CN101819255B - 基于非线性计算断路器的有效开断次数的方法 - Google Patents

Abstract

一种基于非线性计算断路器的有效开断次数的方法，涉及电力系统的一次设备运行数据的数值处理技术领域，所解决的是计算断路器的有效开断次数的技术问题。该方法的步骤如下：1)建立断路器的参数模型；2)将断路器的运行状态设置为故障状态、正常合状态和正常分状态；3)根据断路器的三种运行状态分别建立三种状态模型；4)将监测到的断路器的实时运行状态匹配到相对应的状态模型中进行求解，然后进行加权求和得出断路器的有效开断次数；5)根据断路器的参数模型，及步骤4计算得到的断路器的有效开断次数，得出当前的断路器运行工况，并制定检修计划和检修时间。本发明提供的方法，能准确、快速、实时的计算出断路器的有效开断次数。

Description

基于非线性计算断路器的有效开断次数的方法

技术领域

本发明涉及的电力系统的一次设备运行数据的数值处理的技术，特别是涉及一种电力系统中的基于非线性计算断路器的有效开断次数的方法的技术。

背景技术

断路器在电力系统的控制中扮演着及其重要的角色，断路器性能的优劣、动作时间、开断能力都会直接影响到实际电网的安全运行，为保证断路器始终工作在最佳工作状态，

断路器的检修工作对保障断路器的正常运行具有很大的作用。由于无法准确、快速、实时的计算出断路器的有效开断次数，因此目前对断路器的检修通常采用定期检修方式和不定期检修方式；这两种检修方式进行检修时，都采用先对设备进行假设命题，然后逐个排除的方法，这种方法具有以下缺陷：

1)当检修周期较短时，会由于检修时间间隔太短而浪费人力、物力，还可能会损失部分负荷；

2)当检修周期较长时，会由于检修时间间隔太长而使某些断路器可能出现运行异常而不能及时消除，从而导致事故发生。

发明内容

针对上述现有技术中存在的缺陷，本发明所要解决的技术问题是提供一种基于非线性计算断路器的有效开断次数的方法，该方法能准确、快速、实时的计算断路器的有效开断次数。

为了解决上述技术问题，本发明所提供的一种基于非线性计算断路器的有效开断次数的方法，其特征在于，具体步骤如下：

1)根据断路器的保护起动电流I_a、额定开断电流I_ld、设计寿命L_d、上次检修时间点T_s、额定开断次数A_t和检修间隔T_r建立断路器的参数模型；

2)对断路器实时运行的事项顺序记录进行监测，并根据监测结果将断路器的运行状态设置为以下三种：

a)若监测结果为断路器的保护装置启动，则将断路器的运行状态设置为故障状态；

b)若监测结果为断路器的保护装置未启动，但断路器出现分到合的变位，则将断路器的运行状态设置为正常合状态；

c)若监测结果为断路器的保护装置未启动，但断路器出现合到分的变位，则将断路器的运行状态设置为正常分状态；

3)根据断路器的三种运行状态分别建立三种状态模型，每种状态模型的目标函数均为：

其中，f(x)为断路器的有效开断次数，为断路器的故障动作次数，为断路器的正常开断动作次数，为断路器的正常闭合动作次数；

选取计算时间起点为上次检修时间T_s，得到：

∫f(x)d_x＝∑W₁e^ó(x)+∑W₂e^ó1(x)+∑W₃e^ó2(x)；

式中：e＝2.71818

其中，∫f(x)d_x为断路器的有效开断次数，d_x为时间微分，W₁为断路器的故障动作权值，W₂为断路器的正常开断动作权值，W₃为断路器的正常闭合动作权值，e^ó(x)为断路器的故障动作有效次数，e^ó1(x)为断路器的正常开断动作有效次数，e^ó2(x)为断路器的正常闭合动作有效次数，e为自然对数的欧拉常数，ó(x)为故障电流的相对严重程度，ó1(x)为负荷电流的大小程度，ó2(x)为负荷电流的大小程度；

其中，ó(x)、ó1(x)和ó2(x)均为线性函数；

设ó(x)的一次斜率为K，ó1(x)的一次斜率为K₁，ó2(x)为一次斜率为K₂，则：

ó(x)＝KI_d/I_ld；

ó1(x)＝K₁I₁/I_ld；

ó2(x)＝K₂I₂/I_ld；

其中，I_d为故障电流，I_ld为正常开断电流，I₁为开断前实时负荷电流，I₂为闭合后实时负荷电流；

令：

I_d＝K_dI_a；

式中：2≤K_d≤5

则：

ó(x)＝K K_dI_a/I_ld；

其中，I_a为保护起动电流，K_d为线性系数；

4)实时监测断路器的运行状态，将监测到的运行状态匹配到步骤3中所建立的与该运行状态相对应的状态模型中，并求解断路器的三种状态模型的目标函数，然后进行加权求和得出断路器的有效开断次数为：

$=\mathrm{\Σ}{W}_1{e}^{{\mathrm{KI}}_a/I_{\mathrm{ld}}}+\mathrm{\Σ}{W}_2{e}^{K_1{I}_1/I_{\mathrm{ld}}}+\mathrm{\Σ}{W}_3{e}^{K_2{I}_2/I_{\mathrm{ld}}};$

5)根据断路器的参数模型，及步骤4计算得到的断路器的有效开断次数，得出当前的断路器运行工况，并根据以下规则制定检修计划和检修时间：

a)若断路器的有效开断次数∫f(x)d_x＞＝A_t T_r/L_d，则开始检修此设备，并将上次检修时间点T_s修改为当前时间T_e；

b)若断路器的有效开断次数∫f(x)d_x＜A_t T_r/L_d，则无需检修此设备，而且不改动上次检修时间点T_s。

进一步的，所述步骤3中，W₁、W₂和W₃的取值分别为：W₁＝1.2，W₂＝0.2，W₃＝0.1；ó(x)、ó1(x)和ó2(x)的一次斜率K、K₁和K₂的取值分别为：K＝2，K₁＝1，K₂＝1。

本发明提供的基于非线性计算断路器的有效开断次数的方法，根据断路器的运行情况将其运行状态分为故障状态、正常合状态和正常分状态三种，再根据断路器的三种运行状态分别建立三种状态模型，然后实时监测断路器的运行状态，并将监测到的运行状态匹配到相应的状态模型中求解，从而准确、快速、实时的计算出断路器的有效开断次数，得出当前的断路器运行工况，给检修人员制定检修计划和检修时间提供了有效依据。

附图说明

图1是本发明实施例的基于非线性计算断路器的有效开断次数的方法的计算流程图；

图2是在故障情况下断路器的有效开断次数与故障电流的关系图；

图3是在正常合情况下断路器的有效开断次数与负荷电流的关系图；

图4是在正常分情况下断路器的有效开断次数与负荷电流的关系图。

具体实施方式

以下结合附图说明对本发明的实施例作进一步详细描述，但本实施例并不用于限制本发明，凡是采用本发明的相似结构及其相似变化，均应列入本发明的保护范围。

如图1-图4所示，本发明实施例所提供的一种基于非线性计算断路器的有效开断次数的方法，其特征在于，具体步骤如下：

1)根据断路器的保护起动电流I_a、额定开断电流I_ld、设计寿命(按日计算)L_d、上次检修时间点T_s、额定开断次数A_t和检修间隔T_r建立断路器的参数模型；

2)对断路器实时运行的事项顺序记录(SOE)进行监测，并根据监测结果将断路器的运行状态设置为以下三种：

a)若监测结果为断路器的保护装置启动，则将断路器的运行状态设置为故障状态，记为S_f；

b)若监测结果为断路器的保护装置未启动，但断路器出现分到合的变位，则将断路器的运行状态设置为正常合状态，记为S_c；

c)若监测结果为断路器的保护装置未启动，但断路器出现合到分的变位，则将断路器的运行状态设置为正常分状态，记为S_o；

即： $\left\{\begin{array}{c}a)S_f=1,S_c=0,S_o=0\\ b)S_f=0,S_c=1,S_o=0\\ c)S_f=0,S_c=0,S_o=1\end{array}\right.$

3)根据断路器的三种运行状态分别建立三种状态模型，每种状态模型的目标函数均为：

其中，f(x)为断路器的有效开断次数，为断路器的故障动作次数，为断路器的正常开断动作次数，为断路器的正常闭合动作次数；

选取计算时间起点为上次检修时间T_s，得到：

∫f(x)d_x＝∑W₁e^ó(x)+∑W₂e^ó1(x)+∑W₃e^ó2(x)；

式中：e＝2.71818

其中，∫f(x)d_x为断路器的有效开断次数，d_x为时间微分，W₁为断路器的故障动作权值，W₂为断路器的正常开断动作权值，W₃为断路器的正常闭合动作权值，e^ó(x)为断路器的故障动作有效次数，e^ó1(x)为断路器的正常开断动作有效次数，e^ó2(x)为断路器的正常闭合动作有效次数，e为自然对数的欧拉常数，ó(x)为故障电流的相对严重程度，ó1(x)为负荷电流的大小程度，ó2(x)为负荷电流的大小程度；

其中，ó(x)、ó1(x)和ó2(x)均为线性函数；

设ó(x)的一次斜率为K，ó1(x)的一次斜率为K₁，ó2(x)为一次斜率为K₂，则：

ó(x)＝KI_d/I_ld；

ó1(x)＝K₁I₁/I_ld；

ó2(x)＝K₂I₂/I_ld；

其中，I_d为故障电流，I_ld为正常开断电流，I₁为开断前实时负荷电流，I₂为闭合后实时负荷电流；

令：

I_d＝K_dI_a；

式中：2≤K_d≤5

则：

ó(x)＝K K_dI_a/I_ld；

其中，I_a为保护起动电流，K_d为线性系数；

4)实时监测断路器的运行状态，将监测到的运行状态匹配到步骤3中所建立的与该运行状态相对应的状态模型中，并求解断路器的三种状态模型的目标函数，然后进行加权求和得出断路器的有效开断次数为：

$=\mathrm{\Σ}{W}_1{e}^{{\mathrm{KI}}_a/I_{\mathrm{ld}}}+\mathrm{\Σ}{W}_2{e}^{K_1{I}_1/I_{\mathrm{ld}}}+\mathrm{\Σ}{W}_3{e}^{K_2{I}_2/I_{\mathrm{ld}}};$

5)根据断路器的参数模型，及步骤4计算得到的断路器的有效开断次数，得出当前的断路器运行工况，并根据以下规则制定检修计划和检修时间：

a)若断路器的有效开断次数∫f(x)d_x＞＝A_t T_r/L_d，则开始检修此设备，并将上次检修时间点T_s修改为当前时间T_e；

b)若断路器的有效开断次数∫f(x)d_x＜A_t T_r/L_d，则无需检修此设备，而且不改动上次检修时间点T_s；

本发明实施例中，W₁、W₂和W₃的取值分别为：W₁＝1.2，W₂＝0.2，W₃＝0.1；

ó(x)、ó1(x)和ó2(x)的一次斜率K、K₁和K₂的取值分别为：K＝2，K₁＝1，K₂＝1。

Claims (2)

1.一种基于非线性计算断路器的有效开断次数的方法，其特征在于，具体步骤如下：

1)根据断路器的保护起动电流I_a、额定开断电流I_ld、设计寿命L_d、上次检修时间点T_s、额定开断次数A_t和检修间隔T_r建立断路器的参数模型；

2)对断路器实时运行的事项顺序记录进行监测，并根据监测结果将断路器的运行状态设置为以下三种：

a)若监测结果为断路器的保护装置启动，则将断路器的运行状态设置为故障状态；

b)若监测结果为断路器的保护装置未启动，但断路器出现分到合的变位，则将断路器的运行状态设置为正常合状态；

c)若监测结果为断路器的保护装置未启动，但断路器出现合到分的变位，则将断路器的运行状态设置为正常分状态；

3)根据断路器的三种运行状态分别建立三种状态模型，每种状态模型的目标函数均为：

其中，f(x)为断路器的有效开断次数，为断路器的故障动作次数，为断路器的正常开断动作次数，为断路器的正常闭合动作次数；

选取计算时间起点为上次检修时间T_s，得到：

∫f(x)d_x＝∑W₁e^ó(x)+∑W₂e^ó1(x)+∑W₃e^ó2(x)；

式中：e＝2.71818

其中，∫f(x)d_x为断路器的有效开断次数，d_x为时间微分，W₁为断路器的故障动作权值，W₂为断路器的正常开断动作权值，W₃为断路器的正常闭合动作权值，e^ó(x)为断路器的故障动作有效次数，e^ó1(x)为断路器的正常开断动作有效次数，e^ó2(x)为断路器的正常闭合动作有效次数，e为自然对数的欧拉常数，ó(x)为故障电流的相对严重程度，ó1(x)为负荷正常开断前的电流的大小程度，ó2(x)为负荷正常闭合时电流的大小程度；

其中，ó(x)、ó1(x)和ó2(x)均为线性函数；

设ó(x)的一次斜率为K，ó1(x)的一次斜率为K₁，ó2(x)为一次斜率为K₂，则：

ó(x)＝KI_d/I_ld；

ó1(x)＝K₁I₁/I_ld；

ó2(x)＝K₂I₂/I_ld；

其中，I_d为故障电流，I_ld为正常开断电流，I₁为开断前实时负荷电流，I₂为闭合后实时负荷电流；

令：

I_d＝K_dI_a；

式中：2≤K_d≤5

则：

ó(x)＝K K_dI_a/I_ld；

其中，I_a为保护起动电流，K_d为线性系数；

4)实时监测断路器的运行状态，将监测到的运行状态匹配到步骤3)中所建立的与该运行状态相对应的状态模型中，并求解断路器的三种状态模型的目标函数，然后进行加权求和得出断路器的有效开断次数为：

5)根据断路器的参数模型，及步骤4)计算得到的断路器的有效开断次数，得出当前的断路器运行工况，并根据以下规则制定检修计划和检修时间：

a)若断路器的有效开断次数∫f(x)d_x＞＝A_t T_r/L_d，则开始检修此设备，并将上次检修时间点T_s修改为当前时间T_e；

b)若断路器的有效开断次数∫f(x)d_x＜A_t T_r/L_d，则无需检修此设备，而且不改动上次检修时间点T_s。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述步骤3)中，W₁、W₂和W₃的取值分别为：W₁＝1.2，W₂＝0.2，W₃＝0.1；ó(x)、ó1(x)和ó2(x)的一次斜率K、K₁和K₂的取值分别为：K＝2，K₁＝1，K₂＝1。