以加速度为辅助判据的非接触式GCB动作速度在线测量方法技术

本发明专利技术公开了以加速度为辅助判据的非接触式GCB动作速度在线测量方法，通过反光板套件、非接触式激光发射和接受单元、DSP处理单元和后台服务器的系统配合，在机组正常同期并网和解列过程中，采集和分析GCB外部传动连杆直线运动行程曲线，并以该曲线上的特征点求取分合闸速度；同时求解曲线的二阶导数，利用加速度曲线对速度做进一步辅助性判定，在ABB技术机密限制的情况下以及在不改变GCB运行方式和控制逻辑的基础上，可以实现在设备正常分合操作期间完成分合闸速度的在线测量，解决了现有技术只能在停电检修期间进行测量的问题，摆脱了传统离线测量方法对设备运行方式的限制，无需设备停运，实现在线测量分析，提高了核心设备状态监测分析效率。备状态监测分析效率。备状态监测分析效率。

【技术实现步骤摘要】
以加速度为辅助判据的非接触式GCB动作速度在线测量方法


[0001]本专利技术属于发电机出口高压断路器
，具体涉及一种以加速度为辅助判据的非接触式GCB动作速度在线测量方法。

技术介绍

[0002]GCB是安装于发电机和主变压器之间的一种20kV高压断路器，可实现发电机
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变压器单元快速短路保护，同时可完成发电机侧同期并网操作；根据《电力设备预防性试验规程》DL 596
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2021的相关要求，该电压等级的断路器每6年测量1次分合闸速度；目前，HEC 7/8型GCB分合闸速度共有3种测量方式：第一种是测量动弧触头的行程曲线，并在曲线上提取2个特征点求取分合闸速度；该方法需要定制的线性传感器；第二种是直接测量断路器拐臂旋转角度，并根据内部传动结构，将角度曲线拟合转化为主触头行程曲线，并在曲线上提取2个特征点求取分合闸速度；该方法的曲线转化涉及ABB技术机密；第三种是在操作机构内部安装与操作机构滑块配对的定制传感器，涉及ABB技术机密；以上3种方法均须在GCB停电检修期间开展，同时是“区间测速”，无法反映过程中因连杆脱落、碰撞等引起的“速度突变”。
[0003]因此，需要设计一种以加速度为辅助判据的非接触式GCB动作速度在线测量方法来解决上述问题。

技术实现思路

[0004]本专利技术所要解决的技术问题是提供一种以加速度为辅助判据的非接触式GCB动作速度在线测量方法，本专利技术旨在ABB技术机密限制的情况下以及在不改变GCB运行方式和控制逻辑的基础上，在设备正常分合操作期间完成分合闸速度的在线测量，解决现有技术只能在停电检修期间进行测量的问题。
[0005]为解决上述技术问题，本专利技术所采用的技术方案是：一种以加速度为辅助判据的非接触式GCB动作速度在线测量方法，包括如下步骤：S1，在操作机构外的传动连杆上安装反光板套件，相对反光板套件的方向安装激光发射与接收单元，激光发射与接收单元固定安装；S2，通过DSP处理单元接收激光位移数据，上送至后台服务器；S3，后台服务器通过matlab软件和定制分析软件，对位移数据进行时间窗为1ms的高斯平滑处理，得到传动连杆的时间
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位移曲线；S4，求取多次连杆动作的时间
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位移曲线；对多次分合操作的时间
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位移曲线进行二阶求导和均值拟合，分别得出合闸和分闸的时间
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加速度包络曲线S0，以该曲线作为速度测量结果的辅助性判据。
[0006]优选地，上述步骤S4中的速度测量结果判定方法如下：S401，在连杆分合闸全行程上选取两个特征位移点；S402，根据合闸和分闸的时间
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加速度包络曲线S0求取两点间的合闸速度VC和分
闸速度VO；S403，按GCB工厂试验标准进行分合闸速度标准判定；S404，求取本次动作的加速度曲线S1，当S1落在包络曲线S0内部时，判定速度测量有效。
[0007]优选地，上述步骤S1中，反光板套件采用双瓣槽式卡箍固定在GCB连杆防松螺帽上；激光发射和接受单元采用独立支架安装与GCB无接触。
[0008]进一步地，激光发射与接收单元包括激光传感器，激光传感器测程不小于300mm，分辨率不低于100um，线性精度高于0.3%，采样频率不低于10kHz。
[0009]本专利技术提供的以加速度为辅助判据的非接触式GCB动作速度在线测量方法的有益效果如下：1，本专利技术摆脱了传统离线测量方法对设备运行方式的限制，无需设备停运，实现在线测量分，提高了核心设备状态监测分析效率；2，本专利技术的反光板套件利用双瓣槽式卡箍固定在连杆防松螺帽上，安装和拆除简单便捷。传感器均为非接触式安装，不影响被检测设备自身的安全稳定运行；3，本专利技术在测量特征点平均速度基础上，引入加速度辅助判据，通过加速度特征峰值，监测动作过程中是否存在异常的脱落、碰撞等缺陷；4，GCB作为发电机并网同期点，在水电站中每年会分合上百次。本专利技术可在每次分合闸中测量动作速度，从将断路器分合闸速度测量周期从6年缩短为1年甚至更短时间，便于更早发现设备隐患，可以为设备状态评估提供定量数据参考；且专利主要针对HEC7/8型GCB，在电力行业具有广泛的应用前景。
附图说明
[0010]下面结合附图和实施例对本专利技术作进一步说明：图1为本专利技术的信号采集系统示意图；图2为本专利技术实施例2中HEC 8A型GCB合闸过程加速度参考包络曲线；图3为本专利技术实施例2中HEC8A型GCB分闸过程加速度参考包络曲线；图4为本专利技术实施例2中HEC8A型GCB合闸过程行程、速度、加速度曲线；图5为本专利技术实施例2中HEC8型GCB分闸过程行程、速度、加速度曲线。
具体实施方式
[0011]实施例1：如图1中，一种以加速度为辅助判据的非接触式GCB动作速度在线测量方法，包括如下步骤：S1，在操作机构外的传动连杆上安装反光板套件，相对反光板套件的方向安装激光发射与接收单元，激光发射与接收单元固定安装；S2，通过DSP处理单元接收激光位移数据，上送至后台服务器；S3，后台服务器通过matlab软件和定制分析软件，对位移数据进行时间窗为1ms的高斯平滑处理，得到传动连杆的时间
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位移曲线；S4，求取多次连杆动作的时间
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位移曲线；对多次分合操作的时间
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位移曲线进行
二阶求导和均值拟合，分别得出合闸和分闸的时间
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加速度包络曲线S0，以该曲线作为速度测量结果的辅助性判据。
[0012]优选地，上述步骤S4中的速度测量结果判定方法如下：S401，在连杆分合闸全行程上选取两个特征位移点；S402，根据合闸和分闸的时间
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加速度包络曲线S0求取两点间的合闸速度VC和分闸速度VO；S403，按GCB工厂试验标准进行分合闸速度标准判定；S404，求取本次动作的加速度曲线S1，当S1落在包络曲线S0内部时，判定速度测量有效。
[0013]优选地，上述步骤S1中，反光板套件采用双瓣槽式卡箍固定在GCB连杆防松螺帽上；激光发射和接受单元采用独立支架安装与GCB无接触。
[0014]进一步地，激光发射与接收单元包括激光传感器，激光传感器测程不小于300mm，分辨率不低于100um，线性精度高于0.3%，采样频率不低于10kHz。
[0015]实施例2：通过本专利技术系统软件拟合积累数据，1ms高斯光滑后得到HEC 8A型GCB合闸和分闸过程加速度包络曲线S0如图2和图3所示。
[0016]利用本专利技术的原理，对另外一台HEC8 A型GCB 做分合闸速度测试，得到其合闸和分闸过程中连杆直线行程以及加速度如图4和图5所示。
[0017]如图4所示，通过实测曲线，合闸速度为4.1m/s，满足4
±
0.3m/s的标准，同时加速度曲线落在参考包络线之内。本次测试数据合格有效。
[0018]如图5所示，通过实测曲线，分闸速度为7.5m/s，满足7.6
±本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种以加速度为辅助判据的非接触式GCB动作速度在线测量方法，其特征在于，包括如下步骤：S1，在操作机构外的传动连杆上安装反光板套件，相对反光板套件的方向安装激光发射与接收单元，激光发射与接收单元固定安装；S2，通过DSP处理单元接收激光位移数据，上送至后台服务器；S3，后台服务器通过matlab软件和定制分析软件，对位移数据进行时间窗为1ms的高斯平滑处理，得到传动连杆的时间
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位移曲线；S4，求取多次连杆动作的时间
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位移曲线；对多次分合操作的时间
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位移曲线进行二阶求导和均值拟合，分别得出合闸和分闸的时间
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加速度包络曲线S0，以该曲线作为速度测量结果的辅助性判据。2.根据权利要求1所...

【专利技术属性】
技术研发人员：冉帅，张兆闯，杨树锋，翁利听，郑栋文，卢回忆，
申请(专利权)人：北京华控智加科技有限公司，
类型：发明
国别省市：