CN105548867A - 一种高压断路器触头状态诊断系统及方法 - Google Patents

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李雪
贺欣
刘宝成
于香英
张弛
王晓静
陈荣
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    • G01R31/327—Testing of circuit interrupters, switches or circuit-breakers
    • G01R31/3271—Testing of circuit interrupters, switches or circuit-breakers of high voltage or medium voltage devices
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Abstract

本发明涉及一种高压断路器触头状态诊断系统及方法，其主要技术特点是：该诊断系统由触头动态电阻测量装置和触头状态诊断装置连接构成；该方法包括：触头动态电阻测量装置得到断路器触头分闸过程的动态电阻-行程曲线；触头状态诊断装置计算分闸过程的动态电阻-行程曲线与初始曲线的相关系数以及弧触头接触部分面积；触头状态诊断装置将曲线的相关系数及弧触头接触部分面积与标准值进行比较判断，得出触头状态的诊断结果。本发明将动态电阻曲线的相关系数与弧触头接触部分面积作为特征量，并与标准值作比较，即可得出触头状态，方便对灭弧室内部情况进行有效诊断,具有诊断准确度高、检测速度快、方便快捷、不需拆卸灭弧室等优点。

Description

一种高压断路器触头状态诊断系统及方法
技术领域
本发明属于高压断路器故障检测技术领域，尤其是一种高压断路器触头状态诊断系统及方法。
背景技术
高压断路器是电网中重要的保护与控制设备，其可靠性直接影响到整个电力系统的安全稳定运行。断路器每次开断故障电流后，电弧会对触头产生一定程度的烧蚀，当触头烧蚀到一定程度之后可能导致高压断路器开断与绝缘能力的下降，为电网安全埋下隐患。目前，对断路器触头状态评价的试验项目主要是测量主回路电阻，即静态接触电阻，然而，由于高压断路器灭弧室的密封结构，一般方法很难对触头状态进行有效评估，而且其触头系统由主触头与弧触头并联而成，主回路电阻测量只能反映主触头的状态，而无法体现弧触头的接触情况，该测量方式难以保证触头状态评价的准确性。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种设计合理、准确可靠且使用方便的高压断路器触头状态诊断系统及方法。
本发明解决其技术问题是采取以下技术方案实现的：
一种高压断路器触头状态诊断系统，由触头动态电阻测量装置和触头状态诊断装置连接构成；所述触头动态电阻测量装置由动态电阻测试仪、大容量蓄电池、速度传感器和电流传感器及高压断路器触头连接构成，动态电阻测量装置测得的动态电阻-行程曲线被送入到状态诊断装置内；所述触头状态诊断装置由人机交互界面、数据学习模块、诊断参数计算模块及故障诊断过程模块构成，人机交互界面分别与数据学习模块及故障诊断过程模块相连接，数据学习模块及故障诊断过程模块与诊断参数计算模块相连接；所述触头状态诊断装置根据动态电阻-行程曲线与未烧蚀状态曲线数据计算得到曲线之间的相关系数从而对触头状态进行诊断，并计算动态电阻曲线中弧触头接触部分面积对触头状态进行诊断。
进一步，所述数据学习模块由数据读取模块、数据保存模块、标准设定模块依次连接构成，所述诊断参数计算模块包括曲线相关系数计算程序和电阻-行程积分面积计算程序，所述故障诊断过程模块包括推理模块及其输出的诊断参数模块、诊断预警模块及维修方案模块。
一种高压断路器触头状态诊断方法，其特征在于包括以下步骤：
步骤1、触头动态电阻测量装置得到断路器触头分闸过程的动态电阻-行程曲线，并将其导入至触头状态诊断装置内；
步骤2、触头状态诊断装置内置的曲线相关系数计算程序根据动态电阻-行程曲线计算分闸过程的动态电阻-行程曲线与初始曲线的相关系数ρ；触头状态诊断装置内置的电阻-行程积分面积计算程序对弧触头接触部分面积Ra*La进行计算；
步骤3、触头状态诊断装置内置的故障诊断过程模块将曲线的相关系数ρ及弧触头接触部分面积Ra*La与标准值进行比较判断，得出触头状态的诊断结果并将结果通过人机交互界面进行输出。
进一步，所述步骤3判断的原则为：如果弧触头接触部分面积Ra*La<6mΩ*mm则触头状态正常，如果6mΩ*mm<Ra*La<10mΩ*mm，则触头状态一般，如果10mΩ*mm<Ra*La<14mΩ*mm，则触头状态异常，如果Ra*La>14mΩ*mm，则触头状态严重；同时，规定相关系数ρ>0.9，则触头状态正常，如果0.8<ρ<0.9，则触头状态一般，如果0.6<ρ<0.8，则触头状态异常，如果ρ<0.6，则触头状态严重。
本发明的优点和积极效果是：
1、本发明通过触头动态电阻测量装置测量得到动态电阻曲线数据并由触头状态诊断装置与未烧蚀状态曲线数据进行对比，得到曲线之间的相关系数从而对触头状态进行诊断，同时通过计算动态电阻曲线中弧触头接触部分的面积对触头状态进行诊断，即可得出触头状态，方便对灭弧室内部情况进行有效诊断,为评价断路器触头状态和制定检修策略提供了重要的参考依据，具有诊断准确度高、检测速度快、方便快捷、不需拆卸灭弧室等优点。
2、本发明使用方便，可避免按时检修对灭弧室不必要的拆解，节约大量的人力、物力、财力，并减少系统不必要的停电检修，提高系统的可靠性。
附图说明
图1为本发明的触头状态诊断装置框图；
图2为典型分闸过程的动态电阻-行程曲线示意图。
具体实施方式
以下结合附图对本发明实施例做进一步详述：
一种高压断路器触头状态诊断系统，由触头动态电阻测量装置和触头状态诊断装置连接构成。所述触头动态电阻测量装置由动态电阻测试仪、大容量蓄电池、速度传感器和电流传感器及高压断路器触头连接构成，所述大容量蓄电池为高压断路器提供直流试验电流，所述速度传感器用来获取高压断路器触头速度信号，所述电流传感器用于获取回路电流信号，所述动态电阻测试仪用于控制高压断路器进行合分闸动作，收集速度、电流与电压信号并将三者结合进行计算分析得到分闸过程的动态电阻-行程曲线，如图2所示。动态电阻测量装置测得的动态电阻-行程曲线被送入到状态诊断装置内，由状态诊断装置根据动态电阻-行程曲线与未烧蚀状态曲线数据进行对比，得到曲线之间的相关系数从而对触头状态进行诊断，还可以通过计算动态电阻曲线中弧触头接触部分的面积对触头状态进行诊断。
所述触头状态诊断装置由人机交互界面、数据学习模块、诊断参数计算模块及故障诊断过程模块构成，人机交互界面分别与数据学习模块及故障诊断过程模块相连接，数据学习模块及故障诊断过程模块与诊断参数计算模块相连接。所述数据学习模块由数据读取模块、数据保存模块、标准设定模块依次连接构成，所述诊断参数计算模块包括曲线相关系数计算程序和电阻-行程积分面积计算程序，所述故障诊断过程模块包括推理模块及其输出的诊断参数模块、诊断预警模块及维修方案模块。
一种高压断路器触头状态诊断方法包括以下步骤：
首先，通过触头动态电阻测量装置得到断路器触头分闸过程的动态电阻-行程曲线，曲线可分为主触头部分与弧触头部分。
然后，将分闸过程的动态电阻-行程曲线导入触头状态诊断装置内，触头状态诊断装置内置的曲线相关系数计算程序根据动态电阻-行程曲线计算分闸过程的动态电阻-行程曲线与初始曲线的相关系数ρ；触头状态诊断装置内置的电阻-行程积分面积计算程序对弧触头接触部分面积Ra*La进行计算。
最后，故障诊断过程模块将曲线的相关系数ρ及弧触头接触部分面积Ra*La与标准值进行推理判断，得出触头状态的诊断结果并将结果通过人机交互界面进行输出。本发明将动态电阻曲线的相关系数与弧触头接触部分面积作为特征量，并与标准值作比较，规定弧触头接触部分面积Ra*La<6mΩ*mm则触头状态正常，6mΩ*mm<Ra*La<10mΩ*mm则触头状态一般，10mΩ*mm<Ra*La<14mΩ*mm则触头状态异常，Ra*La>14mΩ*mm则触头状态严重；同时，规定ρ>0.9则触头状态正常，0.8<ρ<0.9则触头状态一般，0.6<ρ<0.8则触头状态异常，ρ<0.6则触头状态严重。
需要强调的是，本发明所述的实施例是说明性的，而不是限定性的，因此本发明包括并不限于具体实施方式中所述的实施例，凡是由本领域技术人员根据本发明的技术方案得出的其他实施方式，同样属于本发明保护的范围。

Claims (4)

1.一种高压断路器触头状态诊断系统，其特征在于：由触头动态电阻测量装置和触头状态诊断装置连接构成；所述触头动态电阻测量装置由动态电阻测试仪、大容量蓄电池、速度传感器和电流传感器及高压断路器触头连接构成，动态电阻测量装置测得的动态电阻-行程曲线被送入到状态诊断装置内；所述触头状态诊断装置由人机交互界面、数据学习模块、诊断参数计算模块及故障诊断过程模块构成，人机交互界面分别与数据学习模块及故障诊断过程模块相连接，数据学习模块及故障诊断过程模块与诊断参数计算模块相连接；所述触头状态诊断装置根据动态电阻-行程曲线与未烧蚀状态曲线数据计算得到曲线之间的相关系数从而对触头状态进行诊断，并计算动态电阻曲线中弧触头接触部分面积对触头状态进行诊断。
2.根据权利要求1所述的一种高压断路器触头状态诊断系统，其特征在于：所述数据学习模块由数据读取模块、数据保存模块、标准设定模块依次连接构成，所述诊断参数计算模块包括曲线相关系数计算程序和电阻-行程积分面积计算程序，所述故障诊断过程模块包括推理模块及其输出的诊断参数模块、诊断预警模块及维修方案模块。
3.一种如权利要求1或2所述的高压断路器触头状态诊断系统的诊断方法，其特征在于包括以下步骤：
步骤1、触头动态电阻测量装置得到断路器触头分闸过程的动态电阻-行程曲线，并将其导入至触头状态诊断装置内；
步骤2、触头状态诊断装置内置的曲线相关系数计算程序根据动态电阻-行程曲线计算分闸过程的动态电阻-行程曲线与初始曲线的相关系数ρ；触头状态诊断装置内置的电阻-行程积分面积计算程序对弧触头接触部分面积Ra*La进行计算；
步骤3、触头状态诊断装置内置的故障诊断过程模块将曲线的相关系数ρ及弧触头接触部分面积Ra*La与标准值进行比较判断，得出触头状态的诊断结果并将结果通过人机交互界面进行输出。
4.根据权利要求3所述的一种高压断路器触头状态诊断方法，其特征在于：所述步骤3判断的原则为：如果弧触头接触部分面积Ra*La<6mΩ*mm则触头状态正常，如果6mΩ*mm<Ra*La<10mΩ*mm，则触头状态一般，如果10mΩ*mm<Ra*La<14mΩ*mm，则触头状态异常，如果Ra*La>14mΩ*mm，则触头状态严重；同时，规定相关系数ρ>0.9，则触头状态正常，如果0.8<ρ<0.9，则触头状态一般，如果0.6<ρ<0.8，则触头状态异常，如果ρ<0.6，则触头状态严重。
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