[发明专利]基于姿态传感器的隔离开关位置监测系统及方法

说明书

本发明提供基于姿态传感器的隔离开关位置监测系统及方法，利用姿态传感技术，研究基于三维空间位置变化的分合闸位置判别功能。高压开关设备分合闸时，通过与一次设备同体设计的姿态传感器，在线感知分合闸运行轨迹，利用判别算法，自动判断刀闸当前位置状态，可作为开关设备的第二位置判据，准确鉴别一次设备的分合状态，扩大顺控、遥控操作对象和任务种类，提前发现传动机构等部件的缺陷，提高操作可靠性，提升倒闸操作自动化、智能化水平。同时有效解决现有的技术存在户外全生命周期的耐侯性，刀闸分合闸位置判别的准确率达不到100％，特别是随时间变化准确率呈下降趋势的问题。

技术领域

本发明涉及智能化电网技术领域，特别涉及基于姿态传感器的隔离开关位置监测系统及方法。

背景技术

随着智能化电网的迅速发展，原有的采用遥信信号及现场人工观测判断隔离开关分合是否到位的这种方法已不再适用，工作效率低。且隔离开关户外安装，运行条件恶劣，大部分组件裸露，操作机构及其传动部件的健康状态无法提前预判，可能存在因金属部件锈蚀，导致操作机构卡涩或拒动，出现机械或电气方面的故障，仅靠分、合闸位置辅助接点难以准确的反映刀闸分合状态，不满足电网安全规程关于“双位置”判据的要求。GIS用隔离开关的分合闸位置主要依靠辅助接点进行判断，分合闸状态判别方式单一，因此迫切需要一种新的技术手段来完善“双位置”技术判据，提高顺控、遥控操作位置判别的可靠性，提前预判操作机构及传动部件的运行状态，降低运行风险。

利用姿态传感技术，研究基于三维空间位置变化的分合闸位置判别功能。高压开关设备分合闸时，通过与一次设备同体设计的姿态传感器，在线感知分合闸运行轨迹，利用判别算法，自动判断刀闸当前位置状态，可作为开关设备的第二位置判据，准确鉴别一次设备的分合状态，扩大顺控、遥控操作对象和任务种类，提前发现传动机构等部件的缺陷，提高操作可靠性，提升倒闸操作自动化、智能化水平。

发明内容

针对现有技术存在的问题，本发明提供基于姿态传感器的隔离开关位置监测系统及测试方法。

为实现上述目的，本发明的具体方案如下：

提供基于姿态传感器的隔离开关位置监测系统，包括姿态传感器、接收装置和信号传输系统；其中接收装置与姿态传感器通讯连接，并将姿态传感器收集的信息经过判断后通过信号传输系统发送出去；

所述姿态传感器包含处理器、陀螺仪、加速度计、角度传感器、电源及辅助电路，所述处理器与陀螺仪、加速度计和角度传感器通讯连接，电源及辅助电路为处理器、陀螺仪、加速度计和角度传感器供电；

所述姿态传感器，通过陀螺仪、加速度计和角度传感器计算出隔离开关的姿态。

进一步地，所述姿态传感器的处理器内部集成三轴磁力计、三轴加速度计和三轴角度传感器，可编程数字低通滤波，支持用户可编量程，具有内部自检功能，传感器采用独立的看门狗。

进一步地，所述姿态传感器，在隔离开关进行分闸或合闸动作时，会自动唤醒姿态传感器采集数据，姿态传感器判断分闸或合闸到位判据，

预设隔离开关在合闸到位时的角度为0°，设隔离开关分合闸到位阈值为Δ，θ_始及θ_末分别为姿态传感器测量起始角度和终止角度；当满足条件式(1)条件时，判定刀闸为由合到分的状态，最终分闸到位的状态是传感器检测旋转角度变化等于预设值范围之内；

θ_预设－Δ≤θ_末－θ_始≤θ_预设+Δ (1)；

当满足式(2)条件时，判定刀闸为由分到合到位的状态，最终合闸到位的状态是传感器检测旋转角度变化在预设值范围之内；

－θ_预设－Δ≤θ_末－θ_始≤－θ_预设+Δ (2)；