本發(fā)明涉及電力系統(tǒng)自動化設(shè)備，應(yīng)用于真空斷路器的時間特性檢測過程中，具體涉及基于暫態(tài)電信號的真空斷路器時間特性檢測系統(tǒng)及方法。

背景技術(shù)：

1、在電力系統(tǒng)中，真空斷路器作為關(guān)鍵的開關(guān)設(shè)備，在保障電網(wǎng)安全、穩(wěn)定運行方面發(fā)揮著重要作用。為了確保其可靠性能，定期進行時間特性檢測是必不可少的。傳統(tǒng)上，對真空斷路器的時間特性檢測主要依賴于機械特性測試儀。這一方法通常需要首先將待測斷路器從電力系統(tǒng)中斷開，并將其置于離線狀態(tài)，以便接入專門設(shè)計用于測量斷路器機械特性的儀器。通過該儀器可以準確測定斷路器在空載條件下的剛分點和剛合點等重要指標，這些數(shù)據(jù)隨后會被用來與預先設(shè)定的標準值或參考值進行對比分析，以此來評估斷路器當前的工作狀態(tài)及其潛在的問題。

2、然而，采用這種傳統(tǒng)方式存在著顯著的局限性。首先，由于整個過程必須在斷路器完全脫離實際工作環(huán)境的情況下執(zhí)行，因此所得結(jié)果可能無法全面反映斷路器在線運行時的真實情況。特別是在不同負荷條件下，斷路器的行為可能會有所變化，而這些差異很難通過離線測試得到體現(xiàn)。此外，每次實施此類檢測都需要安排專業(yè)技術(shù)人員到場操作，并且往往伴隨著較長的服務(wù)中斷時間，這對維持電力供應(yīng)連續(xù)性和減少用戶不便構(gòu)成了挑戰(zhàn)。

3、更進一步地，頻繁地讓斷路器停電以完成檢查不僅會增加運營成本，還會給相關(guān)企業(yè)帶來額外的人力資源負擔?？紤]到現(xiàn)代電網(wǎng)對于高可用性和低維護成本的需求日益增長，現(xiàn)有方案顯然難以滿足行業(yè)發(fā)展的新要求。同時，基于單次靜態(tài)測量獲得的數(shù)據(jù)缺乏長期跟蹤觀察的基礎(chǔ)，使得難以實現(xiàn)對設(shè)備健康狀況的趨勢分析及早期故障預警，這無疑限制了維護策略的有效性。

4、鑒于上述問題的存在，開發(fā)一種能夠在不影響正常供電的前提下，快速準確地監(jiān)測真空斷路器時間特性的新技術(shù)就顯得尤為重要。

技術(shù)實現(xiàn)思路

1、基于背景技術(shù)中的現(xiàn)狀，本發(fā)明的目的在于解決當前真空斷路器時間特性普遍采用機械特性測試儀進行離線測量的問題，因此提出了基于暫態(tài)電信號的真空斷路器時間特性檢測系統(tǒng)及方法。本發(fā)明在電力系統(tǒng)正常運行的情況下，通過采集斷路器分合閘時產(chǎn)生的暫態(tài)電信號，進行特征提取后得出斷路器剛分剛合點等時間特性信息，從而實現(xiàn)斷路器時間特性的在線檢測，有效確保電力系統(tǒng)的安全穩(wěn)定運行。

2、本發(fā)明采用了以下技術(shù)方案來實現(xiàn)目的：

3、第一方面，本發(fā)明提供一種基于暫態(tài)電信號的真空斷路器時間特性檢測系統(tǒng)，所述系統(tǒng)包括以下部件：

4、分合閘線圈，用于控制待檢測的斷路器的分合閘操作；

5、電壓互感器，與斷路器電源側(cè)連接，用于測量斷路器兩端的電壓；

6、電流傳感器，環(huán)繞于斷路器的分支母線上，用于測量流經(jīng)斷路器的電流；

7、數(shù)據(jù)采集儀，用于接收分合閘線圈、角位移傳感器、電壓互感器和電流傳感器各自輸出的信號，并將接收到的信號傳輸至上位機中；

8、上位機，其內(nèi)置有特征提取算法，用于通過特征提取算法分析斷路器在分合閘操作中產(chǎn)生的暫態(tài)電信號與時間特性信息的關(guān)系，在每次斷路器的在線檢測過程中標定斷路器剛分剛合點，并依據(jù)標定結(jié)果得出當前斷路器的時間特性信息，從而實現(xiàn)斷路器時間特性的在線檢測。

9、具體的，分合閘線圈通過輸出分合閘電壓信號的方式，控制待檢測的斷路器的分合閘操作。

10、具體的，當斷路器進行分合閘操作時，電壓互感器測量到的電壓中包括暫態(tài)電壓信號，電流傳感器采用羅氏線圈，其測量到的電流中包括暫態(tài)電流信號；數(shù)據(jù)采集儀通過多個預設(shè)通道，在預設(shè)采樣率條件下，采集接收暫態(tài)電壓信號、暫態(tài)電流信號、分合閘電壓信號。

11、具體的，上位機還用于在不同的斷路器運行工況下，對應(yīng)采集斷路器分合閘操作中產(chǎn)生的暫態(tài)電信號，結(jié)合離線測試得到的時間特性信息，進行對比分析，得到暫態(tài)電信號與對應(yīng)時間特性信息之間的關(guān)系，確定出特征提取算法。

12、具體的，時間特性信息包括剛分剛合點、分合閘時間、分合閘速度和分合閘行程。

13、第二方面，本發(fā)明提供一種基于暫態(tài)電信號的真空斷路器時間特性檢測方法，所述方法包括如下步驟：

14、s1、使用角位移傳感器采集斷路器的行程-時間曲線與時間特性信息并傳遞至機械特性測試儀，將時間特性信息形成離線對比數(shù)據(jù)；

15、s2、斷路器在線運行時，通過電壓互感器測量斷路器兩端的電壓，通過電流傳感器測量流經(jīng)斷路器的電流；

16、s3、由數(shù)據(jù)采集儀采集分合閘線圈、電壓互感器和電流傳感器各自的輸出信號并傳輸至上位機中；

17、s4、改變斷路器的運行工況，分別采集不同運行工況下斷路器的對應(yīng)信號，結(jié)合步驟s1得到的行程-時間曲線，確定分合閘操作產(chǎn)生的暫態(tài)電信號與斷路器時間特性信息之間的對應(yīng)關(guān)系；

18、s5、斷路器在線運行時，通過特征提取算法，對斷路器在分合閘操作中產(chǎn)生的暫態(tài)電信號進行特征提取，依據(jù)步驟s4中已確定的對應(yīng)關(guān)系，標定斷路器的剛分剛合點，由上位機得出當前斷路器的時間特性信息。

19、進一步的，步驟s5中，斷路器進行合閘操作時，特征提取算法將暫態(tài)電信號最后出現(xiàn)的時間點確定為斷路器的剛合點；斷路器進行分閘操作時，特征提取算法將暫態(tài)電信號最早出現(xiàn)的時間點確定為斷路器的剛分點。

20、優(yōu)選的，通過暫態(tài)電信號進行斷路器的時間特性檢測時，以電壓互感器測量的電壓中的暫態(tài)電壓信號為主要判據(jù)，以電流傳感器測量測量的電流中的暫態(tài)電流信號為輔助判據(jù)。

21、具體的，上位機計算當前斷路器的合閘時間時，由特征提取算法獲取合閘信號的觸發(fā)時間點與暫態(tài)電信號最后出現(xiàn)的時間點，將兩時間點做差得到合閘時間；上位機計算當前斷路器的分閘時間時，由特征提取算法獲取分閘信號的觸發(fā)時間點與暫態(tài)電信號最早出現(xiàn)的時間點，將兩時間點做差得到分閘時間；計算公式如下：

22、

23、式中，th為合閘時暫態(tài)電信號最后出現(xiàn)的時間點，tf為分閘時暫態(tài)電信號最早出現(xiàn)的時間點，t1、t2分別為合閘信號與分閘信號的觸發(fā)時間點。

24、綜上所述，由于采用了本技術(shù)方案，本發(fā)明的有益效果如下：

25、本發(fā)明可實現(xiàn)對斷路器時間特性的實時監(jiān)測，在不干擾電力系統(tǒng)正常運行的前提下，獲取一系列關(guān)鍵的時間特性數(shù)據(jù)。與傳統(tǒng)上依賴于機械特性測試儀進行的離線測量方法相比，本發(fā)明提供的測量結(jié)果具備更高的時效性和連續(xù)性。此外，本發(fā)明獲得的分合閘時間測量值的相對誤差被嚴格控制在±1％以內(nèi)，確保了高精度的數(shù)據(jù)質(zhì)量。

26、本發(fā)明由此為斷路器機械及時間特性在線監(jiān)測領(lǐng)域開辟了新的研究途徑，其技術(shù)方式可豐富現(xiàn)有的在線監(jiān)測體系，并為未來進一步探索和發(fā)展斷路器性能評估提供研究方向。將本發(fā)明與遠程監(jiān)控功能、自動化維護策略結(jié)合后，能夠在第一時間發(fā)現(xiàn)包括斷路器在內(nèi)的開關(guān)設(shè)備存在的機械或時間特性異常情況，這種能力顯著降低了對定期人工巡檢的需求，減少了因故障導致的非計劃停電事件，同時也有效控制了人工維護成本。更重要的是，本發(fā)明的應(yīng)用使得設(shè)備使用效率提高，保證了電力系統(tǒng)的安全穩(wěn)定運行，增強了整個電網(wǎng)架構(gòu)的靈活性與可靠性，對于促進電力行業(yè)的健康發(fā)展具有極其重要的作用。