真空斷路器電磨損在線檢測方法及系統的製作方法
2023-06-23 20:00:21
專利名稱：真空斷路器電磨損在線檢測方法及系統的製作方法
技術領域：
本發明涉及電力開關設備在線監測領域，具體涉及一種真空斷路器電磨損在線檢測方法及系統。
背景技術：
隨著智能電網技術的規劃和應用發展，智能配電網智能設備和相關技術需求不斷增加。斷路器在電力系統中是保證系統正常穩定運行的安全衛士，其在系統中起到控制和保護的雙重作用。隨著技術和應用需求的發展，對電力高壓開關的智能化研究與應用技術得到了系統運行人員和科研工作者較高的重視。智能化開關的研製和應用成為目前的研究熱點，以往針對真空斷路器觸頭系統電磨損的檢測和故障診斷主要基於開斷電流加權累計及其改進算法，該方法一般基於斷路器的電壽命曲線，採用開斷電流等價折 算的思想來評估單次操作的磨損量並進行累計，然後與理論的磨損總量進行對比得出斷路器觸頭系統的剩餘磨損量，並根據設定預警限值給出檢修和更換建議。上述方法在計算算式上存在以下不足1)計算單次磨損量算式中積分係數K、開斷電流指數α依據經驗公式，參數選擇範圍較大，對單次累計磨損量計算誤差較大，缺乏系統的理論依據；2)理論磨損總量根據電壽命曲線估算得出，沒有確切的理論和計算依據。基於以上分析，採用以上方法組建的電磨損在線檢測與診斷系統的監測精度和準確度不高，因此探尋一種較為精確的電磨損評估方法和實現手段是實現電磨損在線檢測與狀態維修的前提。
發明內容
本發明所要解決的技術問題是提供一種真空斷路器電磨損在線檢測方法及系統，其通過改進開斷電流加權累計方法中電壽命在線檢測實際參數的預測和選擇，克服依靠經驗數據進行評估計算時由於參數選擇範圍較寬，特別是開斷電流指數對單次磨損量累計引起較大結果偏差的影響。為解決上述問題，本發明是通過以下技術方案實現的本發明一種真空斷路器電磨損在線檢測方法，包括如下步驟(I)根據確定結構和類型的真空斷路器的電壽命特徵曲線，採用最小二乘算法確定該真空斷路器理論上的磨損總量Qg和開斷電流指數α ;即(I. I)將電壽命特徵曲線進行數據離散化；(I. 2)在不同的額定電流下，將離散數據進行函數擬合，獲得不同額定電流下的擬合函數；(I. 3)分別將步驟(I. 2)獲得的不同額定電流下的擬合函數帶入公式①中，得到不同額定電流下、理論上的電磨損總量Qg和開斷電流I的關係式；Qg=N · V①式中，Qg表示理論上的電磨損總量；N表示開斷電流為Ib時，斷路器允許的開斷的次數；α開斷電流指數；
(1.4)對於不同的額定電流，分別在電壽命特徵曲線上任意選取一個特徵點即(I，N)值，帶入步驟(1.3)獲得的理論上電磨損總量Qg和開斷電流I的關係式中，各得到一組曲線；(I. 5)每組曲線交點處的磨損量即為該額定電流條件下，真空斷路器理論上的電磨損總量Qg，與此對應的積分電流係數即為開斷電流指數α ;(2)以理論上的電磨損總量％和開斷電流指數α作為已知參數，根據電壽命特徵曲線上特徵點建立積分係數K值的LM-BP神經網絡預測模型，該模型以電壽命特徵曲線上的特徵點(Ι，Ν)為輸入，並考慮首開相燃弧時間和首開相在3相中的不均勻性，對所建立的LM-BP神經網絡進行樣本和收斂性訓練，最終得到的神經網絡用於實際電磨損在線檢測系統確定積分係數K ；(3)實際檢測時，採用步驟(I)首先確定開斷電流指數α和理論上的磨損總量Qg， 通過步驟(2)已經訓練好的LM-BP神經網絡，以本次操作實際採樣的待測真空斷路器的電流值ibi和待測真空斷路器的燃弧時間tai，操作次數N，以及考慮三相不平衡因素(Y1, Y2,Y3)作為LM-BP神經網絡的輸入，動態計算得出積分係數K值，進而根據公式②計算出計及本次開斷的累計電磨損量值；
權利要求
1.真空斷路器電磨損在線檢測方法，其特徵是，包括如下步驟 (1)根據確定結構和類型的真空斷路器的電壽命特徵曲線，採用最小二乘算法確定該真空斷路器理論上的磨損總量Qg和開斷電流指數α ;即 (I. I)將電壽命特徵曲線進行數據離散化； (I. 2)在不同的額定電流下，將離散數據進行函數擬合，獲得不同額定電流下的擬合函數； (1.3)分別將步驟(1.2)獲得的不同額定電流下的擬合函數帶入公式①中，得到不同額定電流下、理論上的電磨損總量Qg和開斷電流I的關係式； Qg=N · V① 式中，Qg表示理論上的電磨損總量#表示開斷電流為Ib時，斷路器允許的開斷的次數；α開斷電流指數； (1.4)對於不同的額定電流，分別在電壽命特徵曲線上任意選取一個特徵點即(I，N)值，帶入步驟(1.3)獲得的理論上電磨損總量Qg和開斷電流I的關係式中，各得到一組曲線. (1.5)每組曲線交點處的磨損量即為該額定電流條件下，真空斷路器理論上的電磨損總量Qg，與此對應的積分電流係數即為開斷電流指數α ； (2)以理論上的電磨損總量％和開斷電流指數α作為已知參數，根據電壽命特徵曲線上特徵點建立積分係數K值的LM-BP神經網絡預測模型，該模型以電壽命特徵曲線上的特徵點(I，N)為輸入，並考慮真空斷路器的首開相燃弧時間和首開相在三相中的不均勻性，對所建立的LM-BP神經網絡進行樣本和收斂性訓練，最終得到的神經網絡用於實際電磨損在線檢測系統確定積分係數K ； (3)實際檢測時，採用步驟(I)首先確定開斷電流指數α和理論上的磨損總量Qg，通過步驟⑵已經訓練好的LMBP神經網絡，以本次操作實際採樣的待測真空斷路器的電流值ibi和待測真空斷路器的燃弧時間tai，操作次數N，以及考慮三相不平衡因素(Y1, Y2，Y3)作為LMBP神經網絡的輸入，動態計算得出積分係數K值，進而根據公式②計算出計及本次開斷的累計電磨損量值；
2.根據權利要求I所述的真空斷路器電磨損在線檢測方法，其特徵是，所述步驟(I.2)按照公式①-⑤將離散數據進行函數擬合，即
3.真空斷路器電磨損在線檢測系統，其特徵是，主要由3個電流互感器、電流信號調理單元、模數轉換單元、3個電弧特性探測器、電弧信號調理單元、燃弧時間預處理單元、開斷次數統計預處理單元、中央處理單元、本地報警單元和供電單元組成；其中3個電流互感器採用穿心方式套裝在真空斷路器的3相母線上；3個電流互感器的輸出端同時經由電流信號調理單元和模數轉換單元與中央處理單元的輸入端相連；3個電弧特性探測器分別安裝在待測真空斷路器的3相滅弧室附近；電弧特性探測器的輸出端經由電弧信號調理單元後分為兩路，一路通過燃弧時間預處理單元連接至中央處理單元的輸入端，另一路通過開斷次數統計預處理單元連接至中央處理單元的輸入端；本地報警單元和供電單元均連接在中央處理單元上。
4.根據權利要求3所述的真空斷路器電磨損在線檢測系統，其特徵是，中央處理單元上還設有通信接口單元，中央處理單元通過該通信接口單元與上位機相連。
5.根據權利要求3所述的真空斷路器電磨損在線檢測系統，其特徵是，所述電弧特性探測器主要由絕緣殼體以及設置在絕緣殼體內的電磁屏蔽層、磁芯和金屬感應線圈構成；電磁屏蔽層貼於絕緣殼體側壁及後端面的內側，柱形的磁芯位於絕緣殼體的中心，金屬感應線圈螺旋地環繞在磁芯的外圍，金屬感應線圈的兩端分別伸出絕緣殼體外作為電弧特性探測器的兩個輸出端。
全文摘要
本發明公開一種真空斷路器電磨損在線檢測方法及系統，主要由3個電流互感器、電流信號調理單元、模數轉換單元、3個電弧特性探測器、電弧信號調理單元、燃弧時間預處理單元、開斷次數統計預處理單元、中央處理單元、本地報警單元和供電單元組成。通過改進開斷電流加權累計方法中電壽命在線檢測實際參數的預測和選擇，克服依靠經驗數據進行評估計算時由於參數選擇範圍較寬，特別是開斷電流指數對單次磨損量累計引起較大結果偏差的影響。
文檔編號G01R31/327GK102879735SQ201210383299
公開日2013年1月16日 申請日期2012年10月11日 優先權日2012年10月11日
發明者範興明, 張鑫, 李震, 劉華東 申請人:桂林電子科技大學