一种高压开关设备不停电故障智能检测方法及系统与流程

本发明涉及高压开关自检，具体为一种高压开关设备不停电故障智能检测方法及系统。

背景技术：

1、高压开关设备是电力系统中不可或缺的重要组成部分。在大电网运行中，高压开关操动机构长时间处于不动作状态，由于外部环境的影响以及自身元件性能的劣化，再次动作可能会引起机构卡滞等问题，严重时甚至会引发开关拒动，进而影响电网的安全运行。

2、为了及时掌握开关设备的工作状态，确保大电网的安全、可靠运行，根据电力公司及厂家制定的高压开关设备维护细则，需要定期对高压开关设备开展检查性操作，以判断当前的动作状态是否存在异常。但由于涉及大电网运行方式的调整及部分大用户的停电问题，常常导致无法对高压开关设备按期停电并开展周期性检查。为了克服上述困难，实现对高压开关操动机构的不停电检测，及时掌握开关设备电气和机械元件的状态信息，提前预警隐患及设备故障，特制定本方案。

技术实现思路

1、鉴于上述存在的问题，提出了本发明。

2、因此，本发明解决的技术问题是：现有的云服务平台计算方法存在功耗耗损较大，负载率奖惩，成本较高，以及如何将任务请求分配到各个主机上实现负载平衡的优化问题。

3、为解决上述技术问题，本发明提供如下技术方案：一种高压开关设备不停电故障智能检测方法，包括：

4、在不停电的条件下，命令伺服电机执行微动作测试，收集高压开关设备运行数据；

5、分析运行数据，构建伺服电机的数学模型，利用磁编码器芯片记录伺服电机运动的绝对位置，设定运行数据故障阈值；

6、建立故障检测机制，构建伺服电机微动测试拓扑连接图，分析伺服电机的扭矩、转速和q轴电流数据和高压开关设备故障的关系；

7、进行微动测试，根据不同工况下的伺服电机的输出与q轴电流的数据判断是否发生故障。

8、作为本发明所述的高压开关设备不停电故障智能检测方法的一种优选方案，其中：所述高压开关设备包括，伺服电机机构、传动连杆、触头三部分构成；伺服电机经过蜗杆蜗轮减速后通过传动连杆带动动触头运动；所述运行数据包括电机转动的转动角度，电机扭矩，转速和d轴电流q轴电流数据，触头运动数据。

9、作为本发明所述的高压开关设备不停电故障智能检测方法的一种优选方案，其中：所述传动连杆带动动触头运动包括，传动部分分析和空程分析；

10、传动部分由机构通过齿轮副ⅰ等比将动力传递给蜗轮蜗杆副ⅱ，速比为50/1；再由涡轮连杆输出动力给传动连杆，传动连杆将动力分配给三项开关，带动触头进行运动；分析得到电机转角与行程的关系；

11、空程分析包括，采集数据得到齿轮副i公法线长度ew，公差齿厚偏差esn，公式表示为：

12、

13、分度圆半径r1；齿轮副ⅰ的空程角k1公式表示为：

14、

15、蜗轮蜗杆副ⅱ空程角k2，公式表示为：

16、

17、其中，l表示蜗杆导程；fpx表示蜗轮蜗杆副ii蜗杆圆周齿距累计误差；fp蜗轮相邻周节公差；空程角k3公式表示为：

18、

19、其中，lr右边相累计间隙误差；lm触头处传动滑块处间隙误差；

20、总累计电机空程转角k＝k1+k2+k3，并可以计算得到对应触头行程。

21、作为本发明所述的高压开关设备不停电故障智能检测方法的一种优选方案，其中：所述伺服电机的数学模型包括，对于d-q坐标系下构建pmsm的park方程，得到定子绕组电压方程表示为：

22、

23、

24、定子绕组磁链方程表示为：

25、ψd＝ldid+ψr

26、ψq＝lqiq

27、电磁转矩方程表示为：

28、te＝p(ψdiq-ψqid)＝p[ψriq+(ld-lq)idiq]

29、分析电机转矩与电流的关系，得到在不停电故障检测中，正常启动后转矩突然的增加或减少指示着机械故障和电机本身存在故障；

30、电机转子的机械运动方程表示为：

31、

32、其中，r表示定子电枢相电阻；ld、lq表示定子绕组的d、q轴电感；ud、uq表示定子绕组的d、q轴电压；id、iq表示定子绕组的d、q轴电流；ψd、ψq表示d、q轴磁链；ψr表示永磁体产生的磁链；p表示转子极对数；ω表示转子电角速度；te表示电磁转矩；tl表示电磁转矩；j表示转子转动惯量；b表示阻尼系数；

33、伺服电机d轴和q轴启动电流，d轴电流一般为0；通过转矩和转速传感器输出的数据计算得到描述电流动态的公式，表示为：

34、

35、分析得到，可通过观测伺服电机的q轴电流动态变化来判断触头是否发生机械故障；当发生故障导致触头无法正常工作，电机转矩持续增大，始终无法收敛，电机堵转时，电机q轴电流会持续增大，则可以判断系统发生机械故障。

36、作为本发明所述的高压开关设备不停电故障智能检测方法的一种优选方案，其中：所述故障检测机制包括，得到伺服电机数学模型模型后，分析得到转矩、转速和q轴电流的正常运行阈值，设置为±5％的包络线，避免由于系统误差而造成误判；

37、当蜗杆蜗轮或触头由于温度过高发生熔焊，发生卡涩或者卡停的情况时，电机转矩、转速任一一项数据超过±5％的包络线范围，则判定发生异常情况，调取转矩、转速和q轴电流三项数据进行比对；当三项数据都超出±5％的包络线范围时，则认定发生故障，分析故障数据判断故障类型；

38、当转矩持续增大，转速快速下降，q轴电流持续增大时判断为卡停故障；当转矩，转速和q轴电流都出现波动，且均超出±5％的包络线范围时，判断发生了卡涩故障；

39、在进行微动测试中，通过转矩和转速传感器检测电机实时输出情况，与±5％的包络线比对判断是否发生故障；当超出范围时，则通过示波器得到q轴电流，综合比对判断是否发生故障和故障类型。

40、作为本发明所述的高压开关设备不停电故障智能检测方法的一种优选方案，其中：所述微动测试包括，首先主控制程序进行初始化操作，磁编码器读取转子初始位置，等待主中断程序指令；所述初始化操作包括系统初始化，外部初始化，用户寄存器初始化；

41、主中断程序允许spi对编码器发送模式指令，启动a/d转换程序，启用过流保护和过压保护，开启异常状态处理程序，控制电机开始状态转换，给定触头位移距离控制；使用空间矢量脉宽调制svpwm方法给定被控电机三相电压。

42、作为本发明所述的高压开关设备不停电故障智能检测方法的一种优选方案，其中：所述伺服电机微动测试拓扑连接图包括，构建伺服电机微动测试拓扑连接图，采用绝对式磁编码器芯片，采用磁编码信号，电机机械位置唯一，重启后仍能读取转子的绝对位置，读数准确可靠，经蜗杆蜗轮减速后可以准确通过传动连杆带动动触头运动，并实时返回伺服电机转子和触头的实时准确位置；

43、通过转矩和转速传感器检测电机实时输出情况；微动过后，电机应反向旋转进行复位操作；绝对位置包括，根据电机转动与触头运动关系，计算总电机累计空程转角：通过绝对式磁编码器芯片，时刻记录电机的绝对位置、电角度和机械角度，实时通过指令对电机实行复位操作；

44、微动测试过程中，给定电机参考转速，首先以最大转矩启动电机，数字信号处理器dsp将指令转化成α、β轴坐标下控制指令，基于svpwm给定被控电机三相电压，同时，通过转矩、转速传感器和磁编码信号传感器对电机的实时转矩、转速和转子绝对位置进行测量，再将检测到的信号负反馈给电机控制器，完成闭环控制。

45、一种采用如本发明任一所述方法的高压开关设备不停电故障智能检测系统，其中：

46、数据采集模块，使用转矩和转速传感器检测电机实时输出情况，使用示波器观测电机监测电流数据；

47、数据记录模块，通过as5047p绝对式磁编码器芯片，可以时刻记录电机的绝对位置、电角度和机械角度，可以实时通过指令对电机实行复位操作；采用磁编码信号构建拓扑连接图；

48、故障测试模块，判断触头处是否发生机械故障，及时予以排除，通过分析电流数据对系统进行监测；

49、自检模块，通过转矩和转速传感器检测电机实时输出情况，判断是否发生故障，完成系统自检。

50、一种计算机设备，包括：存储器和处理器；所述存储器存储有计算机程序，其特征在于：所述处理器执行所述计算机程序时实现本发明中任一项所述的方法的步骤。

51、一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，其特征在于：所述计算机程序被处理器执行时实现本发明中任一项所述的方法的步骤。

52、本发明的有益效果：本发明提供的高压开关设备不停电故障智能检测方法采用ds证据理论或者优化算法综合判断是否发生故障或卡涩，最大限度避免了判断失误，实现了对高压开关操动机构机械故障、控制故障和传动部件故障的全方位高精度自动检测。