一种GIS刀闸分合到位检测方法及系统与流程

本发明涉及电网安全技术领域，特别是涉及一种GIS刀闸分合到位检测方法及系统。

背景技术：

随着电力系统的发展，电气GIS设备的应用也越来越广泛。GIS设备是采用SF₆气体作为绝缘介质，并将母线、开关、刀闸等高压电器元件密封在金属筒中的封闭开关设备，具有占地面积小、体积小，重量轻、运行可靠性高、机械故障率低等优点。

但是在实际电网运行中，由于GIS电气刀闸分合不到位而引起的事故也时有发生。尽管GIS设备刀闸分合位置具有明显的现场指示，但是即使刀闸分合闸标识指示灯等标识均显示正确，由于触头的封闭隐藏特性，实际触头位置仍旧难以判断准确。因此，GIS刀闸触点的不可见性隐藏着极大的电气操作风险。而在实际刀闸操作中，为了判断刀闸是否分合到位，往往还需要运行人员在操作刀闸后再刀闸传动拐臂上进行对位判定，检查刀闸位置对位孔的两个孔洞是否重叠，但是由于开关线路侧接地刀闸、线路侧刀闸及线路接地刀闸分合闸标识及对位孔位置一般较高，因此，运行人员对于刀闸分合到位的检测也十分不便。

因而，如何准确地判断GIS设备的刀闸是否分合闸到位，以保障电力设备的安全性和电网系统供电的连续性，是本领域技术人员目前需要解决的技术问题。

技术实现要素：

本发明的目的是提供一种GIS刀闸分合到位检测方法及系统，可以准确地判断GIS设备的刀闸是否分合闸到位，以保障电力设备的安全性和电网系统供电的连续性。

为解决上述技术问题，本发明提供了如下技术方案：

一种GIS刀闸分合到位检测方法，包括：

预先获取刀闸正常分合闸的第一音频信号；

获取当前刀闸分合闸时的第二音频信号；

判断所述第二音频信号的预设音频特征是否和所述第一音频信号的对应音频特征相吻合；

若是，则判定所述当前刀闸分合闸到位。

优选地，所述获取当前刀闸分合闸时的第二音频信号，包括：

获取所述当前刀闸分合闸时的初始音频信号；

剪辑掉所述初始音频信号的无效音段，获得对应的有效音段；

对所述初始音频信号的有效音段进行人声干扰过滤及环境白噪声过滤；

对经过过滤后的有效音段进行预设音频特征处理，获得结果音频信号。

优选地，所述对经过过滤后的有效音段进行预设音频特征处理，获得结果音频信号，包括：

提取和分析所述经过过滤后的有效音段的波峰数量、幅值、频域特性、有效时长和分合能量，获取结果音频信号。

优选地，所述判断所述第二音频信号的预设音频特征是否和所述第一音频信号的对应音频特征相吻合，包括：

判断所述第二音频信号的波峰数量、幅值、频域特性、有效时长和分合能量是否处于所述第一音频信号的对应音频特征的阈值范围内。

优选地，还包括：

根据所述第二音频信号的预设音频特征，判断所述刀闸分合闸的机械性能指标是否处于预设机械性能指标阈值范围内；

若否，则判定所述刀闸故障。

一种GIS刀闸分合到位检测系统，包括：

用于获取刀闸分合闸时的音频信号的音频获取模块；

用于存储刀闸正常分合闸时的第一音频信号的存储模块；

用于获取所述音频获取模块中的当前刀闸分合闸时的第二音频信号，以及调取所述存储模块中的刀闸正常分合闸时的第一音频信号，并将所述第二音频信号和所述第一音频信号进行预设音频特征比对，判断当前刀闸分合闸是否到位的中央处理装置。

优选地，所述中央处理装置包括：

对获取的所述第二音频信号进行有效音段剪切的音频剪辑单元；

对所述有效音段进行人声干扰过滤及环境白噪声过滤的音频过滤单元；

对经过过滤后的有效音段进行特征提取和分析的处理单元。

与现有技术相比，上述技术方案具有以下优点：

本发明实施例所提供的GIS刀闸分合到位检测方法，包括：预先获取刀闸正常分合闸的第一音频信号；获取当前刀闸分合闸时的第二音频信号；判断第二音频信号的预设音频特征是否和第一音频信号的对应音频特征相吻合；若是，则判定当前刀闸分合闸到位。首先获取刀闸正常分合闸时的历史音频信号，即为第一音频信号，以第一音频信号的预设音频特征作为判断刀闸分合闸是否到位的依据；每次刀闸分合闸时，获取当前分合闸时的音频信号，即为第二音频信号，将第二音频信号的预设音频特征和第一音频信号的对应音频特征进行对比，若是相吻合，则判断此时刀闸分合闸到位，否则分合闸不到位，以提醒工作人员重新进行分合闸或及时消缺处理。通过刀闸分合闸音频特征来判断分合闸是否到位，能够准确地判断实际触头的位置是否到位，避免了分合闸不到位引起的故障，提高了电力设备的安全性，保障了电网系统供电的连续性。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明一种具体实施方式所提供的GIS刀闸分合到位检测方法流程图；

图2为本发明一种实施方式所提供的GIS刀闸分合到位检测系统结构示意图。

具体实施方式

本发明的核心是提供一种GIS刀闸分合到位检测方法及系统，可以准确地判断GIS设备的刀闸是否分合闸到位，以保障电力设备的安全性和电网系统供电的连续性。

为了使本发明的上述目的、特征和优点能够更为明显易懂，下面结合附图对本发明的具体实施方式做详细的说明。

在以下描述中阐述了具体细节以便于充分理解本发明。但是本发明能够以多种不同于在此描述的其它方式来实施，本领域技术人员可以在不违背本发明内涵的情况下做类似推广。因此本发明不受下面公开的具体实施方式的限制。

请参考图1，图1为本发明一种具体实施方式所提供的GIS刀闸分合到位检测方法流程图。

本发明的一种具体实施方式提供了一种GIS刀闸分合到位检测方法，包括：

S11：预先获取刀闸正常分合闸的第一音频信号，即获取刀闸正常分合闸时的历史音频信号。所谓的“分合闸”指的是分闸或合闸，分别提取刀闸分闸和合闸时对应的历史音频信号。

S12：获取当前刀闸分合闸时的第二音频信号。

S13：判断第二音频信号的预设音频特征是否和第一音频信号的对应音频特征相吻合。即当当前刀闸是分闸时，则将获取的当前刀闸的分闸音频信号和对应的刀闸正常分闸时的历史音频信号的对应音频特征进行对比，判断其是否相吻合；当当前刀闸合闸时，则将获取的当前刀闸的合闸音频信号和对应的刀闸正常合闸时的历史音频信号的对应音频特征进行对比，以判断其特征是否相吻合。

S14：若是，则判定当前刀闸分合闸到位。

首先获取刀闸正常分合闸时的历史音频信号，即为第一音频信号，以第一音频信号的预设音频特征作为判断刀闸分合闸是否到位的依据；每次刀闸分合闸时，获取当前分合闸时的音频信号，即为第二音频信号，将第二音频信号的预设音频特征和第一音频信号的对应音频特征进行对比，若是相吻合，则判断此时刀闸分合闸到位，否则分合闸不到位，以提醒工作人员重新进行分合闸，通过刀闸分合闸音频特征来判断分合闸是否到位，能够准确地判断实际触头的位置是否到位，避免了分合闸不到位引起的故障，提高了电力设备的安全性，保障了电网系统供电的连续性。

在上述实施方式的基础上，本发明一种实施方式中，获取当前刀闸分合闸时的第二音频信号，包括：

获取当前刀闸分合闸时的初始音频信号；

剪辑掉初始音频信号的无效音段，获得对应的有效音段；

对初始音频信号的有效音段进行人声干扰过滤及环境白噪声过滤；

对经过过滤后的有效音段进行预设音频特征处理，获得结果音频信号。

发明人研究发现由于刀闸所处的环境的限制，获取的音频信号往往会受到周围环境的影响，从而使得判断结果受到影响。在本实施方式中，在获取第二音频信号时，首先剪辑掉初始音频信号的无效音段，获得有效音段，如获得的初始音频信号包含刀闸分合闸之前的一段无效音段，则将之剪辑掉，剩余有效音段，然后对该有效音段进行各种干扰过滤，尤其是对人声干扰和环境白噪声干扰进行过滤，以获得较为纯净的刀闸分合闸音频信号，然后对经过干扰过滤后的有效音段进行预设音频特征处理，以结果音频信号，即最终的第二音频信号，从而避免了环境因素对判断结果的影响，且无效音段的剪辑使得判断更加准确且节省了对比判断的时间。

需要说明的是，也可以采用该获取当前刀闸分合闸时的第二音频信号的方法预先获取刀闸正常分合闸时的第一音频信号，本实施方式对此不做限定，具体视情况而定。

进一步地，对经过过滤后的有效音段进行预设音频特征处理，获得结果音频信号，包括：

提取和分析经过过滤后的有效音段的波峰数量、幅值、频域特性、有效时长和分合能量，获取结果音频信号。

则，判断第二音频信号的预设音频特征是否和第一音频信号的对应音频特征相吻合，包括：判断第二音频信号的波峰数量、幅值、频域特性、有效时长和分合能量是否处于第一音频信号的对应音频特征的阈值范围内。

刀闸分合闸开始到分合闸到位是具有一定操作时间的动作过程，则第二音频信号的频域特性、有效时长和分合能量等特征根据分合闸是否到位会有不同的特点。如在刀闸合闸时，自合闸开始至合闸到位，其有效时长在一定的范围内，当第二音频信号的有效时长不在第一音频信号的有效时长阈值范围时，则表示合闸未到位，同理，第二音频信号的频域特征、分合能量等特征相应和第一音频信号进行比对。

需要说明的是，比较的音频特征越多则判断结果的准确性越高，因此，将第二音频信号的波峰数量、幅值、频域特性、有效时长和分合能量和第一音频信号的对应的波峰数量、幅值、频域特性、有效时长和分合能量进行比对，当五者同时满足判断标准时，判定刀闸分合闸到位，能够提高判断结果的准确性。

在本发明的一种实施方式中，该检测方法还包括：

根据第二音频信号的预设音频特征，判断刀闸分合闸的机械性能指标是否处于预设机械性能指标阈值范围内；

若否，则判定刀闸故障。

在本实施方式中，如根据上述实施方式的方法获取第二音频信号的分合能量等音频特征，并与第一音频信号的音频特征对比，可以有效监测刀闸分合闸的机械能的变化趋势，当刀闸分合闸的机械性能指标小于根据第一音频信号的音频特征设定的机械性能指标阈值时，则表示此时刀闸分合闸的机械性能降低，因此，此时判断刀闸故障，以提醒用户进行检修，进一步保证了电力系统的安全运行。

请参考图2，图2为本发明一种实施方式所提供的GIS刀闸分合到位检测系统结构示意图。

相应地，本发明一种实施方式还提供了一种GIS刀闸分合到位检测系统，包括：

用于获取刀闸分合闸时的音频信号的音频获取模块21；

用于存储刀闸正常分合闸时的第一音频信号的存储模块22；

用于获取音频获取模块中的当前刀闸分合闸时的第二音频信号，以及调取存储模块中的刀闸正常分合闸时的第一音频信号，并将第二音频信号和第一音频信号进行预设音频特征比对，判断当前刀闸分合闸是否到位的中央处理装置23。

在本实施方式中，音频获取模块既可以获取刀闸正常分合闸时的第一音频信号，又可以获取当前刀闸分合闸时的第二音频信号；存储模块主要用于存储上述的第一音频信号；而中央处理装置用于比对第二音频信号和第一音频信号的预设音频特征，并根据判定结果判断当前刀闸分合闸是否到位，输出判定结果，其中，判定结果的显示包括多种方式，如通过一与中央处理装置连接的液晶显示屏进行字符或者图像的显示，或者通过扬声器等进行判断结果的语音播报等。

进一步地，中央处理装置包括：对获取的第二音频信号进行有效音段剪切的音频剪辑单元；对有效音段进行人声干扰过滤及环境白噪声过滤的音频过滤单元；对经过过滤后的有效音段进行特征提取和分析的处理单元。

为了提高刀闸分合闸判定结果的准确性，中央处理装置包括了音频剪辑单元、音频过滤单元和处理单元，以将获得的第二音频信号或/和第一音频信号进行剪辑、干扰过滤以及音频特征提取，第一音频信号和第二音频信号此时皆已被处理的较为纯净，使得在处理单元进行分析判断时能够得到更为精确的判定结果。其中，处理单元可以对获得的音频信号进行波峰数量、幅值、频域特性、有效时长和分合能量等音频特征的提取和分析。

需要说明的是，为了进一步提高判定结果的准确性，即检测结果的精确度，音频获取模块在获取音频信号时，音频获取模块与刀闸机构要保持相同的距离，以将环境因素的变化导致的差异降至最低。

综上所述，本发明所提供的GIS刀闸分合到位检测方法及系统，首先获取刀闸正常分合闸时的历史音频信号，即为第一音频信号，以第一音频信号的预设音频特征作为判断刀闸分合闸是否到位的依据；每次刀闸分合闸时，获取当前分合闸时的音频信号，即为第二音频信号，将第二音频信号的预设音频特征和第一音频信号的对应音频特征进行对比，若是相吻合，则判断此时刀闸分合闸到位，否则分合闸不到位，以提醒工作人员重新进行分合闸。通过刀闸分合闸音频特征来判断分合闸是否到位，能够准确地判断实际触头的位置是否到位，避免了分合闸不到位引起的故障，提高了电力设备的安全性，保障了电网系统供电的连续性；尤其是对各音频信号进行剪辑、滤波和预设音频特征提取，使得判断结果更加精确，避免了误判断。

以上对本发明所提供一种GIS刀闸分合到位检测方法及系统进行了详细介绍。本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明及其核心思想。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以对本发明进行若干改进和修饰，这些改进和修饰也落入本发明权利要求的保护范围内。