CN117129201A - 开关机械特性动态性能检测系统 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了开关机械特性动态性能检测系统，本发明涉及开关机械特性检测技术领域。通过用于采集开关特性电流特征电流信号或者电压信号，对采集的电流信号进行I‑V转换，或对采集的电压信号进行放大，并输出处理后的信号，同时提取形态开闭加权复合滤波；用于将电流特征提取处理单元输出的信号和信号发生单元产生的正弦扫频信号进行加法叠加，对于开环测试，选择并输出加法器输出的信号和信号发生单元输出的正弦扫频信号，所述频率分析单元，用于接收系统动态性能测试控制单元选择并输出的信号，进行频域的分析，从而实现动态测试中闭环和开环的各项频率性能测试，实现检测作用。
Description
技术领域
本发明涉及开关机械特性检测技术领域，具体为开关机械特性动态性能检测系统。
背景技术
当前电网系统发展迅速，供电安全和稳定性越来越引起人们的重视，高压断路器是电网中的重要组成部分，高压断路器可靠动作是电力系统能够可靠运行的一个重要保障。根据CIGRE对断路器事故的三次调查可以发现，操动机构主要故障率在第三次调查中达到了61％，相对于第一次、第二次的33％和44％的故障率有明显的上升。根据开关专业工作总结可以发现，分合闸线圈回路、传动以及储能机构部分故障占了常见故障的绝大部分。因此，对断路器机械状态进行监测，并在某个部位发生故障时及时诊断并报警，对于提高电网安全稳定性具有非常重要的意义。
发明内容
针对现有技术的不足，本发明提供了开关机械特性动态性能检测系统，解决了背景技术提出的问题。
为实现以上目的，本发明通过以下技术方案予以实现：开关机械特性动态性能检测系统，包括：
电流特征提取处理单元，用于采集开关特性电流特征电流信号或者电压信号，对采集的电流信号进行I-V转换，或对采集的电压信号进行放大，并输出处理后的信号，同时提取形态开闭加权复合滤波；
信号发生单元，用于根据动态性能测试需要，产生测试所需的正弦扫频信号；
加法器，用于将电流特征提取处理单元输出的信号和信号发生单元产生的正弦扫频信号进行加法叠加；
系统动态性能测试控制单元和频率分析单元。
优选的，所述系统动态性能测试控制单元，用于同时接收加法器、信号发生单元和电流特征提取处理单元输出的信号，根据动态性能测试要求，选择并输出信号，其中所述根据动态性能测试要求，选择并输出信号为：
对于闭环测试，选择并输出电流特征提取处理单元输出的信号和信号发生单元输出的弦扫频信号，
对于开环测试，选择并输出加法器输出的信号和信号发生单元输出的正弦扫频信号。
优选的，所述频率分析单元，用于接收系统动态性能测试控制单元选择并输出的信号，进行频域的分析，从而实现动态测试中闭环和开环的各项频率性能测试。
优选的，所述电流特征提取处理单元提取形态滤波，设X(k)和A(t)分别代表原始信号和结构元素，其中结构元素A(t)的长度比X(k)短，所述形态开闭加权复合滤波通过膨胀和腐蚀运算组合形成，腐蚀和膨胀运算的定义如下：
由膨胀和腐蚀运算可得形态开、闭分别为
形态开、闭运算具有滤波功能，其中，开运算可去掉毛刺和孤立点，滤除信号中的正脉冲噪声；闭运算可填补孔洞和裂缝，滤除信号中的负脉冲噪声，目前运用较多的是由Maragos提出的开-闭和闭-开运算组合而成的形态滤波器
该滤波器虽然可同时抑制信号中的正、负脉冲噪声，但由于在级联过程中采用了相同的结构元素,导致其只能对一种噪声有较好的滤波效果，而不能很好地处理各种噪声，且开闭运算顺序调换之后滤波效果不是简单的对称关系，所以简单地取两者的平均值会带来较大的误差。因此，在原有的数学形态学开闭运算滤波算法的基础上，获得一种双结构元素的形态开闭加权复合滤波算法：
式中λ1、λ2为加权系数，且λ1+λ2＝1。为取得较好的滤波效果，通常滤除白噪声使用半圆结构元素，滤除脉冲噪声一般采用三角形结构元素。以正常状态下分闸线圈电流为例，经过大量仿真实验验证，λ1、λ2大小分别为0.64和0.36时，能获得较好的滤波效果。通过计算可以发现两者相关系数高达0.9582，均方根误差只有0.0477，很好地满足了降噪要求。
采集开关特性电流特征电流信号或者电压信号，对采集的电流信号进行I-V转换，或对采集的电压信号进行放大，并输出处理后的信号；根据动态性能测试需要，产生测试所需的正弦扫频信号；将所述处理后的信号和测试所需的正弦扫频信号进行加法叠加；同时接收所述处理后的信号、测试所需的正弦扫频信号和叠加信号，根据动态性能测试要求，选择并输出信号，其中所述根据动态性能测试要求，选择并输出信号为：对于闭环测试，选择并输出所述处理后的信号和测试所需的正弦扫频信号，对于开环测试，选择并输出所述叠加信号和测试所需的正弦扫频信号；接收所述选择并输出的信号，进行频域的分析，从而实现动态测试中闭环和开环的各项频率性能测试。
有益效果
本发明提供了开关机械特性动态性能检测系统。与现有技术相比具备以下有益效果：
开关机械特性动态性能检测系统，通过用于采集开关特性电流特征电流信号或者电压信号，对采集的电流信号进行I-V转换，或对采集的电压信号进行放大，并输出处理后的信号，同时提取形态开闭加权复合滤波；信号发生单元，用于根据动态性能测试需要，产生测试所需的正弦扫频信号；加法器，用于将电流特征提取处理单元输出的信号和信号发生单元产生的正弦扫频信号进行加法叠加，对于开环测试，选择并输出加法器输出的信号和信号发生单元输出的正弦扫频信号，所述频率分析单元，用于接收系统动态性能测试控制单元选择并输出的信号，进行频域的分析，从而实现动态测试中闭环和开环的各项频率性能测试，实现检测作用。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例，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。
本发明提供一种技术方案：开关机械特性动态性能检测系统，包括：
电流特征提取处理单元，用于采集开关特性电流特征电流信号或者电压信号，对采集的电流信号进行I-V转换，或对采集的电压信号进行放大，并输出处理后的信号，同时提取形态开闭加权复合滤波；
信号发生单元，用于根据动态性能测试需要，产生测试所需的正弦扫频信号；
加法器，用于将电流特征提取处理单元输出的信号和信号发生单元产生的正弦扫频信号进行加法叠加；
系统动态性能测试控制单元和频率分析单元。
所述系统动态性能测试控制单元，用于同时接收加法器、信号发生单元和电流特征提取处理单元输出的信号，根据动态性能测试要求，选择并输出信号，其中所述根据动态性能测试要求，选择并输出信号为：
对于闭环测试，选择并输出电流特征提取处理单元输出的信号和信号发生单元输出的弦扫频信号，
对于开环测试，选择并输出加法器输出的信号和信号发生单元输出的正弦扫频信号。
所述频率分析单元，用于接收系统动态性能测试控制单元选择并输出的信号，进行频域的分析，从而实现动态测试中闭环和开环的各项频率性能测试。
所述电流特征提取处理单元提取形态滤波，电流特征提取处理单元内部包括滤波器，设X(k)和A(t)分别代表原始信号和结构元素，其中结构元素A(t)的长度比X(k)短，所述形态开闭加权复合滤波通过膨胀和腐蚀运算组合形成，腐蚀和膨胀运算的定义如下：
由膨胀和腐蚀运算可得形态开、闭分别为
形态开、闭运算具有滤波功能，其中，开运算可去掉毛刺和孤立点，滤除信号中的正脉冲噪声；闭运算可填补孔洞和裂缝，滤除信号中的负脉冲噪声，目前运用较多的是由Maragos提出的开-闭和闭-开运算组合而成的形态滤波器。
该滤波器虽然可同时抑制信号中的正、负脉冲噪声，但由于在级联过程中采用了相同的结构元素,导致其只能对一种噪声有较好的滤波效果，而不能很好地处理各种噪声，且开闭运算顺序调换之后滤波效果不是简单的对称关系，所以简单地取两者的平均值会带来较大的误差。因此，在原有的数学形态学开闭运算滤波算法的基础上，提出了一种双结构元素的形态开闭加权复合滤波算法：
式中λ1、λ2为加权系数，且λ1+λ2＝1。为取得较好的滤波效果，通常滤除白噪声使用半圆结构元素，滤除脉冲噪声一般采用三角形结构元素。以正常状态下分闸线圈电流为例，经过大量仿真实验验证，λ1、λ2大小分别为0.64和0.36时，能获得较好的滤波效果。通过计算可以发现两者相关系数高达0.9582，均方根误差只有0.0477，很好地满足了降噪要求。
采集开关特性电流特征电流信号或者电压信号，对采集的电流信号进行I-V转换，或对采集的电压信号进行放大，并输出处理后的信号；根据动态性能测试需要，产生测试所需的正弦扫频信号；将所述处理后的信号和测试所需的正弦扫频信号进行加法叠加；同时接收所述处理后的信号、测试所需的正弦扫频信号和叠加信号，根据动态性能测试要求，选择并输出信号，其中所述根据动态性能测试要求，选择并输出信号为：对于闭环测试，选择并输出所述处理后的信号和测试所需的正弦扫频信号，对于开环测试，选择并输出所述叠加信号和测试所需的正弦扫频信号；接收所述选择并输出的信号，进行频域的分析，从而实现动态测试中闭环和开环的各项频率性能测试。
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。
尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。
Claims (5)
1.开关机械特性动态性能检测系统，其特征在于：包括：
电流特征提取处理单元，用于采集开关特性电流特征电流信号或者电压信号，对采集的电流信号进行I-V转换，或对采集的电压信号进行放大，并输出处理后的信号，同时提取形态开闭加权复合滤波；
信号发生单元，用于根据动态性能测试需要，产生测试所需的正弦扫频信号；
加法器，用于将电流特征提取处理单元输出的信号和信号发生单元产生的正弦扫频信号进行加法叠加；
系统动态性能测试控制单元和频率分析单元。
2.根据权利要求1所述的开关机械特性动态性能检测系统，其特征在于：所述系统动态性能测试控制单元，用于同时接收加法器、信号发生单元和电流特征提取处理单元输出的信号，根据动态性能测试要求，选择并输出信号，其中所述根据动态性能测试要求，选择并输出信号为：
对于闭环测试，选择并输出电流特征提取处理单元输出的信号和信号发生单元输出的弦扫频信号，
对于开环测试，选择并输出加法器输出的信号和信号发生单元输出的正弦扫频信号。
3.根据权利要求1所述的开关机械特性动态性能检测系统，其特征在于：所述频率分析单元，用于接收系统动态性能测试控制单元选择并输出的信号进行频域的分析，从而实现动态测试中闭环和开环的各项频率性能测试。
4.根据权利要求1所述的开关机械特性动态性能检测系统，其特征在于：所述电流特征提取处理单元提取形态滤波，设X(k)和A(t)分别代表原始信号和结构元素，其中结构元素A(t)的长度比X(k)短，腐蚀和膨胀运算的定义如下：
由膨胀和腐蚀运算可得形态开、闭运算分别为
形态开、闭运算具有滤波功能，其中，开运算可去掉毛刺和孤立点，滤除信号中的正脉冲噪声；闭运算可填补孔洞和裂缝，滤除信号中的负脉冲噪声。
5.根据权利要求4所述的开关机械特性动态性能检测系统，其特征在于：所述形态开闭加权复合滤波通过膨胀和腐蚀运算组合形成。
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| CN202311220254.XA CN117129201A (zh) | 2023-09-21 | 2023-09-21 | 开关机械特性动态性能检测系统 |
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| CN202311220254.XA CN117129201A (zh) | 2023-09-21 | 2023-09-21 | 开关机械特性动态性能检测系统 |
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Country Status (1)
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| CN (1) | CN117129201A (zh) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN117849607A (zh) * | 2024-03-07 | 2024-04-09 | 温州港源电子有限公司 | 一种基于人工智能的汽车开关性能检测系统和方法 |
-
2023
- 2023-09-21 CN CN202311220254.XA patent/CN117129201A/zh active Pending
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|---|---|---|---|---|
| CN117849607A (zh) * | 2024-03-07 | 2024-04-09 | 温州港源电子有限公司 | 一种基于人工智能的汽车开关性能检测系统和方法 |
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