理装置连接到专家系统，专家系统进行信号的处理，判定断路器的动作状态后再通过采集装置控制模块来决定超声信号采集装置的采样率和采样时间等。
加速度传感器，用于采集GIS设备中断路器产生的冲击振动强度；加速度传感器设置在GIS断路器壳体的外表面。加速度传感器的灵敏度和量程可以根据待测GIS断路器动作后壳体产生的冲击振动强度进行选择，实现在线监测系统的快速性和可靠性的情况下，这是容易实现的。
加速度信号采集装置，用于根据加速度传感器的数据，获取GIS设备内断路器动作的加速度信号；加速度信号采集装置采用高速数据采集卡，采集卡的采集参数包括采样点数、采样周期和采样范围，能够根据断路器动作的加速度信号特性进行选择。
超声传感器，用于采集GIS设备内上不同部位的潜伏性微粒运动产生的超声信号；超声传感器设置在GIS断路器、隔离开关和母线的壳体外表面。超声传感器的灵敏度和量程可以根据GIS不同部位的潜伏性微粒运动产生的超声信号特性来选择，包括微粒运动产生超声信号的频率、幅值等。
超声信号采集装置，用于根据超声传感器采集的数据，获取GIS设备内的动作状态和微粒运动的超声信号，能够根据断路器动作状态和微粒运动的超声信号特性决定。
信号转换处理装置，用于对GIS设备内断路器动作的加速度信号、动作状态和微粒运动的超声信号进行预处理，并发送到专家系统；信号转换处理装置包括模数转换器、滤波器和放大器，模数转换器连接超声传感器和滤波器，滤波器连接放大器，放大器连接信号转换处理装置，实现对收到的传感器检测信号的预处理，输出专家系统所需要的信号。
专家系统，用于在接收到的数据中分析出金属微粒和潜伏性金属微粒运动声信号，与预设值进行对比，得到最终结果；专家系统采用数字信号处理器，能够根据断路器动作状态对采集到的常规金属微粒和潜伏性金属微粒运动声信号进行对比并采用不同的分析与存储等。
采集装置控制模块，用于根据专家系统的数据，对超声信号采集装置的采样率、采样时间和采样范围进行调整。在GIS设备内的断路器未动作时，控制超声信号采集装置为常规工作性能与模式，进行一般信号采集；当专家系统经分析加速度信号后判定断路器为动作状态时，立刻提高工作性能，包括提高采样率、采集时间以及大规模、高频率捕捉动作前后特征信号等，采集潜伏性金属微粒运动过程中的声信号，直至有效信号的消失。
优选的，加速度传感器和超声传感器均采用压电式传感器。
优选的，专家系统为工业级计算机，具备测量比较、综合放大、信号触发与实时可控这四个关键功能。计算机中包含专业的关联于断路器动作状态的GIS内自由金属微粒识别与评估算法。算法具有自适应功能
关联于断路器动作状态的GIS中潜伏性金属微粒在线监测系统的工作方法，包括：
采集GIS断路器动作后壳体产生的冲击振动强度；
采集GIS断路器不同部位的潜伏性微粒运动产生的超声信号；
GIS断路器不同部位的潜伏性微粒运动产生的超声信号进行转换、滤波和放大后，进行分析和储存。
若未采集到GIS断路器动作后壳体产生的冲击振动信号，则保持当前模式采集GIS断路器不同部位的潜伏性微粒运动产生的超声信号；
若采集到GIS断路器动作后壳体产生的冲击振动信号，则提高采样率和采集时间采集GIS断路器不同部位的潜伏性微粒运动产生的超声信号。
最后应该说明的是：所描述的实施例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，本领域技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其它实施例，都属于本申请保护的范围。
以上只通过说明的方式描述了本发明的某些示范性实施例，毋庸置疑，对于本领域的普通技术人员，在不偏离本发明的精神和范围的情况下，可以用各种不同的方式对所描述的实施例进行修正。因此，上述附图和描述在本质上是说明性的，不应理解为对本发明权利要求保护范围的限制。
Claims (9)
1.关联于断路器动作状态的GIS中潜伏性金属微粒在线监测系统，其特征在于，包括：
加速度传感器，用于采集GIS设备中断路器产生的冲击振动强度；
加速度信号采集装置，用于根据加速度传感器的数据，获取GIS设备内断路器动作的加速度信号；
超声传感器，用于采集GIS设备内上不同部位的潜伏性微粒运动产生的超声信号；
超声信号采集装置，用于根据超声传感器采集的数据，获取GIS设备内的动作状态和微粒运动的超声信号；
信号转换处理装置，用于对GIS设备内断路器动作的加速度信号、动作状态和微粒运动的超声信号进行预处理，并发送到专家系统；
专家系统，用于在接收到的数据中分析出金属微粒和潜伏性金属微粒运动声信号，与预设值进行对比，得到最终结果；
采集装置控制模块，用于根据专家系统的数据，对超声信号采集装置的采样率和采样时间进行调整。
2.根据权利要求1所述的关联于断路器动作状态的GIS中潜伏性金属微粒在线监测系统，其特征在于，加速度传感器和超声传感器均采用压电式传感器。
3.根据权利要求1所述的关联于断路器动作状态的GIS中潜伏性金属微粒在线监测系统，其特征在于，加速度信号采集装置采用高速数据采集卡，采集卡的采集参数包括采样点数、采样周期和采样范围。
4.根据权利要求1所述的关联于断路器动作状态的GIS中潜伏性金属微粒在线监测系统，其特征在于，信号转换处理装置包括模数转换器、滤波器和放大器，模数转换器连接超声传感器和滤波器，滤波器连接放大器，放大器连接信号转换处理装置。
5.根据权利要求1所述的关联于断路器动作状态的GIS中潜伏性金属微粒在线监测系统，其特征在于，专家系统采用数字信号处理器。
6.根据权利要求1所述的关联于断路器动作状态的GIS中潜伏性金属微粒在线监测系统，其特征在于，加速度传感器设置在GIS断路器壳体的外表面。
7.根据权利要求1所述的关联于断路器动作状态的GIS中潜伏性金属微粒在线监测系统，其特征在于，超声传感器设置在GIS断路器、隔离开关和母线的壳体外表面。
8.关联于断路器动作状态的GIS中潜伏性金属微粒在线监测系统的工作方法，其特征在于，包括：
采集GIS断路器动作后壳体产生的冲击振动强度；
采集GIS断路器不同部位的潜伏性微粒运动产生的超声信号；
若未采集到GIS断路器动作后壳体产生的冲击振动信号，则保持当前模式采集GIS断路器不同部位的潜伏性微粒运动产生的超声信号；
若采集到GIS断路器动作后壳体产生的冲击振动信号，则提高采样率和采集时间采集GIS断路器不同部位的潜伏性微粒运动产生的超声信号。
9.根据权利要求8所述的关联于断路器动作状态的GIS中潜伏性金属微粒在线监测系统的工作方法，其特征在于，GIS断路器不同部位的潜伏性微粒运动产生的超声信号进行转换、滤波和放大后，进行分析和储存。
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| CN116799965A (zh) * | 2023-08-24 | 2023-09-22 | 西安前进电器实业有限公司 | 一种真空断路器功耗智能控制方法及系统 |
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