傳統(tǒng)的真空滅弧室真空度測量方法只在一定的真空度范圍內(nèi)測量精度較高，且易受外界干擾，為了獲得準(zhǔn)確的真空度數(shù)據(jù)，使用橫磁場脈沖磁控法和改進(jìn)的屏蔽罩電位法測量真空度，利用聯(lián)合卡爾曼濾波器對測量數(shù)據(jù)進(jìn)行融合。根據(jù)真空滅弧室的離線檢測方式和真空度變化的規(guī)律確定了聯(lián)合卡爾曼濾波的初始值和系數(shù)矩陣。實(shí)驗(yàn)證明這種方法具有良好的容錯性，能夠有效抑制外部噪聲對測量系統(tǒng)的干擾，提高測量數(shù)據(jù)的穩(wěn)定性和準(zhǔn)確度。

　　隨著我國電力系統(tǒng)無油化改造的順利實(shí)施和電力設(shè)備制造技術(shù)的飛速發(fā)展，真空斷路器的使用日趨普及。真空斷路器具有體積小、重量輕，環(huán)境污染小;開端容量大，滅弧性能好;適合頻繁操作，可靠性高，電壽命長等優(yōu)點(diǎn)。在6~35kV電壓等級斷路器中占有主導(dǎo)地位，還正在向高電壓(72.5kV以上)、低電壓(380V~3kV)兩極發(fā)展。真空斷路器是以真空作為絕緣和滅弧手段的斷路器，真空度直接影響斷路器的性能。目前較為實(shí)用的真空度測量方法是橫磁場脈沖磁控法和改進(jìn)的屏蔽罩電位法，實(shí)行離線檢測，即不必測量正在工作的真空

　　斷路器的真空度，只需在定期檢修時測量。但這兩種測量方法只在一定的真空度范圍內(nèi)測量精度較高，脈沖磁控放電法能夠測量的滅弧室真空度的量程范圍為10^-1~10^-4 Pa，而屏蔽罩電位法只有在真空度處于10^-1~1Pa時測量更精確。同時由于真空斷路器所處的磁場、電場環(huán)境比較惡劣，單一傳感器可能會因?yàn)楣收匣蚋蓴_導(dǎo)致測量不準(zhǔn)確。若采用多個傳感器，通過數(shù)據(jù)融合的方法把不同種類的傳感器所提供的觀測量加以綜合，可以消除多個傳感器之間可能存在的矛盾，降低不確定性，從而獲得真空度準(zhǔn)確的狀態(tài)估計(jì)，提高設(shè)備狀態(tài)檢測系統(tǒng)故障的準(zhǔn)確性。

　　常用的數(shù)據(jù)級的數(shù)據(jù)融合方法有基于均值的遞推融合算法、小波分析法、卡爾曼濾波器法等�？�爾曼濾波器采用最優(yōu)化遞歸處理算法，能根據(jù)測量結(jié)果實(shí)時自動調(diào)整濾波器系數(shù)，提高融合精度。但傳統(tǒng)卡爾曼濾波數(shù)據(jù)融合有其不足的地方，當(dāng)其中一個傳感器出現(xiàn)故障造成數(shù)據(jù)信息錯誤時，對最終數(shù)據(jù)融合結(jié)果影響較大，也就是系統(tǒng)的魯棒性較差。聯(lián)合卡爾曼濾波彌補(bǔ)了上述不足，采用信息分配原理，能及時有效地檢測傳感器的故障，進(jìn)一步提高系統(tǒng)的總體性能。

　　本文以聯(lián)合卡爾曼濾波算法為基礎(chǔ)，得到了多個傳感器的最優(yōu)融合數(shù)據(jù)，該方法可以獲得比傳統(tǒng)的單獨(dú)一種真空度測量方法更有效、更可靠的數(shù)據(jù)，提高了真空度檢測的精度。

1、原理與模型的建立

　　聯(lián)合卡爾曼濾波是一種特殊的分散式卡爾曼濾波器，分為局部濾波器和主濾波器兩部分。每個傳感器的測量值只提供給對應(yīng)的局部濾波器，各局部濾波器并行處理，獲得建立在局部測量基礎(chǔ)上的局部最優(yōu)估計(jì)。這些局部最優(yōu)估計(jì)值又在主濾波器中進(jìn)行進(jìn)一步的融合處理，從而獲得建立在所有測量值基礎(chǔ)上的全局最優(yōu)估計(jì)。然后主濾波器根據(jù)信息分配權(quán)值對局部濾波器進(jìn)行反饋重置，提高局部濾波器的精度。本文采用橫磁場脈沖磁控法和屏蔽罩電位法測得真空滅弧室的真空度，之后由DSPF2812對信號進(jìn)行采集和融合處理。聯(lián)合卡爾曼濾波器的結(jié)構(gòu)如圖1所示。

圖1 聯(lián)合卡爾曼濾波器的結(jié)構(gòu)

　　端口ADCINB0的數(shù)據(jù)在[1.450，1.900]的范圍內(nèi)波動，在第2500Ls左右，測量數(shù)據(jù)出現(xiàn)異常波動。該組數(shù)據(jù)平均值為1.663V，方差為0.0380。測量數(shù)據(jù)無收斂趨勢，受外界因素的影響較大。該組數(shù)據(jù)為卡爾曼濾波器處理后的電壓值，在實(shí)驗(yàn)開始階段數(shù)據(jù)波動較大，甚至超過單傳感器測量數(shù)據(jù)的[1.450，1.900]的范圍，但隨著實(shí)驗(yàn)的繼續(xù)進(jìn)行，數(shù)據(jù)的收斂趨勢明顯，而且在2500Ls左右有效地抑制了數(shù)據(jù)的異常波動。處理后的數(shù)據(jù)平均值為1.657V，方差為0.0048，相對于未經(jīng)處理的數(shù)據(jù)，降低了一個數(shù)量級。

　　考慮到真空度測量時的測量噪聲、狀態(tài)噪聲無法準(zhǔn)確獲得，采用的是合理假設(shè)后的估計(jì)值，使得最終的融合數(shù)據(jù)仍有一定幅度的波動�？偟膩碚f卡爾曼濾波器數(shù)據(jù)融合方法能有效地提高數(shù)據(jù)的一致性，降低外界環(huán)境的變化對測量結(jié)果的影響。

4、結(jié)論

　　本文針對單獨(dú)一種測量方法測量滅弧室真空度不準(zhǔn)確的問題，提出了采用兩種不同方法測量，并使用基于聯(lián)合卡爾曼濾波器的數(shù)據(jù)融合方法，對測量數(shù)據(jù)進(jìn)行處理。仿真實(shí)驗(yàn)表明該方法的有效性，能夠有效解決單獨(dú)一種傳感器測量真空度不準(zhǔn)確的問題。