具有抗电磁干扰能力的智能断路器的控制方法和装置与流程

本发明涉及断路器，具体涉及一种具有抗电磁干扰能力的智能断路器的控制方法和一种具有抗电磁干扰能力的智能断路器的控制装置。

背景技术：

1、断路器作为电力系统的重要电器元件之一，被广泛地应用到配电系统中。智能断路器是微处理技术、网络技术和信息通信技术与现代机电一体化技术高度集成化的综合体。智能断路器由于工作在复杂的电磁环境中，因此智能断路器的抗电磁脉冲干扰能力变得尤为重要。

2、电磁脉冲干扰具有重复频率高、脉冲上升时间短、单个脉冲能量低、脉冲成群出现，干扰能力强的特点，电磁脉冲对智能断路器的干扰是通过电流互感器转换成可操作的模拟信号，叠加的干扰信号会使智能断路器的微处理器产生错误判断，造成误动作，给生产带来重大隐患。由于电磁脉冲干扰是通过线间分布电容作用于敏感设备，属于容性干扰。干扰电压取决于干扰源工作频率、敏感电路对地电阻以及干扰源电压综合作用。一般而言，干扰源工作频率、敏感电路对地电阻都是确定的，而减小分布电容也不易做到，难以通过改变外部条件减小电磁脉冲干扰，而目前的智能断路器抗电磁脉冲干扰能力较弱，容易导致判断错误，存在安全隐患。

技术实现思路

1、本发明为解决上述技术问题，提供了一种具有抗电磁干扰能力的智能断路器的控制方法和一种具有抗电磁干扰能力的智能断路器的控制装置，能够稳定、精准且有效地滤除电磁脉冲的干扰，增强智能断路器抗电磁干扰能力，防止智能断路器做出错误判断，保障生产安全。

2、本发明采用的技术方案如下：

3、一种具有抗电磁干扰能力的智能断路器的控制方法，包括以下步骤：s1，获取所述智能断路器的检测信号，并将所述检测信号转换为数字信号；s2，通过改进的扩展卡尔曼滤波算法对所述数字信号进行滤波，其中所述改进的扩展卡尔曼滤波算法对电磁脉冲干扰发生初始时刻的误差协方差预测矩阵进行了修正；s3，根据滤波后的数字信号控制所述智能断路器动作。

4、另外，根据本发明上述提出具有抗电磁干扰能力的智能断路器的控制方法还可以具有如下附加技术特征：

5、根据本发明的一个实施例，所述具有抗电磁干扰能力的智能断路器的控制方法通过数据采集系统将所述检测信号转换为数字信号，所述数据采集系统包括电压形成模块、模拟滤波模块、采样保持模块、多路开关切换模块和模数转换模块。

6、根据本发明的一个实施例，所述改进的扩展卡尔曼滤波算法的流程如下：s201，建立所述数字信号中电磁脉冲干扰发生初始时刻的状态特性，所述状态特性包括初始状态估计向量和初始误差协方差阵；s202，建立采样时刻的电磁脉冲干扰动态噪声方差阵和量测噪声方差阵；s203，根据采样前一时刻的状态估计量计算采样时刻的状态估计向量，并根据采样前一时刻的误差协方差阵和所述动态噪声方差阵计算预测估计误差协方差阵；s204，根据阻尼因子修正所述预测估计误差方差阵，获得修正后的预测估计误差协方差阵；s205，根据所述修正后的预测估计误差协方差阵和所述量测噪声方差阵计算卡尔曼增益阵；s206，根据所述采样时刻的状态估计向量和所述卡尔曼增益阵计算预测状态估计向量；s207，根据采样时刻的预测误差协方差阵和所述卡尔曼增益阵进行计算，更新采样时刻的误差协方差阵；s208，判断是否达到预设的迭代次数，如果是，则输出当前的计算结果，如果否，则返回步骤s203。

7、在本发明的一个实施例中，根据滤波后的数字信号控制所述智能断路器动作，具体包括：

8、根据滤波后的数字信号计算得到没有电磁干扰信号的电压和电流数据；根据没有电磁干扰信号的电压和电流数据确定所述智能断路器是否动作。

9、一种具有抗电磁干扰能力的智能断路器的控制装置，包括：获取单元用于获取所述智能断路器的检测信号，并将所述检测信号转换为数字信号；滤波单元用于通过改进的扩展卡尔曼滤波算法对所述数字信号进行滤波，其中所述改进的扩展卡尔曼滤波算法对电磁脉冲干扰发生时的误差协方差预测矩阵进行了修正；控制单元用于根据滤波后的数字信号控制所述智能断路器动作。

10、另外，根据本发明上述提出具有抗电磁干扰能力的智能断路器的控制装置还可以具有如下附加技术特征：

11、根据本发明的一个实施例，所述获取单元包括数据采集系统，所述数据采集系统包括电压形成模块、模拟滤波模块、采样保持模块、多路开关切换模块和模数转换模块。

12、根据本发明的一个实施例，所述改进的扩展卡尔曼滤波算法的流程如下：s201，建立所述数字信号中电磁脉冲干扰发生初始时刻的状态特性，所述状态特性包括状态估计向量和误差协方差阵；s202，建立采样时刻的电磁脉冲干扰动态噪声方差阵和量测噪声方差阵；s203，根据采样前一时刻的状态估计量计算采样时刻的状态估计向量，并根据采样前一时刻的误差协方差阵和所述动态噪声方差阵计算预测估计误差协方差阵；s204，根据阻尼因子修正所述预测估计误差方差阵，获得修正后的预测估计误差协方差阵；s205，根据所述修正后的预测估计误差协方差阵和所述量测噪声方差阵计算卡尔曼增益阵；s206，根据所述采样时刻的状态估计向量和所述卡尔曼增益阵计算预测状态估计向量；s207，根据采样时刻的预测误差协方差阵和所述卡尔曼增益阵进行计算，更新采样时刻的误差协方差阵；s208，判断是否达到预设的迭代次数，如果是，则输出当前的计算结果，如果否，则返回步骤s203。

13、根据本发明的一个实施例，所述控制单元具体用于：根据滤波后的数字信号计算得到没有电磁干扰信号的电压和电流数据；根据没有电磁干扰信号的电压和电流数据确定所述智能断路器是否动作。

14、本发明的有益效果：

15、本发明通过采用改进的扩展卡尔曼滤波算法对数字信号进行滤波，能够稳定、精准且有效地滤除电磁脉冲的干扰，增强智能断路器抗电磁干扰能力，防止智能断路器做出错误判断，保障生产安全。

技术特征：

1.一种具有抗电磁干扰能力的智能断路器的控制方法，其特征在于，包括以下步骤：

2.根据权利要求1所述的具有抗电磁干扰能力的智能断路器的控制方法，其特征在于，通过数据采集系统将所述检测信号转换为数字信号，所述数据采集系统包括电压形成模块、模拟滤波模块、采样保持模块、多路开关切换模块和模数转换模块。

3.根据权利要求1或2所述的具有抗电磁干扰能力的智能断路器的控制方法，其特征在于，所述改进的扩展卡尔曼滤波算法的流程如下：

4.根据权利要求3所述的具有抗电磁干扰能力的智能断路器的控制方法，其特征在于，根据滤波后的数字信号控制所述智能断路器动作，具体包括：

5.一种具有抗电磁干扰能力的智能断路器的控制装置，其特征在于，包括：

6.根据权利要求5所述的具有抗电磁干扰能力的智能断路器的控制装置，其特征在于，所述获取单元包括数据采集系统，所述数据采集系统包括电压形成模块、模拟滤波模块、采样保持模块、多路开关切换模块和模数转换模块。

7.根据权利要求5或6所述的智能断路器的控制装置，其特征在于，所述改进的扩展卡尔曼滤波算法的流程如下：

8.根据权利要求7所述的具有抗电磁干扰能力的智能断路器的控制装置，其特征在于，所述控制单元具体用于：

技术总结
本发明提供一种具有抗电磁干扰能力的智能断路器的控制方法和装置，智能断路器的控制方法包括以下步骤：获取所述智能断路器的检测信号，并将所述检测信号转换为数字信号；通过改进的扩展卡尔曼滤波算法对所述数字信号进行滤波，其中所述改进的扩展卡尔曼滤波算法对电磁脉冲干扰发生时的误差协方差预测矩阵进行了修正；根据滤波后的数字信号控制所述智能断路器动作。本发明能够稳定、精准且有效地滤除电磁脉冲的干扰，增强智能断路器抗电磁干扰能力，防止智能断路器做出错误判断，保障生产安全。

技术研发人员：龚凯强,黄奇峰,万立新,马仲坤,戚星宇
受保护的技术使用者：国网江苏省电力有限公司常州供电分公司
技术研发日：
技术公布日：2024/1/14