一種高壓直流開關(guān)狀態(tài)檢測方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種高壓直流開關(guān)狀態(tài)檢測方法，該方法通過小波理論計(jì)算燃弧時(shí)間，然后將燃弧時(shí)間代入模糊隸屬度函數(shù)，得到表征直流開關(guān)健康狀態(tài)的V值，再根據(jù)V值與MRTB振蕩回路健康狀態(tài)定性評價(jià)等級之間的對應(yīng)關(guān)系即可判斷其健康狀態(tài)。本發(fā)明具有如下優(yōu)點(diǎn)：1.避免了對斷路器支路電流進(jìn)行分析，而巧妙的通過對振蕩回路電流的微小變化進(jìn)行捕捉，進(jìn)而評估高壓直流開關(guān)的健康狀態(tài)；2.運(yùn)用小波理論提取電流的高頻分量，比常規(guī)的信號處理方法更加靈敏。3.運(yùn)用模糊理論進(jìn)行評估，可及早確定維護(hù)檢修計(jì)劃，確保直流輸電系統(tǒng)安全可靠運(yùn)行4.可以實(shí)現(xiàn)在線分析功能。
【專利說明】一種高壓直流開關(guān)狀態(tài)檢測方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種直流開關(guān)狀態(tài)檢測方法，尤其是涉及一種高壓直流開關(guān)狀態(tài)檢測方法。
【背景技術(shù)】
[0002]目前國內(nèi)已投運(yùn)的±500kV直流輸電工程有十余條。計(jì)劃在2020年前投運(yùn)的直流工程將超過30條；同時(shí)為了實(shí)現(xiàn)“西電東送”戰(zhàn)略國家正大力推進(jìn)包括±400kV、±660kV、±800kV和土 IOOOkV等高壓及特高壓直流輸電工程的建設(shè)，未來直流輸電將成為我國電網(wǎng)的重要組成部分。
[0003]直流開關(guān)是直流輸電工程中換流站的關(guān)鍵設(shè)備之一，其主要作用是改變直流系統(tǒng)的運(yùn)行方式和及時(shí)清楚線路中出現(xiàn)的故障。當(dāng)前國內(nèi)各大換流站裝設(shè)的直流開關(guān)主要有金屬回路轉(zhuǎn)換開關(guān)(Metallic Return Transfer Breaker, MRTB)、大地回路轉(zhuǎn)換開關(guān)(GroundReturn Transfer Switch, GRTS)、中性母線開關(guān)(Neutral Bus Switch, NBS)和中性母線接地開關(guān)(Neutral Bus Ground Switch, NBGS)等。
[0004]直流開關(guān)與交流開關(guān)相比，直流開關(guān)所通過的電流為直流電流，沒有可直接熄滅電弧的電流過零點(diǎn)。因此，現(xiàn)有的直流開關(guān)系統(tǒng)大多是在交流開關(guān)上加裝包括電抗器和電容器所組成的振蕩回路，通過振蕩回路產(chǎn)生的高頻振蕩電流實(shí)現(xiàn)開關(guān)斷口電流過零,從而使電弧熄滅，最終成功實(shí)現(xiàn)直流開關(guān)的開斷。
[0005]正常情況下，高壓直流開關(guān)的開斷過程分為三個(gè)階段:(1)強(qiáng)迫電弧電流過零階段；(2)斷路器斷口介質(zhì)恢復(fù)階段；(3)避雷器組動作吸能階段，但在實(shí)際應(yīng)用中由于其工作條件的變化，存在著振蕩回路、SF6開關(guān)與避雷器組等部件配合不當(dāng)以至于開斷失敗的問題，導(dǎo)致直流輸電系統(tǒng)運(yùn)行方式無法轉(zhuǎn)換，對直流系統(tǒng)造成極大經(jīng)濟(jì)損失。由于缺乏可靠的技術(shù)手段，目前無法評估高壓直流開關(guān)在線運(yùn)行時(shí)的真實(shí)狀態(tài)，為高壓直流輸變電工程的安全穩(wěn)定運(yùn)行留下了隱患。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]本發(fā)明的上述技術(shù)問題主要是通過下述技術(shù)方案得以解決的:
[0007]一種高壓直流開關(guān)狀態(tài)檢測方法，其特征在于，包括以下步驟:
[0008]步驟1，在沒拉開斷路器時(shí)，用采集裝置采集預(yù)轉(zhuǎn)換階段的振蕩回路電流波形，所述預(yù)轉(zhuǎn)換階段的振蕩回路電流波形即是無電弧產(chǎn)生時(shí)的振蕩回路電流波形；
[0009]步驟2，拉開用斷路器時(shí)，用采集裝置采集正式轉(zhuǎn)換階段的振蕩回路電流波形；所述正式轉(zhuǎn)換階段的振蕩回路電流波形即是有電弧產(chǎn)生時(shí)的振蕩回路電流波形；
[0010]步驟3，判斷步驟I中采集的無電弧產(chǎn)生時(shí)的振蕩回路電流波形的電流起振點(diǎn)，以及有電弧產(chǎn)生時(shí)的振蕩回路電流波形的電流起振點(diǎn)，然后從起振點(diǎn)開始將兩波形作差；
[0011]步驟4，將步驟3中作差后得到的相差波形截取包含電弧起始點(diǎn)和電弧熄滅點(diǎn)的小段波形，然后進(jìn)行小波分解，確定電弧起始點(diǎn)時(shí)間和電弧熄滅點(diǎn)時(shí)間，將電弧起始點(diǎn)時(shí)間和電弧熄滅點(diǎn)時(shí)間作差，就是燃弧時(shí)間；
[0012]步驟5，得出燃弧時(shí)間后，將其代入模糊隸屬度函數(shù)，獲取V值，再根據(jù)V值與MRTB振蕩回路健康狀態(tài)定性評價(jià)等級之間的對應(yīng)關(guān)系即可判斷其健康狀態(tài)，其中，V是一個(gè)取值為O?I的區(qū)間，表征高壓直流開關(guān)的健康狀態(tài)，V值越高表示高壓直流開關(guān)的健康狀態(tài)越好。
[0013]在上述的一種高壓直流開關(guān)狀態(tài)檢測方法，所述步驟I和步驟2中，采集振蕩回路電流波形是先使用霍爾電流傳感器將電流信號轉(zhuǎn)變成電壓信號，然后使用德國BECKHOFFPAC采集裝置采集該電壓信號。
[0014]在上述的一種高壓直流開關(guān)狀態(tài)檢測方法，所述步驟3中，先基于MATLAB小波工具將得到的兩波形進(jìn)行分析，以分別得到振蕩電流的起振點(diǎn)；得到兩電流波形的起振點(diǎn)后，選擇從起振點(diǎn)開始的等量的包含整個(gè)振蕩波形的過程的數(shù)據(jù)點(diǎn)，然后一一對應(yīng)的將兩次采集到的數(shù)據(jù)作差。
[0015]在上述的一種高壓直流開關(guān)狀態(tài)檢測方法，所述步驟4中，兩原始采集到的波形作差后得到一個(gè)相差波形，起始點(diǎn)和熄滅點(diǎn)都是從這個(gè)波形中獲取的，并且，利用作差后的數(shù)據(jù)點(diǎn)是基于MATLAB得到差值波形，通過對波形進(jìn)行觀察，判斷電流發(fā)生突變的范圍，；所截取的波形取2?3個(gè)周期；最后，基于MATLAB的小波工具，將差值波形的截取部分進(jìn)行小波分解，經(jīng)過db5小波5層分解后，在最后一層得到一個(gè)高頻分量，該高頻分量的出現(xiàn)即表明此處為突變點(diǎn)，根據(jù)突變點(diǎn)所在位置即換算成時(shí)間，即確定電弧起始點(diǎn)所在點(diǎn)數(shù)xl和熄滅點(diǎn)所在點(diǎn)數(shù)x2后，將xl與x2相減即為相差點(diǎn)數(shù)，再除以采樣頻率，即可獲得燃弧時(shí)間。
[0016]在上述的一種高壓直流開關(guān)狀態(tài)檢測方法，步驟5中，選用降半梯形分布函數(shù)作為模糊隸屬度函數(shù)，Tm為最大燃弧時(shí)間、Tw為標(biāo)準(zhǔn)燃弧時(shí)間，實(shí)際燃弧時(shí)間為T，，經(jīng)過量化處理，得出.
【權(quán)利要求】
1.一種高壓直流開關(guān)狀態(tài)檢測方法，其特征在于，包括以下步驟: 步驟1，在沒拉開斷路器時(shí)，用采集裝置采集預(yù)轉(zhuǎn)換階段的振蕩回路電流波形，所述預(yù)轉(zhuǎn)換階段的振蕩回路電流波形即是無電弧產(chǎn)生時(shí)的振蕩回路電流波形； 步驟2，拉開用斷路器時(shí)，用采集裝置采集正式轉(zhuǎn)換階段的振蕩回路電流波形；所述正式轉(zhuǎn)換階段的振蕩回路電流波形即是有電弧產(chǎn)生時(shí)的振蕩回路電流波形； 步驟3，判斷步驟I中采集的無電弧產(chǎn)生時(shí)的振蕩回路電流波形的電流起振點(diǎn)，以及有電弧產(chǎn)生時(shí)的振蕩回路電流波形的電流起振點(diǎn)，然后從起振點(diǎn)開始將兩波形作差； 步驟4，將步驟3中作差后得到的相差波形截取包含電弧起始點(diǎn)和電弧熄滅點(diǎn)的小段波形，然后進(jìn)行小波分解，確定電弧起始點(diǎn)時(shí)間和電弧熄滅點(diǎn)時(shí)間，將電弧起始點(diǎn)時(shí)間和電弧熄滅點(diǎn)時(shí)間作差，就是燃弧時(shí)間； 步驟5，得出燃弧時(shí)間后，將其代入模糊隸屬度函數(shù)，獲取V值，再根據(jù)V值與MRTB振蕩回路健康狀態(tài)定性評價(jià)等級之間的對應(yīng)關(guān)系即可判斷其健康狀態(tài)，其中，V是一個(gè)取值為O-I的區(qū)間，表征高壓直流開關(guān)的健康狀態(tài)，V值越高表示高壓直流開關(guān)的健康狀態(tài)越好。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種高壓直流開關(guān)狀態(tài)檢測方法，其特征在于，所述步驟I和步驟2中，采集振蕩回路電流波形是先使用霍爾電流傳感器將電流信號轉(zhuǎn)變成電壓信號，然后使用德國BECKHOFF PAC采集裝置采集該電壓信號。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種高壓直流開關(guān)狀態(tài)檢測方法，其特征在于，所述步驟3中，先基于MATLAB小波工具將得到的兩波形進(jìn)行分析，以分別得到振蕩電流的起振點(diǎn)；得到兩電流波形的起振點(diǎn)后，選擇從起振點(diǎn)開始的等量的包含整個(gè)振蕩波形的過程的數(shù)據(jù)點(diǎn)，然后一一對應(yīng)的將兩次采集到的數(shù)據(jù)作差。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種高壓直流開關(guān)狀態(tài)檢測方法，其特征在于，所述步驟4中，兩原始采集到的波形作差后得到一個(gè)相差波形，起始點(diǎn)和熄滅點(diǎn)都是從這個(gè)波形中獲取的，并且，利用作差后的數(shù)據(jù)點(diǎn)是基于MATLAB得到差值波形，通過對波形進(jìn)行觀察，判斷電流發(fā)生突變的范圍，；所截取的波形取2-3個(gè)周期；最后，基于MATLAB的小波工具，將差值波形的截取部分進(jìn)行小波分解，經(jīng)過db5小波5層分解后，在最后一層得到一個(gè)高頻分量，該高頻分量的出現(xiàn)即表明此處為突變點(diǎn)，根據(jù)突變點(diǎn)所在位置即換算成時(shí)間，即確定電弧起始點(diǎn)所在點(diǎn)數(shù)xl和熄滅點(diǎn)所在點(diǎn)數(shù)χ2后,將xl與χ2相減即為相差點(diǎn)數(shù),再除以采樣頻率，即可獲得燃弧時(shí)間。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種高壓直流開關(guān)狀態(tài)檢測方法，其特征在于，步驟5中，選用降半梯形分布函數(shù)作為模糊隸屬度函數(shù)，Tm為最大燃弧時(shí)間、Tw為標(biāo)準(zhǔn)燃弧時(shí)間，實(shí)際燃弧時(shí)間為Τ，，經(jīng)過量化處理，得出
【文檔編號】G01R31/327GK103439654SQ201310424116
【公開日】2013年12月11日 申請日期:2013年9月17日 優(yōu)先權(quán)日:2013年9月17日
【發(fā)明者】袁佳歆, 孫彬, 蔡超, 陳柏超, 周興隆, 李小平 申請人:武漢大學(xué)