CN105466685A - 一种断路器操动弹簧储能状态的检测方法 - Google Patents

一种断路器操动弹簧储能状态的检测方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种断路器操动弹簧储能状态的检测方法,包含巡检和检修两个环节,在检测过程中,通过预先装设在断路器操动机构上的传感器对操动弹簧的特征参数进行读取,并对操动弹簧的储能状态进行评估,巡检环节应用于断路器正常运行阶段,通过对比操动弹簧的实时压力大小与其额定压力值,按预先完成的三级分类对操动弹簧的储能状态进行评估,此环节提供了断路器操动弹簧的日常带电巡检手段。检修环节应用于断路器停电检修阶段,通过操作断路器进行分闸、合闸及储能动作,采集其操动弹簧的特征参数,进行参数处理,通过加权计算所得的结果对操动弹簧的储能状态进行评估。该检测方法判断依据简单,避免了盲目检修,节约了检修人工和成本。

Description

一种断路器操动弹簧储能状态的检测方法
技术领域
本发明涉及电气设备故障监测技术领域,具体涉及一种断路器操动弹簧储能状态的检测方法。
背景技术
在使用弹簧操动机构的断路器中,操动弹簧是决定断路器性能的重要部件,其储能状态的优劣将直接影响断路器乃至整个电网的技术和安全性能。由于操动弹簧在断路器中是处于压缩和拉伸的变动载荷下工作的,长期使用中弹簧不可避免地会出现疲劳现象。操动弹簧储能状态的下降,可能导致断路器在运行过程中造成弹簧在分、合闸时产生拒动和误动事故甚至发生弹簧断裂。近年来,电力系统已发生多起因操动弹簧储能状态劣化引起的断路器故障。
目前,对断路器操动弹簧的储能状态进行针对性检测的方法很少。现有的方法主要是通过监测断路器的分合闸速度、动作时间、同期性等参数对断路器的整体性能进行判断,或者在断路器的检修过程中将其操动弹簧卸下并对其进行无损检测。
上述的第一种方法,无法实现对断路器操动弹簧状态的针对性检测,其通过断路器操动机构的整体性能间接的反映弹簧性能,准确性不高;第二种方法,虽能实现断路器操动弹簧的针对性检测,但其操作过程非常繁琐,且只能在断路器进行停电检修的过程中进行应用,无法实现操动弹簧储能状态的预防性检测。
发明内容
本发明所解决的技术问题是:通过监测断路器的分合闸速度、动作时间、同期性等参数对断路器的整体性能进行判断,间接反映其操动弹簧的性能,准确性不高,无法实现对断路器操动弹簧状态的针对性检测,只能在断路器进行停电检修的过程中进行应用,无法实现操动弹簧储能状态的预防性检测。
解决上述问题所采用的技术方案是:一种断路器操动弹簧储能状态的检测方法,包括巡检和检修两个环节,包含以下步骤:
(1)所述巡检环节,包括以下步骤:
①预先在断路器操动机构上装设传感器,使用手持式设备连接压力传感器读取操动弹簧的实时压力值P;
②通过对比操动弹簧的实时压力值P与其额定压力PN的大小对操动弹簧状态进行评估,当P>85%PN时,操动弹簧状态良好,无需对操动弹簧进行处理;当70%PN≤P≤85%PN时,操动弹簧处于待检的状态,需要对断路器进行停电检修,对操动弹簧故障进行排查;当P<70%PN时,操动弹簧处于更换的状态,需要立即更换操动弹簧;
(2)所述检修环节,包括以下步骤:
①通过操作断路器进行分闸、合闸及储能动作以获取操动弹簧的特征参数;
②将所述操动弹簧特征参数进行处理:采用线性函数对线性参数进行处理,正态分布函数对非线性参数进行处理;
③经过步骤②处理后的参数,进行加权计算,得到加权值G,当G≥0.8时,则判定操动弹簧状态良好,无需对操动弹簧进行处理;当0.6≤G<0.8时,则判定操动弹簧处于待检状态,需要对操动弹簧进行拆卸检修,对弹簧卡涩、套筒内进入杂物问题进行排查;当G<0.6时,则判定操动弹簧处于更换的状态,需要立即更换操动弹簧。
进一步的,所述步骤(2)的步骤①所述操动弹簧的特征参数包括:弹簧动作参数、弹簧压力参数和电机储能参数;所述弹簧动作参数包括动作时间、动作速度和累计动作次数,所述弹簧压力参数包括最大压力和最小压力,所述电机储能参数包括电机电流和电机工作时间。
进一步的,所述步骤(2)的步骤②所述采用线性函数对线性参数进行处理,正态分布函数对非线性参数进行处理,包括以所述累计动作次数分析线性参数处理和以所述最大压力分析非线性参数处理;所述累计动作次数分析线性参数处理的结果为:式中N为所述操动弹簧的额定动作次数,n为实际动作次数;所述最大压力分析非线性参数处理的结果为:式中A±a为所述操动弹簧的最大压力范围,V为实际最大压力。
更进一步的,所述步骤(2)的步骤③所述加权值G的计算公式为:G=A(a1x11+a2x12+a3x13)+B(b1x21+b2x22)+C(c1x31+c2x32),式中:A、B、C为所述弹簧动作参数、弹簧压力参数、电机储能参数所分配的权重值;a1、a2、a3为所述弹簧动作时间、动作速度、累计动作次数所分配的权重值;x11、x12、x13为所述弹簧动作时间、动作速度、累计动作次数经所述参数处理的结果值;b1、b2为所述弹簧最大压力、最小压力所分配的权重值;x21、x22为所述弹簧最大压力、最小压力经所述参数处理的结果值;c1、c2为所述电机电流、电机工作时间所分配的权重值;x31、x32为所述电机电流、电机工作时间经所述参数处理的结果值。
本发明的工作过程如下:断路器操动弹簧储能状态的检测方法包括巡检和检修两个环节,将弹簧状态分成良好、待检、更换三种状态。
巡检环节应用于断路器正常运行阶段,处于该阶段的断路器动作频率极低,其操动弹簧处于长时间的压缩储能状态。在检测过程中,通过预先装设在断路器操动机构上的传感器对操动弹簧的特征参数进行读取,并对操动弹簧的储能状态进行评估。通过对比操动弹簧的实时压力大小与其额定压力值,按预先设定的三级分类对操动弹簧的储能状态进行评估,此环节提供了断路器操动弹簧的日常带电巡检手段。
检修环节应用于断路器停电检修阶段,通过操作断路器进行分闸、合闸及储能动作,采集其操动弹簧的特征参数,进行参数处理,最后完成加权计算。通过加权计算所得的结果对操动弹簧的储能状态进行评估,此环节提供了断路器操动弹簧的停电检修手段。
本发明有益效果是:同现有技术相比,具有如下优点:
(1)适用范围广泛,可对所有使用弹簧操动机构的断路器进行操动弹簧的储能状态检测;
(2)本发明提出的检测方法能够填补现有断路器机械特性检测对于操动弹簧检测的空白;
(3)本检测方法提供了断路器操动弹簧的带电巡检和停电检修两种检测手段,判断依据简单,减小了盲目检修的现象,节约了检修人工和成本,优化检测策略。
附图说明
图1为本发明巡检环节的流程图;
图2为本发明检修环节的流程图。
具体实施方式
如图1所示,本实施例采用如下技术方案:一种断路器操动弹簧储能状态的检测方法,包括巡检和检修两个环节,包含以下步骤:
(1)所述巡检环节,包括以下步骤:
①预先在断路器操动机构上装设传感器,使用手持式设备连接压力传感器读取操动弹簧的实时压力值P;
②通过对比操动弹簧的实时压力值P与其额定压力PN的大小对操动弹簧状态进行评估,当P>85%PN时,操动弹簧状态良好,无需对操动弹簧进行处理;当70%PN≤P≤85%PN时,操动弹簧处于待检的状态,需要对断路器进行停电检修,对操动弹簧故障进行排查;当P<70%PN时,操动弹簧处于更换的状态,需要立即更换操动弹簧;
(2)所述检修环节,包括以下步骤:
①通过操作断路器进行分闸、合闸及储能动作以获取操动弹簧的特征参数;
②将所述操动弹簧特征参数进行处理:采用线性函数对线性参数进行处理,正态分布函数对非线性参数进行处理;
③经过步骤②处理后的参数,进行加权计算,得到加权值G,当G≥0.8时,则判定操动弹簧状态良好,无需对操动弹簧进行处理;当0.6≤G<0.8时,则判定操动弹簧处于待检状态,需要对操动弹簧进行拆卸检修,对弹簧卡涩、套筒内进入杂物问题进行排查;当G<0.6时,则判定操动弹簧处于更换的状态,需要立即更换操动弹簧。
所述步骤(2)的步骤①所述操动弹簧的特征参数包括:弹簧动作参数、弹簧压力参数和电机储能参数;所述弹簧动作参数包括动作时间、动作速度和累计动作次数,所述弹簧压力参数包括最大压力和最小压力,所述电机储能参数包括电机电流和电机工作时间。
所述步骤(2)的步骤②所述采用线性函数对线性参数进行处理,正态分布函数对非线性参数进行处理,包括以所述累计动作次数分析线性参数处理和以所述最大压力分析非线性参数处理;所述累计动作次数分析线性参数处理的结果为:式中N为所述操动弹簧的额定动作次数,n为实际动作次数;所述最大压力分析非线性参数处理的结果为:式中A±a为所述操动弹簧的最大压力范围,V为实际最大压力。
所述步骤(2)的步骤③所述加权值G的计算公式为:G=A(a1x11+a2x12+a3x13)+B(b1x21+b2x22)+C(c1x31+c2x32),式中:A、B、C为所述弹簧动作参数、弹簧压力参数、电机储能参数所分配的权重值;a1、a2、a3为所述弹簧动作时间、动作速度、累计动作次数所分配的权重值;x11、x12、x13为所述弹簧动作时间、动作速度、累计动作次数经所述参数处理的结果值;b1、b2为所述弹簧最大压力、最小压力所分配的权重值;x21、x22为所述弹簧最大压力、最小压力经所述参数处理的结果值;c1、c2为所述电机电流、电机工作时间所分配的权重值;x31、x32为所述电机电流、电机工作时间经所述参数处理的结果值。
如图1所示,本发明的巡检环节应用于断路器的正常运行阶段,使用手持式设备连接压力传感器读取操动弹簧的实时压力值P,通过对比操动弹簧的实时压力P与其额定压力PN的大小,按等级分类,良好、待检、更换,对操动弹簧状态进行评估。
如P>85%PN,则判定操动弹簧处于良好的状态,表明其状态特性基本处于出厂值或最优值,无需对操动弹簧进行处理。
如70%PN≤P≤85%PN,则判定操动弹簧处于待检的状态,表明其状态特性发生了一定程度的劣化,或因某种异常位置导致操动弹簧无法正常出力,此时需要对断路器进行停电检修,对操动弹簧故障进行排查。
如P<70%PN,则判定操动弹簧处于更换的状态,表明其状态特性已超出安全阈值,严重影响断路器的整体性能,需要立即更换操动弹簧。
所述检测方法的巡检环节提供了断路器操动弹簧的日常带电巡检手段。
如图2所示,本发明的检修环节应用于断路器的停电检修阶段,通过操作断路器进行分闸、合闸及储能动作以获取操动弹簧的特征参数:弹簧动作参数包括:动作时间、动作速度、累计动作次数,弹簧压力参数包括:最大压力、最小压力,电机储能参数包括电机电流、电机工作时间。
将所述操动弹簧特征参数进行处理:采用线性函数对线性参数进行处理,正态分布函数对非线性参数进行处理。
以累计动作次数为例,分析线性参数处理方法。操动弹簧的额定动作次数为N,实际动作次数为n,则累计动作次数的参数处理结果为:
以最大压力为例,分析非线性参数处理方法。操动弹簧的最大压力范围为A±a,实际最大压力为V,则最大压力的参数处理结果为:
将所述处理后的参数,按照下面公式进行加权计算:
G=A(a1x11+a2x12+a3x13)+B(b1x21+b2x22)+C(c1x31+c2x32)
其中:A、B、C为弹簧动作参数、弹簧压力参数、电机储能参数所分配的权重值;
a1、a2、a3为弹簧动作时间、动作速度、累计动作次数所分配的权重值;
x11、x12、x13为弹簧动作时间、动作速度、累计动作次数经参数处理后的结果值;
b1、b2为弹簧最大压力、最小压力所分配的权重值;
x21、x22为弹簧最大压力、最小压力经参数处理后的结果值;
c1、c2为电机电流、电机工作时间所分配的权重值;
x31、x32为电机电流、电机工作时间经参数处理后的结果值。
若加权计算结果G≥0.8,则判定操动弹簧处于良好的状态,表明其状态特性基本处于出厂值或最优值,无需对操动弹簧进行处理。
若0.6≤G<0.8,则判定操动弹簧处于待检的状态,表明其状态特性较出厂状态已发生了一定程度的劣化,存在一定的故障可能性。需要对操动弹簧进行拆卸检修,对弹簧卡涩、套筒内进入杂物等问题进行排查。
若G<0.6,则判定操动弹簧处于更换的状态,表明其状态特性已超出安全阈值,严重影响断路器的整体性能,需要立即更换操动弹簧。
所述检测方法的检修环节提供了断路器操动弹簧的停电检修手段。
综上所述,该方法可以对断路器操动弹簧储能状态进行针对性的检测,而且既可在断路器的运行过程中进行,也可在断路器的检修过程中进行。
以上结合附图对本发明进行了示例性描述,显然本发明的具体实现并不受上述方式的限制。本发明适用范围广泛,可对所有使用弹簧操动机构的断路器进行操动弹簧的储能状态检测。其他任何未背离本发明的原理下所作的改变、修饰、替代、组合、简化,或未经改进直接应用于其他场合的,均应为等效的置换方式,都包含在本发明的保护范围之内。

Claims (4)

1.一种断路器操动弹簧储能状态的检测方法,其特征在于:包括巡检和检修两个环节,包含以下步骤:
(1)所述巡检环节,包括以下步骤:
①预先在断路器操动机构上装设传感器,使用手持式设备连接压力传感器读取操动弹簧的实时压力值P;
②通过对比操动弹簧的实时压力值P与其额定压力PN的大小对操动弹簧状态进行评估,当P>85%PN时,操动弹簧状态良好,无需对操动弹簧进行处理;当70%PN≤P≤85%PN时,操动弹簧处于待检的状态,需要对断路器进行停电检修,对操动弹簧故障进行排查;当P<70%PN时,操动弹簧处于更换的状态,需要立即更换操动弹簧;
(2)所述检修环节,包括以下步骤:
①通过操作断路器进行分闸、合闸及储能动作以获取操动弹簧的特征参数;
②将所述操动弹簧特征参数进行处理:采用线性函数对线性参数进行处理,正态分布函数对非线性参数进行处理;
③经过步骤②处理后的参数,进行加权计算,得到加权值G,当G≥0.8时,则判定操动弹簧状态良好,无需对操动弹簧进行处理;当0.6≤G<0.8时,则判定操动弹簧处于待检状态,需要对操动弹簧进行拆卸检修,对弹簧卡涩、套筒内进入杂物问题进行排查;当G<0.6时,则判定操动弹簧处于更换的状态,需要立即更换操动弹簧。
2.根据权利要求1所述的断路器操动弹簧储能状态的检测方法,其特征在于:所述步骤(2)的步骤①所述操动弹簧的特征参数包括:弹簧动作参数、弹簧压力参数和电机储能参数;所述弹簧动作参数包括动作时间、动作速度和累计动作次数,所述弹簧压力参数包括最大压力和最小压力,所述电机储能参数包括电机电流和电机工作时间。
3.根据权利要求2所述的断路器操动弹簧储能状态的检测方法,其特征在于:所述步骤(2)的步骤②所述采用线性函数对线性参数进行处理,正态分布函数对非线性参数进行处理,包括以所述累计动作次数分析线性参数处理和以所述最大压力分析非线性参数处理;所述累计动作次数分析线性参数处理的结果为:式中N为所述操动弹簧的额定动作次数,n为实际动作次数;所述最大压力分析非线性参数处理的结果为:式中A±a为所述操动弹簧的最大压力范围,V为实际最大压力。
4.根据权利要求3所述的断路器操动弹簧储能状态的检测方法,其特征在于:所述步骤(2)的步骤③所述加权值G的计算公式为:
G=A(a1x11+a2x12+a3x13)+B(b1x21+b2x22)+C(c1x31+c2x32),式中:A、B、C为所述弹簧动作参数、弹簧压力参数、电机储能参数所分配的权重值;a1、a2、a3为所述弹簧动作时间、动作速度、累计动作次数所分配的权重值;x11、x12、x13为所述弹簧动作时间、动作速度、累计动作次数经所述参数处理的结果值;b1、b2为所述弹簧最大压力、最小压力所分配的权重值;x21、x22为所述弹簧最大压力、最小压力经所述参数处理的结果值;c1、c2为所述电机电流、电机工作时间所分配的权重值;x31、x32为所述电机电流、电机工作时间经所述参数处理的结果值。
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Address after: 650000 No. 39 East extension Road, Yunnan, Kunming

Patentee after: KUNMING POWER SUPPLY BUREAU, YUNNAN POWER GRID CO., LTD.

Address before: 650000 Kunming Power Supply Bureau of Yunnan Power Grid Co., Ltd. Kunming, 63 East extension Road, Yunnan

Co-patentee before: WUHAN University

Patentee before: KUNMING POWER SUPPLY BUREAU, YUNNAN POWER GRID CO., LTD.