一种中压开关状态时间点的诊断方法及相关装置与流程

1.本技术涉及电力技术领域，尤其涉及一种中压开关状态时间点的诊断方法及相关装置。


背景技术：

2.配电中压开关为电网的重要设备，此类开关大多采用机械结构，而在实际应用中，开关的机械结构经常出现故障。据统计，70%以上的开关故障是由机械机构所引起，其故障类型主要包括：卡涩、弹簧老化、传动结构断裂、线圈匝间短路及分合闸线圈烧毁等，因此对开关进行机械特性试验，是保证开关安全稳定运行的重要保证。而在开关的机械性能测试过程中，主要通过对开关操动过程中分合闸时间、三相不同期时间、重合闸时间、弹跳时间等关键机械参数的测量来完成开关性能的检测与故障判断。其中，分/合闸时间参量是判断开关开断性能的重要指标。而当前配电开关的分合闸时间节点主要通过对开关状态的判断来进行识别，无法进行定量分析。
3.配电中压开关在进行机械特性分合闸时间检测时，开关状态量的获取，需将传感器连接至辅助接点进行检测，但辅助开关到机械特性检测前端距离较远，布线困难。尤其当监测对象为配网开关柜时，由于机械机构和开关为一体化设计，在辅助接点上加装信号线的操作非常复杂，而由于开关的辅助接点数量有限，经常没有空闲接点可用。在开关状态量难以获取时，以传统方法无法准确获取分合闸时间信息。另外，即使通过此方法能顺利测量出开关状态的时间点，由于配电开关状态的时间特性曲线并不是理想的翻转脉冲，将辅助触点切换时刻作为刚分、刚合点，存在固有误差无法消除，造成刚分、刚合点计算不准确。以此方法测量的时间并不准确，很难对开关的分合闸时间进行准确的量化分析。


技术实现要素：

4.本技术提供了一种中压开关状态时间点的诊断方法及相关装置，用于解决现有技术无法准确计算出配电开关分合状态的时间点的技术问题。
5.有鉴于此，本技术第一方面提供了一种中压开关状态时间点的诊断方法，所述方法包括：s1、当开关分合闸时，同时连续采集分合电流节点三相的若干组电流波形数据，并计算每组电流波形数据的长度；s2、分别根据三相电流波形数据计算各相的阈值，并在任一相电流波形数据中，从第一个时间点向后取长度为l的数组，计算幅值最大值smamp，根据各相的阈值与smamp的大小关系分析开关分合闸状态；s3、当开关处于分闸状态时，在长度为l的数组从后向前，获取第一备选数据集，根据所述第一备选数据集中每个数据点的数据变化率；选取所述第一备选数据集中数据变化率最大的值对应的第一数据点，根据采样开始时间和采样率将所述第一数据点换算成时间，计算得到分闸时刻；
s4、当开关处于合闸状态时，在长度为l的数组从前向后，获取第二备选数据集，根据所述第二备选数据集中每个数据点的数据变化率；选取所述第二备选数据集中数据变化率最大的值对应的第二数据点，根据采样开始时间和采样率将所述第二数据点换算成时间，计算得到合闸时刻。
6.可选地，步骤s3，具体包括：s31、当开关处于分闸状态时，在长度为l的数组中从后向前，找到第一个大于阈值的点x；s32、从x点开始，在长度为l的数组中取长度为l*0.5的数据作为所述第二备选数据集；s33、计算所述第一备选数据集中的每个数据点i的数据变化率；s34、选取所述第一备选数据集中数据变化率最大的值对应的第一数据点，根据采样开始时间和采样率将所述第一数据点换算成时间，计算得到分闸时刻。
7.可选地，步骤s4，具体包括：s41、当开关处于合闸状态时，从该长度为l的数组中从前向后，找到第一个大于阈值的点y；s42、从y点开始，在长度为l的数组中取长度为l*0.5的数据作为所述第二备选数据集；s43、计算所述第二备选数据集中的每个数据点i的数据变化率；s44、选取所述第二备选数据集中数据变化率最大的值对应的第二数据点，根据采样开始时间和采样率将所述第二数据点换算成时间，计算得到合闸时刻。
8.可选地，步骤s1，之后还包括：将三相电流波形数据分别形成数据矩阵，其中各相的所述数据矩阵中每一行为一组数据；分别计算三个数据矩阵中两两矩阵之间的相同行之间的相关性，得到每组数据之间的相关性，当三相中每组数据之间的相关性偏差不大于预设阈值时则执行步骤s2，否则返回步骤s1。
9.本技术第二方面提供一种中压开关状态时间点的诊断系统，所述系统包括：采集单元，用于当开关分合闸时，同时连续采集分合电流节点三相的若干组电流波形数据，并计算每组电流波形数据的长度；分析单元，用于分别根据三相电流波形数据计算各相的阈值，并在任一相电流波形数据中，从第一个时间点向后取长度为l的数组，计算幅值最大值smamp，根据各相的阈值与smamp的大小关系分析开关分合闸状态；第一计算单元，用于当开关处于分闸状态时，在长度为l的数组从后向前，获取第一备选数据集，根据所述第一备选数据集中每个数据点的数据变化率；选取所述第一备选数据集中数据变化率最大的值对应的第一数据点，根据采样开始时间和采样率将所述第一数据点换算成时间，计算得到分闸时刻；第二计算单元，用于当开关处于合闸状态时，在长度为l的数组从前向后，获取第二备选数据集，根据所述第二备选数据集中每个数据点的数据变化率；选取所述第二备选数据集中数据变化率最大的值对应的第二数据点，根据采样开始时间和采样率将所述第二
数据点换算成时间，计算得到合闸时刻。
10.可选地，所述第一计算单元，具体用于：当开关处于分闸状态时，在长度为l的数组中从后向前，找到第一个大于阈值的点x；从x点开始，在长度为l的数组中取长度为l*0.5的数据作为所述第二备选数据集；计算所述第一备选数据集中的每个数据点i的数据变化率；选取所述第一备选数据集中数据变化率最大的值对应的第一数据点，根据采样开始时间和采样率将所述第一数据点换算成时间，计算得到分闸时刻。
11.可选地，所述第二计算单元，具体用于：当开关处于合闸状态时，从该长度为l的数组中从前向后，找到第一个大于阈值的点y；从y点开始，在长度为l的数组中取长度为l*0.5的数据作为所述第二备选数据集；计算所述第二备选数据集中的每个数据点i的数据变化率；选取所述第二备选数据集中数据变化率最大的值对应的第二数据点，根据采样开始时间和采样率将所述第二数据点换算成时间，计算得到合闸时刻。
12.可选地，还包括：预处理单元，用于：将三相电流波形数据分别形成数据矩阵，其中各相的所述数据矩阵中每一行为一组数据；分别计算三个数据矩阵中两两矩阵之间的相同行之间的相关性，得到每组数据之间的相关性，当三相中每组数据之间的相关性偏差不大于预设阈值时则触发所述分析单元，否则触发所述采集单元。
13.本技术第三方面提供一种中压开关状态时间点的诊断设备，所述设备包括处理器以及存储器：所述存储器用于存储程序代码，并将所述程序代码传输给所述处理器；所述处理器用于根据所述程序代码中的指令，执行如上述第一方面所述的中压开关状态时间点的诊断方法的步骤。
14.本技术第四方面提供一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质用于存储程序代码，所述程序代码用于执行上述第一方面所述的中压开关状态时间点的诊断方法。
15.从以上技术方案可以看出，本技术具有以下优点：本技术提供了一种中压开关状态时间点的诊断方法，包括：s1、当开关分合闸时，同时连续采集分合电流节点三相的若干组电流波形数据，并计算每组电流波形数据的长度；s2、分别根据三相电流波形数据计算各相的阈值，并在任一相电流波形数据中，从第一个时间点向后取长度为l的数组，计算幅值最大值smamp，根据各相的阈值与smamp的大小关系分析开关分合闸状态；s3、当开关处于分闸状态时，在长度为l的数组从后向前，获取第一备选数据集，根据第一备选数据集中每个数据点的数据变化率；选取第一备选数据集中数据变化率最大的值对应的第一数据点，根据采样开始时间和采样率将第一数据点换算成时间，计算得到分闸时刻；s4、当开关处于合闸状态时，在长度为l的数组从前向后，获取第二备选数据集，根据第二备选数据集中每个数据点的数据变化率；选取第二备选数据集中数
据变化率最大的值对应的第二数据点，根据采样开始时间和采样率将第二数据点换算成时间，计算得到合闸时刻。
16.与现有技术相比，本技术提供的一种中压开关状态时间点的诊断方法，在无法有效获取开关量信息时，能准确计算出配电开关分合状态的时间点。
附图说明
17.图1为本技术实施例中提供的一种中压开关状态时间点的诊断方法实施例的流程示意图；图2为本技术实施例中提供的一种中压开关状态时间点的诊断系统实施例的结构示意图。
具体实施方式
18.为了使本技术领域的人员更好地理解本技术方案，下面将结合本技术实施例中的附图，对本技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅是本技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本技术中的实施例，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，都属于本技术保护的范围。
19.请参阅图1，本技术实施例中提供的一种中压开关状态时间点的诊断方法，包括：步骤101、当开关分合闸时，同时连续采集分合电流节点三相的若干组电流波形数据，并计算每组电流波形数据的长度；将三相电流波形数据分别形成数据矩阵，其中各相的数据矩阵中每一行为一组数据；需要说明的是，本实施例通过在配电开关的分合电流节点安装带存储功能的ct，当开关分合闸时，即可采集到对应的电流波形数据。具体的，连续采集50组三相数据，并根据采样率sr和开关运行频率sysr（一般为工频），计算每组数据长度l，这里采样率的高低将影响后续计算的精确性，因此在不影响mcu处理能力的情况下一般设置较高的采样率，在考虑性价比等因素后mcu选择单片机，采样率一般设置为10k即可。 l如下式所示：数据采集时三相同时进行，采集数据时将和采集时间一一对应，实测证明，在同一时间三相每组数据之间具有相关性，为保证三相数据与采集时间对应，在此处以a相为基准对b、c两项的相关性进行判断。将三相数据分别形成矩阵。
20.，
，步骤102、分别计算三个数据矩阵中两两矩阵之间的相同行之间的相关性，得到每组数据之间的相关性，当三相中每组数据之间的相关性偏差不大于预设阈值时则执行步骤103，否则返回步骤101；需要说明的是，每一行为一组数据。如果采样时间对应，那么三个矩阵的相同行之间应具备一致相关性。因此，先求ρab，如下式：然后求出ρbc,ρca.然后再遍历50组数据，分别求出每组数据之间的ρab，ρbc,ρca，当每组三个数值之间偏差不超过10%时，则认为三相采样同时。若超过10%则重新返回步骤101采样。
21.步骤103、分别根据三相电流波形数据计算各相的阈值，并在任一相电流波形数据中，从第一个时间点向后取长度为l的数组，计算幅值最大值smamp，根据各相的阈值与smamp的大小关系分析开关分合闸状态；需要说明的是，根据三相电流波形数据来分别进行阈值计算，以a相的电流波形为例进行说明，具体的：取a相电流波形数据da，对da中的所有数据取绝对值，得到数据absda，计算数据absda的均值pa，然后计算数据absda的中位数m，计算阈值：
式中的k为修正系数，其初始值为0.5，将根据后续计算和比较进行修正。
22.在任一相电流波形数据data中，从第一个时间点向后取长度为l的数据，计算幅值最大值smamp；当开关动作为分闸时，smamp与tz满足下式：当开关动作为合闸时，smamp与tz满足下式：由此来判断开关当前处于分闸状态还是合闸状态。
23.步骤104、当开关处于分闸状态时，在长度为l的数组从后向前，获取第一备选数据集，根据第一备选数据集中每个数据点的数据变化率；选取第一备选数据集中数据变化率最大的值对应的第一数据点，根据采样开始时间和采样率将第一数据点换算成时间，计算得到分闸时刻；需要说明的是，当时，可通过下述方式计算每一相分闸的时刻点：1）从该长度为l的数组中从后向前，找到第一个大于阈值tz的点x；2）从x点开始，在该数组中取长度为l*0.5的数据作为备选数据集sldata；3）对sldata中的每个数据点i，i的范围为[0~ l*0.5-1]，以如下公式计算数据变化率roc[i]：4）取sldata中roc[i]最大的值，根据采样开始时间和采样率将i换算成时间，即得到分闸时刻。例如采样率为10k，该组初始采样时间点为中午12点整，开关运行频率为50hz，roc[20]最大那么分闸时刻为50*20/10k=0.1s,即12点后的0.1s.5）比较三相分闸时间，偏差应不超过5%，超过5%应对设备重点关注。
[0024]
步骤105、当开关处于合闸状态时，在长度为l的数组从前向后，获取第二备选数据集，根据第二备选数据集中每个数据点的数据变化率；选取第二备选数据集中数据变化率最大的值对应的第二数据点，根据采样开始时间和采样率将第二数据点换算成时间，计算得到合闸时刻。
[0025]
需要说明的是，当时，可通过下述方式计算每一相合闸的时刻点：1）从该长度为l的数组中从前向后，找到第一个大于阈值tz的点y；2）从y点开始，在该数组中取长度为l*0.5的数据作为备选数据集sldata；3）对sldata中的每个数据点i，i的范围为[0~ l*0.5-1]，以如下公式计算数据变化率roc[i]：
4）取sldata中roc[i]最大的值，根据采样开始时间和采样率将i换算成时间，即得到分闸时刻。例如采样率为10k，该组初始采样时间点为中午12点整，开关运行频率为50hz，roc[20]最大那么分闸时刻为50*20/10k=0.1s,即12点后的0.1s.5）比较三相合闸时间，偏差应不超过5%，超过5%应对设备重点关注。
[0026]
以上为本技术实施例中提供的一种中压开关状态时间点的诊断方法，以下为本技术实施例中提供的一种中压开关状态时间点的诊断系统。
[0027]
请参阅图2，本技术实施例中提供的一种中压开关状态时间点的诊断系统，包括：采集单元201，用于当开关分合闸时，同时连续采集分合电流节点三相的若干组电流波形数据，并计算每组电流波形数据的长度；预处理单元202，用于将三相电流波形数据分别形成数据矩阵，其中各相的数据矩阵中每一行为一组数据；分别计算三个数据矩阵中两两矩阵之间的相同行之间的相关性，得到每组数据之间的相关性，当三相中每组数据之间的相关性偏差不大于预设阈值时则触发分析单元，否则触发采集单元。
[0028]
分析单元203，用于分别根据三相电流波形数据计算各相的阈值，并在任一相电流波形数据中，从第一个时间点向后取长度为l的数组，计算幅值最大值smamp，根据各相的阈值与smamp的大小关系分析开关分合闸状态；第一计算单元204，用于当开关处于分闸状态时，在长度为l的数组从后向前，获取第一备选数据集，根据第一备选数据集中每个数据点的数据变化率；选取第一备选数据集中数据变化率最大的值对应的第一数据点，根据采样开始时间和采样率将第一数据点换算成时间，计算得到分闸时刻；第二计算单元205，用于当开关处于合闸状态时，在长度为l的数组从前向后，获取第二备选数据集，根据第二备选数据集中每个数据点的数据变化率；选取第二备选数据集中数据变化率最大的值对应的第二数据点，根据采样开始时间和采样率将第二数据点换算成时间，计算得到合闸时刻。
[0029]
进一步地，本技术实施例中还提供了一种中压开关状态时间点的诊断设备，所述设备包括处理器以及存储器：所述存储器用于存储程序代码，并将所述程序代码传输给所述处理器；所述处理器用于根据所述程序代码中的指令执行上述方法实施例所述的中压开关状态时间点的诊断方法。
[0030]
进一步地，本技术实施例中还提供了一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质用于存储程序代码，所述程序代码用于执行上述方法实施例所述的中压开关状态时间点的诊断方法。
[0031]
所属领域的技术人员可以清楚地了解到，为描述的方便和简洁，上述描述的系统，装置和单元的具体工作过程，可以参考前述方法实施例中的对应过程，在此不再赘述。
[0032]
本技术的说明书及上述附图中的术语“第一”、“第二”、“第三”、“第四”等（如果存在）是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。应该理解这样使用的数据在适当情况下可以互换，以便这里描述的本技术的实施例例如能够以除了在这里图示
或描述的那些以外的顺序实施。此外，术语“包括”和“具有”以及他们的任何变形，意图在于覆盖不排他的包含，例如，包含了一系列步骤或单元的过程、方法、系统、产品或设备不必限于清楚地列出的那些步骤或单元，而是可包括没有清楚地列出的或对于这些过程、方法、产品或设备固有的其它步骤或单元。
[0033]
应当理解，在本技术中，“至少一个（项）”是指一个或者多个，“多个”是指两个或两个以上。“和/或”，用于描述关联对象的关联关系，表示可以存在三种关系，例如，“a和/或b”可以表示：只存在a，只存在b以及同时存在a和b三种情况，其中a，b可以是单数或者复数。字符“/”一般表示前后关联对象是一种“或”的关系。“以下至少一项(个)”或其类似表达，是指这些项中的任意组合，包括单项（个）或复数项（个）的任意组合。例如，a，b或c中的至少一项（个），可以表示：a，b，c，“a和b”，“a和c”，“b和c”，或“a和b和c”，其中a，b，c可以是单个，也可以是多个。
[0034]
在本技术所提供的几个实施例中，应该理解到，所揭露的系统，装置和方法，可以通过其它的方式实现。例如，以上所描述的装置实施例仅仅是示意性的，例如，所述单元的划分，仅仅为一种逻辑功能划分，实际实现时可以有另外的划分方式，例如多个单元或组件可以结合或者可以集成到另一个系统，或一些特征可以忽略，或不执行。另一点，所显示或讨论的相互之间的耦合或直接耦合或通信连接可以是通过一些接口，装置或单元的间接耦合或通信连接，可以是电性，机械或其它的形式。
[0035]
所述作为分离部件说明的单元可以是或者也可以不是物理上分开的，作为单元显示的部件可以是或者也可以不是物理单元，即可以位于一个地方，或者也可以分布到多个网络单元上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部单元来实现本实施例方案的目的。
[0036]
另外，在本技术各个实施例中的各功能单元可以集成在一个处理单元中，也可以是各个单元单独物理存在，也可以两个或两个以上单元集成在一个单元中。上述集成的单元既可以采用硬件的形式实现，也可以采用软件功能单元的形式实现。
[0037]
所述集成的单元如果以软件功能单元的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，可以存储在一个计算机可读取存储介质中。基于这样的理解，本技术的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分或者该技术方案的全部或部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品存储在一个存储介质中，包括若干指令用以使得一台计算机设备（可以是个人计算机，服务器，或者网络设备等）执行本技术各个实施例所述方法的全部或部分步骤。而前述的存储介质包括：u盘、移动硬盘、只读存储器（英文全称：read-only memory，英文缩写：rom）、随机存取存储器（英文全称：random access memory，英文缩写：ram）、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。
[0038]
以上所述，以上实施例仅用以说明本技术的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本技术进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本技术各实施例技术方案的精神和范围。