單相斷路器重合閘后加速保護(hù)時間的精確測定方法及系統(tǒng)的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明公開單相斷路器重合閘后加速保護(hù)時間的精確測定方法及系統(tǒng)，對所要測定的單相斷路器進(jìn)行數(shù)據(jù)采集，對采集的數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，根據(jù)處理結(jié)果繪制波形曲線，根據(jù)波形曲線計算出重合閘后加速保護(hù)時間thjs。
【專利說明】
單相斷路器重合閘后加速保護(hù)時間的精確測定方法及系統(tǒng)
技術(shù)領(lǐng)域
[0001] 本發(fā)明涉及電氣化鐵路牽引供電技術(shù)領(lǐng)域。更具體地，涉及單相斷路器重合閘后 加速保護(hù)時間的精確測定方法及系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002] 電氣化鐵路牽引供電系統(tǒng)接觸網(wǎng)上發(fā)生的短路故障是靠安裝在牽引變電所中對 應(yīng)的饋線斷路器快速分閘來切除的。而在短路故障發(fā)生時，對饋線斷路器的分、合閘控制， 是由相應(yīng)的饋線繼電保護(hù)系統(tǒng)來實現(xiàn)的。由于接觸網(wǎng)上發(fā)生的絕大部分短路故障是瞬時性 的，所以為提高牽引供電可靠性，饋線繼電保護(hù)系統(tǒng)往往還具有自動重合閘功能，即瞬時性 短路故障發(fā)生后，饋線保護(hù)系統(tǒng)控制斷路器分閘以切除短路故障，經(jīng)過適當(dāng)延時后再控制 斷路器重新合閘。如果是瞬時性短路，斷路器重合閘成功，恢復(fù)供電；如果是永久性短路，重 合閘后，饋線保護(hù)系統(tǒng)要再次控制斷路器分閘，而且這次分閘是無延時的瞬時分閘，通常將 其稱作重合閘"后加速"保護(hù)分閘。對于永久性短路故障，從自動重合閘控制斷路器完成合 閘的時刻起到后加速保護(hù)控制斷路器完成分閘的時刻，其時間稱作重合閘后加速保護(hù)時間 t hjs。重合閘后加速保護(hù)時間越短越好，時間越短，供電設(shè)備所承受的短路電流二次沖擊的 破壞作用就越小，反之就越大。但實際上，由于保護(hù)的反應(yīng)時間，保護(hù)出口的動作時間，斷路 器的固有分閘時間等因素綜合在一起，使重合閘后加速保護(hù)時間有一定的長度。所以，精確 地測定重合閘后加速保護(hù)時間，通過該時間去評估永久性短路故障對供電系統(tǒng)的影響破壞 程度就顯的非常重要。目前，不論是離線還是在線，還沒有一種方法可以實現(xiàn)對重合閘后加 速保護(hù)時間的精確測定。
[0003] 因此，需要提供單相斷路器重合閘后加速保護(hù)時間的精確測定方法及系統(tǒng)。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004] 本發(fā)明的一個目的在于提供單相斷路器重合閘后加速保護(hù)時間的精確測定方法 及系統(tǒng)，該方法及系統(tǒng)能夠精確確定單相斷路器重合閘后加速保護(hù)時間，通過該重合閘后 加速保護(hù)時間可評估在重合閘不成功情況下，永久性短路故障對供電系統(tǒng)的影響破壞程 度。
[0005] 為達(dá)到上述目的，本發(fā)明中所述方法采用下述技術(shù)方案：
[0006] 單相斷路器重合閘后加速保護(hù)時間的精確測定方法，包括：
[0007] 對單相斷路器進(jìn)行數(shù)據(jù)采集；
[0008] 其中，所述數(shù)據(jù)采集對象為斷路器重合閘至后加速分閘過程中單相斷路器合閘和 分閘控制回路的電流、電壓或兩者以及斷路器振動和斷路器動觸頭位移；
[0009] 對采集的數(shù)據(jù)處理；
[0010] 根據(jù)處理結(jié)果繪制隨時間變化的波形曲線；
[0011] 根據(jù)波形曲線計算出重合閘后加速保護(hù)時間thjs;
[0012]其中，所述重合閘后加速保護(hù)時間tWs計算方法為：
[0013] thjs = Thf-th+tf
[0014] 其中，th為重合閘時間，tf為后加速保護(hù)分閘時間，Thf為重合閘前，合閘控制回路 電流或電壓出現(xiàn)的時刻與后加速保護(hù)分閘前分閘控制回路電流或電壓出現(xiàn)的時刻之間的 時間間隔。
[0015]優(yōu)選的，所述數(shù)據(jù)處理為對采集的模擬信號進(jìn)行濾波和模數(shù)/AD轉(zhuǎn)換。
[0016] 優(yōu)選的，所述重合閘時間th和后加速保護(hù)分閘時間tf基于短時能量法確定。
[0017] 為達(dá)到上述目的，本發(fā)明中所述系統(tǒng)采用下述技術(shù)方案：
[0018] 單相斷路器重合閘后加速保護(hù)時間的精確測定系統(tǒng)，包括：
[0019] 與單相斷路器一一對應(yīng)設(shè)置的數(shù)據(jù)采集模塊，包括:合閘和分閘控制回路的電流 傳感器、電壓傳感器或兩者以及斷路器動觸頭位移傳感器和斷路器振動傳感器，；
[0020] 與數(shù)據(jù)采集模塊一一對應(yīng)設(shè)置的第一處理模塊，包括:信號調(diào)理電路和數(shù)字信號 處理器；
[0021] 第二處理模塊，用于根據(jù)第一處理模塊上傳的信號繪制隨時間變化的波形曲線；
[0022] 計算模塊，用于根據(jù)繪制的波形曲線并結(jié)合短時能量法計算出重合閘后加速保護(hù) 時間thjs，計算方法為：
[0023] thjs = Thf-th+tf
[0024] 其中，th為重合閘時間，tf為后加速保護(hù)分閘時間，Thf為重合閘前，合閘控制回路 電流或電壓出現(xiàn)的時刻與后加速保護(hù)分閘前分閘控制回路電流或電壓出現(xiàn)的時刻之間的 時間間隔。
[0025] 優(yōu)選的，所述的數(shù)據(jù)采集模塊包括:一個分閘控制回路電流傳感器、一個合閘控制 回路電流傳感器、一個分閘控制回路電壓傳感器、一個合閘控制回路電壓傳感器、一個單相 斷路器動觸頭拉線式位移傳感器以及一個單相斷路器振動傳感器。
[0026] 優(yōu)選的，所述第一處理模塊包括:一個數(shù)字信號處理器以及與所述傳感器一一對 應(yīng)設(shè)置的信號調(diào)理電路。
[0027]優(yōu)選的，所述第二處理模塊為工控計算機。
[0028]優(yōu)選的，所述第一處理模塊和第二處理模塊之間的信號傳遞采用工業(yè)現(xiàn)場總線 CANBUS，傳輸介質(zhì)采用光纖且所述工業(yè)現(xiàn)場總線CANBUS通過CAN轉(zhuǎn)以太網(wǎng)適配器/CANET-E 接入計算機的以太網(wǎng)口。
[0029] 為了使本發(fā)明所述技術(shù)方案更容易理解，下面對本發(fā)明中的一些基本定義作進(jìn)一 步說明：
[0030] 斷路器的觸頭一般采用平板對接式結(jié)構(gòu)，在合閘瞬間動、靜觸頭的碰撞會在斷路 器表面產(chǎn)生強烈的振動，因此可以通過監(jiān)測斷路器合閘過程中的振動信號來確定合閘時 亥IJ。分閘操作沒有觸頭碰撞事件，但動、靜觸頭在分閘瞬間，由于克服來自滅弧室的自閉力， 運動連接部位產(chǎn)生強烈摩擦.加上電弧噪聲等影響因素，在傳動機構(gòu)上也會產(chǎn)生一定的振 動。使用高靈敏度的振動傳感器，安裝在合適的位置就能采集到分閘振動信號，以此反映觸 頭的分閘時刻。
[0031] 信號調(diào)理電路功能是對傳感器所采集的模擬信號進(jìn)行放大、衰減、過濾、激勵或冷 端補償?shù)炔僮?，本發(fā)明中信號調(diào)理電路主要功能為對采集的模擬信號進(jìn)行濾波。
[0032]數(shù)字信號處理器功能是將輸入的模擬信號轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號，即AD轉(zhuǎn)換，除此之外， 本發(fā)明中所述的數(shù)字信號處理電路另一功能在于保證各個傳感器同步采集。
[0033] 本發(fā)明的有益效果如下：
[0034] 本發(fā)明所提供的單相斷路器重合閘后加速保護(hù)時間的精確測定方法及系統(tǒng)，根據(jù) 傳感器采集的數(shù)據(jù)，繪制波形曲線，根據(jù)該波形曲線，采用短時能量法計算出單相斷路器重 合閘后加速保護(hù)時間，從而通過該時間評估在重合閘不成功情況下，永久性短路故障對供 電系統(tǒng)的影響破壞程度。
【附圖說明】
[0035]下面結(jié)合附圖對本發(fā)明的【具體實施方式】作進(jìn)一步詳細(xì)的說明。
[0036] 圖1示出本發(fā)明實施例提供的單相斷路器重合閘后加速保護(hù)時間的精確測定系統(tǒng) 對斷路器合閘過程的錄波曲線。
[0037] 圖2示出本發(fā)明實施例提供的單相斷路器重合閘后加速保護(hù)時間的精確測定系統(tǒng) 對斷路器分閘過程的錄波曲線。
[0038] 圖3示出本發(fā)明實施例提供的單相斷路器重合閘后加速保護(hù)時間的精確測定系統(tǒng) 對斷路器重合閘至后加速分閘過程的錄波曲線。
[0039] 圖4示出本發(fā)明實施例提供的單相斷路器重合閘后加速保護(hù)時間的精確測定方法 的流程圖。
[0040] 圖5示出本發(fā)明實施例提供的單相斷路器合閘過程動觸頭位移、斷路器振動及振 動短時能量波形圖。
[0041] 圖6示出本發(fā)明實施例提供的單相斷路器分閘過程動觸頭位移、斷路器振動及振 動短時能量波形圖。
[0042] 圖7示出本發(fā)明實施例提供的單相斷路器重合閘后加速保護(hù)時間的精確測定系統(tǒng) 對饋線真空斷路器:251QF分閘變重合閘再后加速分閘過程的錄波曲線。
[0043] 圖8示出本發(fā)明實施例提供的單相斷路器重合閘后加速保護(hù)時間的精確測定系統(tǒng) 對饋線真空斷路器:252QF分閘變重合閘再后加速分閘過程的錄波曲線。
[0044] 圖9示出本發(fā)明實施例提供的單相斷路器重合閘后加速保護(hù)時間的精確測定系統(tǒng) 的結(jié)構(gòu)框架。
[0045] 圖10示出本發(fā)明實施例提供的單相斷路器重合閘后加速保護(hù)時間的精確測定系 統(tǒng)中監(jiān)測裝置的構(gòu)成。
[0046] 圖11示出本發(fā)明實施例提供的單相斷路器重合閘后加速保護(hù)時間的精確測定系 統(tǒng)中信號調(diào)理電路結(jié)構(gòu)圖。
【具體實施方式】
[0047] 為了更清楚地說明本發(fā)明，下面結(jié)合優(yōu)選實施例和附圖對本發(fā)明做進(jìn)一步的說 明。附圖中相似的部件以相同的附圖標(biāo)記進(jìn)行表示。本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解，下面所具體 描述的內(nèi)容是說明性的而非限制性的，不應(yīng)以此限制本發(fā)明的保護(hù)范圍。
[0048]錄波具體實施例：
[0049] 需要強調(diào)說明的是，這些曲線的橫坐標(biāo)為時間。
[0050] 圖1為斷路器合閘錄波曲線，其中曲線1為合閘控制回路電流波形曲線，曲線2為合 閘控制回路電壓波形曲線，曲線3為斷路器動觸頭合閘過程位移變化曲線，曲線4為斷路器 合閘過程中的振動變化曲線。
[0051]圖2為斷路器分閘錄波曲線，其中曲線1為分閘控制回路電流波形曲線，曲線2為分 閘控制回路電壓波形曲線，曲線3為斷路器動觸頭分閘過程位移變化曲線，曲線4為斷路器 分閘過程中的振動變化曲線。
[0052]圖3為斷路器重合閘至后加速分閘錄波曲線，斷路器重合閘后加速保護(hù)分閘是一 個無延時的合分過程，所述單相斷路器重合閘后加速保護(hù)時間的精確測定方法及系統(tǒng)可將 這一時間極短的合分過程進(jìn)行錄波，其中，錄波曲線中包含重合閘過程，即曲線的左部分和 后加速分閘過程，即曲線的右部分。
[0053]綜合圖1、圖2和圖3中位移曲線和振動曲線，通過位移曲線所反應(yīng)的位移變化，確 定振動信號處理的區(qū)段，在該區(qū)段中對振動信號采用短時能量法進(jìn)行處理，從振動信號中 準(zhǔn)確地提取斷路器的分、合閘時間。
[0054] 在一個具體實施例中：
[0055] 如圖4所示：
[0056] 對所要測定的單相斷路器進(jìn)行數(shù)據(jù)采集，包括，
[0057] 采集單相斷路器重合閘至后加速分閘過程中單相斷路器合閘和分閘控制回路的 電流、電壓或兩者的數(shù)據(jù)以及斷路器振動和斷路器動觸頭位移的數(shù)據(jù)。
[0058]對采集的數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，包括濾波，AD轉(zhuǎn)換等操作。
[0059]根據(jù)處理結(jié)果繪制波形曲線，包括，
[0060]存儲所處理的數(shù)據(jù)、根據(jù)所處理的數(shù)據(jù)繪制以時間為橫坐標(biāo)的合閘和分閘控制回 路電壓和電流以及斷路器振動和動觸頭位移的波形曲線，計算出被監(jiān)測斷路器重合閘至后 加速分閘過程中的各種電氣特性參數(shù)和機械特性參數(shù)。
[0061 ]根據(jù)波形曲線計算出重合閘后加速保護(hù)時間thjs，包括，
[0062] 由上述所繪制的波形曲線，計算得到重合閘后加速保護(hù)時間thjs。
[0063] thjs = Th 廠 th+tf
[0064] 其中，th為重合閘時間，即從合閘控制回路出現(xiàn)重合閘電流或電壓時刻起到動、靜 觸頭接觸瞬間為止的時間間隔；tf為后加速分閘時間，即從分閘控制回路出現(xiàn)再次分閘電 流或電壓時刻起到動、靜觸頭分離瞬間為止的時間間隔，T hf為重合閘過程中控制回路電流 或電壓出現(xiàn)時刻到后加速分閘過程中控制回路電流或電壓出現(xiàn)時刻之間的時間間隔（如圖 3所示）。
[0065] 需要說明的是，th和tf采用短時能量法確定，即能量積分思想，Thf可從波形曲線橫 坐標(biāo)確定，即重合閘控制回路電流出現(xiàn)時刻和后加速分閘控制回路電流出現(xiàn)時刻可由波形 曲線橫坐標(biāo)直接讀出。
[0066] 對于重合閘時間th，后加速分閘時間tf，時間間隔Thf以及短時能量法，下面予以詳 細(xì)說明：
[0067] 1、短時能量法
[0068] 所述短時能量法的核心內(nèi)容是:先對振動信號進(jìn)行平方變換，然后用分段疊加的 方法加以處理，具體為：
[0069] 首先設(shè)采集到的振動信號序列為x(i)，i = 0，l，2……N-1，振動信號x(i)在n時刻 的短時能量E(n)定義為： n
[0070] ￡'(?)= X x\f)co{n-{)
[0071] 其中，co(n)為滑動窗函數(shù)，n = 0，l，2……M_1，M彡4且為自然數(shù)。
[0072] 由上述公式可知，短時能量等效于平方律檢波。由于斷路器分、合閘過程中產(chǎn)生的 高頻沖擊振動與隨機產(chǎn)生的噪聲相比，瞬時值往往較大，且具有局部的連續(xù)性，經(jīng)平方處理 后，更加突出了信號強弱的對比度，因此大部分隨機噪聲的影響都可以忽略不計。此外由于 窗函數(shù)的平滑作用和能量積分的思想，使得噪聲的干擾被進(jìn)一步削弱。
[0073] 對于窗函數(shù)的選擇，由于海明窗具有較大的帶寬和較快的帶外衰減速度，對輸入 信號的失真也小，所以選用海明窗對斷路器振動信號進(jìn)行短時能量分析。
[0074]具體的，海明窗函數(shù)為：
[0076] 式中k = 0，l，2,……M-l，M彡4且為自然數(shù)，經(jīng)反復(fù)實驗和對比，實踐中取窗長M = 40時效果最佳。
[0077] 2、合閘過程中產(chǎn)生的振動和合閘時間的確定
[0078] 斷路器收到合閘命令后，控制回路接通，合閘電磁鐵線圈通電，驅(qū)動鐵芯撞擊合閘 掣子，凸輪定位件的約束被解除，合閘彈簧通過凸輪和兩組四連桿機構(gòu)將能量傳至動導(dǎo)電 桿，從而使動觸頭開始運動，從而斷路器合閘過程中發(fā)生的第一次主要振動；
[0079] 觸頭經(jīng)過空行程階段后，與靜觸頭開始接觸(合閘時刻），由于動、靜觸頭間的強烈 摩擦碰撞及緩沖器的作用，此時開始產(chǎn)生合閘過程中的第二次主要振動；
[0080] 動觸頭進(jìn)入超行程階段，發(fā)生持續(xù)高能振動直到彈簧儲能消耗殆盡，動觸頭最終 靜止在合閘位置，合閘過程結(jié)束。
[0081] 由合閘過程分析可知:鐵芯撞擊合閘掣子引起合閘過程中第一次主要振動后，動 觸頭開始運動，振動短時能量由于彈簧儲能的釋放會突然增加。隨后，由于動觸頭與機械傳 動機構(gòu)在運動過程中都會受到摩擦碰撞等阻力的影響，消耗彈簧儲能，使得振動短時能量 一直在衰減，在動、靜觸頭開始接觸發(fā)生第二次主要振動之前，短時能量會衰減到一個局部 最小值，之后動觸頭進(jìn)入超行程階段，再次產(chǎn)生高能振動，使得振動幅值和短時能量劇烈增 大。
[0082] 綜上所述，動觸頭開始運動之后，振動短時能量開始劇烈變化前的最小值對應(yīng)的 時刻即為合閘時刻。
[0083] 如圖5所示，曲線a為動觸頭位移波形圖，曲線b為斷路器振動波形圖，曲線c為所述 振動短時能量圖，采樣點1?對應(yīng)的時刻即為要求的合閘時刻，k 5可以通過選擇合適的目標(biāo)區(qū) 間，然后求取該區(qū)間內(nèi)短時能量最小值來確定。
[0084]現(xiàn)通過分析動觸頭的位移特性來合理選擇目標(biāo)區(qū)間的左右邊界。
[0085] (1)目標(biāo)區(qū)間左邊界的確定:設(shè)監(jiān)測系統(tǒng)采集到的位移信號序列為s(k)，k = 0，l， 2……N-1其中N彡4且為自然數(shù)，如果從第1^個采樣值(稱采樣序號為匕，下同)開始，有連續(xù) 10個采樣值均大于第匕個采樣值，即可認(rèn)為動觸頭從匕開始運動。通過尋找整個采樣序列的 最大值，確定動觸頭運動到最大位移時對應(yīng)的采樣序號k 2。在斷路器合閘過程中，動觸頭空 行程的距離大于超行程的距離，所以求取匕和1?的平均值k3作為目標(biāo)區(qū)間的左邊界。
[0086] (2)目標(biāo)區(qū)間右邊界的確定:首先通過求取采樣序列最后10個點的平均值確定動 觸頭合閘位置S，然后在采樣序列中尋找動觸頭最先運動到S時的采樣值，確定其采樣序號 k 4,右邊界得以確定。
[0087] 易知合閘時刻位于目標(biāo)區(qū)間[k3，k4]對應(yīng)的時間段內(nèi)。求取[k3，k 4]區(qū)間內(nèi)短時能 量的最小值并確定其對應(yīng)的采樣序號k5，k5乘以采樣周期(0.1ms)即可得到合閘時刻，從而 合閘時間得以確定。
[0088] 3、斷路器分閘過程中產(chǎn)生的振動及分閘時間的確定
[0089] 斷路器收到分閘命令，控制回路接通，分閘電磁鐵線圈通電，驅(qū)動鐵芯撞擊分閘掣 子，使其脫扣，此時對應(yīng)著分閘過程中第一次主要波動(較微弱）。機構(gòu)連桿解列，分閘彈簧 開始驅(qū)動傳動機構(gòu)和動導(dǎo)電桿向下運動，對應(yīng)著分閘過程第二次主要振動。隨后，動靜觸頭 分離(分閘時刻），動觸頭繼續(xù)向下高速運動，直到運行到最下方與緩沖機構(gòu)發(fā)生碰撞，受到 極大反作用力后，速度開始下降，并且發(fā)生不斷彈跳，最終彈簧儲能消耗殆盡，動觸頭停在 分閘位置，分閘過程結(jié)束。
[0090] 由分閘過程分析可以得出以下結(jié)論:動觸頭在初始運動階段，由于分閘彈簧儲能 的傳遞，振動短時能量是快速劇烈增加的。
[0091] 在動、靜觸頭分離的瞬間，即分閘時刻，此時動觸頭位移不大，分閘儲能消耗較小， 同時又?jǐn)[脫了靜觸頭的摩擦束縛，因此此時振動最為劇烈，振動的短時能量會在局部出現(xiàn) 峰值，隨后由于摩擦碰撞等阻力的影響和緩沖機構(gòu)的作用，短時能量會不斷出現(xiàn)波動，直到 彈簧分閘儲能消耗殆盡。
[0092] 也就是說動觸頭在開始運動之后，振動短時能量出現(xiàn)第一個峰值的時刻即為分閘 時刻。
[0093] 如圖6所示，曲線a為動觸頭位移波形圖，曲線b為斷路器振動波形圖，曲線c為所述 振動短時能量圖，k3對應(yīng)的時刻即為要求的分閘時刻。為最大程度地消除干擾，同樣可利用 動觸頭位移特性來合理選擇目標(biāo)區(qū)間。動觸頭剛要開始運動的時刻對應(yīng)著采樣序號ki，設(shè) 動觸頭運動到最下方撞擊緩沖機構(gòu)反彈后出現(xiàn)的最大位移值為S，動觸頭最先運動到S位置 時對應(yīng)著采樣序號k 2，將匕、k2分別定為目標(biāo)區(qū)間的左右邊界，在[ki，k2]內(nèi)找出短時能量最 大值，確定其對應(yīng)的采樣序號k3，k3乘以采樣周期(0. lms) 即可確定分閘時刻，分閘時間得以 確定。
[0094] 在另一個實施例中：
[0095]當(dāng)變電所某臺被監(jiān)測的饋線斷路器進(jìn)行重合閘至后加速分閘操作時，該斷路器的 數(shù)據(jù)采集模塊通過傳感器將合閘和分閘過程中的直流控制回路的電流和電壓數(shù)據(jù)采樣以 及動觸頭位移和斷路器振動數(shù)據(jù)采樣，經(jīng)第一處理模塊中信號調(diào)理電路和數(shù)字信號處理器 處理后上傳至第二處理模塊中的PC工控計算機，并通過分析軟件將對這些采樣數(shù)據(jù)生成采 樣錄波數(shù)據(jù)文件和波形文件，繪制橫坐標(biāo)為時間的電流、電壓、位移和振動的波形曲線，計 算模塊根據(jù)波形曲線計算得出重合閘后加速保護(hù)時間th JS。
[0096]其中，信號處理電路接收自傳感器的模擬信號輸入;對輸入的模擬信號進(jìn)行濾波 等調(diào)理;數(shù)字信號處理器接收經(jīng)過來自信號處理電路調(diào)理的模擬信號輸入，對該模擬信號 進(jìn)行AD轉(zhuǎn)換。
[0097]需要進(jìn)一步說明的是，上述過程中，數(shù)字信號處理器還具有保證在斷路器進(jìn)行分、 合閘操作時所述傳感器數(shù)據(jù)采集同步的作用。
[0098]在又一個具體實施例中：
[0099] 如圖7、圖8所示，本發(fā)明所述的單相斷路器重合閘后加速保護(hù)時間的精確測定系 統(tǒng)安裝在某牽引變電所中，對該所的兩臺饋線真空斷路器:251QF和252QF進(jìn)行狀態(tài)監(jiān)測，監(jiān) 測過程中對251QF和252QF各進(jìn)行1次重合閘試驗，試驗過程是：真空斷路器由分閘變重合 閘，再后加速分閘。從后臺監(jiān)測分析軟件提取斷路器重合閘和后加速分閘過程的控制回路 電流、電壓、動觸頭位移以及斷路器振動的變化波形。
[0100] (1 )251QF重合閘后加速保護(hù)時間的計算：
[01 01 ] 采用短時能量法，251QF的合閘時間th = 71.3ms，分閘時間tf = 46.7ms，由波形曲線 橫坐標(biāo)可計算出，Thf = 405.6ms。
[0102]則:251QF的重合閘后加速保護(hù)時間為：
[0103 ] thjs = Thf-th+tf = 405.5-71.3+46.7 = 380.9ms
[0104] (2) 252QF重合閘后加速保護(hù)時間的計算：
[01 05] 采用短時能量法，252QF的合閘時間th = 68.2ms，分閘時間tf = 44.3ms，由波形曲線 橫坐標(biāo)可計算出，Thf = 406.7ms。
[0106]則:252QF的重合閘后加速保護(hù)時間為：
[0107] thjs = Thf-th+tf = 406 ? 7-68 ? 2+44 ? 3 = 382 ? 8ms
[0108] 在又一個具體實施例中：
[0109] 如圖9所示，單相斷路器重合閘后加速保護(hù)時間的精確測定系統(tǒng)可對饋線斷路器 重合閘后加速保護(hù)時間進(jìn)行精確測定，該系統(tǒng)由自主設(shè)計的TSM-VBK-1型在線檢測裝置 (數(shù)據(jù)采集模塊和第一處理模塊）、第二處理模塊(工控PC和監(jiān)測分析軟件）、及兩者之間的 CANBUS光纖通信網(wǎng)絡(luò)組成。
[0110]其中，在線監(jiān)測裝置(數(shù)據(jù)采集模塊和第一處理模塊)與所要監(jiān)測的斷路器一一對 應(yīng)設(shè)置。
[0111] 如圖10所示，TSM-VBK - 1型在線檢測裝置(數(shù)據(jù)采集模塊和第一處理模塊）由兩 個電流傳感器，兩個電壓傳感器，一個位移傳感器，一個振動傳感器，與傳感器 對應(yīng)的 信號調(diào)理電路和一個數(shù)字信號處理器構(gòu)成。
[0112] 采用電流傳感器和電壓傳感器，實現(xiàn)對斷路器分閘和合閘操作過程中直流控制回 路電流和回路電壓的數(shù)據(jù)采集。
[0113] 采用拉線式位移傳感器和振動傳感器，分別實現(xiàn)對斷路器分閘和合閘操作過程中 動觸頭位移變化以及斷路器振動的數(shù)據(jù)采集。
[0114]如圖11所示，信號調(diào)理電路中，AIN為來自傳感器的模擬信號輸入;R1為精密電阻， 作用是把電流型的AIN信號轉(zhuǎn)化為電壓信號;運算放大器U(l)構(gòu)成電壓跟隨器實現(xiàn)輸入和 輸出的阻抗匹配;運算放大器1](2)、1?2、1?3、(：1、02構(gòu)成濾波電路，對輸入的模擬信號進(jìn)行濾 波。
[0115] 數(shù)字信號處理器(DSP)采用TMS320F2812,包括外部擴展存儲器、時鐘、I/O 口驅(qū)動 等，采用12位A/D同步采樣技術(shù)，保證在斷路器進(jìn)行分、合閘操作時控制回路電流、控制回路 電壓、動觸頭位移以及開關(guān)振動的采樣數(shù)據(jù)同步，其中數(shù)字信號處理器還設(shè)有CAN通信接 口，實現(xiàn)與變電所后臺監(jiān)控計算機的CANBUS通信。
[0116] 采樣數(shù)據(jù)經(jīng)系統(tǒng)的CAN通信接口通過系統(tǒng)的光纖通信網(wǎng)絡(luò)實時地上傳至工控PC， 進(jìn)行存儲，再由分析軟件對信號分析，計算，錄制波形曲線。
[0117] 在線監(jiān)測裝置與后臺工控計算機之間組建的通信網(wǎng)絡(luò)采用CANBUS總線式串行通 信形式。與一般的通信總線相比，CANBUS總線的數(shù)據(jù)通信具有突出的可靠性、實時性和靈活 性，抗干擾能力強。
[0118] 在本系統(tǒng)中，CANBUS的通信介質(zhì)采用光纖，這又使該系統(tǒng)通信環(huán)節(jié)的抗干擾能力 進(jìn)一步增強。
[0119] 需要進(jìn)一步說明的是，CANBUS總線通過CAN轉(zhuǎn)以太網(wǎng)適配器(CANET-E)接入監(jiān)控計 算機的以太網(wǎng)口。
[0120] 監(jiān)測分析軟件是牽引變電所斷路器在線監(jiān)測系統(tǒng)的重要組成部分，運行于后臺監(jiān) 控計算機中，軟件可實時提供被監(jiān)測的斷路器在分閘和合閘操作中電氣方面和機械方面的 狀態(tài)信息。
[0121] 斷路器在合閘操作狀態(tài)下，軟件接收的，來自斷路器在線監(jiān)測裝置(數(shù)據(jù)采集模塊 和第一處理模塊）自動傳送的數(shù)據(jù)有:合閘控制回路電流數(shù)據(jù)、合閘控制回路電壓數(shù)據(jù)、合 閘動觸頭位移數(shù)據(jù)和合閘開關(guān)振動數(shù)據(jù)等。
[0122] 對合閘數(shù)據(jù)計算后，得出斷路器合閘過程的電氣特性參數(shù)和機械特性參數(shù)有:合 閘電流特征值及對應(yīng)時間、合閘控制回路電壓、合閘時間、合閘動觸頭行程、合閘平均速度 等。
[0123] 斷路器在分閘操作狀態(tài)下，軟件接收的，來自斷路器在線監(jiān)測裝置自動傳送的數(shù) 據(jù)有:分閘控制回路電流數(shù)據(jù)、分閘控制回路電壓數(shù)據(jù)、分閘動觸頭位移數(shù)據(jù)和分閘開關(guān)振 動數(shù)據(jù)等。
[0124] 對分閘數(shù)據(jù)計算后，得出斷路器分閘過程的電氣特性參數(shù)和機械特性參數(shù)有:分 閘電流特征值及對應(yīng)時間、分閘控制回路電壓、分閘時間、分閘動觸頭行程、動靜觸頭間的 開距以及分閘平均速度等。
[0125] 如果斷路器發(fā)生重合閘至后加速保護(hù)分閘操作，軟件接收的，來自斷路器在線監(jiān) 測裝置自動傳送的數(shù)據(jù)包括重合閘和后加速分閘兩個過程的控制回路電流數(shù)據(jù)、控制回路 電壓數(shù)據(jù)、動觸頭合分位移數(shù)據(jù)以及開關(guān)合分操作振動數(shù)據(jù)等。
[0126] 對兩個過程的數(shù)據(jù)計算后，得出斷路器重合閘至后加速分閘兩個過程的電氣特性 參數(shù)和機械特性參數(shù)，并計算出重合閘后加速保護(hù)時間thj s。
[0127] 顯然，本發(fā)明的上述實施例僅僅是為清楚地說明本發(fā)明所作的舉例，而并非是對 本發(fā)明的實施方式的限定，對于所屬領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來說，在上述說明的基礎(chǔ)上還可 以做出其它不同形式的變化或變動，這里無法對所有的實施方式予以窮舉，凡是屬于本發(fā) 明的技術(shù)方案所引伸出的顯而易見的變化或變動仍處于本發(fā)明的保護(hù)范圍之列。
【主權(quán)項】
1. 單相斷路器重合閘后加速保護(hù)時間的精確測定方法，其特征在于，包括以下步驟： 對單相斷路器進(jìn)行數(shù)據(jù)采集； 其中，所述數(shù)據(jù)采集對象為斷路器重合閘至后加速分閘過程中單相斷路器合閘和分閘 控制回路的電流、電壓或兩者以及斷路器振動和斷路器動觸頭位移； 對采集的數(shù)據(jù)處理； 根據(jù)處理結(jié)果繪制隨時間變化的波形曲線； 根據(jù)波形曲線計算出重合閘后加速保護(hù)時間thJS; 其中，所述重合閘后加速保護(hù)時間thjs計算方法為： thjs - Thf_th+tf 其中，th為重合閘時間，tf為后加速保護(hù)分閘時間，Thf為重合閘前，合閘控制回路電流或 電壓出現(xiàn)的時刻與后加速保護(hù)分閘前分閘控制回路電流或電壓出現(xiàn)的時刻之間的時間間 隔。2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的單相斷路器重合閘后加速保護(hù)時間的精確測定方法，其特征 在于，所述數(shù)據(jù)處理為對采集的模擬信號進(jìn)行濾波和模數(shù)/AD轉(zhuǎn)換。3. 根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的單相斷路器重合閘后加速保護(hù)時間的精確測定方法，其特 征在于，所述重合閘時間th和后加速保護(hù)分閘時間t f基于短時能量法確定。4. 單相斷路器重合閘后加速保護(hù)時間的精確測定系統(tǒng)，其特征在于，該系統(tǒng)包括： 與單相斷路器一一對應(yīng)設(shè)置的數(shù)據(jù)采集模塊，包括:合閘和分閘控制回路的電流傳感 器、電壓傳感器或兩者以及斷路器動觸頭位移傳感器和斷路器振動傳感器； 與數(shù)據(jù)采集模塊一一對應(yīng)設(shè)置的第一處理模塊，包括:信號調(diào)理電路和數(shù)字信號處理 器； 第二處理模塊，用于根據(jù)第一處理模塊上傳的信號繪制隨時間變化的波形曲線； 計算模塊，用于根據(jù)繪制的波形曲線并結(jié)合短時能量法計算出重合閘后加速保護(hù)時間 thjs，計算方法為： thjs - Thf_th+tf 其中，th為重合閘時間，tf為后加速保護(hù)分閘時間，Thf為重合閘前，合閘控制回路電流或 電壓出現(xiàn)的時刻與后加速保護(hù)分閘前分閘控制回路電流或電壓出現(xiàn)的時刻之間的時間間 隔。5. 根據(jù)權(quán)利要求4所述的單相斷路器重合閘后加速保護(hù)時間的精確測定系統(tǒng)，其特征 在于，所述的數(shù)據(jù)采集模塊包括:一個分閘控制回路電流傳感器、一個合閘控制回路電流傳 感器、一個分閘控制回路電壓傳感器、一個合閘控制回路電壓傳感器、一個單相斷路器動觸 頭拉線式位移傳感器以及一個單相斷路器振動傳感器。6. 根據(jù)權(quán)利要求4所述的單相斷路器重合閘后加速保護(hù)時間的精確測定系統(tǒng)，其特征 在于，所述第一處理模塊包括:一個數(shù)字信號處理器以及與所述傳感器一一對應(yīng)設(shè)置的信 號調(diào)理電路。7. 根據(jù)權(quán)利要求6所述的單相斷路器重合閘后加速保護(hù)時間的精確測定系統(tǒng)，其特征 在于，所述的數(shù)據(jù)采集模塊包括:一個分閘控制回路電流傳感器、一個合閘控制回路電流傳 感器、一個分閘控制回路電壓傳感器、一個合閘控制回路電壓傳感器、一個單相斷路器動觸 頭拉線式位移傳感器以及一個單相斷路器振動傳感器。8. 根據(jù)權(quán)利要求4-7任意一項所述的單相斷路器重合閘后加速保護(hù)時間的精確測定系 統(tǒng)，其特征在于，所述第二處理模塊為工控計算機。9. 根據(jù)權(quán)利要求8所述的單相斷路器重合閘后加速保護(hù)時間的精確測定系統(tǒng)，其特征 在于，所述第一處理模塊和第二處理模塊之間的信號傳遞采用工業(yè)現(xiàn)場總線CANBUS，傳輸 介質(zhì)采用光纖且所述工業(yè)現(xiàn)場總線CANBUS通過CAN轉(zhuǎn)以太網(wǎng)適配器/CANET-E接入計算機的 以太網(wǎng)口。
【文檔編號】G01R31/00GK105891627SQ201610190834
【公開日】2016年8月24日
【申請日】2016年3月30日
【發(fā)明人】郎兵
【申請人】北京交通大學(xué)