CN209182488U - 一种故障确定装置 - Google Patents
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Abstract
本申请公开了一种故障确定装置，应用于互感器，包括用于获取故障的互感器的当前状态信号的信号采集装置；与信号采集装置连接、用于对当前状态信号进行处理得到故障信号的信号处理模块；与信号处理模块连接、用于将故障信号转换为数字信号的模数转换A/D转换器；与A/D转换器连接、用于根据数字信号利用预先构建的概率神经网络PNN确定故障类型的处理器。本申请的故障确定装置可以监测故障的互感器，并通过信号采集装置获取其当前状态信号，然后通过信号处理模块对当前状态信号进行处理，通过A/D转换器将其转换为对应的数字信号，将该数字信号通过PNN神经网络进一步确定故障类型，这样，有利于找到互感器的故障原因，帮助产品改进。
Description
技术领域
本申请涉及互感器检测技术领域，特别是涉及一种故障确定装置。
背景技术
互感器是常用的一种电子量测或保护器件，在高压大电流场合使用较多。在使用过程中，互感器难免会发生故障，由于价格低，发生故障后检修人员及时将故障的互感器替换下来，并不会进行返厂维修。但是，互感器的故障类型和原因有多种，例如由于过热、漏油等导致互感器故障，如果不对这些故障进行分析，不利于产品的改进。
因此，如何提供一种能解决上述技术问题的方案，是本领域的技术人员目前需要解决的问题。
实用新型内容
本申请的目的是提供一种故障确定装置，有利于找到互感器的故障原因，帮助产品方更好地改进产品。
为解决上述技术问题，本申请提供了一种故障确定装置，应用于互感器，包括：
用于获取故障的互感器的当前状态信号的信号采集装置；
与所述信号采集装置连接、用于对当前状态信号进行处理得到故障信号的信号处理模块；
与所述信号处理模块连接、用于将所述故障信号转换为数字信号的模数转换A/D转换器；
与所述A/D转换器连接、用于根据所述数字信号利用预先构建的概率神经网络PNN确定故障类型的处理器。
优选地，所述信号处理模块包括信号放大电路和/或滤波电路和/或抗干扰电路，其中，所述信号处理模块用于对当前状态信号进行放大处理和/或滤波处理和/或抗干扰处理得到所述故障信号。
优选地，该故障确定装置还包括：
与所述处理器连接、用于在确定所述互感器发生的所述故障类型后发出报警的报警装置。
优选地，所述信号采集装置包括：
与所述互感器连接、用于获取所述互感器的二次侧的电压信号的电压传感器；
与所述互感器连接、用于获取所述互感器的运行电流的电流传感器；
与所述互感器连接、用于获取所述互感器内部温度的温度传感器；
与所述互感器连接、用于获取所述互感器内部湿度的湿度传感器；
和与所述互感器连接、用于获取所述互感器内部预设气体浓度的气敏传感器。
优选地，该故障确定装置还包括：
与所述处理器连接的传输模块；
与所述传输模块连接、用于通过所述传输模块接收所述处理器发送的报警信息的终端。
优选地，所述传输模块为全球移动通讯系统/通用分组无线服务技术 GSM/GPRS模块。
优选地，所述处理器包括接口电路、复位电路、实时时钟芯片和存储芯片；
所述存储芯片用于存储所述数字信号和所述故障类型。
优选地，所述处理器为AT89C51单片机。
优选地，所述滤波电路为模拟低通滤波电路。
优选地，所述抗干扰电路包括运算放大器、电容模块以及分别与所述运算放大器和所述电容模块连接的电阻模块。
本申请提供了一种故障确定装置，应用于互感器，包括用于获取故障的互感器的当前状态信号的信号采集装置；与信号采集装置连接、用于对当前状态信号进行处理得到故障信号的信号处理模块；与信号处理模块连接、用于将故障信号转换为数字信号的模数转换A/D转换器；与A/D转换器连接、用于根据数字信号利用预先构建的概率神经网络PNN确定故障类型的处理器。
本申请的故障确定装置可以在线监测故障的互感器，并通过信号采集装置获取其当前状态信号，然后通过信号处理模块对当前状态信号进行处理，再通过A/D转换器将其转换为对应的数字信号，将该数字信号通过PNN神经网络进一步确定故障类型，这样，有利于找到互感器的故障原因，帮助产品方更好地改进产品。
附图说明
为了更清楚地说明本申请实施例中的技术方案，下面将对现有技术和实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本申请的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本申请所提供的一种故障确定装置的结构示意图；
图2为本申请所提供的一种概率神经网络的结构示意图。
具体实施方式
本申请的核心是提供一种故障确定装置，有利于找到互感器的故障原因，帮助产品方更好地改进产品。
为使本申请实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，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。
请参考图1，图1为本申请所提供的一种故障确定装置的结构示意图，应用于互感器，包括：
用于获取故障的互感器的当前状态信号的信号采集装置1；
与信号采集装置1连接、用于对当前状态信号进行处理得到故障信号的信号处理模块2；
与信号处理模块2连接、用于将故障信号转换为数字信号的模数转换A/D (Analogto Digital converter，模数转换)转换器3；
与A/D转换器3连接、用于根据数字信号利用预先构建的概率神经网络 PNN(Probabilistic Neural Network，概率神经网络)确定故障类型的处理器4。
具体地，为了解决现有技术中存在的问题，本申请提供了一种能够在线监测互感器的状态信号，且合理利用状态信号进行故障分析的故障确定装置，包括信号采集装置1、信号处理模块2、A/D转换器3和处理器4。由于互感器的故障类型有很多，例如过热、漏油和受潮等，每个故障类型都存在相应的特点，因此，可以由信号采集装置1来获取故障的互感器的当前状态信号，例如互感器的湿度信号、温度信号以及电流信号等，根据这些当前状态信号的特点来分析故障类型，进而找到故障原因。
相应地，为了提高故障确定的准确性，提高采集的当前状态信号的质量，在信号采集装置1获取到互感器的当前状态信号后，并不直接发送给处理器4，而是由信号处理模块2进行处理，得到故障信号，以提高当前状态信号的质量。
相应地，在由处理器4确定故障类型之前，故障信号还可以通过A/D转换器3转换为对应的数字信号，然后A/D转换器3将数字信号输出至处理器4。
相应地，处理器4通过概率神经网络对数字信号进行分析，最终确定出互感器的故障类型，如图2所示，图2为本申请所提供的一种概率神经网络的结构示意图。
需要说明的是，本申请的故障确定装置还可以实时在线监测互感器，利用信号采集装置1实时获取互感器的当前状态信号，并预先设定状态信号阈值，通过比较当前状态信号和状态信号阈值的大小来判断互感器是否故障，当互感器故障时，将再次获取的当前状态信号经过处理发送至处理器4，由处理器4 进一步确定故障类型，这样，可以减轻处理器4的数据处理压力。
还需要说明的是，利用概率神经网络进行分类是目前已有的技术，由于故障类型不同时，当前状态信号也是不同的，本申请只是预先通过概率神经网络建立了故障类型与当前状态信号的对应关系，后续通过这一对应关系和当前状态信号确定的故障类型。当然，确定故障类型也可以通过其他的方式，例如支持向量机等算法，本申请在此不做特别的限定。
还需要说明的是，本申请的互感器可以为电流互感器，也可以为电压互感器，还可以为其他的需要确定故障类型的器件或装置，本申请在此不做特别的限定。
此外，本申请的故障确定装置可以采用蓄电池供电，以适用更多场合，还可以采用其他的供电方式，本申请在此不做特别的限定。
本申请提供了一种故障确定装置，应用于互感器，包括用于获取故障的互感器的当前状态信号的信号采集装置；与信号采集装置连接、用于对当前状态信号进行处理得到故障信号的信号处理模块；与信号处理模块连接、用于将故障信号转换为数字信号的模数转换A/D转换器；与A/D转换器连接、用于根据数字信号利用预先构建的概率神经网络PNN确定故障类型的处理器。
本申请的故障确定装置可以在线监测故障的互感器，并通过信号采集装置获取其当前状态信号，然后通过信号处理模块对当前状态信号进行处理，再通过A/D转换器将其转换为对应的数字信号，将该数字信号通过PNN神经网络进一步确定故障类型，这样，有利于找到互感器的故障原因，帮助产品方更好地改进产品。
在上述实施例的基础上：
作为一种优选的实施例，信号处理模块2包括信号放大电路和/或滤波电路和/或抗干扰电路，其中，信号处理模块2用于对当前状态信号进行放大处理和/或滤波处理和/或抗干扰处理得到故障信号。
具体地，为了提高当前状态信号的质量，提高故障确定的准确性，本申请的信号处理模块2可以由信号放大电路和/或滤波电路和/或抗干扰电路构成，其中，信号放大电路用于实现电压保护、信号放大和电压信号跟随等功能。信号经过放大后可以接入滤波电路，滤波电路可以防止各信号的频谱混叠，减少谐波对状态信号采集的误差。在A/D转换之前一般需要对模拟信号进行抗混叠滤波，可以采用模拟低通滤波器实现抗混叠滤波。
此外，互感器一般在高压，强磁场的场合中使用较多，考虑到故障确定装置可能处于高强电磁场环境，如在高压变电站一次设备的强电磁场干扰的环境下工作，如果不采取适当的抗干扰措施，就会严重影响监测的状态信号。强电磁场和噪声干扰首先影响装置的硬件，造成波形失真或数据运算的错误，其次加大了被测信号的误差，造成结果不准确。严重情况下，甚至造成故障确定装置不能正常工作。所以需要对现场的故障确定装置进行有效的抗干扰设计。
信号放大电路、滤波电路和抗干扰电路主要是对当前状态信号进行放大和滤波，去除信号中的干扰成分，提高信号的抗干扰性。
需要说明的是，信号处理模块2除了上述的结构外，还可以采用其他结构，本申请在此不做特别的限定。
作为一种优选的实施例，该故障确定装置还包括：
与处理器4连接、用于在确定互感器发生的故障类型后发出报警的报警装置。
具体地，考虑到确定互感器故障后，需要及时通知管理人员，因此，本申请的故障确定装置还设置了报警装置。可以在确定互感器发生的故障类型后，处理器4控制报警装置发出报警，也可以在确定当前状态信号超过预设状态阈值时，通过报警装置向管理人员报警。
更具体地，报警装置可以为声光报警器，也可以为语音告警器，还可以为其他，本申请在此不做特别的限定。
作为一种优选的实施例，信号采集装置1包括：
与互感器连接、用于获取互感器的二次侧的电压信号的电压传感器；
与互感器连接、用于获取互感器的运行电流的电流传感器；
与互感器连接、用于获取互感器内部温度的温度传感器；
与互感器连接、用于获取互感器内部湿度的湿度传感器；
和与互感器连接、用于获取互感器内部预设气体浓度的气敏传感器。
具体地，为了保证故障确定装置的准确性，本申请的信号采集装置1可以包括多个传感器，可以为电压传感器、电流传感器、温度传感器、湿度传感器和气敏传感器，主要采集用于分析的电压、电流、温度、湿度和特殊气体浓度 (漏油时挥发出的特殊气体的浓度)等信号，这些传感器是故障确定装置的始端的元件，可以实现输入模拟量的隔离和变换。本申请利用PNN神经元网络结构，对多种传感器所测的信号进行分析，可以提高互感器在线监测和故障分析的可靠性。
此外，考虑到高压的情况，在采集互感器，尤其是电流互感器，的电压时需要电压互感器，电压互感器可以隔离高压和低压，然后从电压互感器的二次侧引出的电压信号再经过电压传感器接入信号处理模块2，可见，电压互感器可以把强电和故障确定装置分隔开来，保障故障确定装置的安全。电流传感器可以测量互感器一次侧和二次侧的运行电流信号；温度传感器可以采集互感器内部的温度信号；湿度传感器可以采集互感器内部的湿度信号；气敏传感器可以采集互感器内部的微量元素气体的浓度。此外，传感器输出的电流信号通常在毫安级别，传感器输出的电压信号可以经过电阻变为电流后再接入信号处理模块2。
需要说明的是，本申请的信号采集装置1可以为上述结构，也可以为其他结构，本申请在此不做特别的限定。
作为一种优选的实施例，该故障确定装置还包括：
与处理器4连接的传输模块；
与传输模块连接、用于通过传输模块接收处理器4发送的报警信息的终端。
具体地，为了更好地通知管理人员互感器故障的情况，本申请还设置了传输模块和终端，这里的终端可以为手机等，传输模块一端与处理器4连接，接收处理器4发送的报警信息，另一端通过无线方式与终端连接，可以将报警信息发送至管理人员的手机或其他终端上。
此外，这里的终端可以为手机或者平板电脑或者其他，本申请在此不做特别的限定。
作为一种优选的实施例，传输模块为全球移动通讯系统/通用分组无线服务技术GSM/GPRS(Global System for Mobile Communications/General Packet RadioService，全球移动通讯系统/通用分组无线服务技术)模块。
具体地，传输模块可以采用GSM/GPRS模块。采用GSM/GPRS模块，可以将报警信息通过短信或电话等形式实时发送到管理人员的手机上。
需要说明的是，本申请的传输模块可以为GSM/GPRS，也可以为其他，本申请在此不做特别的限定。
作为一种优选的实施例，处理器4包括接口电路、复位电路、实时时钟芯片和存储芯片；
存储芯片用于存储数字信号和故障类型。
具体地，处理器4可以包含接口电路、复位电路、实时时钟芯片和存储芯片等，其中，接口电路可以为RS485电路，RS485接口电路可以将处理得到的数字信号传输至处理器4中；存储芯片可以为EEPROM(Electrically Erasable Programmable read only memory，带电可擦可编程读写存储器)芯片，EEPROM 芯片可以用来存储故障类型、与故障类型对应的数字信号和预设状态阈值，这样可以安全可靠的记录互感器的状况，如绝缘，受潮等情况。实时时钟芯片可以记录故障发生的时间，以供管理人员参考。
此外，本申请还增加了复位电路，即看门狗电路，如果由于强干扰导致故障确定装置死机或者紊乱，看门狗电路会发出复位信号，保证故障确定装置的可靠运行。
需要说明的是，还可以利用存储的状态信号和故障类型建立数据库，概率神经网络对故障特征进行归类分析，逐步提高确定故障类型的准确率，以实现互感器故障的自动分析。
作为一种优选的实施例，处理器4为AT89C51单片机。
具体地，考虑到成本，本申请的处理器4可以为AT89C51单片机，AT89C51 单片机结合PNN神经元网络结构实现状态信号的分析。
需要说明的是，单片机较其他的处理器4来说，具有结构简单，成本低，性价比高的优点。当然，也可以采用其他的处理器4，本申请在此不做特别的限定。
作为一种优选的实施例，滤波电路为模拟低通滤波电路。
具体地，考虑到信号处理的效果，本申请的滤波电路可以为模拟低通滤波电路，能够快速滤波，实现信号的输出与输入几乎同步。
此外，滤波电路可以为模拟低通滤波电路，也可以为其他，本申请在此不做特别的限定。
作为一种优选的实施例，抗干扰电路包括运算放大器、电容模块以及分别与运算放大器和电容模块连接的电阻模块。
具体地，本申请的抗干扰电路可以采用高精度、低温漂和低失调的运算放大器，并与精密电阻与高稳定性的电容配合，以达到良好的抗干扰效果。
此外，除了采用上述结构外，抗干扰电路还可以采用其他结构，本申请在此不做特别的限定。
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。
还需要说明的是，在本说明书中，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。
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，在其他实施例中实现。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)
1.一种故障确定装置，其特征在于，应用于互感器，包括：
用于获取故障的互感器的当前状态信号的信号采集装置；
与所述信号采集装置连接、用于对当前状态信号进行处理得到故障信号的信号处理模块；
与所述信号处理模块连接、用于将所述故障信号转换为数字信号的模数转换A/D转换器；
与所述A/D转换器连接、用于根据所述数字信号利用预先构建的概率神经网络PNN确定故障类型的处理器。
2.根据权利要求1所述的故障确定装置，其特征在于，所述信号处理模块包括信号放大电路和/或滤波电路和/或抗干扰电路，其中，所述信号处理模块用于对当前状态信号进行放大处理和/或滤波处理和/或抗干扰处理得到所述故障信号。
3.根据权利要求1所述的故障确定装置，其特征在于，该故障确定装置还包括：
与所述处理器连接、用于在确定所述互感器发生的所述故障类型后发出报警的报警装置。
4.根据权利要求1-3任一项所述的故障确定装置，其特征在于，所述信号采集装置包括：
与所述互感器连接、用于获取所述互感器的二次侧的电压信号的电压传感器；
与所述互感器连接、用于获取所述互感器的运行电流的电流传感器；
与所述互感器连接、用于获取所述互感器内部温度的温度传感器；
与所述互感器连接、用于获取所述互感器内部湿度的湿度传感器；
和与所述互感器连接、用于获取所述互感器内部预设气体浓度的气敏传感器。
5.根据权利要求4所述的故障确定装置，其特征在于，该故障确定装置还包括：
与所述处理器连接的传输模块；
与所述传输模块连接、用于通过所述传输模块接收所述处理器发送的报警信息的终端。
6.根据权利要求5所述的故障确定装置，其特征在于，所述传输模块为全球移动通讯系统/通用分组无线服务技术GSM/GPRS模块。
7.根据权利要求1所述的故障确定装置，其特征在于，所述处理器包括接口电路、复位电路、实时时钟芯片和存储芯片；
所述存储芯片用于存储所述数字信号和所述故障类型。
8.根据权利要求7所述的故障确定装置，其特征在于，所述处理器为AT89C51单片机。
9.根据权利要求2所述的故障确定装置，其特征在于，所述滤波电路为模拟低通滤波电路。
10.根据权利要求2所述的故障确定装置，其特征在于，所述抗干扰电路包括运算放大器、电容模块以及分别与所述运算放大器和所述电容模块连接的电阻模块。
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| CN201822046621.XU CN209182488U (zh) | 2018-12-06 | 2018-12-06 | 一种故障确定装置 |
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Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN116087865A (zh) * | 2023-02-14 | 2023-05-09 | 成都昶鑫电子科技有限公司 | 互感器状态采集端、解析端、互感器状态监测方法及系统 |
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2018
- 2018-12-06 CN CN201822046621.XU patent/CN209182488U/zh active Active
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| CN116087865A (zh) * | 2023-02-14 | 2023-05-09 | 成都昶鑫电子科技有限公司 | 互感器状态采集端、解析端、互感器状态监测方法及系统 |
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