[发明专利]一种集群高压开关柜在线监测装置及其监测方法

权利要求书

1.一种集群高压开关柜在线监测装置，包括中央集中控制台、以太网、通信转换器、数据总线、集群开关柜；其特征为：每个开关柜中包括光纤温度传感器、真空断路器光纤位移传感器、电流传感器、开关柜功率监测模块、数据处理器；其特征为：上述传感器、监测模块采集到数据信号后传输给数据处理器进行数据分析、处理，并将最终处理结果通过数据总线传输到通讯转换器后通过总线或以太网上传到中央集中控制台；

所述电流传感器采用霍尔电流传感器，通过霍尔传感器得到开关柜中电流信号，该信号经过隔离放大、加法电路、限幅电路将取样电压－5V～+5V转化为0～5V电压，并将处理后的信号送到数据处理器；

所述开关功率监测模块采用对高压开关柜中大功率器件输入的电流进行方均根限定，从而限定大功率器件有电流过大而过热；该模块由一个乘法器和运算放大器组成的方均根值运算电路；电枢电流先由乘法器进行平方运算，再由积分器运算即可完成方均根值运算：

其中：I为电流平均值、R为电阻值、C为电容值、K为比例系数、Ia为采样电流值；由方均运算和平方根电路可组成方均根运算，由此可测出所述大功率器件流入电流有效值；选择积分时间常数RC的大小即可调整方均根电流极限值作用时间，从而实现大功率器件的功率监测。

2.根据权利要求1所述的集群高压开关柜在线监测装置，其特征为：优选的，所述数据处理器是数字信号处理器DSP；所述真空断路器光纤位移传感器为真空断路器光纤直线码盘位移传感器。

3.一种基于权利要求1或2所述的集群高压开关柜在线监测装置的监测方法，包括步骤如下：

(1)、通过光纤温度传感器、真空断路器位移传感器、电流传感器、开关柜功率监测模块实时采集代表物理量的电压信号；

(2)、经过模拟采集通道对电压信号采样得到采样信号u_k，采样频率为f_Δh；对采样信号u_k重抽样获得重抽样信号u_j，重抽样频率f_Δy由应用端规定；

(3)、设定T为缓存时间，缓存状态变化的待测数据，并在经过缓存时间T后，发送数据；所述缓存状态变化的待测数据具体过程如下：当该组待测数据中的其中一个状态发生变化时，开始计时，并将该变化的数据进行缓存，当达到设定的缓存时间T后，把该T时段内所有发生变化的数据统一进行发送；如果在该T时段内有同一个数据发生第二次变化，则立刻将此T段内该数据第二次变化时刻之前所有发生变化的数据统一进行发送，同时将该数据第二次变化的时刻作为缓存时间T重新计时的起始时刻，重新开始新的缓存周期；

(4)、重抽样之前的数字低通滤波，将采样信号u_k低通滤波后获得再重抽样，由获得z(t)存储并输出重抽样电压信号z(t)到应用端；

(5)、数据处理器对发送的数据进行分析处理：采用递归模糊控制神经网络法对重抽样电压信号z(t)进行时序分解处理；并对分解后的时序进行预测，并基于相空间重构理论，将分解后的时间序列嵌入到相空间中，采用互信息量法确定相空间中的延迟时间，采用嵌入维算法确定相空间的关联维数，进而获得多个不同的预测分量；设置动态递归模糊控制神经网络结构，将获得的多个不同的预测分量输入动态递归神经模糊控制网络进行训练，并采用线性组合的方法对训练后的所有不同分量进行线性组合，即获得开关柜采样数据预测函数；

(6)、将开关柜采样数据预测函数获得的数据发送到数据处理器的存储器中，并通过数据总线传输到通讯转换器进而通过以太网上传到中央集中控制台，以便控制人员实时监控集群开关柜的状态。

4.根据权利要求3所述的监测方法，其特征为：数字低通滤波的截至频率f_c小于0.5倍的重抽样频率f_Δy。

5.根据权利要求3所述的监测方法，其特征为：所述数字低通滤波是变结构的平均算法；判断u_k是稳态还是暂态，给出标志F，F＝1为暂态，F＝0为稳态；F＝0由采样信号u_k求取平均值当F＝1时，为u_k实际应用中不可能达到的值，到达应用端后对z(t)中不可能达到的值作为坏数据予以剔除；当F由1变到0时，将平均值清零并令k＝1。