一種配電開關設備運行可靠性與運行壽命的量化判定方法與流程
2024-03-24 04:25:05
本發明涉及一種判定方法，具體涉及一種配電開關設備運行可靠性與運行壽命的量化判定方法。
背景技術：
配電開關設備是電力系統中的重要組成部分，是保障配電電網運行安全的核心設備，配電開關設備性能的優劣直接影響到配電網乃至整個電力系統的運行安全。由於配電開關設備具有品種雜、數量大、涉及面廣和停電影響大等特點，設備的運行可靠性與運行壽命是決定配電網運行安全性和可靠性的基礎。長期以來配電開關設備的運行可靠性一直未得到應有的重視，缺乏基本的基礎數據資料收集，更缺乏科學有效的判定方法，一直停留在以經驗為主導的定性評估層面，已不能滿足智能電網發展的需求。這種定性評估方式存在以下弊端：
(1)由於採用以經驗為主導的定性評估，不僅對評估者的經驗要求很高，而且還要求評估者具有很好的公正性，否則人為因素和外部環境會對評估結果產生重大影響，甚至會導致評估結果的背離；
(2)由於評估者需要具備足夠的經驗，因此評估者需要熟悉各種配電開關設備的原理、結構、加工方法、工藝流程以及測試方法等，並且還需要具備相當長的工作經歷和實踐經歷，與現在智能電網與智能裝備製造業的高速發展無法匹配；
(3)由於採用的是定性評估，不具備可重複性，缺乏科學理論支撐，一旦更換評估者，評估結果將會出現較大的變化且無規律，對被評估者的說服力不足；
(4)由於定性評估方式不具有可追溯性，偏差大，效率低，不能滿足對大批量配電開關設備的評估。
技術實現要素：
為了克服上述現有技術的不足，本發明提供一種配電開關設備運行可靠性與運行壽命的量化判定方法，該方法能夠科學、高效、準確的對配電開關設備運行可靠性與運行壽命進行定量判定。
為了實現上述發明目的，本發明採取如下技術方案：
本發明提供一種配電開關設備運行可靠性與運行壽命的量化判定方法，所述量化判定方法具體包括以下步驟：
步驟1：確定配電開關設備的特徵參量；
步驟2：相同條件下對配電開關設備進行測試，並判斷測試結果是否具有收斂性，如果測試結果具有收斂性，則執行下一步，否則表明配電開關設備不具備運行可靠性；
步驟3：對配電開關設備運行可靠性與運行壽命進行量化判定。
所述步驟1中，配電開關設備的特徵參量包括配電開關設備的一次主迴路特徵參量、機械特性特徵參量、操作機構特徵參量、二次保護裝置特徵參量以及輔助與安全設備特徵參量。
配電開關設備的一次主迴路特徵參量包括一次主迴路的接觸電阻、耐受過電流能力和耐受過電壓能力；
配電開關設備的輔助與安全設備特徵參量包括電氣五防信號、聲音告警信號和視頻監視信號。
配電開關設備的機械特性特徵參量包括合閘時間、平均合閘速度、剛合速度、合閘彈跳、觸頭壓力、分閘時間、平均分閘速度、剛分速度和分閘過衝。
配電開關設備的操作機構特徵參量包括彈簧操作機構特徵參量和永磁操作機構特徵參量。
所述彈簧操作機構特徵參量包括第一合閘線圈特徵參量和第一分閘線圈特徵參量；
第一合閘線圈特徵參量包括第一合閘線圈的初始動作電流、初始動作電壓、穩態電流持續時間、線圈鐵心行程、線圈鐵心運動速度和復位彈簧的壓縮量；
第一分閘線圈特徵參量包括第一分閘線圈的初始動作電流、初始動作電壓、穩態電流持續時間、線圈鐵心行程、線圈鐵心運動速度和復位彈簧復位時間。
所述永磁操作機構特徵參量包括儲能電容特徵參量、第二合閘線圈特徵參量和第二分閘線圈特徵參量；
儲能電容特徵參量包括儲能電容的電壓、電容量、持續放電時間和放電電流；
第二合閘線圈特徵參量包括第二合閘線圈的初始動作電流、初始動作電壓、穩態電流持續時間、線圈鐵心行程和線圈鐵心運動速度；
第二分閘線圈特徵參量包括第二分閘線圈的初始動作電流、初始動作電壓、穩態電流持續時間、線圈鐵心行程和線圈鐵心運動速度。
配電開關設備的二次保護裝置特徵參量包括二次保護裝置的動作響應時間、保護動作時間、保護動作值、耐受EMC能力和通訊準確性。
所述步驟2中，相同條件下對配電開關設備進行測試，測試次數N不大於配電開關設備預期壽命的1/10，對於任一特徵參量，若任意4N/5次測試對應的測試結果均大於配電開關設備壽命標準下限且小於配電開關設備壽命標準上限，則表明測試結果具有收斂性，執行步驟3；否則表明測試結果不具有收斂性，進而配電開關設備不具備運行可靠性。
所述步驟3具體包括以下步驟：
步驟3-1：對測試結果進行擬合，得到擬合曲線後，根據擬合曲線推導出配電開關設備的預期推導結果，將預期推導結果與測試結果進行對比，若兩者不一致，則對擬合曲線進行修正，且反覆迭代，直至二者一致；
步驟3-2：在測試結果和預期推導結果一致的基礎上，進行2個以上周期的迭代，若迭代後預期推導結果與測試結果一致，則表明預期推導結果與測試結果一致對應的擬合曲線即為配電開關設備相應特徵參量的運行壽命變化曲線；
步驟3-3：通過該配電開關設備相應特徵參量的運行壽命變化曲線即可推導出配電開關設備的預期壽命內未來各個點的特徵參量，當某點的特徵參量達到配電開關設備壽命標準上限時，則該點即為拐點，該點的所對應的測試次數即為該配電開關設備對應特徵參量的最大運行壽命；
步驟3-4：以此類推，求得該配電開關設備所有特徵參量的最大運行壽命，運用木桶盛水短板理論，即可求得該配電開關設備的最終運行壽命。
所述配電開關設備包括斷路器、真空接觸器、負荷開關和隔離開關；所述斷路器包括真空斷路器和SF6斷路器，所述負荷開關包括真空負荷開關、SF6負荷開關和空氣式負荷開關。
與現有技術相比，本發明的有益效果在於：
1、本發明有效的提高對配電開關設備運行可靠性和運行壽命判定的準確性和效率，達到了控制劣質設備入網運行，又能夠達到配電網運行安全的目的；
2、本發明原理科學，操作簡便，具有很強創新和實用價值；
3、本發明中的收斂度判定和木桶盛水短板理論，可實現對不同的製造企業、同一企業中不同批次、同一批次中不同設備間的橫向和縱向判定，其判定結果準確、快捷；
4、本發明使得整個配電開關設備的運行可靠性和運行壽命判定對操作者的綜合素質要求明顯降低，可有效提高配電設備和配電網的運行安全水平，其社會效益十分顯著；
5、本發明中的特徵參量可根據不同類別的配電開關設備的特點進行確定，具體數量亦可根據判定需求進行增減，操作的靈活性很強；
6、本發明中判定方法，可擴展和延伸到其它電壓等級或其它行業，對這些的具有動態動 作特性的設備的運行可靠性和運行壽命判定均可。
附圖說明
圖1是本發明實施例中配電開關設備某特徵參量測試結果呈分散性示意圖；
圖2是本發明實施例中配電開關設備某特徵參量測試結果具有收斂性示意圖；
圖3是本發明實施例中2臺配電開關設備的同一特徵參量測試結果對比示意圖；
圖4是本發明實施例中特徵參量擬合過程示意圖。
具體實施方式
下面結合附圖對本發明作進一步詳細說明。
本發明提供的配電開關設備運行可靠性與運行壽命的量化判定方法能夠科學、高效、準確的對配電開關設備運行可靠性與運行壽命進行量化判定，在保證判定結果準確可靠的前提下，具備對判定結果的可追溯性和可重複驗證，能夠根據不同配電開關設備的特點，進行不同廠家同類設備間的運行可靠性和運行壽命量化判定，達到淘汰低水平製造企業，促使配電開關設備向高可靠性和高運行壽命轉變的目的。
本發明提供一種配電開關設備運行可靠性與運行壽命的量化判定方法，所述量化判定方法具體包括以下步驟：
步驟1：確定配電開關設備的特徵參量；
步驟2：相同條件下對配電開關設備進行測試，並判斷測試結果是否具有收斂性，如果測試結果具有收斂性，則執行下一步，否則表明配電開關設備不具備運行可靠性(測試結果不具有收斂性即為分散的)；
步驟3：對配電開關設備運行可靠性與運行壽命進行量化判定。
所述步驟1中，配電開關設備的特徵參量包括配電開關設備的一次主迴路特徵參量、機械特性特徵參量、操作機構特徵參量、二次保護裝置特徵參量以及輔助與安全設備特徵參量。
配電開關設備的一次主迴路特徵參量包括一次主迴路的接觸電阻、耐受過電流能力和耐受過電壓能力；
配電開關設備的輔助與安全設備特徵參量包括電氣五防信號、聲音告警信號和視頻監視信號。
配電開關設備的機械特性特徵參量包括合閘時間、平均合閘速度、剛合速度、合閘彈跳、觸頭壓力、分閘時間、平均分閘速度、剛分速度和分閘過衝。
配電開關設備的操作機構特徵參量包括彈簧操作機構特徵參量和永磁操作機構特徵參量。
所述彈簧操作機構特徵參量包括第一合閘線圈特徵參量和第一分閘線圈特徵參量；
第一合閘線圈特徵參量包括第一合閘線圈的初始動作電流、初始動作電壓、穩態電流持續時間、線圈鐵心行程、線圈鐵心運動速度和復位彈簧的壓縮量；
第一分閘線圈特徵參量包括第一分閘線圈的初始動作電流、初始動作電壓、穩態電流持續時間、線圈鐵心行程、線圈鐵心運動速度和復位彈簧復位時間。
所述永磁操作機構特徵參量包括儲能電容特徵參量、第二合閘線圈特徵參量和第二分閘線圈特徵參量；
儲能電容特徵參量包括儲能電容的電壓、電容量、持續放電時間和放電電流；
第二合閘線圈特徵參量包括第二合閘線圈的初始動作電流、初始動作電壓、穩態電流持續時間、線圈鐵心行程和線圈鐵心運動速度；
第二分閘線圈特徵參量包括第二分閘線圈的初始動作電流、初始動作電壓、穩態電流持續時間、線圈鐵心行程和線圈鐵心運動速度。
配電開關設備的二次保護裝置特徵參量包括二次保護裝置的動作響應時間、保護動作時間、保護動作值、耐受EMC能力和通訊準確性。
所述步驟2中，相同條件下對配電開關設備進行測試，測試次數N小於等於配電開關設備預期壽命的1/10，對於任一特徵參量，若任意4N/5次測試對應的測試結果均大於配電開關設備壽命標準下限且小於配電開關設備壽命標準上限，則表明測試結果具有收斂性，執行步驟3；否則表明測試結果不具有收斂性，進而配電開關設備不具備運行可靠性。
所述步驟3具體包括以下步驟：
步驟3-1：對測試結果進行擬合，得到擬合曲線後，根據擬合曲線推導出配電開關設備的預期推導結果，將預期推導結果與測試結果進行對比，若兩者不一致，則對擬合曲線進行修正，且反覆迭代，直至二者一致；
步驟3-2：在測試結果和預期推導結果一致的基礎上，進行2個以上周期的迭代，若迭代後預期推導結果與測試結果一致，則表明預期推導結果與測試結果一致對應的擬合曲線即為配電開關設備相應特徵參量的運行壽命變化曲線；
步驟3-3：通過該配電開關設備相應特徵參量的運行壽命變化曲線即可推導出配電開關設備的預期壽命內未來各個點的特徵參量，當某點的特徵參量達到配電開關設備壽命標準上限時，則該點即為拐點，該點的所對應的測試次數即為該配電開關設備對應特徵參量的最大運 行壽命；
步驟3-4：以此類推，求得該配電開關設備所有特徵參量的最大運行壽命，運用木桶盛水短板理論，即可求得該配電開關設備的最終運行壽命。
所述配電開關設備包括斷路器、真空接觸器、負荷開關和隔離開關；所述斷路器包括真空斷路器和SF6斷路器，所述負荷開關包括真空負荷開關、SF6負荷開關和空氣式負荷開關。
圖1為配電開關設備某特徵參量測試結果呈分散性示意圖，由圖1不難看出，該配電開關設備的這一特徵參量始終處於超越標準值的上下限值範圍，並且變化趨勢沒有規律，因此可以判定該配電開關設備不具備穩定運行能力，達不到預期使用壽命。
圖2為配電開關設備某特徵參量測試結果具有收斂性示意圖，由圖2不難看出，該配電開關設備的這一特徵參量在前期有超越設計值的上下限值範圍的情況，但隨後逐漸變化波動縮小，並且都處於標準值的上下限值範圍內，呈現收斂狀態，因此可以判定該配電開關設備具備穩定運行能力，有可能達到設計使用壽命。
圖3為2臺配電開關設備的同一特徵參量測試結果對比示意圖，由圖3不難看出，2臺配電開關設備的這一特徵參量在前期均有超越標準值的上下限值範圍的情況，但隨後逐漸變化波動縮小，並且都處於標準值的上下限值範圍內，呈現收斂狀態，同時可以看出虛線的曲線所代表的配電開關設備的測試結果波動性要高於另一配電開關設備，因此可以判定這2臺配電開關設備均具備穩定運行能力，有可能達到設計使用壽命，但虛線所代表的配電開關設備的運行可靠性要低於另一配電開關設備。
圖4為配電開關設備特徵參量擬合過程示意圖，由圖4不難看出，該配電開關設備的這一特徵參量呈現收斂狀態，同時可以看出後面的擬合曲線與測試結果是完全吻合的，這段曲線所對應的數學表達式可準確推導出該配電開關設備未來壽命周期內的各點所對應的特徵參量數值，並能找到壽命拐點。
最後應當說明的是：以上實施例僅用以說明本發明的技術方案而非對其限制，所屬領域的普通技術人員參照上述實施例依然可以對本發明的具體實施方式進行修改或者等同替換，這些未脫離本發明精神和範圍的任何修改或者等同替換，均在申請待批的本發明的權利要求保護範圍之內。