一种断路器弹簧操动机构的检测方法及系统技术方案

本发明专利技术涉及一种断路器弹簧操动机构的检测方法及系统，属于一次设备智能感知技术领域。检测方法包括：(1)将弹簧状态指纹库中的数据作为训练样本集；(2)确立神经网络拓扑模型；(3)初始化粒子的速度、位置；(4)更新网络阈值和权值；(5)利用训练样本集进行神经网络拓扑模型的训练；(6)更新粒子的速度和位置，判断是否满足结束条件，若满足条件则获得最优的权值和阈值，得到训练好的诊断模型，若不满足结束条件，则重复步骤(4)—(6)；(7)对实时获取的曲线数据进行诊断判定，得到评估结果。本发明专利技术根据诊断模型实现了弹簧操动机构的故障检测，解决了断路器弹簧操动机构弹簧疲劳状态难以监测、故障难以及时诊断的问题。故障难以及时诊断的问题。故障难以及时诊断的问题。

【技术实现步骤摘要】
一种断路器弹簧操动机构的检测方法及系统


[0001]本专利技术涉及一种断路器弹簧操动机构的检测方法及系统，属于一次设备智能感知


技术介绍

[0002]弹簧操动机构由于其电源容量小、原理简单、维护周期长等优点，在110kV及以上电压等级高压断路器设备中得到了广泛的应用。分、合闸弹簧作为高压断路器弹簧操作机构的重要部件，其强度直接决定了断路器的分、合闸速度，对断路器运行的稳定性和安全性有着重要影响。但是目前受材质及工艺技术水平限制，操动机构中的弹簧在运行一定时期后往往会出现疲劳、卡涩甚至断裂等现象或故障，给电力设备安全稳定运行造成了极大隐患。因此，对断路器弹簧操动机构的弹簧压力检测有着迫切的工程应用需求，特别是对提高高压断路器操动机构智能感知能力有着重要意义。
[0003]目前，对弹簧压力的检测主要通过压力传感器实现。压力传感器安装在断路器弹簧操动机构分、合闸弹簧的静端，且压力传感器与处理器连接，处理器通过压力传感器采集的压力值大小判断弹簧是否正常，若压力值低于设定阈值，那么弹簧不可用，发出告警信号。
[0004]然而只通过将采集的弹簧压力值与设定阈值比较，实现了弹簧压力的实时监测和告警，无法实现弹簧具体故障的诊断。

技术实现思路

[0005]本专利技术提供了一种断路器弹簧操动机构的检测方法及系统，用于解决现有检测方式无法检测弹簧故障的问题。
[0006]为解决上述技术问题，本专利技术提出一种断路器弹簧操动机构的检测方法的技术方案，包括故障检测的步骤：
[0007](1)将弹簧状态指纹库中的数据作为训练样本集；
[0008](2)确立神经网络拓扑模型；
[0009](3)初始化粒子的速度、位置；
[0010](4)更新网络阈值和权值；
[0011](5)利用训练样本集进行神经网络拓扑模型的训练；
[0012](6)更新粒子的速度和位置，判断是否满足结束条件，若满足条件则获得最优的权值和阈值，得到训练好的诊断模型，若不满足结束条件，则重复步骤(4)—(6)；
[0013](7)对实时获取的曲线数据进行诊断判定，得到评估结果。
[0014]本专利技术提出的断路器弹簧操动机构的检测方法的有益效果为：本专利技术根据诊断模型实现了弹簧操动机构的故障检测，解决了断路器弹簧操动机构弹簧疲劳状态难以监测、故障难以及时诊断的问题。
[0015]进一步的，为了提高故障检测的精度，步骤(7)中，对实时获取的曲线数据进行阻
抗匹配、差分放大和高阶滤波处理。
[0016]进一步的，为了实现压力传感器的自校准，还包括分/合闸压力传感器自校准的步骤：
[0017]接收到校准指令后，对分闸压力传感器与校准压力传感器信号进行同步采集，以及对合闸压力传感器与校准压力传感器信号进行同步采集，计算得到校准差值并对分/合闸压力传感器进行自动校准。
[0018]另外，本专利技术还提出一种断路器弹簧操动机构的检测系统的技术方案，包括：
[0019]分闸压力传感器和合闸压力传感器，用于实时获取曲线数据；
[0020]数据处理单元，包括存储器、弹簧状态指纹库、曲线分析模块；用于实现以下故障检测的步骤：
[0021](1)将弹簧状态指纹库中的数据作为训练样本集；
[0022](2)确立神经网络拓扑模型；
[0023](3)初始化粒子的速度、位置；
[0024](4)更新网络阈值和权值；
[0025](5)利用训练样本集进行神经网络拓扑模型的训练；
[0026](6)更新粒子的速度和位置，判断是否满足结束条件，若满足条件则获得最优的权值和阈值，得到训练好的诊断模型，若不满足结束条件，则重复步骤(4)—(6)；
[0027](7)对实时获取的曲线数据进行诊断判定，得到评估结果。
[0028]本专利技术提出的断路器弹簧操动机构的检测系统的有益效果为：本专利技术根据诊断模型实现了弹簧操动机构的故障检测，解决了断路器弹簧操动机构弹簧疲劳状态难以监测、故障难以及时诊断的问题。
[0029]进一步的，为了提高故障检测的精度，还包括信号调理模块，用于对步骤(7)中实时获取的曲线数据进行阻抗匹配、差分放大和高阶滤波处理。
[0030]进一步的，为了实现压力传感器的自校准，还包括：
[0031]校准压力传感器，用于获取标准压力曲线；
[0032]数据处理单元还包括用于发出校准指令的就地操作模块和校准计算模块，用于实现以下分/合闸压力传感器自校准的步骤：
[0033]接收到校准指令后，对分闸压力传感器与校准压力传感器信号进行同步采集，以及对合闸压力传感器与校准压力传感器信号进行同步采集，计算得到校准差值并对分/合闸压力传感器进行自动校准。
[0034]进一步的，为了实现检测系统的供电，还包括电源模块，用于为检测系统提供电源。
附图说明
[0035]图1是本专利技术断路器弹簧操动机构的检测系统的结构图；
[0036]图2是本专利技术粒子群优化神经网络算法流程图；
[0037]图3是本专利技术故障诊断流程图。
具体实施方式
[0038]断路器弹簧操动机构的检测系统实施例：
[0039]断路器弹簧操动机构的检测系统如图1所示，包括分闸压力传感器、合闸压力传感器、校准压力传感器、信号采集单元、数据处理单元、通信控制单元以及电源模块。
[0040]分闸压力传感器，设置在分闸储能弹簧罐体内，用于采集分闸弹簧在工作过程中的压力曲线。
[0041]合闸压力传感器，设置在合闸储能弹簧罐体内，用于采集合闸弹簧在工作过程中的压力曲线。
[0042]校准压力传感器，实现分闸压力传感器和合闸压力传感器的校准。弹簧操动机构出厂时会通过工装调节分/合闸弹簧未储能状态压力值和储能状态压力值的方式对机构进行校准调试，但是由于误差的存在，要求传感器或采集监测装置具备校准功能，使得监测装置输出量程与弹簧压力匹配。校准只需在出厂时校准一次。
[0043]信号采集单元，信号采集单元包括信号调理模块及信号采集模块，信号调理模块连接分闸压力传感器、合闸压力传感器以及校准压力传感器，用于将各压力传感器采集的压力信号进行阻抗匹配、差分放大和高阶滤波；信号采集模块连接信号调理模块，用于在校准状态下，实现分闸压力传感器与校准压力传感器的同步采集，以及实现合闸压力传感器与校准压力传感器的同步采集。
[0044]数据处理单元包括微控制器(ARM)、弹簧状态指纹库、存储器(FRAM)、就地操作模块、曲线分析模块及校准计算模块。
[0045]其中，弹簧状态指纹库包括分/合闸弹簧储能和释能的过程数据以及弹簧状态；
[0046]存储器(FRAM)用于存储本地配置文件、压力传感器校准值、弹簧状态指纹库等数据；
[0047]就地操作模块具有就地操作按钮及本地通信接口，用于分/合闸压力传感器的一键校准；就地操作按钮按下，开始校准，就地操作按钮弹本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种断路器弹簧操动机构的检测方法，其特征在于，包括故障检测的步骤：(1)将弹簧状态指纹库中的数据作为训练样本集；(2)确立神经网络拓扑模型；(3)初始化粒子的速度、位置；(4)更新网络阈值和权值；(5)利用训练样本集进行神经网络拓扑模型的训练；(6)更新粒子的速度和位置，判断是否满足结束条件，若满足条件则获得最优的权值和阈值，得到训练好的诊断模型，若不满足结束条件，则重复步骤(4)—(6)；(7)对实时获取的曲线数据进行诊断判定，得到评估结果。2.根据权利要求1所述的断路器弹簧操动机构的检测方法，其特征在于，步骤(7)中，对实时获取的曲线数据进行阻抗匹配、差分放大和高阶滤波处理。3.根据权利要求1或2所述的断路器弹簧操动机构的检测方法，其特征在于，还包括分/合闸压力传感器自校准的步骤：接收到校准指令后，对分闸压力传感器与校准压力传感器信号进行同步采集，以及对合闸压力传感器与校准压力传感器信号进行同步采集，计算得到校准差值并对分/合闸压力传感器进行自动校准。4.一种断路器弹簧操动机构的检测系统，其特征在于，包括：分闸压力传感器和合闸压力传感器，用于实时获取曲线数据；数据处理单元，包括存储器、弹簧状态指纹库、曲线分析模块；用于实现以下故障检测的步骤...

【专利技术属性】
技术研发人员：彭跃辉，王岩妹，张旭，魏稼鹏，寇新民，武艳蒙，张嘉，宋选锋，刘丹丹，刘坤亮，
申请(专利权)人：平高集团有限公司国家电网有限公司，
类型：发明
国别省市：