CN104808137B - 一种在线判断断路器故障的方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种在线判断断路器故障的方法，包括：将测量断路器行程的传感器电路，描绘行程曲线的显示装置，计算断路器行程曲线和判断断路器故障的微机装置，用于测量断路器行程历史数据与实测数据的对应关系，所述测量断路器行程的传感器电路得到断路器触头行程的历史和实时数据，通过比较得到断路器是否故障的判断，真正做到断路器的由定期检修到故障检修，大大提高断路器的运行效率。

Description

一种在线判断断路器故障的方法

技术领域

本发明涉电气设备领域，具体涉及一种在线判断断路器故障的方法。

背景技术

断路器是电力系统中非常重要的电气设备。现代用户对供电连续性的要求越来越高，相应地对断路器的可靠性也提出了更高的要求。这就要求对断路器的故障要有预测并减少断路器的定期检修。

真空断路器依靠机械部件的正确动作来完成其功能，所以每个部件都极为重要。真空断路器拒动、误动故障一类是因操动机构及传动系统的机械故障造成；开断与关合故障：这类故障是由断路器本体造成的，对于真空断路器而言，表现为灭弧室及波纹管漏气、真空度降低、切电容器组重燃、陶瓷管破裂等。

目前国内外真空断路器在线监测的内容已经有很多介绍。其中，公知的判断断路器故障的方法无论是在定期离线检验断路器时实测计算数据和断路器出厂参数(行程)比较，如：分合闸速度、刚分刚合速度、最大速度、平均速度、弹跳、分合闸时间等。在线检验数据量计算量大，单相数据不稳定会照成误判，反而对断路器的稳定运行造成影响。

发明内容

本发明要解决的技术问题是提供一种在线判断断路器故障的方法，利用传感器电路得到断路器触头的运动曲线电信号，将此电信号离散化，用电信号离散化数据分析断路器的动作特性是有效的，行程波形法对于断路器机构的变形、润滑故障诊断灵敏度高，也是机构和灭弧室磨损、部件故障、灭弧室及波纹管漏气、真空度降低、陶瓷管破裂等的特征表象。

为达到上述目的，本发明的技术方案如下：

一种在线判断断路器故障的方法，包括：

步骤一、将传感器安装在断路器主轴；

步骤二、将步骤一中的传感器接入传感器电路；

步骤三、在描绘断路器行程曲线的显示装置上设定原始行程数据采集次数；

步骤四、计算断路器行程曲线的微机装置按照步骤三设定的次数取得断路器完好状态下的欧几里德距离的两组特征数据：

断路器空载时，获得分闸操作基准数据J_分(n)和合闸操作基准数据J_合(n)；断路器带载时，获得分闸操作参考数据C_分(n)和合闸操作参考数据C_合(n)

步骤五、计算基准距离，

以及并存储于微机装置的存储器中；

步骤六、依据步骤四，以后断路器每操作一次将得到一组待检数据T_分(n)或T_合(n)，其中待检数据T_分(n)为断路器分闸操作时测定的数据，待检数据T_合(n)为断路器合闸操作时测定的数据；

依据步骤五可计算出T_分(n)与J_分(n)或T_合(n)与J_合(n)的欧几里德距离；

或

所述待测欧几里德距离与基准距离之比定义为判别比为R_*PB，即：

0≤R_*PB＜1.5 正常

1.5≤R_*PB＜3 异常

3≤R_*PB 故障

注：式中*分别代表合、分，下同。

在本发明的一个优选实施例中，所述传感器为行程位移传感器。

在本发明的一个优选实施例中，所述步骤三中设定原始行程数据采集次数 为空载运行和带载运行并按设定次数分合断路器。

在本发明的一个优选实施例中，所述步骤四中测定特征数据的方法为：

在断路器分、合闸操作时，按步骤一安装的传感器，通过步骤二，传感器电路的微机装置按10kHz的采样频率对行程波采样；

所述对行程波采样，按步骤三设定的次数得到与设定次数相同的数据组，经过对应采样点的加权平均即可分别得到断路器基准数据J_分(n)、J_合(n)和参考数据C_分(n)、C_合(n)。

在本发明的一个优选实施例中，所述步骤三中分合断路器设定次数均为10次。

通过上述技术方案，本发明的有益效果是：

本发明利用测量断路器行程的传感器电路，描绘行程曲线的显示装置，计算断路器行程曲线和判断断路器故障的微机装置，用于测量断路器行程波形的历史数据与实测数据的对应关系，通过行程波形法在线判断断路器是否故障的判断，真正做到断路器的由定期检修到故障检修，大大提高断路器的运行效率。

该方法易于实现，为断路器机械特性在线监测提供了一个有效的解决方案。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明的行程位移传感器接入传感器电路的示意图。

图2为本发明的显示装置和微机装置示意图。

具体实施方式

为了使本发明实现的技术手段、创作特征、达成目的与功效易于明白了解，下面结合具体图示，进一步阐述本发明。

一种在线判断断路器故障的方法，包括：

步骤一、将传感器安装在断路器主轴；

步骤二、将步骤一中的传感器接入传感器电路；

步骤三、在描绘断路器行程曲线的显示装置上设定原始行程数据采集次数；

步骤四、计算断路器行程曲线的微机装置按照步骤三设定的次数取得断路器完好状态下的欧几里德距离的两组特征数据：

断路器空载时，获得分闸操作基准数据J_分(n)和合闸操作基准数据J_合(n)；断路器带载时，获得分闸操作参考数据C_分(n)和合闸操作参考数据C_合(n)

步骤五、计算基准距离，

以及并存储于微机装置的存储器中；

步骤六、依据步骤四，以后断路器每操作一次将得到一组待检数据T_分(n)或T_合(n)，其中待检数据T_分(n)为断路器分闸操作时测定的数据，待检数据T_合(n)为断路器合闸操作时测定的数据；

依据步骤五可计算出T_分(n)与J_分(n)或T_合(n)与J_合(n)的欧几里德距离；

或

所述待测欧几里德距离与基准距离之比定义为判别比为R_*PB，即：

0≤R_*PB＜1.5 正常

1.5≤R_*PB＜3 异常

3≤R_*PB 故障

注：式中*分别代表合、分，下同。

判别比R_*PB应约等于1，待检状态与完好状态差异越大，则R_*PB的比值越 大，可见，R_*PB指标可以量化待检状态与完好状态的差异。根据经验可界定一个R_*PB指标的域值，当R_*PB的值大于该域值时，则认为待检状态异常或故障。

0≤R_*PB＜1.5 正常

1.5≤R_*PB＜3 异常

3≤R_*PB 故障

在断路器投运时，经若干次原始行程数据采集次数规定的例行操作，现场录取该断路器的行程波波纹做“指纹”，作为诊断的参考。将以后测到的行程波波形，与"指纹"比较，以判别断路器机械特性是否正常。

相似性原则算法简单效果良好，被广泛应用于信号处理中，根据相似性原则，对于同一高压断路器，同种状态下的重复操作过程中，行程波信号在一定范围内是稳定的，即采样的行程波信号波形是相似的。将当前采样的行程波信号与已知状态的行程波信号进行比较，分析它们的相似程度，据此可以作出判断。

对上述操作步骤进行详细介绍如下：

参照图1，为行程位移传感器接入传感器电路示意图，可以将断路器的触头机械位移(行程)，转换为电信号供微机装置通过AD转换采集处理。

U_2A、U_2B组成电压调理电路，其电源为隔离的外部单元，U4为线性光隔，用于隔离和抗干扰用，行程位移信号经U21A通用放大器和U20A双运算放大器的进一步滤波和调理后供AD转换用，并送至微机装置内处理。

参照图2，在描绘行程曲线的显示装置上设定原始行程数据采集次数，带载运行并按设定次数分合断路器，一个优选的方案是分、合闸各10次。

整定的次数存入微机装置，计算断路器行程曲线的微机装置按照步设定的10次操作数取得断路器完好状态下的欧几里德距离的两组特征数据，在断路器投运时进行10次空载分合操作，分别得到10次分闸操作基准数据J_分(n)和10次合闸操作基准数据J_合(n)，带载后再进行10次分合闸操作，分别得到10次分闸操作参考数据C_分(n)和10次合闸操作参考数据C_合(n)；永久保存在微机装置的存储器中。

在断路器以后的运行中，每操作一次，微机装置将根据操作类型和存储数据进行欧几里德距离比较。

一组优选的判别数据为：

0≤R_*PB＜1.5 正常

1.5≤R_*PB＜3 异常

3≤R_*PB 故障

从而在线得出断路器是否故障的结论。

本发明的实施例选用ZN28-12真空断路器进行进一步说明，经过上述方法测定出该型号的真空断路器的正常欧几里德距离在0.7≤R_*PB≤1.2范围波动。

灭弧室及波纹管漏气、真空度降低、陶瓷管破裂时测得10组数据的欧几里德距离在1.7≤R_*PB≤2.8范围波动。

机构及弹簧故障时：测得10组数据的欧几里德距离在3.1≤R_*PB。

这个结果在在线监测系统中已可使用。

本发明利用传感器电路得到断路器触头的运动曲线电信号，将此电信号离散化，由于每台断路器对于不同的操作，它的行程的顺序是不变的，波形具有良好的重复性，因此用行程的电信号离散化数据分析断路器的动作特性是有效的，行程波形法对于断路器机构的变形、润滑故障诊断灵敏度高，也是机构和灭弧室磨损、部件故障、灭弧室及波纹管漏气、真空度降低、陶瓷管破裂等的特征表象。

以上显示和描述了本发明的基本原理和主要特征和本发明的优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。

Claims (5)

1.一种在线判断断路器故障的方法，包括：

步骤一、将传感器安装在断路器主轴；

步骤二、将步骤一中的传感器接入传感器电路；

步骤三、在描绘断路器行程曲线的显示装置上设定原始行程数据采集次数；

步骤四、计算断路器行程曲线的微机装置按照步骤三设定的次数取得断路器完好状态下的欧几里德距离的两组特征数据：

断路器空载时，获得分闸操作基准数据J_分(n)和合闸操作基准数据J_合(n)；断路器带载时，获得分闸操作参考数据C_分(n)和合闸操作参考数据C_合(n)

步骤五、计算基准距离，

以及并存储于微机装置的存储器中；

步骤六、依据步骤四，以后断路器每操作一次将得到一组待检数据T_分(n)或T_合(n)，其中待检数据T_分(n)为断路器分闸操作时测定的数据，待检数据T_合(n)为断路器合闸操作时测定的数据；

依据步骤五可计算出T_分(n)与J_分(n)或T_合(n)与J_合(n)的欧几里德距离；

或

待测欧几里德距离与基准距离之比定义为判别比为R_*PB，即：

0≤R_*PB＜1.5 正常

1.5≤R_*PB＜3 异常

3≤R_*PB 故障

注：式中*分别代表合、分，下同。

2.根据权利要求1所述的一种在线判断断路器故障的方法，其特征在于，所述传感器为行程位移传感器。

3.根据权利要求1所述的一种在线判断断路器故障的方法，其特征在于，所述步骤三中设定原始行程数据采集次数为空载运行和带载运行并按设定次数分合断路器。

4.根据权利要求1所述的一种在线判断断路器故障的方法，其特征在于，所述步骤四中测定特征数据的方法为：

在断路器分、合闸操作时，按步骤一安装的传感器，通过步骤二，传感器电路的微机装置按10kHz的采样频率对行程波采样；

所述对行程波采样，按步骤三设定的次数得到与设定次数相同的数据组，经过对应采样点的加权平均即可分别得到断路器基准数据J_分(n)、J_合(n)和参考数据C_分(n)、C_合(n)。

5.根据权利要求1所述的一种在线判断断路器故障的方法，其特征在于，所述步骤三中分合断路器设定次数均为10次。