一种机械状态监测方法、装置、设备和可读存储介质

技术领域

本申请涉及电力管理领域，更具体地说，涉及机械状态监测方法、装置、设备和可读存储介质。

背景技术

随着智能电网的建设与发展，电网安全稳定运行越来越重要，高压断路器作为隔离电网故障最重要的设备，其机械状态好坏直接决定了是否能正常跳闸，直接影响了电网安全稳定运行。因此，有必要对高压短路器的机械状态进行监测。实时掌握高压断路器的机械状态，实现设备机械状态缺陷的自动辨识、智能诊断与预警，达到专家会诊的分析诊断能力，为设备智能运维决策提供依据和支持，具有重要的工程应用前景。然而，高压断路器机械状态监测手段非常少，大量加装监测装置的成本也非常高。

基于上述情况，亟需一种机械状态监测方案，以实现对高压短路器的机械状态进行监测识别，以避免高压短路器给电网的安全稳定运行造成影响。

发明内容

有鉴于此，本申请提供了一种机械状态监测方法、装置、设备和可读存储介质，基于SOE报文实现对高压短路器的机械状态进行监测识别，避免高压短路器给电网的安全稳定运行造成影响。

为了实现上述目的，现提出的方案如下：

一种机械状态监测方法，包括：

确定SOE报文与高压断路器分合闸起始时刻与终止时刻的对应关系；

根据所述对应关系，识别当前获取的报文数据中分别代表所述高压断路器分合闸起始时刻与终止时刻的所述SOE报文，并生成一个或多个SOE报文组，其中属同一所述高压断路器且为同一次分合闸的所述SOE报文分在同一所述SOE报文组；

计算每一所述SOE报文组对应的所述高压断路器的分合闸时间，所述分合闸时间为所述SOE报文组中的所述SOE报文代表的所述分合闸的终止时刻与起始时刻之差；

根据所述分合闸时间，以及预设的机械状态异常判据，确定每一所述SOE报文组对应的所述高压断路器的当前机械状态。

优选的，根据所述分合闸时间，以及预设的机械状态异常判据，确定每一所述SOE报文组对应的所述高压断路器的当前机械状态，包括：

当所述高压断路器为三相高压短路器，基于所述分合闸时间计算所述高压断路器的分合闸同期值，并根据所述分合闸同期值以及所述分合闸时间是否符合预设的第一机械状态异常判据确定所述高压断路器的当前机械状态，所述分合闸同期值为所述高压断路器三相之间的分合闸时间的差值；

当所述高压断路器为非三相高压短路器，根据所述分合闸时间是否符合预设的第二机械状态异常判据确定所述高压断路器的当前机械状态。

优选的，所述第一机械状态异常判据，包括：

所述分合闸同期值大于0.02s，且所述分合闸时间超过同型号的所述高压断路器的分合闸时间历史平均值的两倍。

优选的，所述第二机械状态异常判据，包括：

所述分合闸时间介于0.05s与1.5s之间，且超过同母线的其他所述高压断路器平均分合闸时间的两倍；

或，

所述分合闸时间介于0.05s与1.5s之间，且较同母线的其他所述高压断路器平均分合闸时间的绝对值大0.1s。

优选的，在计算每一所述SOE报文组对应的所述高压断路器的分合闸时间之后，还包括：

根据每一所述SOE报文组对应的所述高压断路器在分合闸前后的两侧刀闸位置，以及分合闸前后的调度报文，确定计算得到的每一所述SOE报文组对应的所述高压断路器的分合闸时间是否有效。

优选的，根据所述高压断路器在分合闸前后的两侧刀闸位置，以及分合闸前后的调度报文，确定计算得到的所述高压断路器的分合闸时间是否有效，包括：

若所述高压断路器在分合闸前后的两侧刀闸位置为合位，且分合闸前后的调度报文不包含调试信息，则认定计算得到的所述高压断路器的分合闸时间有效，否则认定为无效。

优选的，所述SOE报文包括分合闸指令SOE报文、控制回路断线SOE报文、保护动作SOE报文以及断开闭合报文；

所述确定SOE报文与高压断路器分合闸起始时刻与终止时刻的对应关系，包括：

将所述分合闸指令SOE报文、所述控制回路断线SOE报文以及所述保护动作SOE报文的SOE时间确定为所述高压断路器分合闸起始时刻；

将所述断开闭合报文的SOE时间确定为所述高压断路器分合闸终止时刻。

一种机械状态监测装置，包括：

对应关系单元，用于确定SOE报文与高压断路器分合闸起始时刻与终止时刻的对应关系；

报文分组单元，用于根据所述对应关系，识别当前获取的报文数据中分别代表所述高压断路器分合闸起始时刻与终止时刻的所述SOE报文，并生成一个或多个SOE报文组，其中属同一所述高压断路器且为同一次分合闸的所述SOE报文分在同一所述SOE报文组；

时间计算单元，用于计算每一所述SOE报文组对应的所述高压断路器的分合闸时间，所述分合闸时间为所述SOE报文组中的所述SOE报文代表的所述分合闸的终止时刻与起始时刻之差；

状态确定单元，用于根据所述分合闸时间，以及预设的机械状态异常判据，确定每一所述SOE报文组对应的所述高压断路器的当前机械状态。

一种机械状态监测设备，包括存储器和处理器；

所述存储器，用于存储程序；

所述处理器，用于执行所述程序，实现如上述的机械状态监测方法的各个步骤。

一种可读存储介质，其上存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时，实现上述的机械状态监测方法的各个步骤。

从上述的技术方案可以看出，本申请实施例提供的一种机械状态监测方法，首先确定SOE报文与高压断路器分合闸起始时刻与终止时刻的对应关系根据所述对应关系，之后识别当前获取的报文数据中分别代表所述高压断路器分合闸起始时刻与终止时刻的所述SOE报文，并生成一个或多个SOE报文组，其中分组时将属同一所述高压断路器且为同一次分合闸的所述SOE报文分在同一所述SOE报文组。通过计算得到每一所述SOE报文组对应的所述高压断路器的分合闸时间，根据所述分合闸时间，以及预设的机械状态异常判据，最后确定每一所述SOE报文组对应的所述高压断路器的当前机械状态，所述分合闸时间为所述SOE报文组中的所述SOE报文代表的所述分合闸的终止时刻与起始时刻之差。

由于每次高压断路器分闸时，都会对应发出一个SOE报文，每次高压断路器分合闸到位时，也会对应发出一个SOE报文，因此可以基于SOE报文的发出时间分析得到高压断路器机械状态，实现高压断路器的机械状态的有效监测。本申请仅对当前获取的报文数据进行大数据分析，即可进行高压短路器机械状态监测，不仅监测效果好，还不用额外加装监测装置，几乎是一种“零成本”的状态监测方法，且可有效避免高压短路器给电网的安全稳定运行造成影响。

附图说明

为了更清楚地说明本申请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，下面描述中的附图仅仅是本申请的实施例，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，还可以根据提供的附图获得其他的附图。

图1为本申请公开的一种机械状态监测方法的流程图；

图2为本申请公开的一种控制回路断线SOE报文的原理示意图；

图3为本申请公开的一种机械状态监测装置结构框图；

图4为本申请公开的一种机械状态监测设备的硬件结构框图。

具体实施方式

下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。

接下来介绍本申请方案，本申请提出如下技术方案，具体参见下文。

本申请可用于众多通用或专用的计算装置环境或配置中。例如：个人计算机、服务器计算机、多处理器装置、包括以上任何装置或设备的分布式计算环境等等。

本申请实施例提供一种机械状态监测方法，该方法可以应用于各种自动电网状态分析平台或元器件状态监测平台中，亦可以应用在各种计算机终端或是智能终端中，其执行主体可以为计算机终端或是智能终端的处理器或服务器。

本申请提供了一种机械状态监测方法，图1为本申请实施例公开的一种机械状态监测方法流程图，如图1所示，该方法可以包括：

步骤S1、确定SOE报文与高压断路器分合闸起始时刻与终止时刻的对应关系。

具体的，分析高压断路器分合闸过程中的SOE报文所表征的物力意义，建立SOE报文与高压断路器分合闸起始时刻与终止时刻的对应关系。

所述SOE报文可以包括分合闸指令SOE报文、控制回路断线SOE报文、保护动作SOE报文以及断开闭合报文等。

对于上述报文，所述确定SOE报文与高压断路器分合闸起始时刻与终止时刻的对应关系的过程，包括：

将所述分合闸指令SOE报文、所述控制回路断线SOE报文以及所述保护动作SOE报文的SOE时间确定为所述高压断路器分合闸起始时刻；

将所述断开闭合报文的SOE时间确定为所述高压断路器分合闸终止时刻。

对于分合闸指令SOE报文，每次从主控室或调度系统进行高压断路器手动分合闸时，都会发出一个分合闸报文，该报文的SOE时间即可近似代表手动分合闸起始时刻。

对于控制回路断线SOE报文，每次高压断路器分合闸时，都会发出一个控制回路断线报文，该报文的SOE时间即可近似代表分合闸起始时刻。

以合闸为例，如图2所示：

当断路器处于分闸位置时需要合闸回路做好合闸准备。此时合闸回路中断路器常闭辅助接点DL闭合，弹簧储能接点S1闭合，合闸闭锁电磁铁接点S2闭合。跳闸位置继电器TWJ励磁，TWJ常开接点闭合，回路中LD分闸指示灯亮。

当收到合闸指令时，HJ接点闭合，正电源经HJ-重合闸压板-DL-S2-S1-合闸线圈构成回路，合闸线圈得电，断路器合闸，同时TWJ由于被HJ接电短接，失去励磁，TWJ常开接点断开，常闭接点闭合，同时由于开关合闸未到位，断路器常开辅助接点DL还是断开状态，HWJ还未励磁，HWJ常闭接点闭合还是闭合的，因此控制回路断线监视回路接通，发出“控制回路断线”信号。

对于保护动作SOE报文，每次高压断路器因保护动作跳闸时，都会发出一个保护动作报文，该报文的SOE时间即可近似代表保护动作分合闸起始时刻。

对于断开闭合报文：每次高压断路器分合闸到位时，都会发出一个断开闭合报文，该报文的SOE时间即可近似代表分合闸终止时刻。

步骤S2、根据所述对应关系，识别当前获取的报文数据中分别代表所述高压断路器分合闸起始时刻与终止时刻的所述SOE报文，并生成一个或多个SOE报文组。

具体的，其中属同一所述高压断路器且为同一次分合闸的所述SOE报文分在同一所述SOE报文组。

根据对应关系对当前获取的报文数据进行识别分析，确定报文数据中的高压断路器各类代表分合闸起始时刻与终止时刻的SOE报文，以高压断路器名称、同一次分合闸将SOE报文进行分组，即将同一所述高压断路器且为同一次分合闸的所述SOE报文分在同一所述SOE报文组。

步骤S3、计算每一所述SOE报文组对应的所述高压断路器的分合闸时间。

具体的，所述分合闸时间为所述SOE报文组中的所述SOE报文代表的所述分合闸的终止时刻与起始时刻之差。

分组完成之后分别计算每一次高压断路器分合闸的终止时间与起始时间之差，作为高压断路器本次分合闸的时间，即计算每一所述SOE报文组对应的所述高压断路器的分合闸时间。

步骤S4、根据所述分合闸时间，以及预设的机械状态异常判据，确定每一所述SOE报文组对应的所述高压断路器的当前机械状态。

从上述的技术方案可以看出，本申请实施例提供的一种机械状态监测方法，首先确定SOE报文与高压断路器分合闸起始时刻与终止时刻的对应关系根据所述对应关系，之后识别当前获取的报文数据中分别代表所述高压断路器分合闸起始时刻与终止时刻的所述SOE报文，并生成一个或多个SOE报文组，其中分组时将属同一所述高压断路器且为同一次分合闸的所述SOE报文分在同一所述SOE报文组。通过计算得到每一所述SOE报文组对应的所述高压断路器的分合闸时间，根据所述分合闸时间，以及预设的机械状态异常判据，最后确定每一所述SOE报文组对应的所述高压断路器的当前机械状态，所述分合闸时间为所述SOE报文组中的所述SOE报文代表的所述分合闸的终止时刻与起始时刻之差。

由于每次高压断路器分闸时，都会对应发出一个SOE报文，每次高压断路器分合闸到位时，也会对应发出一个SOE报文，因此可以基于SOE报文的发出时间分析得到高压断路器机械状态，实现高压断路器的机械状态的有效监测。本申请仅对当前获取的报文数据进行大数据分析，即可进行高压短路器机械状态监测，不仅监测效果好，还不用额外加装监测装置，几乎是一种“零成本”的状态监测方法，且可有效避免高压短路器给电网的安全稳定运行造成影响。

在本申请的一些实施例中，对步骤S4、根据所述分合闸时间，以及预设的机械状态异常判据，确定每一所述SOE报文组对应的所述高压断路器的当前机械状态的过程进行介绍，具体可以包括以下两种情况：

第一种、高压断路器为三相高压短路器

当所述高压断路器为三相高压短路器，基于所述分合闸时间计算所述高压断路器的分合闸同期值，并根据所述分合闸同期值以及所述分合闸时间是否符合预设的第一机械状态异常判据确定所述高压断路器的当前机械状态，所述分合闸同期值为所述高压断路器三相之间的分合闸时间的差值。

具体的，针对三相机构分立的高压断路器即三相高压短路器，除了计算每一所述SOE报文组对应的所述高压断路器的分合闸时间外，还需要计算分合闸同期值，也就是高压断路器三相之间的分合闸时间的差值。

所述第一机械状态异常判据为：

所述分合闸同期值大于0.02s，且所述分合闸时间超过同型号的所述高压断路器的分合闸时间历史平均值的两倍。

此处分合闸时间超过同型号的所述高压断路器的分合闸时间历史平均值的两倍的要求其最终目的是为了确定当前数据相比其他同型号高压断路器历史数据或者本高压断路器历史数据有明显差异，也就是说在实际操作时，第一机械状态判据的设定可包括但不限于上述分合闸时间历史平均值的两倍的要求，在所述分合闸同期值大于0.02s且与其他同型号高压断路器历史数据或者本高压断路器历史数据有明显差异就可以认定为符合第一机械状态异常判据。

第二种、高压断路器为非三相高压短路器

当所述高压断路器为非三相高压短路器，根据所述分合闸时间是否符合预设的第二机械状态异常判据确定所述高压断路器的当前机械状态。

具体的，所述第二机械状态异常判据为：

所述分合闸时间介于0.05s与1.5s之间，且超过同母线的其他所述高压断路器平均分合闸时间的两倍；

或，

所述分合闸时间介于0.05s与1.5s之间，且较同母线的其他所述高压断路器平均分合闸时间的绝对值大0.1s。

在本申请的一些实施例中，在步骤S3、计算每一所述SOE报文组对应的所述高压断路器的分合闸时间之后，还可以包括：

步骤S5、根据每一所述SOE报文组对应的所述高压断路器在分合闸前后的两侧刀闸位置，以及分合闸前后的调度报文，确定计算得到的每一所述SOE报文组对应的所述高压断路器的分合闸时间是否有效。

具体的，根据所述高压断路器在分合闸前后的两侧刀闸位置，以及分合闸前后的调度报文，确定计算得到的所述高压断路器的分合闸时间是否有效的过程为：

若所述高压断路器在分合闸前后的两侧刀闸位置为合位，且分合闸前后的调度报文不包含调试信息，则认定计算得到的所述高压断路器的分合闸时间有效，否则认定为无效。

本申请还可以利用大数据技术，查找每一次高压断路器分合闸时刻前后的高压断路器两侧刀闸位置，以及高压断路器分合闸时刻前后的调度报文，如果高压断路器两侧刀闸位置为合位，且高压断路器分合闸时刻前后的调度报文不包含调试信息，则认为本次高压断路器分合闸时间的计算结果是有效的，否则认为无效。

下面对本申请实施例提供的机械状态监测装置进行描述，下文描述的机械状态监测装置与上文描述的机械状态监测方法可相互对应参照。

参见图3，图3为本申请实施例公开的一种机械状态监测装置结构示意图。

如图3所示，该装置可以包括：

对应关系单元110，用于确定SOE报文与高压断路器分合闸起始时刻与终止时刻的对应关系；

报文分组单元120，用于根据所述对应关系，识别当前获取的报文数据中分别代表所述高压断路器分合闸起始时刻与终止时刻的所述SOE报文，并生成一个或多个SOE报文组，其中属同一所述高压断路器且为同一次分合闸的所述SOE报文分在同一所述SOE报文组；

时间计算单元130，用于计算每一所述SOE报文组对应的所述高压断路器的分合闸时间，所述分合闸时间为所述SOE报文组中的所述SOE报文代表的所述分合闸的终止时刻与起始时刻之差；

状态确定单元140，用于根据所述分合闸时间，以及预设的机械状态异常判据，确定每一所述SOE报文组对应的所述高压断路器的当前机械状态。

从上述的技术方案可以看出，本申请实施例提供的一种机械状态监测方法，首先确定SOE报文与高压断路器分合闸起始时刻与终止时刻的对应关系根据所述对应关系，之后识别当前获取的报文数据中分别代表所述高压断路器分合闸起始时刻与终止时刻的所述SOE报文，并生成一个或多个SOE报文组，其中分组时将属同一所述高压断路器且为同一次分合闸的所述SOE报文分在同一所述SOE报文组。通过计算得到每一所述SOE报文组对应的所述高压断路器的分合闸时间，根据所述分合闸时间，以及预设的机械状态异常判据，最后确定每一所述SOE报文组对应的所述高压断路器的当前机械状态，所述分合闸时间为所述SOE报文组中的所述SOE报文代表的所述分合闸的终止时刻与起始时刻之差。

由于每次高压断路器分闸时，都会对应发出一个SOE报文，每次高压断路器分合闸到位时，也会对应发出一个SOE报文，因此可以基于SOE报文的发出时间分析得到高压断路器机械状态，实现高压断路器的机械状态的有效监测。本申请仅对当前获取的报文数据进行大数据分析，即可进行高压短路器机械状态监测，不仅监测效果好，还不用额外加装监测装置，几乎是一种“零成本”的状态监测方法，且可有效避免高压短路器给电网的安全稳定运行造成影响。

可选的，上述状态确定单元，可以包括：

第一状态判定单元，用于当所述高压断路器为三相高压短路器，基于所述分合闸时间计算所述高压断路器的分合闸同期值，并根据所述分合闸同期值以及所述分合闸时间是否符合预设的第一机械状态异常判据确定所述高压断路器的当前机械状态，所述分合闸同期值为所述高压断路器三相之间的分合闸时间的差值；

第二状态判定单元，用于当所述高压断路器为非三相高压短路器，根据所述分合闸时间是否符合预设的第二机械状态异常判据确定所述高压断路器的当前机械状态。

可选的，所述第一机械状态异常判据，包括：

所述分合闸同期值大于0.02s，且所述分合闸时间超过同型号的所述高压断路器的分合闸时间历史平均值的两倍。

可选的，所述第二机械状态异常判据，包括：

所述分合闸时间介于0.05s与1.5s之间，且超过同母线的其他所述高压断路器平均分合闸时间的两倍；

或，

所述分合闸时间介于0.05s与1.5s之间，且较同母线的其他所述高压断路器平均分合闸时间的绝对值大0.1s。

可选的，所述机械状态监测装置，还可以包括：

有效判定单元，用于在计算每一所述SOE报文组对应的所述高压断路器的分合闸时间之后，根据每一所述SOE报文组对应的所述高压断路器在分合闸前后的两侧刀闸位置，以及分合闸前后的调度报文，确定计算得到的每一所述SOE报文组对应的所述高压断路器的分合闸时间是否有效。

可选的，所述有效判定单元，包括：

位置判定单元，用于对所述高压断路器在分合闸前后的两侧刀闸位置为合位，且分合闸前后的调度报文不包含调试信息的认定计算得到的所述高压断路器的分合闸时间有效，否则认定为无效。

可选的，所述SOE报文包括分合闸指令SOE报文、控制回路断线SOE报文、保护动作SOE报文以及断开闭合报文；

所述确定SOE报文与高压断路器分合闸起始时刻与终止时刻的对应关系，包括：

将所述分合闸指令SOE报文、所述控制回路断线SOE报文以及所述保护动作SOE报文的SOE时间确定为所述高压断路器分合闸起始时刻；

将所述断开闭合报文的SOE时间确定为所述高压断路器分合闸终止时刻。

本申请实施例提供的机械状态监测装置可应用于机械状态监测设备。可选的，图4示出了机械状态监测设备的硬件结构框图，参照图4，机械状态监测设备的硬件结构可以包括：至少一个处理器1，至少一个通信接口2，至少一个存储器3和至少一个通信总线4；

在本申请实施例中，处理器1、通信接口2、存储器3、通信总线4的数量为至少一个，且处理器1、通信接口2、存储器3通过通信总线4完成相互间的通信；

处理器1可能是一个中央处理器CPU，或者是特定集成电路ASIC(ApplicationSpecific Integrated Circuit)，或者是被配置成实施本发明实施例的一个或多个集成电路等；

存储器3可能包含高速RAM存储器，也可能还包括非易失性存储器(non-volatilememory)等，例如至少一个磁盘存储器；

其中，存储器存储有程序，处理器可调用存储器存储的程序，所述程序用于：

确定SOE报文与高压断路器分合闸起始时刻与终止时刻的对应关系；

根据所述对应关系，识别当前获取的报文数据中分别代表所述高压断路器分合闸起始时刻与终止时刻的所述SOE报文，并生成一个或多个SOE报文组，其中属同一所述高压断路器且为同一次分合闸的所述SOE报文分在同一所述SOE报文组；

计算每一所述SOE报文组对应的所述高压断路器的分合闸时间，所述分合闸时间为所述SOE报文组中的所述SOE报文代表的所述分合闸的终止时刻与起始时刻之差；

根据所述分合闸时间，以及预设的机械状态异常判据，确定每一所述SOE报文组对应的所述高压断路器的当前机械状态。

可选地，所述程序的细化功能和扩展功能可参照上文描述。

本申请实施例还提供一种可读存储介质，该可读存储介质可存储有适于处理器执行的程序，所述程序用于：

确定SOE报文与高压断路器分合闸起始时刻与终止时刻的对应关系；

根据所述对应关系，识别当前获取的报文数据中分别代表所述高压断路器分合闸起始时刻与终止时刻的所述SOE报文，并生成一个或多个SOE报文组，其中属同一所述高压断路器且为同一次分合闸的所述SOE报文分在同一所述SOE报文组；

计算每一所述SOE报文组对应的所述高压断路器的分合闸时间，所述分合闸时间为所述SOE报文组中的所述SOE报文代表的所述分合闸的终止时刻与起始时刻之差；

根据所述分合闸时间，以及预设的机械状态异常判据，确定每一所述SOE报文组对应的所述高压断路器的当前机械状态。

可选地，所述程序的细化功能和扩展功能可参照上文描述。

最后，还需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。

本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。

对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本申请。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本申请的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本申请将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。