一種GIS刀閘分合到位檢測方法及系統與流程

本發明涉及電網安全技術領域，特別是涉及一種GIS刀閘分合到位檢測方法及系統。

背景技術：

隨著電力系統的發展，電氣GIS設備的應用也越來越廣泛。GIS設備是采用SF₆氣體作為絕緣介質，并將母線、開關、刀閘等高壓電器元件密封在金屬筒中的封閉開關設備，具有占地面積小、體積小，重量輕、運行可靠性高、機械故障率低等優點。

但是在實際電網運行中，由于GIS電氣刀閘分合不到位而引起的事故也時有發生。盡管GIS設備刀閘分合位置具有明顯的現場指示，但是即使刀閘分合閘標識指示燈等標識均顯示正確，由于觸頭的封閉隱藏特性，實際觸頭位置仍舊難以判斷準確。因此，GIS刀閘觸點的不可見性隱藏著極大的電氣操作風險。而在實際刀閘操作中，為了判斷刀閘是否分合到位，往往還需要運行人員在操作刀閘后再刀閘傳動拐臂上進行對位判定，檢查刀閘位置對位孔的兩個孔洞是否重疊，但是由于開關線路側接地刀閘、線路側刀閘及線路接地刀閘分合閘標識及對位孔位置一般較高，因此，運行人員對于刀閘分合到位的檢測也十分不便。

因而，如何準確地判斷GIS設備的刀閘是否分合閘到位，以保障電力設備的安全性和電網系統供電的連續性，是本領域技術人員目前需要解決的技術問題。

技術實現要素：

本發明的目的是提供一種GIS刀閘分合到位檢測方法及系統，可以準確地判斷GIS設備的刀閘是否分合閘到位，以保障電力設備的安全性和電網系統供電的連續性。

為解決上述技術問題，本發明提供了如下技術方案：

一種GIS刀閘分合到位檢測方法，包括：

預先獲取刀閘正常分合閘的第一音頻信號；

獲取當前刀閘分合閘時的第二音頻信號；

判斷所述第二音頻信號的預設音頻特征是否和所述第一音頻信號的對應音頻特征相吻合；

若是，則判定所述當前刀閘分合閘到位。

優選地，所述獲取當前刀閘分合閘時的第二音頻信號，包括：

獲取所述當前刀閘分合閘時的初始音頻信號；

剪輯掉所述初始音頻信號的無效音段，獲得對應的有效音段；

對所述初始音頻信號的有效音段進行人聲干擾過濾及環境白噪聲過濾；

對經過過濾后的有效音段進行預設音頻特征處理，獲得結果音頻信號。

優選地，所述對經過過濾后的有效音段進行預設音頻特征處理，獲得結果音頻信號，包括：

提取和分析所述經過過濾后的有效音段的波峰數量、幅值、頻域特性、有效時長和分合能量，獲取結果音頻信號。

優選地，所述判斷所述第二音頻信號的預設音頻特征是否和所述第一音頻信號的對應音頻特征相吻合，包括：

判斷所述第二音頻信號的波峰數量、幅值、頻域特性、有效時長和分合能量是否處于所述第一音頻信號的對應音頻特征的閾值范圍內。

優選地，還包括：

根據所述第二音頻信號的預設音頻特征，判斷所述刀閘分合閘的機械性能指標是否處于預設機械性能指標閾值范圍內；

若否，則判定所述刀閘故障。

一種GIS刀閘分合到位檢測系統，包括：

用于獲取刀閘分合閘時的音頻信號的音頻獲取模塊；

用于存儲刀閘正常分合閘時的第一音頻信號的存儲模塊；

用于獲取所述音頻獲取模塊中的當前刀閘分合閘時的第二音頻信號，以及調取所述存儲模塊中的刀閘正常分合閘時的第一音頻信號，并將所述第二音頻信號和所述第一音頻信號進行預設音頻特征比對，判斷當前刀閘分合閘是否到位的中央處理裝置。

優選地，所述中央處理裝置包括：

對獲取的所述第二音頻信號進行有效音段剪切的音頻剪輯單元；

對所述有效音段進行人聲干擾過濾及環境白噪聲過濾的音頻過濾單元；

對經過過濾后的有效音段進行特征提取和分析的處理單元。

與現有技術相比，上述技術方案具有以下優點：

本發明實施例所提供的GIS刀閘分合到位檢測方法，包括：預先獲取刀閘正常分合閘的第一音頻信號；獲取當前刀閘分合閘時的第二音頻信號；判斷第二音頻信號的預設音頻特征是否和第一音頻信號的對應音頻特征相吻合；若是，則判定當前刀閘分合閘到位。首先獲取刀閘正常分合閘時的歷史音頻信號，即為第一音頻信號，以第一音頻信號的預設音頻特征作為判斷刀閘分合閘是否到位的依據；每次刀閘分合閘時，獲取當前分合閘時的音頻信號，即為第二音頻信號，將第二音頻信號的預設音頻特征和第一音頻信號的對應音頻特征進行對比，若是相吻合，則判斷此時刀閘分合閘到位，否則分合閘不到位，以提醒工作人員重新進行分合閘或及時消缺處理。通過刀閘分合閘音頻特征來判斷分合閘是否到位，能夠準確地判斷實際觸頭的位置是否到位，避免了分合閘不到位引起的故障，提高了電力設備的安全性，保障了電網系統供電的連續性。

附圖說明

為了更清楚地說明本發明實施例或現有技術中的技術方案，下面將對實施例或現有技術描述中所需要使用的附圖作簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖是本發明的一些實施例，對于本領域普通技術人員來講，在不付出創造性勞動的前提下，還可以根據這些附圖獲得其他的附圖。

圖1為本發明一種具體實施方式所提供的GIS刀閘分合到位檢測方法流程圖；

圖2為本發明一種實施方式所提供的GIS刀閘分合到位檢測系統結構示意圖。

具體實施方式

本發明的核心是提供一種GIS刀閘分合到位檢測方法及系統，可以準確地判斷GIS設備的刀閘是否分合閘到位，以保障電力設備的安全性和電網系統供電的連續性。

為了使本發明的上述目的、特征和優點能夠更為明顯易懂，下面結合附圖對本發明的具體實施方式做詳細的說明。

在以下描述中闡述了具體細節以便于充分理解本發明。但是本發明能夠以多種不同于在此描述的其它方式來實施，本領域技術人員可以在不違背本發明內涵的情況下做類似推廣。因此本發明不受下面公開的具體實施方式的限制。

請參考圖1，圖1為本發明一種具體實施方式所提供的GIS刀閘分合到位檢測方法流程圖。

本發明的一種具體實施方式提供了一種GIS刀閘分合到位檢測方法，包括：

S11：預先獲取刀閘正常分合閘的第一音頻信號，即獲取刀閘正常分合閘時的歷史音頻信號。所謂的“分合閘”指的是分閘或合閘，分別提取刀閘分閘和合閘時對應的歷史音頻信號。

S12：獲取當前刀閘分合閘時的第二音頻信號。

S13：判斷第二音頻信號的預設音頻特征是否和第一音頻信號的對應音頻特征相吻合。即當當前刀閘是分閘時，則將獲取的當前刀閘的分閘音頻信號和對應的刀閘正常分閘時的歷史音頻信號的對應音頻特征進行對比，判斷其是否相吻合；當當前刀閘合閘時，則將獲取的當前刀閘的合閘音頻信號和對應的刀閘正常合閘時的歷史音頻信號的對應音頻特征進行對比，以判斷其特征是否相吻合。

S14：若是，則判定當前刀閘分合閘到位。

首先獲取刀閘正常分合閘時的歷史音頻信號，即為第一音頻信號，以第一音頻信號的預設音頻特征作為判斷刀閘分合閘是否到位的依據；每次刀閘分合閘時，獲取當前分合閘時的音頻信號，即為第二音頻信號，將第二音頻信號的預設音頻特征和第一音頻信號的對應音頻特征進行對比，若是相吻合，則判斷此時刀閘分合閘到位，否則分合閘不到位，以提醒工作人員重新進行分合閘，通過刀閘分合閘音頻特征來判斷分合閘是否到位，能夠準確地判斷實際觸頭的位置是否到位，避免了分合閘不到位引起的故障，提高了電力設備的安全性，保障了電網系統供電的連續性。

在上述實施方式的基礎上，本發明一種實施方式中，獲取當前刀閘分合閘時的第二音頻信號，包括：

獲取當前刀閘分合閘時的初始音頻信號；

剪輯掉初始音頻信號的無效音段，獲得對應的有效音段；

對初始音頻信號的有效音段進行人聲干擾過濾及環境白噪聲過濾；

對經過過濾后的有效音段進行預設音頻特征處理，獲得結果音頻信號。

發明人研究發現由于刀閘所處的環境的限制，獲取的音頻信號往往會受到周圍環境的影響，從而使得判斷結果受到影響。在本實施方式中，在獲取第二音頻信號時，首先剪輯掉初始音頻信號的無效音段，獲得有效音段，如獲得的初始音頻信號包含刀閘分合閘之前的一段無效音段，則將之剪輯掉，剩余有效音段，然后對該有效音段進行各種干擾過濾，尤其是對人聲干擾和環境白噪聲干擾進行過濾，以獲得較為純凈的刀閘分合閘音頻信號，然后對經過干擾過濾后的有效音段進行預設音頻特征處理，以結果音頻信號，即最終的第二音頻信號，從而避免了環境因素對判斷結果的影響，且無效音段的剪輯使得判斷更加準確且節省了對比判斷的時間。

需要說明的是，也可以采用該獲取當前刀閘分合閘時的第二音頻信號的方法預先獲取刀閘正常分合閘時的第一音頻信號，本實施方式對此不做限定，具體視情況而定。

進一步地，對經過過濾后的有效音段進行預設音頻特征處理，獲得結果音頻信號，包括：

提取和分析經過過濾后的有效音段的波峰數量、幅值、頻域特性、有效時長和分合能量，獲取結果音頻信號。

則，判斷第二音頻信號的預設音頻特征是否和第一音頻信號的對應音頻特征相吻合，包括：判斷第二音頻信號的波峰數量、幅值、頻域特性、有效時長和分合能量是否處于第一音頻信號的對應音頻特征的閾值范圍內。

刀閘分合閘開始到分合閘到位是具有一定操作時間的動作過程，則第二音頻信號的頻域特性、有效時長和分合能量等特征根據分合閘是否到位會有不同的特點。如在刀閘合閘時，自合閘開始至合閘到位，其有效時長在一定的范圍內，當第二音頻信號的有效時長不在第一音頻信號的有效時長閾值范圍時，則表示合閘未到位，同理，第二音頻信號的頻域特征、分合能量等特征相應和第一音頻信號進行比對。

需要說明的是，比較的音頻特征越多則判斷結果的準確性越高，因此，將第二音頻信號的波峰數量、幅值、頻域特性、有效時長和分合能量和第一音頻信號的對應的波峰數量、幅值、頻域特性、有效時長和分合能量進行比對，當五者同時滿足判斷標準時，判定刀閘分合閘到位，能夠提高判斷結果的準確性。

在本發明的一種實施方式中，該檢測方法還包括：

根據第二音頻信號的預設音頻特征，判斷刀閘分合閘的機械性能指標是否處于預設機械性能指標閾值范圍內；

若否，則判定刀閘故障。

在本實施方式中，如根據上述實施方式的方法獲取第二音頻信號的分合能量等音頻特征，并與第一音頻信號的音頻特征對比，可以有效監測刀閘分合閘的機械能的變化趨勢，當刀閘分合閘的機械性能指標小于根據第一音頻信號的音頻特征設定的機械性能指標閾值時，則表示此時刀閘分合閘的機械性能降低，因此，此時判斷刀閘故障，以提醒用戶進行檢修，進一步保證了電力系統的安全運行。

請參考圖2，圖2為本發明一種實施方式所提供的GIS刀閘分合到位檢測系統結構示意圖。

相應地，本發明一種實施方式還提供了一種GIS刀閘分合到位檢測系統，包括：

用于獲取刀閘分合閘時的音頻信號的音頻獲取模塊21；

用于存儲刀閘正常分合閘時的第一音頻信號的存儲模塊22；

用于獲取音頻獲取模塊中的當前刀閘分合閘時的第二音頻信號，以及調取存儲模塊中的刀閘正常分合閘時的第一音頻信號，并將第二音頻信號和第一音頻信號進行預設音頻特征比對，判斷當前刀閘分合閘是否到位的中央處理裝置23。

在本實施方式中，音頻獲取模塊既可以獲取刀閘正常分合閘時的第一音頻信號，又可以獲取當前刀閘分合閘時的第二音頻信號；存儲模塊主要用于存儲上述的第一音頻信號；而中央處理裝置用于比對第二音頻信號和第一音頻信號的預設音頻特征，并根據判定結果判斷當前刀閘分合閘是否到位，輸出判定結果，其中，判定結果的顯示包括多種方式，如通過一與中央處理裝置連接的液晶顯示屏進行字符或者圖像的顯示，或者通過揚聲器等進行判斷結果的語音播報等。

進一步地，中央處理裝置包括：對獲取的第二音頻信號進行有效音段剪切的音頻剪輯單元；對有效音段進行人聲干擾過濾及環境白噪聲過濾的音頻過濾單元；對經過過濾后的有效音段進行特征提取和分析的處理單元。

為了提高刀閘分合閘判定結果的準確性，中央處理裝置包括了音頻剪輯單元、音頻過濾單元和處理單元，以將獲得的第二音頻信號或/和第一音頻信號進行剪輯、干擾過濾以及音頻特征提取，第一音頻信號和第二音頻信號此時皆已被處理的較為純凈，使得在處理單元進行分析判斷時能夠得到更為精確的判定結果。其中，處理單元可以對獲得的音頻信號進行波峰數量、幅值、頻域特性、有效時長和分合能量等音頻特征的提取和分析。

需要說明的是，為了進一步提高判定結果的準確性，即檢測結果的精確度，音頻獲取模塊在獲取音頻信號時，音頻獲取模塊與刀閘機構要保持相同的距離，以將環境因素的變化導致的差異降至最低。

綜上所述，本發明所提供的GIS刀閘分合到位檢測方法及系統，首先獲取刀閘正常分合閘時的歷史音頻信號，即為第一音頻信號，以第一音頻信號的預設音頻特征作為判斷刀閘分合閘是否到位的依據；每次刀閘分合閘時，獲取當前分合閘時的音頻信號，即為第二音頻信號，將第二音頻信號的預設音頻特征和第一音頻信號的對應音頻特征進行對比，若是相吻合，則判斷此時刀閘分合閘到位，否則分合閘不到位，以提醒工作人員重新進行分合閘。通過刀閘分合閘音頻特征來判斷分合閘是否到位，能夠準確地判斷實際觸頭的位置是否到位，避免了分合閘不到位引起的故障，提高了電力設備的安全性，保障了電網系統供電的連續性；尤其是對各音頻信號進行剪輯、濾波和預設音頻特征提取，使得判斷結果更加精確，避免了誤判斷。

以上對本發明所提供一種GIS刀閘分合到位檢測方法及系統進行了詳細介紹。本文中應用了具體個例對本發明的原理及實施方式進行了闡述，以上實施例的說明只是用于幫助理解本發明及其核心思想。應當指出，對于本技術領域的普通技術人員來說，在不脫離本發明原理的前提下，還可以對本發明進行若干改進和修飾，這些改進和修飾也落入本發明權利要求的保護范圍內。