基于特征點的斷路器操作機構(gòu)分合閘線圈電流比對方法
【專利摘要】基于特征點的斷路器操作機構(gòu)分合閘線圈電流比對方法。以往的故障判斷都是基于復(fù)雜的算法得到專家系統(tǒng)庫，來進(jìn)行故障的判斷，穩(wěn)定性比較差，在實際運用中不易于實現(xiàn)。本發(fā)明方法包括如下步驟：（ 1 ）建立專家系統(tǒng)庫：實驗測試獲取斷路器操作機構(gòu)正常運行及各種可能故障情況下分合閘線圈電流原始數(shù)據(jù)，得到機構(gòu)正常及各種故障情況下電流樣本曲線，并提取其特征點參數(shù)，建立專家系統(tǒng)庫；（ 2 ）檢測操作機構(gòu)動作時的分合閘線圈電流波形，提取特征點參數(shù)，并與專家系統(tǒng)庫中的數(shù)據(jù)進(jìn)行比對，分析得到斷路器操作機構(gòu)的運行狀態(tài)或變化趨勢。本發(fā)明用于斷路器操作機構(gòu)分合閘線圈電流比對。
【專利說明】基于特征點的斷路器操作機構(gòu)分合閘線圈電流比對方法
[0001]

【技術(shù)領(lǐng)域】： 本發(fā)明涉及一種基于特征點的斷路器操作機構(gòu)分合閘線圈電流比對方法。
[0002]

【背景技術(shù)】： 斷路器是電力系統(tǒng)重要的一次設(shè)備，斷路器的可靠性直接影響電力系統(tǒng)運行的可靠 性，而斷路器的可靠性主要取決于其操作機構(gòu)的可靠性，且斷路器操作機構(gòu)機械故障為主 要故障類型，因此對斷路器操作機構(gòu)機械故障進(jìn)行診斷是非常重要的。斷路器操作機構(gòu)機 械故障的診斷可以通過測量斷路器的多種機械參數(shù)來完成，其中分合閘線圈電流信號是重 要的監(jiān)測參數(shù)之一。
[0003] 斷路器操作機構(gòu)分合閘電磁鐵線圈的電流波形中含有很多狀態(tài)信息，如鐵芯運動 機構(gòu)有無卡滯、脫扣、釋能機構(gòu)負(fù)載變化的情況，斷路器是否發(fā)生偷跳、拒動、誤動等運行狀 態(tài)，所以可將斷路器操作機構(gòu)在線監(jiān)測設(shè)備監(jiān)測得到的操作機構(gòu)動作時分合閘線圈電流波 形與分合閘線圈電流樣本波形進(jìn)行比對，通過比對分析電流波形變化情況或變化趨勢，從 而判斷操作機構(gòu)的性能狀況。
[0004] 以往的故障判斷都是基于復(fù)雜的算法得到專家系統(tǒng)庫，來進(jìn)行故障的判斷，穩(wěn)定 性比較差，在實際運用中不易于實現(xiàn)；所以本發(fā)明通過分析斷路器操作機構(gòu)分合閘線圈電 流的形成過程，從原理出發(fā)，建立數(shù)學(xué)函數(shù)來分析斷路器操作機構(gòu)的運行狀態(tài)，簡單也易于 實現(xiàn)。
[0005]


【發(fā)明內(nèi)容】
： 本發(fā)明的目的是提供一種基于特征點的斷路器操作機構(gòu)分合閘線圈電流比對方法。
[0006] 上述的目的通過以下的技術(shù)方案實現(xiàn)： 一種基于特征點的斷路器操作機構(gòu)分合閘線圈電流比對方法，該方法包括如下步驟： (1)建立專家系統(tǒng)庫：實驗測試采集斷路器操作機構(gòu)正常運行及各種可能故障情況下 分合閘線圈電流原始數(shù)據(jù)，得到機構(gòu)正常及各種故障情況下電流樣本曲線，并提取其特征 點參數(shù)，建立專家系統(tǒng)庫； 所述的電流樣本曲線采集包括操作機構(gòu)正常運行的分合閘線圈標(biāo)準(zhǔn)電流曲線及各種 可能故障情況下的電流曲線，曲線采集時每種情況進(jìn)行5次測量，然后對特征值參數(shù)采用 平均化公式，其中，i表冢淨(jìng)氣點，i=〇…5, J'表示測試次數(shù)，j=l…5進(jìn)行歸一化處理，得到 樣本曲線特征點參數(shù)值； 根據(jù)前面1的分析可以知道，操作機構(gòu)性能變化或發(fā)生故障將使電流曲線特征點值的 大小和特征點的出現(xiàn)時間發(fā)生變化,則定義比對差值￠4:

【權(quán)利要求】
1. 一種基于特征點的斷路器操作機構(gòu)分合閘線圈電流比對方法，其特征是：該方法包 括如下步驟： (1) 建立專家系統(tǒng)庫：實驗測試采集斷路器操作機構(gòu)正常運行及各種可能故障情況下 分合閘線圈電流原始數(shù)據(jù)，得到機構(gòu)正常及各種故障情況下電流樣本曲線，并提取其特征 點參數(shù)，建立專家系統(tǒng)庫； 所述的電流樣本曲線采集包括操作機構(gòu)正常運行的分合閘線圈標(biāo)準(zhǔn)電流曲線及各種 可能故障情況下的電流曲線，曲線采集時每種情況進(jìn)行5次測量，然后對特征值參數(shù)采用
,其中，i表承濤密^ i=〇…5, J'表示測試次數(shù)，j=l…5進(jìn)行歸一化 處理，得到樣本曲線特征點參數(shù)值； 根據(jù)前面1的分析可以知道，操作機構(gòu)性能變化或發(fā)生故障將使電流曲線特征點值的 大小和特征點的出現(xiàn)時間發(fā)生變化,則定義比對差值￠4:
其中，i表示特征點，i=〇…54表示故障類型，S=I…仏G為總的故障類型，< 表示操作 機構(gòu)故障時的分合閘線圈電流和線圈標(biāo)準(zhǔn)電流的對應(yīng)特征點大小和對應(yīng)時間的算術(shù)平方 差值和，&.、L和&、&分別為機構(gòu)故障時分合閘線圈電流樣本曲線特征點參數(shù)和線圈標(biāo) 準(zhǔn)電流特征點參數(shù)，冬和A分別表示故障對特征點電流值及時間值的影響因子，操作機構(gòu) 不同故障情況下其影響因子大小不同，根據(jù)故障樣本曲線確定其值的大??； 通過對樣本庫曲線的處理，得到操作機構(gòu)各種情況下的比對差值義，并根據(jù)計算出的 <值大小將其與機構(gòu)故障類型 對應(yīng)，建立專家系統(tǒng)庫； (2) 檢測操作機構(gòu)動作時的分合閘線圈電流波形，提取特征點參數(shù)，并與專家系統(tǒng)庫中 的數(shù)據(jù)進(jìn)行比對，分析得到斷路器操作機構(gòu)的運行狀態(tài)或變化趨勢； 對檢測裝置檢測到的電流波形曲線提取其特征點參數(shù)，采用步驟1中的公式計算出該 電流曲線的比對差值，并與專家系統(tǒng)庫中的比對差值進(jìn)行比較，通過公式=丨<-^ I計 算二者差值; 當(dāng)與專家系統(tǒng)庫中的比對差值最接近時，即Adi最小時，判斷出該檢測電流曲線的斷 路器操作機構(gòu)對應(yīng)于s類故障或具有s類故障的發(fā)展趨勢。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于特征點的斷路器操作機構(gòu)分合閘線圈電流比對方法，其 特征是：所述的操作機構(gòu)的電磁鐵鐵芯的運動過程中分合閘線圈電流波形變化情況分為5 個階段，分別為： 階段1即,時間段，斷路器操作機構(gòu)分合閘線圈在~時刻通電，線圈中有電流 通過，由于此時電流不夠大，所產(chǎn)生的磁通不夠大，電磁鐵產(chǎn)生的電磁力未達(dá)到使鐵芯動 作的動作值，所以此階段電磁線圈通電，但鐵芯不動，線圈電感為常數(shù)，分合閘線圈電流按 指數(shù)規(guī)律上升；階段1的時間與控制電源電壓及線圈電阻等參數(shù)有關(guān)，其微分方程近似為
:，其中，G表示曲線的指數(shù)系數(shù)，表示線圈電阻大小，乙表示分合閘線圈 電流階段1的電感大小，V表示線圈兩端的電壓大?。? 階段2即時間段，G時刻，分合閘線圈電流增加到所產(chǎn)生的電磁力能克服鐵芯自 身重力、運動摩擦力和彈簧反力等阻力而帶動鐵芯動作，隨著鐵芯的運動，磁路氣隙不斷減 小，磁路磁阻減小，線圈電抗增大，使分合閘線圈電流按指數(shù)規(guī)律下降，其微分方程近似為
，近似為電流關(guān)于時間的二次函數(shù)，其中，r表示電磁鐵的運動速度， 表示線圈電阻大小，Z表示分合閘線圈電流階段2的電感大小，V表示線圈兩端的電壓大 ??； 階段3即時間段，G時刻，鐵芯運動速度達(dá)到最大，鐵芯運動到位，端面撞到合或 分閘鎖扣裝置停止運動，此階段鐵芯磁路磁阻不變，電抗不再增加，分合閘線圈電流又呈指 數(shù)規(guī)律上升，其微分方程近似為
，其中，G表示曲線的指數(shù)系數(shù)，表示線圈 電阻大小，4表示分合閘線圈電流階段3的電感大小，V表示線圈兩端的電壓大??； 階段4即時間段，此階段是階段3的延續(xù)，分合閘線圈電流達(dá)到近似穩(wěn)態(tài)，其方程
，其中，表示線圈電阻大小，V表示線圈兩端的電壓大??； 階段5即時間段，電流切斷階段，此階段由于斷路器輔助觸頭斷開直流電源，輔助 觸頭間產(chǎn)生電弧被并迅速拉長，電弧電壓升高，使電流減小，直到電弧熄滅，分合閘線圈電 流減小為〇,所以階段5近似為一條直線， 所以線圈電流曲線的每個階段都對應(yīng)著一個函數(shù)關(guān)系，根據(jù)線圈電流曲線變化可以提 取6個特征點，6個特征點的變化也反應(yīng)了整個曲線的變化。
【文檔編號】G01R31/327GK104360262SQ201410591369
【公開日】2015年2月18日 申請日期:2014年10月29日 優(yōu)先權(quán)日:2014年10月29日
【發(fā)明者】景偉, 姜海洋, 陽薇, 郭志剛, 趙莉華, 榮強, 張 浩, 豐遙 申請人:國家電網(wǎng)公司, 國網(wǎng)黑龍江省電力有限公司檢修公司