本發(fā)明屬于高壓斷路器線圈電流測試，具體涉及一種高壓斷路器分合閘線圈電流測試系統(tǒng)。

背景技術(shù)：

1、在“碳達峰，碳中和”的大背景下，電力行業(yè)正經(jīng)歷著前所未有的大發(fā)展、大變革。開關(guān)類設(shè)備作為電力系統(tǒng)中最核心的設(shè)備之一，起到控制和保護的作用，設(shè)備狀態(tài)的優(yōu)劣直接影響自身甚至區(qū)域電網(wǎng)的安全穩(wěn)定運行。因此，需要對斷路器的絕緣狀態(tài)及機械特性進行定期試驗評估。目前，針對開關(guān)類設(shè)備的診斷性試驗手段十分有限，僅限于常規(guī)例行試驗項目，包括機械動作特性測試、回路電阻測試、分合閘線圈直阻測試等。當遇到無接地塊引出的gis設(shè)備時，試驗手段就更為有限，不利于診斷性試驗工作的開展。

2、斷路器在動作過程中，其相應(yīng)的分閘、合閘操作線圈電流波形能夠反映斷路器操作機構(gòu)和控制回路的狀態(tài)，且每臺斷路器在動作過程中，其線圈電流具有一定的指紋特征，這對于斷路器操動機構(gòu)的機械故障判別及潛在機械故障的診斷和識別具有重要意義。

3、斷路器分合閘線圈電流測試系統(tǒng)可以廣泛應(yīng)用在各種電壓等級、各種型號的開關(guān)類設(shè)備故障診斷過程中，幫助檢修試驗人員快速確定故障部位，提高檢修效率。目前，市場上現(xiàn)有的儀器有如下問題：一是硬件性能上較弱，卡鉗穩(wěn)定性不夠，采樣率不高，無法設(shè)置觸發(fā)電平，記錄長度有限，不具備濾波功能。二是波形分析功能有限，僅能手動進行波形對比分析，不具備波形運算及輔助判斷功能。三是便攜性和可擴展性較差，需要外接電源。四是軟件和硬件間通訊性能較差，當調(diào)整卡鉗變更接線后，會出現(xiàn)軟件系統(tǒng)斷連現(xiàn)象，需頻繁重啟主機電源。

技術(shù)實現(xiàn)思路

1、本發(fā)明的目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種高壓斷路器分合閘線圈電流測試系統(tǒng)，提供了一套硬件、軟件性能更加強大，同時兼顧便攜性和可擴展性的解決方案。在硬件上，具備更高的采樣率和分辨率、更長的波形記錄時長，自主設(shè)置觸發(fā)電平以及自定義濾波功能；在軟件上，能夠進行波形運算、波形比對分析、相關(guān)系數(shù)計算以及輔助功能判斷。在便攜性和擴展性方面，采用手持式便攜設(shè)計，同時可根據(jù)需要更換不同的采集卡。斷路器分合閘線圈電流測試系統(tǒng)具有極好的適用性、精準度、穩(wěn)定性、便攜性和數(shù)據(jù)處理能力，具有廣泛的應(yīng)用前景。

2、本發(fā)明解決其技術(shù)問題是通過以下技術(shù)方案實現(xiàn)的：

3、一種高壓斷路器分合閘線圈電流測試系統(tǒng)，包括信號采集模塊、數(shù)據(jù)處理模塊、數(shù)據(jù)存儲模塊、缺陷診斷模塊及人機交互模塊，所述信號采集模塊、數(shù)據(jù)處理模塊、數(shù)據(jù)存儲模塊及缺陷診斷模塊依次連接，所述數(shù)據(jù)存儲模塊及缺陷診斷模塊均連接至所述人機交互模塊；

4、所述信號采集模塊位于電流采樣卡鉗上，通過電流傳感器對斷路器的分合閘線圈電流進行檢測，并通過模擬濾波和a/d轉(zhuǎn)換后將電信號輸入到所述數(shù)據(jù)處理模塊；

5、所述數(shù)據(jù)處理模塊將原始的電流數(shù)字信號進行濾波處理；

6、所述數(shù)據(jù)存儲模塊接收并存儲數(shù)據(jù)處理模塊處理后的斷路器分合閘線圈電流，同時存儲斷路器分合閘線圈電流的歷史數(shù)據(jù)；所述數(shù)據(jù)存儲模塊中的數(shù)據(jù)一方面經(jīng)人機交互模塊調(diào)用，在顯示器上實時更新顯示當前測試的線圈分合閘電流或歷史電流數(shù)據(jù)；另一方面被調(diào)用輸入到缺陷診斷模塊中，由缺陷診斷模塊計算分合閘線圈電流的皮爾遜相關(guān)系數(shù)，并根據(jù)當前和歷史各次的線圈電流皮爾遜相關(guān)系數(shù)，確定當前高壓斷路器的狀態(tài)情況，并預(yù)測未來斷路器運行狀態(tài)的發(fā)展趨勢，缺陷診斷模塊的缺陷診斷結(jié)果及趨勢發(fā)展將在人機交互模塊中進行顯示。

7、而且，所述信號采集模塊由霍爾電流傳感器、模擬濾波器和a/d轉(zhuǎn)換模塊組成，并對斷路器動作后的分合閘線圈電流進行采集，前置濾波器對信號進行初步降噪，之后經(jīng)模數(shù)轉(zhuǎn)換輸入數(shù)據(jù)處理模塊，同時該模塊可以自主設(shè)置觸發(fā)脈沖且具有采樣閉鎖功能，當采樣卡鉗斷開時，不再進行電流信號采樣及濾波。

8、而且，所述數(shù)據(jù)處理模塊為數(shù)字濾波器的二次精密濾波，對信號采集模塊的粗獷數(shù)字信號進行卡爾曼濾波，得到平滑的電流信號曲線，存入數(shù)據(jù)存儲模塊并輸入到缺陷診斷模塊以確定斷路器運行狀態(tài)。

9、而且，所述數(shù)據(jù)存儲模塊為數(shù)據(jù)接收終端和磁盤，既可以通過插拔存儲卡的形式更換數(shù)據(jù)存儲模塊，也可以通過藍牙及有線傳輸?shù)男问礁聰?shù)據(jù)傳輸模塊，一方面存儲斷路器分合閘線圈電流的歷史數(shù)據(jù)，另一方面接收信號采集模塊和數(shù)據(jù)處理模塊發(fā)送的斷路器分合閘線圈電流的數(shù)字信號數(shù)據(jù)，并在磁盤中形成新的歷史數(shù)據(jù)包，同時具有與故障診斷模塊和人機交互模塊進行數(shù)據(jù)/命令交換的讀寫端口。

10、而且，所述缺陷診斷模塊接收當前采集并濾波的分合閘線圈電流數(shù)據(jù)，并從數(shù)據(jù)存儲模塊提取該斷路器的歷史數(shù)據(jù)，采用分段皮爾遜相關(guān)系數(shù)將新電流數(shù)據(jù)與多個歷史數(shù)據(jù)分別進行比對，得到斷路器的運行狀態(tài)及變化趨勢，同時具有與人機交互模塊進行數(shù)據(jù)/命令交換的讀寫端口；

11、所述分段皮爾遜相關(guān)系數(shù)具體流程為：首先確定斷路器分合閘線圈電流波形的拐點，并依據(jù)拐點對電流波形進行分段，分為四段或五段；之后，在單調(diào)的每一段曲線上分別計算皮爾遜相關(guān)系數(shù)；當在分段中的新電流數(shù)據(jù)與歷史數(shù)據(jù)的采樣點數(shù)不同時，采用就長原則，利用線性插值的辦法對短數(shù)據(jù)段進行擴充，當兩數(shù)據(jù)段的維度一致時，計算兩者的皮爾遜相關(guān)系數(shù)，即為該段的皮爾遜相關(guān)系數(shù)；最后判斷斷路器的運行狀態(tài)，當每一段均表現(xiàn)出強相關(guān)性時，表明該斷路器的狀態(tài)良好，當某一段的相關(guān)性偏弱時，有理由懷疑該斷路器的狀態(tài)欠佳，需結(jié)合其他試驗項目進一步診斷。

12、而且，所述人機交互模塊具有分別與數(shù)據(jù)存儲模塊和缺陷診斷模塊進行數(shù)據(jù)/命令交換的讀寫端口，可以從數(shù)據(jù)存儲模塊調(diào)用顯示當前測量或歷史的斷路器分合閘線圈電流波形，又可以從缺陷診斷模塊讀取本次測量下分合閘線圈電流的優(yōu)劣狀態(tài)，并在屏幕上顯示供現(xiàn)場檢修人員查閱；檢修人員可在執(zhí)行斷路器試驗前，通過人機交互模塊更新數(shù)據(jù)存儲模塊中相應(yīng)斷路器歷史數(shù)據(jù)，技術(shù)人員也可通過人機交互模塊對數(shù)據(jù)處理模塊和缺陷診斷模塊的程序及參數(shù)進行調(diào)整設(shè)置。

13、本發(fā)明的優(yōu)點和有益效果為：

14、1、本發(fā)明提供了一套軟、硬件性能強大，兼顧便攜性和可擴展性的分合閘線圈電流測試系統(tǒng)，能夠在很短時間內(nèi)完成對高壓斷路器分合閘線圈電流的精確采樣及準確判斷，保證了試驗運維人員對開關(guān)類設(shè)備運行狀態(tài)的精準掌握，提早發(fā)現(xiàn)隱性缺陷，便于檢修人員及時檢查和更換有問題的斷路器部位；

15、2、本發(fā)明硬件上采用小型、緊湊的卡鉗，可靈活應(yīng)用于各種復(fù)雜工況，在保證采樣率和分辨率的同時，提高了穩(wěn)定性，同時具備前置的模擬濾波功能，更長的波形記錄時長，自主設(shè)置觸發(fā)電平以及自定義濾波功能；軟件上更加智能化，減小了手動判別出錯的概率，降低了操作難度，相比于已有的缺陷判別算法，采用皮爾遜相關(guān)系數(shù)進行缺陷識別，不僅能夠完成波形運算、波形比對分析以及輔助功能判斷，而且相對其他簡單的程序節(jié)約了缺陷判別的時間，更適用于現(xiàn)場工作的需要；實用上兼具便攜性和可擴展性，人機交互接口強大，能夠滿足一些日常的指令要求，內(nèi)置電源的手持式設(shè)計增強了使用的便攜性，便于更換的采集卡卡口以滿足不同的采樣條件；卡鉗的采樣閉鎖功能阻止了雜波的錄入，使得調(diào)整卡鉗變更接線后，不會出現(xiàn)軟件系統(tǒng)斷連現(xiàn)象，減少了主機電源的頻繁重啟。