本發(fā)明涉及測(cè)量電變量，具體涉及一種變配電系統(tǒng)的斷路器誤動(dòng)檢測(cè)方法。

背景技術(shù)：

1、在電力系統(tǒng)中，變配電系統(tǒng)作為電能傳輸與分配的核心環(huán)節(jié)，其穩(wěn)定性和可靠性直接關(guān)系到社會(huì)生產(chǎn)生活的正常運(yùn)行。隨著智能電網(wǎng)技術(shù)的快速發(fā)展，對(duì)變配電系統(tǒng)自動(dòng)化水平和故障響應(yīng)能力提出了更高要求。斷路器是變配電系統(tǒng)的重要設(shè)備，斷路器的作用是切斷或接通負(fù)荷電路，以及切斷故障電路，防止事故擴(kuò)大，保證安全運(yùn)行。一旦變配電系統(tǒng)發(fā)生了故障，通過斷路器可以及時(shí)切斷故障電路，保障變配電系統(tǒng)的安全穩(wěn)定運(yùn)行。然而，在實(shí)際應(yīng)用中，斷路器可能會(huì)出現(xiàn)誤動(dòng)現(xiàn)象。斷路器誤動(dòng)是指在電路并未真正發(fā)生故障時(shí)，斷路器卻進(jìn)行了分閘操作，使得電路中斷，影響到變配電系統(tǒng)的穩(wěn)定性。

2、現(xiàn)有技術(shù)中，斷路器的分合閘主要是由機(jī)械結(jié)構(gòu)完成，為實(shí)現(xiàn)快速動(dòng)作，要求機(jī)械結(jié)構(gòu)可傳遞大功率、重載荷。隨著動(dòng)作次數(shù)的增加和剩余使用壽命的減少，斷路器的機(jī)械性能不可避免地會(huì)出現(xiàn)劣化。研究表明，機(jī)械故障是斷路器失效的主要因素，且大部分機(jī)械故障發(fā)生于機(jī)械結(jié)構(gòu)（操動(dòng)機(jī)構(gòu)）中。除了解決誤動(dòng)問題，用于高壓的斷路器還需要解決故滅弧的問題。

3、一項(xiàng)現(xiàn)有技術(shù)是通過對(duì)監(jiān)測(cè)斷路器本身的數(shù)據(jù)和環(huán)境數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，從而評(píng)估斷路器的剩余壽命和是否易于產(chǎn)生故障，但此種方法難以實(shí)時(shí)判斷斷路器是否產(chǎn)生誤動(dòng)。

4、另一項(xiàng)現(xiàn)有技術(shù)是對(duì)斷路器狀態(tài)進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)，一旦出現(xiàn)故障可以提醒操作人員及時(shí)排除。但該技術(shù)需要傳輸大量的感測(cè)數(shù)據(jù)，對(duì)于數(shù)據(jù)傳輸質(zhì)量的要求較高。例如《一種斷路器狀態(tài)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)》提出需要傳輸?shù)臄?shù)據(jù)包括：斷路器時(shí)間特性曲線監(jiān)測(cè)、分合閘線圈電流監(jiān)測(cè)，機(jī)械振動(dòng)信號(hào)在線監(jiān)測(cè)；還包括：輔助回路監(jiān)視、電動(dòng)機(jī)操作開關(guān)裝置電源監(jiān)視、跳閘線圈完好性監(jiān)視、斷路器儲(chǔ)能彈簧狀態(tài)監(jiān)視、氣體壓力監(jiān)視、開關(guān)累計(jì)運(yùn)行時(shí)間監(jiān)視、觸點(diǎn)切換時(shí)間監(jiān)視和機(jī)械操作次數(shù)監(jiān)視，等。此種方法雖可以判斷斷路器誤動(dòng)，但是需要采集的數(shù)據(jù)量龐大，且對(duì)實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)的要求較高，如果數(shù)據(jù)采集和數(shù)據(jù)傳輸達(dá)不到要求易于出現(xiàn)誤判。

5、還有一項(xiàng)現(xiàn)有技術(shù)根據(jù)真空斷路器的真空滅弧室的電弧圖像數(shù)據(jù)，分析真空斷路器的滅弧能力，隨后結(jié)合真空斷路器本身的數(shù)據(jù)和環(huán)境數(shù)據(jù)，對(duì)于真空斷路器的剩余壽命的和是否誤動(dòng)進(jìn)行判斷。但此種方法難以在實(shí)踐中應(yīng)用，其主要原因是瞬間放電所產(chǎn)生的電弧難以采集，更難以識(shí)別，采集時(shí)間即使誤差0.01秒其得到的電弧圖像也會(huì)截然不同；且不同滅弧技術(shù)、不同真空環(huán)境所產(chǎn)生的電弧圖像形狀各異，增加了圖像識(shí)別的運(yùn)算量。此外，高精度圖像采集設(shè)備和圖像識(shí)別設(shè)備價(jià)值昂貴，在配電系統(tǒng)中應(yīng)用該技術(shù)的成本甚至超過斷路器誤動(dòng)導(dǎo)致的損失。

6、綜上，現(xiàn)有的斷路器誤動(dòng)檢測(cè)方法，大多數(shù)只是對(duì)斷路器的本身狀態(tài)進(jìn)行分析，卻未考慮到斷路器之外的外部影響因素；少數(shù)考慮到外部因素的方法卻又只依賴電流、電壓閾值進(jìn)行誤動(dòng)檢測(cè)，忽略了斷路器誤動(dòng)的復(fù)雜性，缺乏對(duì)外部和內(nèi)部因素的同時(shí)評(píng)估，誤動(dòng)檢測(cè)效果不好。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、為了解決現(xiàn)有的斷路器誤動(dòng)檢測(cè)方法所存在的誤動(dòng)檢測(cè)效果不好的技術(shù)問題，本發(fā)明的目的在于提供一種變配電系統(tǒng)的斷路器誤動(dòng)檢測(cè)方法，所采用的技術(shù)方案具體如下：

2、一種變配電系統(tǒng)的斷路器誤動(dòng)檢測(cè)方法，其包括：

3、構(gòu)建待檢測(cè)斷路器的電流數(shù)據(jù)序列、電壓數(shù)據(jù)序列、溫度數(shù)據(jù)序列以及振動(dòng)數(shù)據(jù)序列；其中，所述電流數(shù)據(jù)序列中的元素為待檢測(cè)斷路器工作時(shí)的電流數(shù)據(jù)；所述電壓數(shù)據(jù)序列中的元素為待檢測(cè)斷路器工作時(shí)的電壓數(shù)據(jù)；所述溫度數(shù)據(jù)序列中的元素為待檢測(cè)斷路器工作時(shí)的溫度數(shù)據(jù)；所述振動(dòng)數(shù)據(jù)序列中的元素為待檢測(cè)斷路器工作時(shí)的振動(dòng)數(shù)據(jù)；

4、基于電流數(shù)據(jù)序列、電壓數(shù)據(jù)序列以及溫度數(shù)據(jù)序列，構(gòu)建電流數(shù)據(jù)序列異常波動(dòng)系數(shù)；其中，所述電流數(shù)據(jù)序列異常波動(dòng)系數(shù)用于表征待檢測(cè)斷路器的電流處于正常波動(dòng)的可能性；

5、基于振動(dòng)數(shù)據(jù)序列，構(gòu)建斷路器異常系數(shù)；其中，所述斷路器異常系數(shù)用于表征待檢測(cè)斷路器運(yùn)行狀態(tài)的健康情況；

6、基于所述電流數(shù)據(jù)序列異常波動(dòng)系數(shù)和所述斷路器異常系數(shù)，實(shí)現(xiàn)斷路器誤動(dòng)檢測(cè)。

7、進(jìn)一步地，所述構(gòu)建待檢測(cè)斷路器的電流數(shù)據(jù)序列、電壓數(shù)據(jù)序列、溫度數(shù)據(jù)序列以及振動(dòng)數(shù)據(jù)序列，包括：

8、根據(jù)設(shè)定的采樣頻率，對(duì)待檢測(cè)斷路器分閘時(shí)刻以及分閘時(shí)刻之前的預(yù)設(shè)時(shí)長(zhǎng)內(nèi)的待檢測(cè)斷路器工作時(shí)的電流數(shù)據(jù)、電壓數(shù)據(jù)、溫度數(shù)據(jù)以及振動(dòng)數(shù)據(jù)進(jìn)行同步采集；

9、對(duì)采集到的電流數(shù)據(jù)、電壓數(shù)據(jù)、溫度數(shù)據(jù)以及振動(dòng)數(shù)據(jù)分別進(jìn)行歸一化處理；

10、利用歸一化處理后的電流數(shù)據(jù)構(gòu)建電流數(shù)據(jù)序列；

11、利用歸一化處理后的電壓數(shù)據(jù)構(gòu)建電壓數(shù)據(jù)序列；

12、利用歸一化處理后的溫度數(shù)據(jù)構(gòu)建溫度數(shù)據(jù)序列；

13、利用歸一化處理后的振動(dòng)數(shù)據(jù)構(gòu)建振動(dòng)數(shù)據(jù)序列。

14、進(jìn)一步地，所述基于電流數(shù)據(jù)序列、電壓數(shù)據(jù)序列以及溫度數(shù)據(jù)序列，構(gòu)建電流數(shù)據(jù)序列異常波動(dòng)系數(shù)，包括：

15、基于所述電流數(shù)據(jù)序列中的電流數(shù)據(jù)的波動(dòng)程度，結(jié)合所述電壓數(shù)據(jù)序列中的電壓數(shù)據(jù)的平穩(wěn)性以及所述溫度數(shù)據(jù)序列中的溫度數(shù)據(jù)的平穩(wěn)性，構(gòu)建電流數(shù)據(jù)序列波動(dòng)系數(shù)；

16、基于所述電流數(shù)據(jù)序列中的電流數(shù)據(jù)強(qiáng)度和電流數(shù)據(jù)強(qiáng)度上升速度，結(jié)合所述電流數(shù)據(jù)序列與所述電壓數(shù)據(jù)序列的相關(guān)性，構(gòu)建故障置信度；

17、將所述電流數(shù)據(jù)序列波動(dòng)系數(shù)與所述故障置信度的乘積作為電流數(shù)據(jù)序列異常波動(dòng)系數(shù)。

18、進(jìn)一步地，所述基于所述電流數(shù)據(jù)序列中的電流數(shù)據(jù)的波動(dòng)程度，結(jié)合所述電壓數(shù)據(jù)序列中的電壓數(shù)據(jù)的平穩(wěn)性以及所述溫度數(shù)據(jù)序列中的溫度數(shù)據(jù)的平穩(wěn)性，構(gòu)建電流數(shù)據(jù)序列波動(dòng)系數(shù)，包括：

19、對(duì)所述電流數(shù)據(jù)序列中的極大值進(jìn)行檢測(cè)，根據(jù)數(shù)據(jù)對(duì)應(yīng)的采樣時(shí)刻，將檢測(cè)出的所有極大值按照時(shí)序順序進(jìn)行順序，以構(gòu)建出電流數(shù)據(jù)極大值數(shù)據(jù)序列；

20、確定所述電流數(shù)據(jù)極大值數(shù)據(jù)序列中的最大值所對(duì)應(yīng)的采樣時(shí)刻，并計(jì)算出所述電流數(shù)據(jù)極大值數(shù)據(jù)序列中的最大值與次大值之間的差值；

21、對(duì)所述電流數(shù)據(jù)序列中的所有電流數(shù)據(jù)求均值，得到電流均值；統(tǒng)計(jì)出所述電流數(shù)據(jù)極大值數(shù)據(jù)序列中元素值大于所述電流均值的元素個(gè)數(shù)，并計(jì)算出所述電流數(shù)據(jù)極大值數(shù)據(jù)序列中元素值大于所述電流均值的元素個(gè)數(shù)與所述電流數(shù)據(jù)極大值數(shù)據(jù)序列中元素總數(shù)的比值；

22、分別計(jì)算出所述電壓數(shù)據(jù)序列的離散程度以及所述溫度數(shù)據(jù)序列的離散程度，并計(jì)算出所述電壓數(shù)據(jù)序列的離散程度和所述溫度數(shù)據(jù)序列的離散程度之和；

23、基于所述電流數(shù)據(jù)極大值數(shù)據(jù)序列中的最大值所對(duì)應(yīng)的采樣時(shí)刻、所述電流數(shù)據(jù)極大值數(shù)據(jù)序列中的最大值與次大值之間的差值、所述電流數(shù)據(jù)極大值數(shù)據(jù)序列中元素值大于所述電流均值的元素個(gè)數(shù)與所述電流數(shù)據(jù)極大值數(shù)據(jù)序列中元素總數(shù)的比值以及所述電壓數(shù)據(jù)序列的離散程度和所述溫度數(shù)據(jù)序列的離散程度之和，構(gòu)建電流數(shù)據(jù)序列波動(dòng)系數(shù)。

24、進(jìn)一步地，所述電流數(shù)據(jù)序列波動(dòng)系數(shù)的計(jì)算公式為：

25、；

26、其中，表示電流數(shù)據(jù)序列波動(dòng)系數(shù)；表示所述電流數(shù)據(jù)極大值數(shù)據(jù)序列中的最大值與次大值之間的差值；表示所述電流數(shù)據(jù)極大值數(shù)據(jù)序列中的最大值所對(duì)應(yīng)的采樣時(shí)刻；表示所述電流數(shù)據(jù)極大值數(shù)據(jù)序列中元素值大于所述電流均值的元素個(gè)數(shù)與所述電流數(shù)據(jù)極大值數(shù)據(jù)序列中元素總數(shù)的比值；表示所述電壓數(shù)據(jù)序列的離散程度和所述溫度數(shù)據(jù)序列的離散程度之和；表示歸一化函數(shù)。

27、需要注意的是，為保證計(jì)算結(jié)果有意義，在進(jìn)行分式運(yùn)算時(shí)，需在分母添加大于0的調(diào)參因子以防止分母為0，調(diào)參因子的數(shù)值由實(shí)施者根據(jù)實(shí)際情況自行設(shè)定，本技術(shù)不做限制。

28、進(jìn)一步地，所述基于所述電流數(shù)據(jù)序列中的電流數(shù)據(jù)強(qiáng)度和電流數(shù)據(jù)強(qiáng)度上升速度，結(jié)合所述電流數(shù)據(jù)序列與所述電壓數(shù)據(jù)序列的相關(guān)性，構(gòu)建故障置信度，包括：

29、對(duì)所述電流數(shù)據(jù)序列中的突變點(diǎn)進(jìn)行檢測(cè)，根據(jù)檢測(cè)出的突變點(diǎn)對(duì)所述電流數(shù)據(jù)序列進(jìn)行劃分，將每?jī)蓚€(gè)相鄰?fù)蛔凕c(diǎn)之間的數(shù)據(jù)劃分為一個(gè)子序列，以將所述電流數(shù)據(jù)序列劃分為多個(gè)子序列，并將所述電流數(shù)據(jù)序列中的最大值所在的子序列作為檢測(cè)電流子序列；其中，若有多個(gè)最大值在不同的子序列中，則將其中極差最大的子序列作為檢測(cè)電流子序列；

30、根據(jù)所述檢測(cè)電流子序列中數(shù)據(jù)對(duì)應(yīng)的采樣時(shí)刻，從所述電壓數(shù)據(jù)序列中提取出與所述檢測(cè)電流子序列中數(shù)據(jù)對(duì)應(yīng)的采樣時(shí)刻相同的電壓數(shù)據(jù)組成檢測(cè)電壓子序列；

31、計(jì)算出所述檢測(cè)電流子序列與所述檢測(cè)電壓子序列的相關(guān)系數(shù)；

32、將所述電流數(shù)據(jù)序列中的眾數(shù)元素記為電流軸，將所述檢測(cè)電流子序列中大于電流軸的元素記為高軸元素，統(tǒng)計(jì)出所述檢測(cè)電流子序列中所有的高軸元素，并計(jì)算出所述檢測(cè)電流子序列中的元素總數(shù)與所述檢測(cè)電流子序列中的高軸元素個(gè)數(shù)的差值，記作時(shí)間軸偏向系數(shù)；

33、采用最小二乘法，對(duì)所述檢測(cè)電流子序列中的數(shù)據(jù)進(jìn)行直線擬合，得到擬合直線的斜率，并計(jì)算出擬合直線的斜率與所述檢測(cè)電流子序列中的峰值個(gè)數(shù)的比值，記作上升系數(shù)；

34、計(jì)算出所述檢測(cè)電壓子序列的極差；

35、基于所述檢測(cè)電流子序列與所述檢測(cè)電壓子序列的相關(guān)系數(shù)、所述時(shí)間軸偏向系數(shù)、所述上升系數(shù)以及所述檢測(cè)電壓子序列的極差，構(gòu)建故障置信度。

36、進(jìn)一步地，所述故障置信度的計(jì)算公式為：

37、；

38、其中，表示故障置信度；表示時(shí)間軸偏向系數(shù)；表示所述檢測(cè)電流子序列與所述檢測(cè)電壓子序列的相關(guān)系數(shù)；表示上升系數(shù)；表示所述檢測(cè)電壓子序列的極差。

39、進(jìn)一步地，所述基于振動(dòng)數(shù)據(jù)序列，構(gòu)建斷路器異常系數(shù)，包括：

40、檢測(cè)出所述振動(dòng)數(shù)據(jù)序列中的所有峰值和谷值；

41、將分閘時(shí)刻對(duì)應(yīng)的振動(dòng)數(shù)據(jù)記為分閘元素，將位于所述分閘元素之前且與所述分閘元素相鄰的峰值記作脫扣峰值，將所述分閘元素與所述脫扣峰值的采樣時(shí)刻的差值記作響應(yīng)時(shí)間；

42、利用所述振動(dòng)數(shù)據(jù)序列中位于所述脫扣峰值之前的所有元素構(gòu)建正常振動(dòng)序列；利用所述振動(dòng)數(shù)據(jù)序列中位于所述脫扣峰值之后的所有元素以及所述脫扣峰值構(gòu)建分閘振動(dòng)序列；

43、對(duì)所述正常振動(dòng)序列中的所有峰值進(jìn)行遍歷，針對(duì)遍歷到的當(dāng)前峰值，計(jì)算出當(dāng)前峰值與其相鄰谷值之間的差值的絕對(duì)值，記作峰谷值；并計(jì)算出當(dāng)前峰值與其相鄰谷值之間采樣時(shí)刻的差值的絕對(duì)值，記作下標(biāo)差值；其中，若當(dāng)前峰值之后存在谷值，則其相鄰谷值為其之后的最近的谷值，若當(dāng)前峰值之后不存在谷值，則其相鄰谷值為其之前的最近的谷值；

44、計(jì)算出所述正常振動(dòng)序列中的下標(biāo)差值的均值，并計(jì)算出所述響應(yīng)時(shí)間與下標(biāo)差值的均值的比值，記作響應(yīng)時(shí)間差異；

45、計(jì)算出所述正常振動(dòng)序列中的所有峰谷值的離散程度，記作峰谷值差異；

46、計(jì)算出所述正常振動(dòng)序列中的所有峰值的離散程度，記作峰值差異；

47、計(jì)算出所述分閘元素與所述分閘振動(dòng)數(shù)據(jù)序列中最大值的差值的絕對(duì)值；

48、基于所述響應(yīng)時(shí)間差異、所述峰谷值差異、所述峰值差異以及所述分閘元素與所述分閘振動(dòng)數(shù)據(jù)序列中最大值的差值的絕對(duì)值，構(gòu)建斷路器異常系數(shù)。

49、進(jìn)一步地，所述斷路器異常系數(shù)的計(jì)算公式為：

50、；

51、其中，表示斷路器異常系數(shù)；表示峰谷值差異；表示峰值差異；表示所述分閘元素與所述分閘振動(dòng)數(shù)據(jù)序列中最大值的差值的絕對(duì)值；表示響應(yīng)時(shí)間差異。

52、進(jìn)一步地，所述基于所述電流數(shù)據(jù)序列異常波動(dòng)系數(shù)和所述斷路器異常系數(shù)，實(shí)現(xiàn)斷路器誤動(dòng)檢測(cè)，包括：

53、計(jì)算出所述斷路器異常系數(shù)與所述電流數(shù)據(jù)序列異常波動(dòng)系數(shù)的比值，記作誤動(dòng)指數(shù)；

54、將所述誤動(dòng)指數(shù)與預(yù)設(shè)閾值進(jìn)行比較，若所述誤動(dòng)指數(shù)大于所述預(yù)設(shè)閾值，則判斷當(dāng)前待檢測(cè)斷路器出現(xiàn)誤動(dòng)，否則，判斷當(dāng)前待檢測(cè)斷路器未出現(xiàn)誤動(dòng)。

55、本發(fā)明具有如下有益效果：

56、本發(fā)明通過構(gòu)建待檢測(cè)斷路器的電流數(shù)據(jù)序列、電壓數(shù)據(jù)序列、溫度數(shù)據(jù)序列以及振動(dòng)數(shù)據(jù)序列；基于電流數(shù)據(jù)序列、電壓數(shù)據(jù)序列以及溫度數(shù)據(jù)序列，構(gòu)建電流數(shù)據(jù)序列異常波動(dòng)系數(shù)，以評(píng)估電流數(shù)據(jù)序列中的突變數(shù)據(jù)是否為正常波動(dòng)數(shù)據(jù)；基于振動(dòng)數(shù)據(jù)序列，構(gòu)建斷路器異常系數(shù)，以評(píng)估斷路器狀態(tài)；基于電流數(shù)據(jù)序列異常波動(dòng)系數(shù)和斷路器異常系數(shù)，實(shí)現(xiàn)斷路器誤動(dòng)檢測(cè)。從而在進(jìn)行斷路器誤動(dòng)檢測(cè)時(shí)，同時(shí)考慮到了斷路器外部因素和內(nèi)部因素的影響，通過對(duì)多源數(shù)據(jù)進(jìn)行分析與處理，有效提高了對(duì)斷路器誤動(dòng)行為檢測(cè)的精準(zhǔn)度。