阅读说明：本技术 一种断路器分合闸线圈电流录波的触发方法 (Trigger method for current recording of opening and closing coil of circuit breaker ) 是由 赵勇 宋昕 杨本初 于 2020-08-07 设计创作，主要内容包括：一种断路器分合闸线圈电流录波的触发方法,采用FPGA可编程逻辑门阵列对经AD转换后的分合闸线圈电流数据进行周期采集,采用硬件逻辑电路实现滑动窗口数据过阈值统计与辅助开关状态变化相结合的数据录波触发方式,确保分合闸线圈电流波形监测装置精准录波,提高智能化断路器的可靠性。(A trigger method for current recording of a switching-on and switching-off coil of a circuit breaker is characterized in that an FPGA (field programmable gate array) is adopted to periodically collect current data of the switching-on and switching-off coil after AD (analog-to-digital) conversion, a data recording trigger mode combining sliding window data threshold value passing statistics and auxiliary switch state change is realized by adopting a hardware logic circuit, accurate recording of a current waveform monitoring device of the switching-on and switching-off coil is ensured, and the reliability of an intelligent circuit breaker is improved.)

一种断路器分合闸线圈电流录波的触发方法

技术领域

本发明属于电流波形监测技术领域，具体涉及一种断路器分合闸线圈电流录波的触发方法。

背景技术

断路器分合闸线圈电流波形是断路器智能化的重要监测参量，监测装置一般都采用固定阈值的方法，当电流数据超过阈值时启动录波；但由于受到变电站现场的强电场环境干扰和各厂家断路器分合闸线圈工作电流的大小不同易产生误触发或漏触发，造成断路器中的监测装置存在分合闸线圈电流波形空记录和漏记录的现象，进而分析产生误报警或漏报警，降低了智能化断路器的可靠性。

发明内容

为了克服上述现有技术的不足，本发明的目的是提供一种断路器分合闸线圈电流录波的触发方法，采用FPGA可编程逻辑门阵列对经AD转换后的分合闸线圈电流数据进行周期采集，采用硬件逻辑电路实现滑动窗口数据过阈值统计与辅助开关状态变化相结合的数据录波触发方式，确保分合闸线圈电流波形监测装置精准录波，提高智能化断路器的可靠性。

为了实现上述目的，本发明采用的技术方案是：

一种断路器分合闸线圈电流录波的触发方法，其特征在于，其实现包括以下步骤：

1）采用硬件逻辑电路构建一个双端口队列的滑动窗口，队头为当前窗口的最后进入数据点，队尾为滑动窗口的最先进入数据点，每滑动一次窗口，则把新进入的数据点加入队头并把队尾数据点弹出，并对整个队列数据点进行求均值作为滑动窗口当前阈值，滑动窗口的大小是动态可设置的。

2）滑动窗口在平移过程中，若新进入的数据点幅值大于滑动窗口阈值，则进行过阈值数据点计数，否则，过阈值数据点计数清零；统计连续大于滑动窗口阈值的数据点个数超过滑动窗口长度一半时，则触发数据录波。

3）判断辅助开关状态是否有变化，有变化且持续时间达到滑动窗口长度，则触发数据录波。

所述的数据滑动窗口的长度可设置，断路器的分合闸时间通常都大于15mS，滑动窗口的长度取其1/2时间就能可靠触发，设置值最小应为7.5mS左右；触发阈值随着滑动窗口数据均值进行变化，间隔1个数据点时间。

本发明的有益效果是：

本方法可确保分合闸线圈电流波形监测装置精准录波，提高智能化断路器的可靠性。

附图说明

图1为本发明的数据过阈值统计触发方法实施例图。

图2为本发明的辅助开关状态变化触发方法实施例图。

具体实施方式

以下结合实施例及附图对本发明进一步叙述。

1）采用硬件逻辑电路构建一个双端口队列的滑动窗口，队头为当前窗口的最后进入数据点，队尾为滑动窗口的最先进入数据点，每滑动一次窗口，则把新进入的数据点加入队头并把队尾数据点弹出，并对整个队列数据点进行求均值作为滑动窗口当前阈值，滑动窗口的大小是动态可设置的。

2）滑动窗口在平移过程中，若新进入的数据点幅值大于滑动窗口阈值，则进行过阈值数据点计数，否则，过阈值数据点计数清零；统计连续大于滑动窗口阈值的数据点个数超过滑动窗口长度一半时，则触发数据录波。

3）判断辅助开关状态是否有变化，有变化且持续时间达到滑动窗口长度，则触发数据录波。

所述的数据滑动窗口的长度可设置，断路器的分合闸时间通常都大于15mS，滑动窗口的长度取其1/2时间就能可靠触发，设置值最小应为7.5mS左右；触发阈值随着滑动窗口数据均值进行变化，间隔1个数据点时间。

本发明具体实现步骤如下：

1）设置数据滑动窗口的长度n，初始阈值为最大值；

2）采集数据点写入RAM存储器；

3）采集数据点进入滑动窗口队列存储器；

4）计算滑动窗口全部数据点均值作为滑动窗口当前阈值；

5）判断滑动窗口新进入数据点幅值是否超阈值；

6）超过阈值，则进行过阈值统计；未超过阈值，则过阈值统计清零，转步骤 9；

7）判断数据点过阈值统计连续个数是否超过滑动窗口长度一半；

8）超过滑动窗口长度一半，则启动RAM存储器前置及后置固定长度数据点录波，清除辅助开关状态触发录波标志；

9）否则，判断辅助开关状态是否有变化；

10）辅助开关状态有变化，启动辅助开关状态变化保持计数，转步骤 2；

11）辅助开关状态无变化，且辅助开关状态保持计数未达到滑动窗口长度，转步骤 2；

12）否则，辅助开关状态变化后状态持续时间达到滑动窗口长度，启动RAM存储器前置及后置固定长度录波，辅助开关状态变化保持计数清零；

13）录波完成，存储录波文件。

如图1所示，设定滑动窗口大小为5，初始阈值为32767，当滑动窗口每次划过数组时，计算当前滑动窗口中数据点均值，同时进行过阈值计数及录波触发判断，具体步骤如下：

1）滑动窗口进入5个数据点，队头数据点为5，均值为2，过阈值计数为1，录波触发信号电平为0；

2）滑动窗口右移一个数据点，队头数据点为10，均值为3，过阈值计数为2，录波触发信号电平为0；

3）滑动窗口右移一个数据点，队头数据点为-10，均值为1，过阈值计数清零，录波触发信号电平为0；

4）滑动窗口右移一个数据点，队头数据点为10，均值为3，过阈值计数为1，录波触发信号电平为0；

5）滑动窗口右移一个数据点，队头数据点为20，均值为7，过阈值计数为2，录波触发信号电平为0；

6）滑动窗口右移一个数据点，队头数据点为30，均值为12，过阈值计数为3，录波触发信号电平为1，启动录波；

如图2所示，设定滑动窗口大小为5，当辅助开关状态变化时启动计数，同时进行录波触发判断，具体步骤如下：

1）辅助开关状态无变化，保持计数为0，录波触发信号电平为0；

2）辅助开关状态有变化，启动计数，保持计数器加1，数值为1，录波触发信号电平为0；

3）辅助开关维持变化后状态，保持计数器加1，数值为2、3、4，录波触发信号电平为0；

4）辅助开关维持变化后状态，保持计数器加1，数值为5，录波触发信号电平为1，启动录波，保持计数器清零。