本發(fā)明屬于直流牽引供電系統(tǒng)開(kāi)關(guān)柜狀態(tài)監(jiān)測(cè)及診斷領(lǐng)域，具體涉及一種開(kāi)關(guān)柜內(nèi)開(kāi)關(guān)量輸出操作異常的在線監(jiān)測(cè)方法。

背景技術(shù)：

1、開(kāi)關(guān)柜是直流牽引供電系統(tǒng)中關(guān)鍵的一種電氣設(shè)備，用來(lái)監(jiān)測(cè)和控制后端用電設(shè)備的運(yùn)行狀態(tài)，通過(guò)繼電保護(hù)裝置的開(kāi)關(guān)量輸出自動(dòng)或者人工操控把后端設(shè)備投入使用或者退出使用。

2、開(kāi)關(guān)柜集成有斷路器、繼電保護(hù)裝置、繼電器、接觸器等多個(gè)電氣設(shè)備，設(shè)備之間的信號(hào)連線復(fù)雜。根據(jù)信號(hào)特征可以分為開(kāi)關(guān)量信號(hào)、模擬量信號(hào)、通訊信號(hào)，其中模擬量信號(hào)和通訊信號(hào)狀態(tài)異常均能通過(guò)數(shù)據(jù)直觀判斷，但是開(kāi)關(guān)量信號(hào)僅有“開(kāi)”或“關(guān)”的區(qū)分，無(wú)其它狀態(tài)用于判斷異常，往往在操作時(shí)才發(fā)現(xiàn)問(wèn)題而影響設(shè)備供電。

3、隨著開(kāi)關(guān)柜功能的發(fā)展完善，柜內(nèi)電氣連接系統(tǒng)越來(lái)越復(fù)雜。一方面降低了可靠性，另一方面導(dǎo)致排除故障的難度增加，突發(fā)故障影響運(yùn)行。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、本發(fā)明專利的目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)的缺點(diǎn)和不足，提出一種開(kāi)關(guān)柜開(kāi)關(guān)量輸出操作異常在線監(jiān)測(cè)方法。

2、本發(fā)明解決其技術(shù)問(wèn)題所采用的技術(shù)方案是：一種開(kāi)關(guān)柜開(kāi)關(guān)量輸出操作異常在線監(jiān)測(cè)方法，基于由開(kāi)關(guān)量輸出控制模塊、模擬量采集模塊和異常識(shí)別算法模塊構(gòu)成的監(jiān)測(cè)模塊，其中開(kāi)關(guān)量輸出控制模塊和模擬量采集模塊分別連接異常識(shí)別算法模塊；包括如下步驟：

3、步驟一，模擬量采集模塊將開(kāi)關(guān)柜輔助電源供電的電流信號(hào)轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號(hào)，對(duì)數(shù)字信號(hào)進(jìn)行預(yù)處理以濾除信號(hào)中的高頻干擾，傳輸給異常識(shí)別算法模塊；

4、步驟二，開(kāi)關(guān)量輸出控制模塊根據(jù)繼電保護(hù)的功能控制開(kāi)關(guān)量輸出，并將輸出信息傳輸給異常識(shí)別算法模塊，開(kāi)關(guān)量輸出的操作對(duì)象主要為繼電器動(dòng)作線圈；

5、步驟三，異常識(shí)別算法模塊在接收到開(kāi)關(guān)量輸出控制模塊的輸出信息后，根據(jù)開(kāi)關(guān)量輸出控制模塊的輸出種類特征，截取一段模擬量采集模塊的電流波形數(shù)據(jù)用于異常識(shí)別，進(jìn)行故障預(yù)測(cè)及異常報(bào)警。

6、進(jìn)一步，所述的異常識(shí)別步驟為：

7、s1，識(shí)別動(dòng)作起點(diǎn)時(shí)刻：定義所截取電流波形的當(dāng)前數(shù)據(jù)為in，后一個(gè)數(shù)據(jù)為in+1，n為采樣點(diǎn)，當(dāng)in+k+1-in+k＞δiset且并從0、1到k均滿足時(shí)，認(rèn)為此時(shí)刻in的值為i0，開(kāi)關(guān)量輸出操作的起點(diǎn)為t0，k＝0～9，δiset為電流計(jì)數(shù)參數(shù)；

8、s2，時(shí)間常數(shù)特征時(shí)刻：取電流波形的最大值imax，iτ＝a(imax-i0)，參數(shù)a＝0.3～0.8，滿足in＜iτ＜in+1的時(shí)刻點(diǎn)為特征點(diǎn)時(shí)刻t1；

9、s3，定義一個(gè)故障的下限mmin和一個(gè)故障的上限mmax，其中mmin和mmax為時(shí)間計(jì)數(shù)參數(shù)，其選取根據(jù)開(kāi)關(guān)量輸出控制對(duì)象的特征設(shè)置，根據(jù)不同的操作對(duì)象的類型預(yù)先設(shè)置不同的參數(shù)，如果t1-t0＜mmin或者t1-t0＞mmax，認(rèn)為該開(kāi)關(guān)量輸出操作有異常并報(bào)警。開(kāi)關(guān)量輸出異常的判斷方法可根據(jù)其控制設(shè)備的電流特征靈活設(shè)置多個(gè)特征點(diǎn)映射更多的故障模式，每個(gè)特征點(diǎn)與計(jì)數(shù)0點(diǎn)時(shí)間差均可以進(jìn)行故障的下限mnmin和故障的上限mnmax的判斷。

10、更進(jìn)一步，所述的監(jiān)測(cè)模塊基于dsp芯片，設(shè)置在開(kāi)關(guān)柜的繼電保護(hù)裝置主控板上，dsp芯片的中斷頻率f設(shè)置為10khz。

11、更進(jìn)一步，所述的模擬量采集模塊基于ad模塊實(shí)時(shí)采集開(kāi)關(guān)柜輔助電源上電流傳感器之后的供電電流模擬信號(hào)，采樣間隔0.1ms，在開(kāi)關(guān)量輸出控制模塊觸發(fā)輸出同時(shí)，存儲(chǔ)后來(lái)的4000個(gè)采樣點(diǎn)數(shù)據(jù)組合成400ms的電流波形。

12、本發(fā)明的有益效果是：

13、1，本發(fā)明對(duì)于常見(jiàn)的開(kāi)關(guān)柜，具有核心運(yùn)算模塊繼電保護(hù)裝置，均能夠在軟件中實(shí)現(xiàn)開(kāi)關(guān)量輸出操作的同時(shí)，對(duì)開(kāi)關(guān)量輸出操作線路的隱患和被操作繼電器、斷路器等執(zhí)行器件進(jìn)行在線監(jiān)測(cè)。

14、2，本發(fā)明中應(yīng)用方法簡(jiǎn)單，在繼電保護(hù)裝置或者各類控制器的運(yùn)算處理器中可增加軟件算法實(shí)現(xiàn)，增加開(kāi)關(guān)柜設(shè)備應(yīng)用的可靠性。

15、3，基于開(kāi)關(guān)柜中的繼電保護(hù)裝置在進(jìn)行開(kāi)關(guān)量輸出的同時(shí)，對(duì)所控制的動(dòng)作模塊通過(guò)系列算法判斷其是否異常，可以對(duì)故障隱患報(bào)警，避免操作使用時(shí)意外出現(xiàn)問(wèn)題而影響設(shè)備供電。

技術(shù)特征：

1.一種開(kāi)關(guān)柜開(kāi)關(guān)量輸出操作異常在線監(jiān)測(cè)方法，其特征在于：基于開(kāi)關(guān)量輸出控制模塊(12)、模擬量采集模塊(13)和異常識(shí)別算法模塊(14)構(gòu)成的監(jiān)測(cè)模塊(11)；包括如下步驟：

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種開(kāi)關(guān)柜開(kāi)關(guān)量輸出操作異常在線監(jiān)測(cè)方法，其特征在于，所述的異常識(shí)別步驟為：

3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的一種開(kāi)關(guān)柜開(kāi)關(guān)量輸出操作異常在線監(jiān)測(cè)方法，其特征在于，所述的監(jiān)測(cè)模塊(11)基于dsp芯片，設(shè)置在開(kāi)關(guān)柜的繼電保護(hù)裝置主控板上，dsp芯片的中斷頻率f＝10khz。

4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的一種開(kāi)關(guān)柜開(kāi)關(guān)量輸出操作異常在線監(jiān)測(cè)方法，其特征在于，所述的模擬量采集模塊(13)基于ad模塊實(shí)時(shí)采集開(kāi)關(guān)柜輔助電源上電流傳感器之后的供電電流模擬信號(hào)，采樣間隔0.1ms，在開(kāi)關(guān)量輸出控制模塊(12)觸發(fā)輸出同時(shí)，存儲(chǔ)后來(lái)的4000個(gè)采樣點(diǎn)數(shù)據(jù)組合成400ms的電流波形。

技術(shù)總結(jié)
本發(fā)明公開(kāi)了一種開(kāi)關(guān)柜開(kāi)關(guān)量輸出操作異常在線監(jiān)測(cè)方法，通過(guò)對(duì)開(kāi)關(guān)柜輔助供電電流的采集，把電流轉(zhuǎn)化為模擬信號(hào)，通過(guò)AD轉(zhuǎn)化為數(shù)字信號(hào)傳輸給DSP，濾除外界的電磁干擾對(duì)信號(hào)產(chǎn)生影響，在進(jìn)行開(kāi)關(guān)量輸出操作之后對(duì)采樣數(shù)據(jù)截取有效長(zhǎng)度并依照開(kāi)關(guān)量輸出操作的特征做異常算法判斷，根據(jù)算法的結(jié)果進(jìn)行開(kāi)關(guān)量輸出異常的警告。本發(fā)明既可以對(duì)開(kāi)關(guān)量輸出操作異常實(shí)時(shí)判斷、發(fā)出警告，同時(shí)也能預(yù)先發(fā)現(xiàn)柜內(nèi)隱患點(diǎn)，有效防止操作失效的故障發(fā)生。

技術(shù)研發(fā)人員：蘭慧峰,李國(guó)玉,孫建軍,曾晶晶
受保護(hù)的技術(shù)使用者：武漢船用電力推進(jìn)裝置研究所（中國(guó)船舶集團(tuán)有限公司第七一二研究所）
技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2025/1/9