断相保护器断相阈值整定方法、装置、介质和计算机设备与流程

本发明涉及电气保护技术领域，特别是涉及一种断相保护器断相阈值整定方法、装置、介质和计算机设备。

背景技术：

励磁机的转子绕组中一般通过电流连片连接有旋转二极管，旋转二极管可以把交流电流整流成直流。一般励磁机对应有多相，比如39相，则采用多个旋转二极管分别连接在各相中，若某相的二极管故障，则出现所在相的开断，称为断相。

为确保励磁机的正常运行，通常需要配备断相保护器，用来检测励磁机运行过程中是否出现旋转二极管故障引起的断相。其中，断相保护器的工作过程一般是：预先对励磁机进行断相试验以确定安装好探头的断相保护器的断相阈值，实际运行过程中，采用探头感应经过的电流连片所产生的磁场强度并输出电压，然后根据探头输出的电压和断相阈值识别是否有断相，比如，若感应的电压小于断相阈值，则出现断相。

探头的输出电压与其感应到的磁场强度有严格的一一对应关系，且每个探头有自己的输出特性，不同的探头输出特性一般不同，即感应到同一磁场强度时输出的电压可能不同。因此，当断相保护器更换探头后，断相保护器对应的断相阈值可能不同，需要重新进行整定。不同的探头输出特性不同，不能仅根据安装旧探头的断相阈值来推断安装新探头后的断相阈值；传统的方法是在更换探头后重新进行断相试验，得到更换探头后的断相保护器的断相阈值。然而，断相试验通常需要在励磁机上真实的断开电流连片，模拟断路，然后采用断相保护器进行监测，这个过程需要励磁机多进行一次冲转和停机操作、工作人员多进行一次拆装，整个过程消耗将近约15个小时，存在耗时长、效率低的缺点。

技术实现要素：

基于此，有必要针对传统的整定断相阈值耗时长、效率低的问题，提供一种减少耗时、提高效率的断相保护器断相阈值整定方法、装置、介质和计算机设备。

一种断相保护器断相阈值整定方法，包括：

采集断相保护器安装的旧探头在励磁机的断相试验中输出的各个采集时刻的电压值，得到试验电压值；

根据各个试验电压值、预存的所述旧探头在多个预设磁场强度下对应的输出电压值以及预存的所述断相保护器更换安装的新探头在多个预设磁场强度下对应的输出电压值，获取所述新探头在各个采集时刻的电压值得到仿真电压值；

采用所述新探头在各个采集时刻的仿真电压值生成仿真电压波形；

根据所述仿真电压波形得到安装所述新探头的断相保护器所对应的断相阈值。

一种断相保护器断相阈值整定装置，包括：

试验电压值获取模块，用于采集断相保护器安装的旧探头在励磁机的断相试验中输出的各个采集时刻的电压值，得到试验电压值；

仿真电压值获取模块，用于根据各个试验电压值、预存的所述旧探头在多个预设磁场强度下对应的输出电压值以及预存的所述断相保护器更换安装的新探头在多个预设磁场强度下对应的输出电压值，获取所述新探头在各个采集时刻的电压值得到仿真电压值；

电压波形仿真模块，用于采用所述新探头在各个采集时刻的仿真电压值生成仿真电压波形；

断相阈值获取模块，用于根据所述仿真电压波形得到安装所述新探头的断相保护器所对应的断相阈值。

上述断相保护器断相阈值整定方法和装置，通过采集旧探头在励磁机的断相试验中输出的电压值得到各个试验电压值，然后根据各个试验电压值、旧探头在多个预设磁场强度下对应的输出电压值以及新探头在多个预设磁场强度下对应的输出电压值，推出新探头在各个采集时刻的电压值得到仿真电压值，最后采用新探头在各个采集时刻的仿真电压值生成仿真电压波形，并根据仿真电压波形得到安装新探头的断相保护器所对应的断相阈值；如此，断相保护器安装新探头后，不需要重新进行断相试验，只需要根据旧探头在断相试验中输出的电压值及旧探头和新探头的输出特性，离线分析即可得到新的断相阈值，可以省去重复断相试验所需要的繁琐操作，大大缩短重新整定断相阈值的时长，整定效率高。

一种介质，存储有计算机程序，存储的计算机程序被处理器执行时上述断相保护器断相阈值整定方法的步骤。

一种计算机设备，包括存储器、处理器及存储在存储器上并可在处理器上运行的计算机程序，所述处理器执行所述计算机程序时实现上述断相保护器断相阈值整定方法的步骤。

上述介质和计算机设备，由于实现了上述断相保护器断相阈值整定方法的步骤，同理可大大缩短重新整定断相阈值的时长，整定效率高。

附图说明

图1为一实施例中断相保护器断相阈值整定方法的流程图；

图2为探头的结构示意图。

图3为另一实施例中断相保护器断相阈值整定方法的流程图；

图4为一探头在不同的磁场强度下对应不同输出电压值的关系曲线示意图；

图5为一具体实施例中的电压波形示意图；

图6为断相保护器的结构示意图；

图7为一实施例中断相保护器断相阈值整定装置的结构图。

具体实施方式

参考图1，一实施例中的断相保护器断相阈值整定方法，包括步骤s110至步骤s170。

s110：采集断相保护器安装的旧探头在励磁机的断相试验中输出的各个采集时刻的电压值，得到试验电压值。

断相保护器安装的探头可更换，旧探头指断相保护器在更换探头前安装的探头。在励磁机的断相试验中，旧探头感应经过的连接旋转二极管的电流连片的磁场强度并输出电压值。参考图2，探头包括依次连接的霍尔元件、运算放大器和开关模块，且包括连接霍尔元件、运算放大器和开关模块的稳压器；探头总共设有三个端子：vs(+)和ground(-)分别是连接电源+15vdc和接地，output(o)则输出与感应磁场强度对应的电压值。

其中，旧探头具体可以是输出多个连续电压值对应的电压波形，也可以是输出单个的电压值。若旧探头输出的是电压波形，则步骤s110可以包括：采集断相保护器安装的旧探头在励磁机的断相试验中输出的电压波形，提取电压波形中各个时刻的电压值得到试验电压值。具体地，可以是通过连接断相保护器安装的旧探头、直接接收旧探头输出的波形或单个数据以采集各个采集时刻的电压值，也可以是由其他器件接收旧探头输出的波形或单个数据后，从其他器件获取旧探头在各个采集时刻输出的电压值。

s130：根据各个试验电压值、预存的旧探头在多个预设磁场强度下对应的输出电压值以及预存的断相保护器更换安装的新探头在多个预设磁场强度下对应的输出电压值，获取新探头在各个采集时刻的电压值得到仿真电压值。

其中，旧探头和新探头在多个预设磁场强度下对应的输出电压值，可以是以对应关系表的形式存储，也可以是存储预设磁场强度与对应输出电压值之间的关系曲线。

探头的输出电压与其感应到的磁场强度之间有对应关系，称之为探头的输出特性。新探头指断相保护器更换探头后安装的新的探头；旧探头和新探头的输出特性可能不一样。通过预先存储旧探头和新探头各自在多个预设磁场强度下对应的输出电压值，从而记录预设磁场强度与输出电压值之间的对应关系，若获知旧探头和新探头对应的预设磁场强度/输出电压值，则可根据预先存储的对应关系得知对应的输出电压值/预设磁场强度值。其中，各预设磁场强度的数值可以根据实际需要设置，例如可以将励磁机的电流连片可能产生的磁场对应的磁场强度范围内的各个磁场强度设置为预设磁场强度。

s150：采用新探头在各个采集时刻的仿真电压值生成仿真电压波形。

获取多个采集时刻的仿真电压值，即可按时序生成波形得到仿真电压波形。其中，仿真电压值为根据旧探头实际输出的试验电压值及旧探头和新探头的输出特性推导得出的电压值，并非新探头真实输出；根据多个仿真电压值生成的仿真电压波形为模拟新探头在同样的断相试验中输出的电压生成的波形。

s170：根据仿真电压波形得到安装新探头的断相保护器所对应的断相阈值。

获取到仿真电压波形后，可根据仿真电压波形得到断相保护器安装新探头后对应的新的断相阈值。

上述断相保护器断相阈值整定方法，通过采集旧探头在励磁机的断相试验中输出的电压值得到各个试验电压值，然后根据各个试验电压值、旧探头在多个预设磁场强度下对应的输出电压值以及新探头在多个预设磁场强度下对应的输出电压值，推出新探头在各个采集时刻的电压值得到仿真电压值，最后采用新探头在各个采集时刻的仿真电压值生成仿真电压波形，并根据仿真电压波形得到安装新探头的断相保护器所对应的断相阈值；如此，断相保护器安装新探头后，不需要重新进行断相试验，只需要根据旧探头在断相试验中输出的电压值及旧探头和新探头的输出特性，离线分析即可得到新的断相阈值，可以省去重复断相试验所需要的繁琐操作，大大缩短重新整定断相阈值的时长，整定效率高。

在一实施例中，参考图3，步骤s130之前，还包括步骤s101和步骤s103。

s101：采用恒定磁场发生器依次产生预设范围内的多个预设磁场强度对应的磁场。

预设范围可以根据实际需要具体设置，例如，将励磁机的电流连片可能产生的磁场对应的磁场强度范围作为预设范围。

s103：分别采集旧探头和新探头在各个预设磁场强度下的输出电压值并对应存储。

分别将旧探头和新探头放置于恒定磁场发生器产生的磁场中，采集对应在不同预设磁场强度下的输出电压值，可得到旧探头和新探头对应的磁场强度与输出电压值的对应关系。

通过执行步骤s101和步骤s103，在步骤s130之前先进行旧探头和新探头的输出特性测量并存储，便于步骤s130直接使用。

具体地，本实施例中，预设范围为-400gauss-400gauss，采用恒定磁场发生器产生-400gauss(高斯)-400gauss的磁场，磁场强度逐渐从最小值升至最大值，在过程中分别录取旧探头和新探头的输出电压值，得到旧探头和新探头的磁场强度与输出电压值的关系曲线。例如参考图4，为一探头在不同的磁场强度下对应不同输出电压值的关系曲线，其中，横轴表示磁场强度，单位为gauss，纵轴表示电压，单位为伏特，s1表示理论情况下的关系曲线，s2表示实际测量得到的关系曲线。

本实施例中，步骤s101和步骤s103具体在步骤s110之前执行。可以理解，在其他实施例中，步骤s101和步骤s103也可以在步骤s110之后、步骤s130之前执行。

在一实施例中，步骤s103包括：在预设的探头实际工作的环境温度下，分别采集旧探头和新探头在各个预设磁场强度下的输出电压值并对应存储。

探头实际工作的环境温度可以根据实际经验具体设置，比如，根据实际经验可确定励磁机的运行温度为30℃，则探头工作时所处的环境温度与励磁机的运行温度基本一致，则设置探头实际工作的环境温度为30℃，在30℃的温度下采集旧探头和新探头的在各个预设磁场强度下的输出电压值并对应存储。

探头的输出特性误差与温度有关。通过在探头实际工作的环境温度下采集得到旧探头和新探头的在不同预设磁场强度下的输出电压值，可提高获取得到的旧探头和新探头的输出特性的准确性，从而可提高最终整定得到的断相阈值的准确性。

在一实施例中，继续参考图3，步骤s130包括步骤s131和步骤s133。

s131：对照各个试验电压值，从旧探头在多个预设磁场强度下对应的输出电压值中依次查找与各个试验电压值一致的输出电压值，并提取查找到的各个输出电压值所对应的预设磁场强度。

同一探头输出的电压值相同，则表示探头所处的磁场对应的磁场强度相同。试验电压值为旧探头在断相试验中对应输出的电压值，因此，采用旧探头的输出特性进行分析，与试验电压值一致的输出电压值所对应的预设磁场强度，即等于对应试验电压值所对应的预设磁场强度。如此，提取到的各个预设磁场强度，可对应为旧探头在断相试验中依次感应到的磁场强度。

s133：从新探头在多个预设磁场强度下对应的输出电压值中，依次查找提取的各个预设磁场强度所对应的输出电压值，得到新探头在各个采集时刻的仿真电压值。

模拟将新探头放置于同一断相试验中的情况，则新探头所感应的磁场强度与旧探头感应的磁场强度相同，对应为提取的各个预设磁场强度。因此，采用步骤s131提取到的预设磁场强度和新探头的输出特性进行分析得到的仿真电压值，即为模拟新探头在同一断相试验中输出的电压值。

通过根据试验电压值及旧探头和新探头在不同预设磁场强度下的输出电压值进行对此查找，采用离线仿真的形式推出新探头在同一断相试验中各个采集时刻的仿真电压值，操作简单且准确性高。

在一实施例中，步骤s150之后，还包括步骤(a1)和步骤(a2)。具体地，可以是在步骤s170之前执行步骤(a1)和步骤(a2)；也可以是在步骤s170之后执行步骤(a1)和步骤(a2)。

步骤(a1)：在励磁机冲转至与断相试验中运行电压相等的电压时，采集新探头输出的电压值并生成实际电压波形。

运行电压指在断相试验中励磁机运行达到的电压，对应地，试验电压值为在运行电压下旧探头输出的电压值。将安装新探头后的断相保护器用于监测励磁机的断相，新探头感应经过的电流连片产生的磁场并输出电压值。通过采集新探头在励磁机运转至运行电压相等的电压时输出的电压值，可保证新探头输出电压值所处的运行条件与断相试验的运行条件相同。

步骤(a2)：根据实际电压波形对仿真电压波形进行准确性校验。

实际电压波形为断相保护器安装新探头后在实际励磁机运转中采集生成的波形。通过将相同运行条件下得到的仿真电压波形与实际电压波形比较，可以校验仿真电压波形的准确性，从而校验整定的断相阈值的准确性。

其中，步骤(a2)具体可以是通过比较仿真电压波形与实际电压波形的一致性来判断仿真电压波形的准确性，比如，若仿真电压波形与实际电压波形除缺失的波之外，其他波均一致，则可判定仿真电压波形正确。否则，判断仿真电压波形不正确。

具体地，断相试验中运行电压可以为励磁机的额定电压。通过在励磁机运行在额定电压下进行断相试验和采集新探头对应输出的电压值，运行条件设定方便。

具体地，步骤(a2)之后，若仿真电压波形不正确，则返回步骤s110。如此，通过重复操作以再一次获取断相阈值，可提高整定的断相阈值的准确性。

请继续参考图3，在一实施例中，仿真电压波形包括多个连续的波，断相阈值包括断一相阈值、断两相阈值和断三相阈值。断一相阈值用于判断出现一相的开断，断两相阈值用于判断出现两相的开断，断三相阈值用于判断出现三相以上的开断。对应地，步骤s170包括步骤s173、s173和s175。

s171：获取仿真电压波形下端从没有缺失波到缺失一个波的临界电压值，得到断一相阈值。

将仿真电压波形按照波的波峰和波谷分为上端和下端，其中波谷所在的一端为下端。波的不同时刻分别对应仿真电压值，对应仿真电压值越小，波越低；仿真电压波形中各个波的最低仿真电压值可能不相同，即仿真电压波形中下端非平齐。若实际的电压值大于仿真电压波形中下端最低波谷位置处对应的仿真电压值，则开始出现波缺失；因此，查找仿真电压波形下端最低位置处对应的仿真电压值，即为从没有缺失波到缺失一个波的临界电压值，可得到断一相阈值。

s173：获取仿真电压波形下端从缺失两个波到缺失三个以上波的临界电压值，得到断三相阈值。

若实际的电压值大于仿真电压波形中下端往上第三个波谷位置处或第二个之后的多个同一波谷位置处对应的仿真电压值，则出现三个以上的波缺失；因此，查找仿真电压波形下端往上第三个波谷位置处或第二个之后的多个同一波谷位置处对应的仿真电压值，即为从缺失两个波到缺失三个以上波的临界电压值，可得到断三相阈值。

具体地，步骤s171和步骤s173可以是直接对仿真电压波形进行图像分析得到断一相阈值和断三相阈值，也可以是通过将仿真电压波形输出至断相保护器，调整断相保护器中的电位器，使得断相保护器判断为断一相和断三相，此时采集电位器调整对应的电压，则可分别获取得到断一相阈值和断三相阈值。

s175：计算断一相阈值和断三相阈值的平均值，得到断两相阈值。

步骤s171至步骤s175的断相阈值获取，是利用断相处的电压值最低、两相断相处的电压值基本相等、比其它正常导通的相的最低值仍然低很多的原理来设定的。通过取断一相阈值和断三相阈值的平均为断两相阈值，可靠的保证了断的两相可以正确判断为断、没有断的其他相可以正确判断为通，准确性高。

为更好地说明，采用具体实施例中的电压波形进行举例，参考图5，上部分的波形为原始的电压波形，下部分的波形为经过调整之后的电压波形。其中，中间三条横线从下往上依次为断一相阈值对应的电压值所在水平线、断两相阈值对应的电压值所在水平线、断三相阈值对应的电压值所在水平线。

可以理解，执行上述断相保护器断相阈值整定方法的设备还可以采用其他方式获取断相阈值，比如，在另一实施例中，步骤s170包括：将仿真电压波形发送至断相保护器，以使断相保护器根据仿真电压波形得到安装新探头的断相保护器所对应的断相阈值。

断相保护器可以根据电压波形分析得到断相阈值并存储，从而后续工作过程中根据断相阈值分析是否出现断相。参考图6，为断相保护器的结构示意图，每台励磁机配备3支探头(图中的sensors)，探头将感应到的磁场强度转为电压值送入波形调制模块(图中的shaping)，经过波形调制模块调制的波形到达计数处理模块(图中的processing)，计算出励磁机的39相是否完全导通，最后送到监测模块(图中的monitoring)通过逻辑端口(图中的signalling)输出信号。通过将仿真电压波形发送至断相保护器，通过断相保护器获取断相阈值，简单快捷。

参考图7，一实施例中的断相保护器断相阈值整定装置，包括试验电压值获取模块110、仿真电压值获取模块130、电压波形仿真模块150和断相阈值获取模块170。

试验电压值获取模块110用于采集断相保护器安装的旧探头在励磁机的断相试验中输出的各个采集时刻的电压值，得到试验电压值。

仿真电压值获取模块130用于根据各个试验电压值、预存的旧探头在多个预设磁场强度下对应的输出电压值以及预存的断相保护器更换安装的新探头在多个预设磁场强度下对应的输出电压值，获取新探头在各个采集时刻的电压值得到仿真电压值。

电压波形仿真模块150用于采用新探头在各个采集时刻的仿真电压值生成仿真电压波形。

断相阈值获取模块170用于根据仿真电压波形得到安装新探头的断相保护器所对应的断相阈值。

上述断相保护器断相阈值整定装置，通过试验电压值获取模块110采集旧探头在励磁机的断相试验中输出的电压值得到各个试验电压值，然后仿真电压值获取模块130根据各个试验电压值、旧探头在多个预设磁场强度下对应的输出电压值以及新探头在多个预设磁场强度下对应的输出电压值，推出新探头在各个采集时刻的电压值得到仿真电压值，电压波形仿真模块150采用新探头在各个采集时刻的仿真电压值生成仿真电压波形，断相阈值获取模块170根据仿真电压波形得到安装新探头的断相保护器所对应的断相阈值；如此，断相保护器安装新探头后，不需要重新进行断相试验，只需要根据旧探头在断相试验中输出的电压值及旧探头和新探头的输出特性，离线分析即可得到新的断相阈值，可以省去重复断相试验所需要的繁琐操作，大大缩短重新整定断相阈值的时长，整定效率高。

在一实施例中，上述断相保护器断相阈值整定装置还包括预试验模块(图未示)，用于在仿真电压值获取模块130之前，采用恒定磁场发生器依次产生预设范围内的多个预设磁场强度对应的磁场，分别采集旧探头和新探头在各个预设磁场强度下的输出电压值并对应存储。通过在仿真电压值获取模块130之前先进行旧探头和新探头的输出特性测量并存储，便于仿真电压值获取模块130直接使用。

在一实施例中，预试验模块具体在预设的探头实际工作的环境温度下，分别采集旧探头和新探头在各个预设磁场强度下的输出电压值并对应存储。通过在探头实际工作的环境温度下采集得到旧探头和新探头的在不同预设磁场强度下的输出电压值，可提高获取得到的旧探头和新探头的输出特性的准确性，从而可提高最终整定得到的断相阈值的准确性。

在一实施例中，仿真电压值获取模块130用于：对照各个试验电压值，从旧探头在多个预设磁场强度下对应的输出电压值中依次查找与各个试验电压值一致的输出电压值，并提取查找到的各个输出电压值所对应的预设磁场强度；从新探头在多个预设磁场强度下对应的输出电压值中，依次查找提取的各个预设磁场强度所对应的输出电压值，得到新探头在各个采集时刻的仿真电压值。

通过根据试验电压值及旧探头和新探头在不同预设磁场强度下的输出电压值进行对此查找，采用离线仿真的形式推出新探头在同一断相试验中各个采集时刻的仿真电压值，操作简单且准确性高。

在一实施例中，上述断相保护器断相阈值整定装置还包括校验模块(图未示)，用于在电压波形仿真模块150之后，在励磁机冲转至与断相试验中运行电压相等的电压时，采集新探头输出的电压值并生成实际电压波形，根据实际电压波形对仿真电压波形进行准确性校验。具体地，校验模块可以是在断相阈值获取模块170之前执行，也可以是在步骤s170之后执行。

通过将相同运行条件下得到的仿真电压波形与实际电压波形比较，可以校验仿真电压波形的准确性，从而校验整定的断相阈值的准确性。

具体地，校验模块在校验得到仿真电压波形不正确时，可控制试验电压值获取模块110执行相应功能。如此，通过重复操作以再一次获取断相阈值，可提高整定的断相阈值的准确性。

在一实施例中，仿真电压波形包括多个连续的波，断相阈值包括断一相阈值、断两相阈值和断三相阈值。断相阈值获取模块170用于：获取仿真电压波形下端从没有缺失波到缺失一个波的临界电压值，得到断一相阈值；获取仿真电压波形下端从缺失两个波到缺失三个以上波的临界电压值，得到断三相阈值；计算断一相阈值和断三相阈值的平均值，得到断两相阈值。

断相阈值获取模块170利用断相处的电压值最低、两相断相处的电压值基本相等、比其它正常导通的相的最低值仍然低很多的原理来设定获取断相阈值。通过取断一相阈值和断三相阈值的平均为断两相阈值，可靠的保证了断的两相可以正确判断为断、没有断的其他相可以正确判断为通，准确性高。

可以理解，断相阈值获取模块170还可以采用其他方式获取断相阈值，比如，在另一实施例中，断相阈值获取模块170用于将仿真电压波形发送至断相保护器，以使断相保护器根据仿真电压波形得到安装新探头的断相保护器所对应的断相阈值。通过将仿真电压波形发送至断相保护器，通过断相保护器获取断相阈值，简单快捷。

一种介质，存储有计算机程序，存储的计算机程序被处理器执行时实现上述断相保护器断相阈值整定方法的步骤。具体地，介质可以为可读存储介质。

一种计算机设备，包括存储器、处理器及存储在存储器上并可在处理器上运行的计算机程序，处理器执行计算机程序时实现上述断相保护器断相阈值整定方法的步骤。

上述介质和计算机设备，由于实现了上述断相保护器断相阈值整定方法的步骤，同理可大大缩短重新整定断相阈值的时长，整定效率高。

以上所述实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。

以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。