轉(zhuǎn)折點(diǎn)計(jì)算模型及電機(jī)電流的斷路器狀態(tài)監(jiān)測方法、系統(tǒng)的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及轉(zhuǎn)折點(diǎn)計(jì)算模型及電機(jī)電流的斷路器狀態(tài)監(jiān)測方法、系統(tǒng)，該方法包括：1)利用霍爾電流傳感器采集真空斷路器儲能電機(jī)電流信號；2)找取電機(jī)電流?時(shí)間曲線上的兩個(gè)峰值；3)基于步驟2)采用轉(zhuǎn)折點(diǎn)計(jì)算方法求取電流?時(shí)間曲線上的轉(zhuǎn)折點(diǎn)；4)基于步驟3)得到轉(zhuǎn)折點(diǎn)，將得到的轉(zhuǎn)折點(diǎn)與設(shè)定的閾值比較，若超出設(shè)定的閾值偏差范圍，則進(jìn)行故障報(bào)警。本發(fā)明的方法具有較高的精確度和可靠性，且能夠有效地實(shí)現(xiàn)斷路器工作狀態(tài)的實(shí)時(shí)監(jiān)測。
【專利說明】
轉(zhuǎn)折點(diǎn)計(jì)算模型及電機(jī)電流的斷路器狀態(tài)監(jiān)測方法、系統(tǒng)
技術(shù)領(lǐng)域
[0001] 本發(fā)明涉及斷路器狀態(tài)監(jiān)測領(lǐng)域，特別是一種用于對斷路器狀態(tài)監(jiān)測時(shí)采集的數(shù) 據(jù)進(jìn)行轉(zhuǎn)折點(diǎn)計(jì)算，以及相關(guān)的基于儲能電機(jī)電流的斷路器狀態(tài)監(jiān)測方法、系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002] 斷路器是維護(hù)和保證電力系統(tǒng)穩(wěn)定運(yùn)行的重要器件，一旦發(fā)生故障將帶來嚴(yán)重后 果，以往對斷路器檢修存在很大的盲目性，而且頻繁拆卸可能會降低斷路器動作的可靠性。 對斷路器狀態(tài)實(shí)行監(jiān)測，特別是在線監(jiān)測，不僅可以對斷路器工作狀況進(jìn)行了解，而且通過 分析判斷監(jiān)測狀態(tài)參數(shù)能夠及時(shí)發(fā)現(xiàn)斷路器故障征兆，提早進(jìn)行處理，避免盲目檢修增加 維護(hù)成本。
[0003] 但現(xiàn)有的依據(jù)分析電流曲線的監(jiān)測方法存在數(shù)據(jù)處理結(jié)果不精確的問題，特別 是，在各種曲線分析的過程中，求取曲線上的轉(zhuǎn)折點(diǎn)是數(shù)據(jù)處理的關(guān)鍵，轉(zhuǎn)折點(diǎn)之間對應(yīng)著 相應(yīng)的動作時(shí)間段，只有轉(zhuǎn)折點(diǎn)的位置精確才能根據(jù)時(shí)間段準(zhǔn)確地判斷斷路器不同的工作 狀態(tài)，若對數(shù)據(jù)的處理方式不當(dāng)，將導(dǎo)致得到的曲線轉(zhuǎn)折點(diǎn)定位不準(zhǔn)確，大小與實(shí)際值偏差 較大，以致無法準(zhǔn)確判斷斷路器狀態(tài)，最終電力系統(tǒng)不能及時(shí)對故障進(jìn)行監(jiān)測，系統(tǒng)控制不 穩(wěn)定。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004] 本發(fā)明提供一種適用于曲線轉(zhuǎn)折點(diǎn)求取的計(jì)算方法，用于解決曲線數(shù)據(jù)分析過程 中對于關(guān)鍵轉(zhuǎn)折點(diǎn)處理不準(zhǔn)確的問題。同時(shí)，本發(fā)明還提供了一種轉(zhuǎn)折點(diǎn)計(jì)算裝置。
[0005] 本發(fā)明提供一種利用轉(zhuǎn)折點(diǎn)計(jì)算方法分析電機(jī)電流的斷路器狀態(tài)監(jiān)測的方法，用 于解決斷路器工作狀態(tài)判斷過程中，因電流曲線轉(zhuǎn)折點(diǎn)定位不準(zhǔn)確造成斷路器監(jiān)測失誤的 問題。同時(shí)，本發(fā)明還提供了一種電機(jī)電流的斷路器狀態(tài)監(jiān)測系統(tǒng)。
[0006] 為解決上述問題，本發(fā)明轉(zhuǎn)折點(diǎn)計(jì)算方法，包括如下步驟：
[0007] 1)對數(shù)據(jù)段乂{處氺=1，2，...，〇進(jìn)行處理得到1，根據(jù)判定條件心<(1^以父8) + min(Xs))/2得到Xs*符合條件的最大時(shí)刻T;
[0008] 2)對數(shù)據(jù)段X1{X1~XT}或ΧΙΙχτ~Xt}計(jì)算其概率密度分布，找到概率最大值P max對 應(yīng)的數(shù)值xP;
[0009] 3)在數(shù)據(jù)段XI中找到時(shí)刻上最后一個(gè)小于或第一個(gè)小于xP的數(shù)χη，對對應(yīng)的數(shù)據(jù) 段Χ2{χι~x n}或X2{xn~xt}采用直線擬合法求取直線x = k;
[0010] 4)以k為轉(zhuǎn)折時(shí)刻最優(yōu)值Xd，對應(yīng)的在數(shù)據(jù)段X2中找到時(shí)刻上最后一個(gè)小于或第 一個(gè)小于Xd的數(shù)值x z，即為轉(zhuǎn)折點(diǎn)。
[0011] 進(jìn)一步的，對步驟3)中所述數(shù)據(jù)段X2的前半段X3{Xl~Xn/2}或后半段X3{X(t- n)/2~ Xt}求均值xm，將概率最大值xp與直線擬合數(shù)值k進(jìn)行歸一加權(quán)處理得到轉(zhuǎn)折時(shí)刻的最優(yōu)值 xd，加權(quán)系數(shù)與k、xP和xm有關(guān)。
[0012] 進(jìn)一步的，上述轉(zhuǎn)折時(shí)刻的最優(yōu)值Xd為：
[0013]
[0014]
[0015] 本發(fā)明還提供了轉(zhuǎn)折點(diǎn)計(jì)算裝置，包括如下模塊：
[0016] 1)用于對數(shù)據(jù)段x{xk，k=l，2, . . .，t}進(jìn)行處理得到Xs，根據(jù)判定條件xs<(max (Xs) +min (Xs)) /2得到Xs中符合條件的最大時(shí)刻T的模塊；
[0017] 2)用于對數(shù)據(jù)段XI {XI~χτ}或XI {XT~Xt}計(jì)算其概率密度分布，找到概率最大值 Pmax對應(yīng)的數(shù)值xP的模塊；
[0018] 3)用于在數(shù)據(jù)段XI中找到時(shí)刻上最后一個(gè)小于或第一個(gè)小于xP的數(shù)χη，對對應(yīng)的 數(shù)據(jù)段Χ2{χι~χ η}或Χ2{χη~xt}采用直線擬合法求取直線x = k的模塊；
[0019] 4)用于以k為轉(zhuǎn)折時(shí)刻最優(yōu)值Xd，對應(yīng)的在數(shù)據(jù)段X2中找到時(shí)刻上最后一個(gè)小于 或第一個(gè)小于 Xd的數(shù)值Xz，即為轉(zhuǎn)折點(diǎn)的模塊。
[0020] 進(jìn)一步的，對模塊3)中所述數(shù)據(jù)段X2的前半段Χ3{Χ1~χη/2}或后半段X3{x (t-n)/2~ Xt}求均值Xm，將概率最大值Xp與直線擬合數(shù)值k進(jìn)行歸一加權(quán)處理得到轉(zhuǎn)折時(shí)刻的最優(yōu)值 義(1，加權(quán)系數(shù)與1^1)和&有關(guān)。
[0021] 進(jìn)一步的，上述轉(zhuǎn)折時(shí)刻的最優(yōu)值Xd為：
[0022]
[0023]
[0024] 本發(fā)明還包括采用上述轉(zhuǎn)折點(diǎn)計(jì)算方法的儲能電機(jī)電流的斷路器狀態(tài)監(jiān)測方法， 該方法包括如下步驟：
[0025] 1)獲取電機(jī)電流彳目號，得到待處理的電流-時(shí)間曲線；
[0026] 2)找到電流-時(shí)間曲線上的峰值點(diǎn)；
[0027] 3)采用上述轉(zhuǎn)折點(diǎn)計(jì)算方法尋找電流-時(shí)間曲線上的轉(zhuǎn)折點(diǎn)；
[0028] 波峰及轉(zhuǎn)折點(diǎn)的順序依次為起始位置、第一波峰、第一轉(zhuǎn)折點(diǎn)、第二轉(zhuǎn)折點(diǎn)、第二 波峰、終止位置；
[0029] 由第一峰值之前的數(shù)據(jù)采用所述轉(zhuǎn)折點(diǎn)計(jì)算方法求取電流-時(shí)間曲線的起始位 置，由第二峰值之后的數(shù)據(jù)采用所述轉(zhuǎn)折點(diǎn)計(jì)算方法求取電流-時(shí)間曲線的終止位置，由兩 波峰之間的數(shù)據(jù)采用所述轉(zhuǎn)折點(diǎn)計(jì)算方法求取電流-時(shí)間曲線上的第一轉(zhuǎn)折點(diǎn)和第二轉(zhuǎn)折 占 .
[0030] 4)將得到的轉(zhuǎn)折點(diǎn)與設(shè)定的閾值比較，若超出設(shè)定的閾值偏差范圍，則進(jìn)行故障 報(bào)警。
[0031] 進(jìn)一步的，對于步驟1)中得到的原始電流-時(shí)間曲線采用等距抽樣的方法進(jìn)行處 理，得到待處理的電流-時(shí)間曲線。
[0032] 本發(fā)明還提供了采用上述轉(zhuǎn)折點(diǎn)計(jì)算方法的儲能電機(jī)電流的斷路器狀態(tài)監(jiān)測系 統(tǒng)，該系統(tǒng)包括如下模塊：
[0033] 1)用于獲取電機(jī)電流信號，得到待處理的電流-時(shí)間曲線的模塊；
[0034] 2)用于找到電流-時(shí)間曲線上的峰值點(diǎn)的模塊；
[0035] 3)用于采用上述轉(zhuǎn)折點(diǎn)計(jì)算方法尋找電流-時(shí)間曲線上的轉(zhuǎn)折點(diǎn)的模塊；
[0036]波峰及轉(zhuǎn)折點(diǎn)的順序依次為起始位置、第一波峰、第一轉(zhuǎn)折點(diǎn)、第二轉(zhuǎn)折點(diǎn)、第二 波峰、終止位置；
[0037] 由第一峰值之前的數(shù)據(jù)采用所述轉(zhuǎn)折點(diǎn)計(jì)算方法求取電流-時(shí)間曲線的起始位 置，由第二峰值之后的數(shù)據(jù)采用所述轉(zhuǎn)折點(diǎn)計(jì)算方法求取電流-時(shí)間曲線的終止位置，由兩 波峰之間的數(shù)據(jù)采用所述轉(zhuǎn)折點(diǎn)計(jì)算方法求取電流-時(shí)間曲線上的第一轉(zhuǎn)折點(diǎn)和第二轉(zhuǎn)折 占 .
[0038] 4)用于將得到的轉(zhuǎn)折點(diǎn)與設(shè)定的閾值比較，若超出設(shè)定的閾值偏差范圍，則進(jìn)行 故障報(bào)警的模塊。
[0039] 進(jìn)一步的，對于模塊1)中得到的原始電流-時(shí)間曲線采用等距抽樣的方法進(jìn)行處 理，得到待處理的電流-時(shí)間曲線。
[0040] 本發(fā)明提出的轉(zhuǎn)折點(diǎn)計(jì)算方法是一種精確分析、處理數(shù)據(jù)的方法，且能夠保留數(shù) 據(jù)原始性，提高計(jì)算結(jié)果的真實(shí)性。
[0041] 本發(fā)明在轉(zhuǎn)折點(diǎn)計(jì)算方法的基礎(chǔ)上，進(jìn)一步進(jìn)行了歸一加權(quán)處理，能夠更加準(zhǔn)確 地確定電流-時(shí)間曲線上的轉(zhuǎn)折點(diǎn)位置。
[0042] 本發(fā)明提出采用上述轉(zhuǎn)折點(diǎn)的計(jì)算方法分析斷路器電機(jī)電流-時(shí)間曲線的方法， 找取準(zhǔn)確的曲線轉(zhuǎn)折點(diǎn)，監(jiān)測斷路器的工作狀態(tài)是一個(gè)需要精準(zhǔn)判定的過程，運(yùn)用該方法 對斷路器的電流-時(shí)間曲線進(jìn)行分析，得到的準(zhǔn)確轉(zhuǎn)折點(diǎn)為后續(xù)細(xì)化斷路器動作時(shí)間段提 供有利的支持，使得斷路器能夠在噪聲情況下實(shí)現(xiàn)準(zhǔn)確判斷曲線異常值，預(yù)警故障，同時(shí)， 該方法的運(yùn)用并不局限于某種斷路器型號，具有普遍適用性。
【附圖說明】
[0043] 圖1為真空斷路器狀態(tài)監(jiān)測系統(tǒng)示意圖；
[0044] 圖2為曲線轉(zhuǎn)折模型，標(biāo)注1~2為兩種不同轉(zhuǎn)折情況；
[0045] 圖3為電機(jī)電流曲線；
[0046] 圖4為電機(jī)電流包絡(luò)線。
【具體實(shí)施方式】
[0047] 下面結(jié)合附圖對本發(fā)明做進(jìn)一步詳細(xì)的說明。
[0048] 圖1所示為真空斷路器狀態(tài)監(jiān)測系統(tǒng)，該監(jiān)測系統(tǒng)可以實(shí)現(xiàn)在線或非在線監(jiān)測。該 系統(tǒng)包括斷路器、霍爾電流傳感器監(jiān)測裝置(DSP)、通訊單元、顯示單元、存儲單元、報(bào)警單 元，其中斷路器包括分合閘電磁鐵和儲能電機(jī)。通過A/D轉(zhuǎn)換電路將霍爾傳感器采集的模擬 信號轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號，通過在線監(jiān)測裝置(DSP)監(jiān)測儲能電機(jī)電流，將采集得到的數(shù)據(jù)顯 示、存儲和計(jì)算，并對計(jì)算的特征值與存儲的歷史數(shù)據(jù)對比，超出閾值或出現(xiàn)異常值則進(jìn)行 報(bào)警。
[0049] 該技術(shù)方案的基本方法步驟為：
[0050] 步驟一、利用傳感器獲取電機(jī)電流信號，得到待處理的電機(jī)電流-時(shí)間曲線；
[0051 ]步驟二、求取電流-時(shí)間曲線上的兩個(gè)峰值；
[0052]步驟三、采用轉(zhuǎn)折點(diǎn)計(jì)算方法尋找電流-時(shí)間曲線上的轉(zhuǎn)折點(diǎn)；
[0053]波峰及轉(zhuǎn)折點(diǎn)的順序依次為起始位置、第一波峰、第一轉(zhuǎn)折點(diǎn)、第二轉(zhuǎn)折點(diǎn)、第二 波峰、終止位置；
[0054] 由第一個(gè)峰值之前的數(shù)據(jù)采用所述轉(zhuǎn)折點(diǎn)計(jì)算方法求取電流-時(shí)間曲線的起始位 置，由第二個(gè)峰值之后的數(shù)據(jù)采用所述轉(zhuǎn)折點(diǎn)計(jì)算方法求取電流-時(shí)間曲線的終止位置，由 兩波峰之間的數(shù)據(jù)采用所述轉(zhuǎn)折點(diǎn)計(jì)算方法求取電流-時(shí)間曲線上的第一轉(zhuǎn)折點(diǎn)和第二轉(zhuǎn) 折點(diǎn)；
[0055] 步驟四、將得到的轉(zhuǎn)折點(diǎn)與設(shè)定的閾值比較，若超出設(shè)定的閾值偏差范圍，則進(jìn)行 故障報(bào)警。
[0056] 上述各步驟的詳細(xì)過程介紹如下：
[0057] 步驟一、利用傳感器采集電機(jī)的電流信號，由顯示單元得出電機(jī)電流-時(shí)間曲線。 本實(shí)施例中采用霍爾傳感器采集電流信號，作為其他實(shí)施方案，電流信號的采集還可以采 用其他的模擬信號采集器。
[0058] 若采集到如圖3所示的電機(jī)電流-時(shí)間曲線，因其采樣周期是us級的，所以圖3所示 的曲線圖形復(fù)雜且數(shù)據(jù)量大，為了簡便電機(jī)電流-時(shí)間曲線的分析，需要對曲線進(jìn)行進(jìn)一步 處理，求出圖3曲線圖形的包絡(luò)線，本實(shí)施例采取了等距抽樣的處理方法，例如，使用多倍的 工頻頻率進(jìn)行抽樣。
[0059] 步驟二、電機(jī)電流-時(shí)間曲線上包含兩個(gè)波峰，分別為第一波峰M2(t2，I2)、第二波 峰施(t 5，15)，電機(jī)電流-時(shí)間曲線上的峰值作為曲線上的特殊點(diǎn)，本實(shí)施例中采取如下方法 進(jìn)行求取：
[0060] 將電流-時(shí)間曲線上的全部數(shù)據(jù)均分成η組，求取每組內(nèi)的最大值，將每組求得的 最大值組成最大值集合{Α}η，然后分別求取最大值集合{Α} η上的極大值點(diǎn)，能夠判斷存在兩 個(gè)波峰趨勢，即得到兩個(gè)峰值，分別為第一波峰M2(t 2，12)、第二波峰施(t5，15)。
[0061] 這里需要強(qiáng)調(diào)的一點(diǎn)是，在求取峰值之前一定不能對原始數(shù)據(jù)進(jìn)行預(yù)處理，由圖4 電機(jī)電流-時(shí)間曲線可以看出第一波峰M2作為一種尖峰值，如果進(jìn)行數(shù)據(jù)預(yù)處理，將會被剔 除掉，這種情況下后續(xù)得到各種分析結(jié)果也將是不正確的。
[0062] 步驟三、準(zhǔn)確分析電機(jī)電流-時(shí)間曲線是斷路器實(shí)現(xiàn)監(jiān)測的關(guān)鍵，計(jì)算電流-時(shí)間 曲線上的轉(zhuǎn)折點(diǎn)又是準(zhǔn)確分析電流-時(shí)間曲線的關(guān)鍵，電流-時(shí)間曲線中的轉(zhuǎn)折點(diǎn)即對應(yīng)斷 路器相應(yīng)動作的開始或結(jié)束，圖2展示了兩種基本的轉(zhuǎn)折模型，本發(fā)明提出的轉(zhuǎn)折點(diǎn)計(jì)算方 法又稱為概率估計(jì)直線擬合法。
[0063] 下面結(jié)合圖2中情況1表示的轉(zhuǎn)折點(diǎn)對上述計(jì)算方法進(jìn)行詳細(xì)說明，過程如下：
[0064] (1)對包含起始值的數(shù)據(jù)段x{xk，k=l，2, . . .，t}進(jìn)行處理得到Xs，根據(jù)判定條件Xs <(max(Xs)+min(Xs))/2得到1中符合條件的最大時(shí)刻T，本實(shí)施例中采用的是移動平滑濾 波的數(shù)據(jù)處理方法；
[0065] (2)對數(shù)據(jù)段Χ1{Χ1~χτ}計(jì)算其概率密度分布，找到概率最大值P max對應(yīng)的數(shù)值xP， 且χΡ應(yīng)滿足xPexi;
[0066] (3)在數(shù)據(jù)段XI中找到時(shí)刻上最后一個(gè)小于xP的數(shù)χη，對數(shù)據(jù)段Χ2{ Χ1~χη}采用直 線擬合法求取直線x = k，本實(shí)施例采用最小二乘法進(jìn)行直線擬合；
[0067] (4)以k為轉(zhuǎn)折時(shí)刻最優(yōu)值Xd，在數(shù)據(jù)段X2中找到時(shí)刻上最后一個(gè)小于 Xd的數(shù)值χζ， 將電流-時(shí)間曲線上對應(yīng)的點(diǎn)記為電流轉(zhuǎn)折點(diǎn)。
[0068] 實(shí)際上，以上述計(jì)算得到的k找到的電流轉(zhuǎn)折點(diǎn)已經(jīng)很精確，但這里為了找到更精 確的轉(zhuǎn)折點(diǎn)，便于系統(tǒng)故障分析，針對上述步驟又提出了以下方法：
[0069] (5)對數(shù)據(jù)段X2的前半段Χ3{Χ1~χη/2}求取其均值萬==u
[0070] (6)根據(jù)歸一化加權(quán)思想，求取實(shí)際帶有噪聲的電流-時(shí)間曲線轉(zhuǎn)折時(shí)刻的最優(yōu)值 Xd，表達(dá)式為：
[0071]
[0072]
[0073] (7)在數(shù)據(jù)段XI中找到時(shí)刻上最后一個(gè)小于Xd的數(shù)χζ，將電流-時(shí)間曲線上χ ζ對應(yīng) 的點(diǎn)記為電流轉(zhuǎn)折點(diǎn)。
[0074] 下面結(jié)合圖2中的情況2表示的轉(zhuǎn)折點(diǎn)對上述計(jì)算方法進(jìn)行詳細(xì)說明，過程如下：
[0075] (1)對包含終止值的數(shù)據(jù)段X{xk，k=l，2, . . .，t}進(jìn)行處理得到Xs，根據(jù)判定條件^ <(max(Xs)+min(X s))/2得到1中符合條件的最大時(shí)刻T，本實(shí)施例中采用的是移動平滑濾 波的數(shù)據(jù)處理方法；
[0076] (2)對數(shù)據(jù)段ΧΙΙχτ~Xt}計(jì)算其概率密度分布，找到概率最大值P max對應(yīng)的數(shù)值xP， 且χΡ應(yīng)滿足xPexi;
[0077] (3)在數(shù)據(jù)段XI中找到時(shí)刻上第一個(gè)小于xP的數(shù)χη，對數(shù)據(jù)段X2{x n~xt}采用直線 擬合法求取直線x = k，本實(shí)施例采用最小二乘法進(jìn)行直線擬合；
[0078] (4)以k為轉(zhuǎn)折時(shí)刻最優(yōu)值Xd，在數(shù)據(jù)段X2中找到時(shí)刻上第一個(gè)小于Xd的數(shù)值χ ζ，將 電流-時(shí)間曲線上Χζ對應(yīng)的點(diǎn)記為電流轉(zhuǎn)折點(diǎn)。
[0079] 實(shí)際上，以上述計(jì)算得到的k找到的電流轉(zhuǎn)折點(diǎn)已經(jīng)很精確，但這里為了找到更精 確的轉(zhuǎn)折點(diǎn)，便于系統(tǒng)故障分析，針對上述步驟又提出了以下方法：
[0080] (5)對數(shù)據(jù)段X2的后半段X3{x(t-n)/2~ Xt}求取其均值= \ ;
[0081 ] (6)根據(jù)歸一化加權(quán)思想，求取實(shí)際帶有噪聲的電流-時(shí)間曲線轉(zhuǎn)折時(shí)刻的最優(yōu)值 Xd，表達(dá)式為：
[0082]
[0083]
[0084] (7)在數(shù)據(jù)段XI中找到時(shí)刻上第一個(gè)小于xd的數(shù)χζ，將電流-時(shí)間曲線上χ ζ對應(yīng)的 點(diǎn)記為電流轉(zhuǎn)折點(diǎn)。
[0085] 電機(jī)電流-時(shí)間曲線上波峰及轉(zhuǎn)折點(diǎn)的順序?yàn)?起始位置、第一峰值、第一轉(zhuǎn)折點(diǎn)、 第二轉(zhuǎn)折點(diǎn)、第二峰值、終止位置。
[0086] 本實(shí)施例中采用上述的轉(zhuǎn)折點(diǎn)計(jì)算方法來求取圖4中電機(jī)電流-時(shí)間曲線上的電 流起始位置施和終止位置Μ6。將峰值Μ 2之前的包含起始位置％的數(shù)據(jù)采用上述情況1的方法 求取電流-時(shí)間曲線的起始位置M1;將圖4中峰值M5之后的包含終止位置M6的數(shù)據(jù)采用上述 情況2的方法求取電流-時(shí)間曲線的終止位置M6。
[0087] 將時(shí)刻tglj(t2+t5)/2之間的數(shù)據(jù)同樣采用上述情況1的方法求取電流-時(shí)間曲線 的第一轉(zhuǎn)折點(diǎn)M 3;將時(shí)刻t3到^之間的數(shù)據(jù)同樣采用上述情況2的方法求取電流-時(shí)間曲線 的第二轉(zhuǎn)折點(diǎn)M4。
[0088] 步驟四、根據(jù)上述步驟得到的電流起止位置和特征點(diǎn)，進(jìn)行斷路器故障的預(yù)測報(bào) 警，本實(shí)施例采用以下三種方案：
[0089] 第一種方案是根據(jù)波峰及轉(zhuǎn)折點(diǎn)的位置與系統(tǒng)預(yù)設(shè)的對應(yīng)數(shù)值進(jìn)行比較，若超出 設(shè)定的閾值偏差范圍，則說明系統(tǒng)出現(xiàn)故障，進(jìn)而實(shí)行故障報(bào)警。
[0090] 第二種方案是根據(jù)波峰及轉(zhuǎn)折點(diǎn)的位置劃定電流-時(shí)間曲線范圍，與系統(tǒng)預(yù)設(shè)的 參數(shù)范圍比較，若超出設(shè)定的范圍閾值偏差，則說明系統(tǒng)出現(xiàn)故障，進(jìn)而實(shí)行故障報(bào)警。 [0091 ]上述電流-時(shí)間曲線范圍即時(shí)間段，電機(jī)電流-時(shí)間曲線參數(shù)時(shí)間段如下：12脈沖 電流峰值;ti~t 3為脈沖電流時(shí)間；t3~t4為電機(jī)平穩(wěn)工作時(shí)間，電流值穩(wěn)定得到平穩(wěn)電流 (13+14)/2 ; t5時(shí)電機(jī)負(fù)荷力矩最大，對應(yīng)電流15;以~〖6為電機(jī)儲能時(shí)間。
[0092] 第三種方案是將上述兩種方案進(jìn)行結(jié)合，綜合分析系統(tǒng)故障情況。
[0093] 保存歷史數(shù)據(jù)，將最后一次動作計(jì)算的特征值與最近若干次動作數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分 析，對異常的特征值通過顯示屏顯示預(yù)警信息，且進(jìn)一步修正閾值，利于以后對系統(tǒng)故障的 精確判斷。
[0094] 本發(fā)明實(shí)施例還提供了采用上述轉(zhuǎn)折點(diǎn)計(jì)算方法的儲能電機(jī)電流的斷路器狀態(tài) 監(jiān)測系統(tǒng)，該系統(tǒng)包括如下模塊：
[0095] 1)用于獲取電機(jī)電流信號，得到待處理的電流-時(shí)間曲線的模塊；
[0096] 2)用于找到電流-時(shí)間曲線上的峰值點(diǎn)的模塊；
[0097] 3)用于采用上述轉(zhuǎn)折點(diǎn)計(jì)算方法尋找電流-時(shí)間曲線上的轉(zhuǎn)折點(diǎn)的模塊；
[0098] 波峰及轉(zhuǎn)折點(diǎn)的順序依次為起始位置、第一峰值、第一轉(zhuǎn)折點(diǎn)、第二轉(zhuǎn)折點(diǎn)、第二 峰值、終止位置；
[0099] 由第一峰值之前的數(shù)據(jù)采用所述轉(zhuǎn)折點(diǎn)計(jì)算方法求取電流-時(shí)間曲線的起始位 置，由第二峰值之后的數(shù)據(jù)采用所述轉(zhuǎn)折點(diǎn)計(jì)算方法求取電流-時(shí)間曲線的終止位置，由兩 波峰之間的數(shù)據(jù)采用所述轉(zhuǎn)折點(diǎn)計(jì)算方法求取電流-時(shí)間曲線上的第一轉(zhuǎn)折點(diǎn)和第二轉(zhuǎn)折 占.
[0100] 4)用于將得到的轉(zhuǎn)折點(diǎn)與設(shè)定的閾值比較，若超出設(shè)定的閾值偏差范圍，則進(jìn)行 故障報(bào)警的模塊。
[0101] 上述模塊是系統(tǒng)中為實(shí)現(xiàn)該方法的各步驟所建立的功能模塊，實(shí)際上是一種根據(jù) 以上利用儲能電機(jī)電流進(jìn)行真空斷路器狀態(tài)監(jiān)測的方法進(jìn)行編程，與方法步驟對應(yīng)的軟件 進(jìn)程，用于控制器中。因此，對于各個(gè)模塊，下面不再進(jìn)行詳細(xì)介紹。
[0102] 本發(fā)明實(shí)施例還提供了轉(zhuǎn)折點(diǎn)計(jì)算裝置，該裝置包括如下模塊：
[0103] 1)用于對數(shù)據(jù)段X{xk，k=l，2, . . .，t}進(jìn)行處理得到Xs，根據(jù)判定條件xs<(max (Xs) +min (Xs)) /2得到Xs中符合條件的最大時(shí)刻T的模塊；
[0104] 2)用于對數(shù)據(jù)段XI {χι~χτ}或XI {χτ~xt}計(jì)算其概率密度分布，找到概率最大值 Pmax對應(yīng)的數(shù)值xP的模塊；
[0105] 3)用于在數(shù)據(jù)段XI中找到時(shí)刻上最后一個(gè)小于或第一個(gè)小于xP的數(shù)χη，對對應(yīng)的 數(shù)據(jù)段Χ2{χι~Xn}或Χ2{χ η~Xt}采用直線擬合法求取直線x = k的模塊；
[0106] 4)用于以k為轉(zhuǎn)折時(shí)刻最優(yōu)值Xd，對應(yīng)的在數(shù)據(jù)段X2中找到時(shí)刻上最后一個(gè)小于 或第一個(gè)小于 Xd的數(shù)值Xz，即為轉(zhuǎn)折點(diǎn)的模塊。
[0107] 上述模塊是裝置中為實(shí)現(xiàn)該方法的各步驟所建立的功能模塊，實(shí)際上是一種根據(jù) 以上轉(zhuǎn)折點(diǎn)計(jì)算方法進(jìn)行編程，與方法步驟對應(yīng)的軟件進(jìn)程，用于控制器中。因此，對于各 個(gè)模塊，下面不再進(jìn)行詳細(xì)介紹。
【主權(quán)項(xiàng)】
1. 轉(zhuǎn)折點(diǎn)計(jì)算方法，其特征在于，該方法包括如下步驟： 1) 對數(shù)據(jù)段X{xk，k=l ,2, . . . ,t}進(jìn)行處理得到Xs，根據(jù)判定條件Xs<(max(Xs)+min (Xs))/2得到Xs中符合條件的最大時(shí)刻T; 2) 對數(shù)據(jù)段X1{X1~ΧΤ}或Χ1{ΧΤ~Xt}計(jì)算其概率密度分布，找到概率最大值Pmax對應(yīng)的 數(shù)值Xp; 3) 在數(shù)據(jù)段XI中找到時(shí)刻上最后一個(gè)小于或第一個(gè)小于Xp的數(shù)Xn，對對應(yīng)的數(shù)據(jù)段X2 {xi~Xn}或X2{xn~Xt}采用直線擬合法求取直線x = k; 4. Wk為轉(zhuǎn)折時(shí)刻最優(yōu)值Xd，對應(yīng)的在數(shù)據(jù)段X2中找到時(shí)刻上最后一個(gè)小于或第一個(gè)小 于Xd的數(shù)值Xz，即為轉(zhuǎn)折點(diǎn)。2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的轉(zhuǎn)折點(diǎn)計(jì)算方法，其特征在于，對步驟3)中所述數(shù)據(jù)段X2的前 半段X3{xi~W2}或后半段X3{x(t-n)/2~Xt}求均值Xm，將概率最大值Xp與直線擬合數(shù)值k進(jìn)行 歸一加權(quán)處理得到轉(zhuǎn)折時(shí)刻的最優(yōu)值Xd，加權(quán)系數(shù)與k、Xp和Xm有關(guān)。3. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的轉(zhuǎn)折點(diǎn)計(jì)算方法，其特征在于，所述轉(zhuǎn)折時(shí)刻的最優(yōu)值Xd為：其中，為加權(quán)系數(shù)。4. 轉(zhuǎn)折點(diǎn)計(jì)算裝置，其特征在于，該裝置包括如下模塊： 1) 用于對數(shù)據(jù)段x{xk，k=l，2,. . .，t}進(jìn)行處理得到Xs，根據(jù)判定條件Xs<(max(Xs)+min (Xs))/2得到Xs中符合條件的最大時(shí)刻T的模塊； 2) 用于對數(shù)據(jù)段XI 1X1~ΧΤ}或XI {ΧΤ~Xt}計(jì)算其概率密度分布，找到概率最大值Pmax對 應(yīng)的數(shù)值xp的模塊； 3) 用于在數(shù)據(jù)段XI中找到時(shí)刻上最后一個(gè)小于或第一個(gè)小于Xp的數(shù)Xn，對對應(yīng)的數(shù)據(jù) 段X2{xi~Xn}或X2{xn~Xt}采用直線擬合法求取直線x = k的模塊； 4) 用于Wk為轉(zhuǎn)折時(shí)刻最優(yōu)值Xd，對應(yīng)的在數(shù)據(jù)段X2中找到時(shí)刻上最后一個(gè)小于或第一 個(gè)小于Xd的數(shù)值Xz，即為轉(zhuǎn)折點(diǎn)的模塊。5. 根據(jù)權(quán)利要求4所述的轉(zhuǎn)折點(diǎn)計(jì)算裝置，其特征在于，對模塊3)中所述數(shù)據(jù)段X2的前 半段X3{xi~W2}或后半段X3{x(t-n)/2~Xt}求均值Xm，將概率最大值Xp與直線擬合數(shù)值k進(jìn)行 歸一加權(quán)處理得到轉(zhuǎn)折時(shí)刻的最優(yōu)值Xd，加權(quán)系數(shù)與k、Xp和Xm有關(guān)。6. 根據(jù)權(quán)利要求5所述的轉(zhuǎn)折點(diǎn)計(jì)算裝置，其特征在于，所述轉(zhuǎn)折時(shí)刻的最優(yōu)值Xd為：其中為加權(quán)系數(shù)。7. 采用如權(quán)利要求1-3任一項(xiàng)所述轉(zhuǎn)折點(diǎn)計(jì)算方法的儲能電機(jī)電流的斷路器狀態(tài)監(jiān)測 方法，其特征在于，包括如下步驟： 1) 獲取電機(jī)電流信號，得到待處理的電流-時(shí)間曲線； 2) 找到電流-時(shí)間曲線上的兩個(gè)峰值點(diǎn)； 3) 采用所述轉(zhuǎn)折點(diǎn)計(jì)算方法尋找電流-時(shí)間曲線上的轉(zhuǎn)折點(diǎn)； 波峰及轉(zhuǎn)折點(diǎn)的順序依次為起始位置、第一波峰、第一轉(zhuǎn)折點(diǎn)、第二轉(zhuǎn)折點(diǎn)、第二波峰、 終止位置； 由第一峰值之前的數(shù)據(jù)采用所述轉(zhuǎn)折點(diǎn)計(jì)算方法求取電流-時(shí)間曲線的起始位置，由 第二峰值之后的數(shù)據(jù)采用所述轉(zhuǎn)折點(diǎn)計(jì)算方法求取電流-時(shí)間曲線的終止位置，由兩波峰 之間的數(shù)據(jù)采用所述轉(zhuǎn)折點(diǎn)計(jì)算方法求取電流-時(shí)間曲線上的第一轉(zhuǎn)折點(diǎn)和第二轉(zhuǎn)折點(diǎn)； 4) 將得到的轉(zhuǎn)折點(diǎn)與設(shè)定的闊值比較，若超出設(shè)定的闊值偏差范圍，則進(jìn)行故障報(bào)警。8. 根據(jù)權(quán)利要求7所述的儲能電機(jī)電流的斷路器狀態(tài)監(jiān)測方法，其特征在于，對于步驟 1)中得到的原始電流-時(shí)間曲線采用等距抽樣的方法進(jìn)行處理，得到待處理的電流-時(shí)間曲 線。9. 采用如權(quán)利要求1-3任一項(xiàng)所述轉(zhuǎn)折點(diǎn)計(jì)算方法的儲能電機(jī)電流的斷路器狀態(tài)監(jiān)測 系統(tǒng)，其特征在于，該系統(tǒng)包括如下模塊： 1) 用于獲取電機(jī)電流信號，得到相應(yīng)的電流-時(shí)間曲線的模塊； 2) 用于找到電流-時(shí)間曲線上的兩個(gè)峰值點(diǎn)的模塊； 3) 用于采用所述轉(zhuǎn)折點(diǎn)計(jì)算方法尋找電流-時(shí)間曲線上的轉(zhuǎn)折點(diǎn)的模塊； 波峰及轉(zhuǎn)折點(diǎn)的順序依次為起始位置、第一波峰、第一轉(zhuǎn)折點(diǎn)、第二轉(zhuǎn)折點(diǎn)、第二波峰、 終止位置； 由第一峰值之前的數(shù)據(jù)采用所述轉(zhuǎn)折點(diǎn)計(jì)算方法求取電流-時(shí)間曲線的起始位置，由 第二峰值之后的數(shù)據(jù)采用所述轉(zhuǎn)折點(diǎn)計(jì)算方法求取電流-時(shí)間曲線的終止位置，由兩波峰 之間的數(shù)據(jù)采用所述轉(zhuǎn)折點(diǎn)計(jì)算方法求取電流-時(shí)間曲線上的第一轉(zhuǎn)折點(diǎn)和第二轉(zhuǎn)折點(diǎn)； 4) 用于將得到的轉(zhuǎn)折點(diǎn)與設(shè)定的闊值比較，若超出設(shè)定的闊值偏差范圍，則進(jìn)行故障 報(bào)警的模塊。10. 根據(jù)權(quán)利要求9所述的儲能電機(jī)電流的斷路器狀態(tài)監(jiān)測系統(tǒng)，其特征在于，對于模 塊1)中得到的原始電流-時(shí)間曲線采用等距抽樣的方法進(jìn)行處理，得到待處理的電流-時(shí)間 曲線。
【文檔編號】G06F17/50GK105975737SQ201610590160
【公開日】2016年9月28日
【申請日】2016年7月25日
【發(fā)明人】楊昭, 王卓, 范冠鵬, 潘亞培, 李金輝, 張英杰
【申請人】河南森源電氣股份有限公司