CN106644436A - 一种断路器机械特性的评定方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种用于断路器机械特性的评定方法，主要包括以下步骤：在断路器机械寿命实验过程中，监测记录每次操作的行程曲线；在所述的所有行程曲线上获取某一确定时刻的行程值，构成一个离散数列；对离散数列分析其概率分布类型；根据其概率分布类型，确定该时刻下的行程值的合理阈值区间；重复上述过程，获取断路器动作过程不同时刻的行程阈值区间；根据上述所得各个时刻的行程阈值区间，结合相关标准，确定断路器机械特性的评价判据，进一步确定断路器机械特性是否异常。

Description

一种断路器机械特性的评定方法

【技术领域】

本发明涉及电气设备维护保障领域，特别涉及一种断路器机械特性的评定方法。

【背景技术】

断路器是输电网络中的关键设备，其运行状态直接关系到整个电网的安全可靠运行，随着经济发展，社会进步，我国无论对用电的容量及用电的质量都提出了更高的要求，使得断路器的使用也与日俱增。调查显示断路器操作机构的机械故障在所有故障占有相当大的比例，因此无论制造厂和用户均把断路器的机械特性测试作为重要的试验内容。

目前已经出现了很多在线或离线的机械特性测试装置，获取断路器的机械特性曲线已基本不存在问题，然而如何判断断路器机械特性曲线是否合格，基本都是采用GB1984中的内容，事实上该标准给出的判据是比较粗糙的，没有根据断路器的电压等级、操动机构、断路器内部结构等内容细化判据，无法指导技术人员对断路器机械特性进行精确判断。

【发明内容】

为了解决上述问题，本发明提供了一种提出具有科学、精细化的断路器机械特性测试评定方法，可以应用于断路器的型号不同，有助于现场技术人员更精确的判断断路器的机械特性，从而更合理的判断断路器的状态，指导其运行维护策略的制定。

一种断路器机械特性的评定方法，其特征在于，包括以下几个步骤：

S100，在断路器机械寿命实验过程中，监测记录每次操作时断路器动作过程的行程曲线；

S200，在所有行程曲线上获取某一确定时刻的行程值，构成一个离散数列；对离散数列统计分析其数学分布类型；根据其数学分布类型，确定该时刻下的行程值的阈值区间；

S300，重复步骤S200，获取断路器动作过程中不同时刻的行程阈值区间；

S400，获取断路器当前的机械特性行程曲线，以行程阈值区间为评价判据，进一步确定断路器机械特性是否异常。

步骤S100中，在断路器进行机械寿命实验的过程中，记录每次动作的行程曲线波形，构成样本集M＝{M_i|i＝1,2,…,N}，其中N为机械寿命实验总次数。

步骤S200具体包含以下步骤：

S201，针对断路器行程曲线波形，获取每个行程曲线在某一时刻t_j的行程值，构成该时刻的行程值的一组离散数据集S_j＝{S_j,i|i＝1,2,…,N,j代表时刻t_j}，其中t_j采用的时间参考0点为某一个确定的参考点，N为机械寿命实验总次数；

S202，对离散数据集S_j统计分析其概率分布类型；

S203，根据概率分布类型，结合断路器及操动机构的基本设计性能，确定行程曲线合理的上、下侧分位数对应概率值α、p，计算α、p对应的上侧α分位数x_α和下侧p分位数x_p，应满足|x_α-x_p|<10％总行程，若|x_α-x_p|>10％总行程，则按照|x_α-x_p|＝10％总行程重新计算出对应的x_α和x_p，从而得出t_j时刻下满足设计要求的行程值的阈值区间，记作I_j。

采用触头分离时刻作为时间0点。

计算t_j时刻行程值时，在t_j时刻的某一邻域求取行程平均值作为该时刻下的行程值。

步骤S300具体为：重复S201～S203，得出一个确定时间序列T＝{t_j|j＝1,2,…,K}下对应的阈值区间序列I＝{I_j|j＝1,2,…,K}，其中K表示整个行程曲线上需要计算的时间点数。

K值不少于20。

S400具体为：获取断路器当前的机械特性行程曲线，并取得该曲线在时间序列T下的行程值序列S_test，对比S_test和I确定断路器机械特性是否异常。

断路器的机械特性状态异常判断具体为：当测试所得的行程曲线的行程值在对应的阈值区间内时，则断路器机械特性正常，超出阈值区间，则断路器机械特性不正常。

本发明具有以下有益效果：

本发明的评定方法根据断路器机械寿命实验过程中采集的行程曲线，获取某个时刻的行程值，构成一个离散数列；对离散数列分析其概率分布类型；根据其概率分布类型，确定该时刻下的行程值的合理阈值区间；进而获取断路器动作过程不同时刻的行程阈值区间；根据上述所得各个时刻的行程阈值区间，结合相关标准，确定断路器机械特性的评价判据，进一步确定断路器机械特性是否异常。通过统计学的统计规律，结合概率分布的理论，获得行程值的合理阈值区间，作为判据进行判断断路器机械特性。该方法能够对每一种型号的断路器产品，根据其设计要求及机械寿命实验结果，对该型号的断路器提出一种更科学、更具体的分析评价方法。有助于现场技术人员更精确的判断断路器的机械特性，从而更合理的判断断路器的状态，指导其运行维护策略的制定。

进一步，获得行程的阈值区间主要通过概率分布进行计算，使其上、下侧概率分位数对应的行程值满足10％的断路器总行程，进而得到满足设计要求的行程值的阈值区间。

进一步，求取行程平均值作为该时刻下的行程值，可以排除实际测量时干扰等其他因素的影响。

【附图说明】

图1为本发明所述的实施流程图；

图2为本发明所述的一个实施例的行程曲线示意图；

图3为本发明所述的一个实施例的数据概率分布示意图；

图4为本发明所述的一个实施例的行程曲线阈值区间示意图。

【具体实施方式】

下面结合附图对本发明做进一步详细描述：

如图1所示，一种断路器机械特性的评定方法，可以概括为下面几个步骤：

步骤S100，在断路器机械寿命实验过程中，监测记录每次操作的行程曲线；由于断路器型式试验包括了对机械寿命试验的要求，根据国家标准，对于M1级断路器，要求满足2000次操作循环，对于M2级断路器要求满足10000次操作循环。因此可以在做机械寿命试验的同时，记录每次动作的行程曲线数据。断路器行程曲线示意图如图2所示，为了方便描述不同型号行程不同的断路器，图中纵坐标的行程值进行了归一化。

所有的行程曲线数据构成了一个数据样本集，记作M＝{M_i|i＝1,2,…,N}，其中N为机械寿命实验总次数。

步骤S200，在所述的所有行程曲线上获取某一确定时刻的行程值，构成一个离散数列；对离散数列统计分析其数学分布类型；根据其数学分布类型，确定该时刻下的行程值的阈值区间。具体来讲，可以细化为如下几个步骤：

步骤S201，在所述的所有行程曲线上获取某一确定时刻的行程值，构成一个离散数列。即对S100中数据集M获取其每个样本在某一确定时刻t_j的行程值，构成该时刻的行程值的一组离散数据集S_j＝{S_j,i|i＝1,2,…,N,j代表时刻t_j}。其中t_j采用的时间参考0点可以用断路器动作过程中某一个确定点，如图2所示，这里采用触头分离时刻作为时间0点。这里在计算t_j时刻行程值时，考虑到实际测量时干扰等其他因素的影响，可以在t_j时刻的某一邻域求取行程平均值作为该时刻下的行程值。

步骤S202，对S201中所述的离散数据集S_j统计分析其概率分布类型，该数据的分布类型因断路器及操动机构的型号不同，可能呈现不同的分布结果，这里以常见的正态分布为例进行说明，但不限于正态分布，如图3所示。图中横坐标代表行程值，纵坐标代表概率密度。曲线是由离散数据集S_j拟合出的正态分布曲线，即曲线下方与横轴围成的面积等于1。

步骤S203，在取得数据集S_j的概率分布后，进一步，根据断路器及操动机构的基本设计性能，确定行程曲线合理的上、下侧分位数对应概率值α、p，这两个参数代表了可接受的风险区间，参数值越小，说明最终的评价结果风险越高。以p为例，如图3所示，即满足图中p所指区域的面积等于p，而其所对应的x_p称为该概率分布的下侧p分位数。同理满足图中α所指区域的面积等于α，所对应的x_α称为该概率分布的上侧α分位数。

具体地，α和p值的选择可以根据实际情况进行变化，甚至可以根据时刻值的不同作出相应变化，由此得出的x_α和x_p还应满足|x_α-x_p|<10％总行程，这是因为国家标准中推荐的判定曲线合格采用的是标准曲线上下包络线范围共为10％的断路器总行程。当|x_α-x_p|>10％总行程时，应根据|x_α-x_p|＝10％总行程的条件，重新计算x_α和x_p以保证本发明所得的判据不宽松于国家标准GB1984。

当综合确定了x_α和x_p的值后，可以得出t_j时刻下满足设计要求的行程值的阈值区间，记作I_j.

步骤S300，重复上述S200中的S201～S203过程，获取断路器动作过程的不同时刻的行程阈值区间，即得出一个确定时间序列T＝{t_j|j＝1,2,…,K}下对应的阈值区间序列I＝{I_j|j＝1,2,…,K}，其中K表示整个行程曲线上需要计算的时间点数。K值的选取根据测试系统的采样率确定，但应不少于20个点以便符合国家标准的有关规定。

图4给出了一个行程曲线在时间序列T下获得的行程阈值区间序列I的示意图。一般的，由本发明分析方法所获取的行程阈值区间序列必然的包含了该断路器的标准参考行程曲线。

步骤S400，在上述步骤获取断路器时间序列T下的行程阈值区间序列I后，即形成了对该型断路器机械特性是否合格的有效判据，具体来讲，获取断路器当前的机械特性行程曲线，并取得该曲线在时间序列T下的行程值序列S_test，对比S_test和I，若S_test均在I的范围内则认为当前断路器机械特性状态正常，若S_test中存在有超过I范围的时刻，则判定当前断路器机械特性状态异常，应采取相关措施。

本发明所公开的这种断路器机械特性的评定方法较标准规定的方法，更具针对性也更精确，对实际工作中断路器机械特性评估更具指导意义。以上所公开的仅为本发明一种最具代表性的实施例而已，当然不能以此来限定本发明之权利范围，因此依本发明权利要求所作的等同变化，仍属本发明所涵盖的范围。

Claims (9)

1.一种断路器机械特性的评定方法，其特征在于，其特征在于，包括以下步骤：

S100，在断路器机械寿命实验过程中，监测记录每次操作时断路器动作过程的行程曲线；

S200，在所有行程曲线上获取某一确定时刻的行程值，构成一个离散数列；对离散数列统计分析其数学分布类型；根据其数学分布类型，确定该时刻下的行程值的阈值区间；

S300，重复步骤S200，获取断路器动作过程中不同时刻的行程阈值区间；

S400，获取断路器当前的机械特性行程曲线，以行程阈值区间为评价判据，进一步确定断路器机械特性是否异常。

2.根据权利要求1所述的一种用断路器机械特性的评定方法，其特征在于，步骤S100中，在断路器进行机械寿命实验的过程中，记录每次动作的行程曲线波形，构成样本集M＝{M_i|i＝1,2,…,N}，其中N为机械寿命实验总次数。

3.根据权利要求1或2所述的一种用断路器机械特性的评定方法，其特征在于，步骤S200具体包含以下步骤：

S201，针对断路器行程曲线波形，获取每个行程曲线在某一时刻t_j的行程值，构成该时刻的行程值的一组离散数据集S_j＝{S_j,i|i＝1,2,…,N,j代表时刻t_j}，其中t_j采用的时间参考0点为某一个确定的参考点，N为机械寿命实验总次数；

S202，对离散数据集S_j统计分析其概率分布类型；

S203，根据概率分布类型，结合断路器及操动机构的基本设计性能，确定行程曲线合理的上、下侧分位数对应概率值α、p，计算α、p对应的上侧α分位数x_α和下侧p分位数x_p，应满足|x_α-x_p|<10％总行程，若|x_α-x_p|>10％总行程，则按照|x_α-x_p|＝10％总行程重新计算出对应的x_α和x_p，从而得出t_j时刻下满足设计要求的行程值的阈值区间，记作I_j。

4.根据权利要求3所述的一种用断路器机械特性的评定方法，其特征在于，采用触头分离时刻作为时间0点。

5.根据权利要求3所述的一种用断路器机械特性的评定方法，其特征在于，计算t_j时刻行程值时，在t_j时刻的某一邻域求取行程平均值作为该时刻下的行程值。

6.根据权利要求3所述的一种用断路器机械特性的评定方法，其特征在于，步骤S300具体为：重复S201～S203，得出一个确定时间序列T＝{t_j|j＝1,2,…,K}下对应的阈值区间序列I＝{I_j|j＝1,2,…,K}，其中K表示整个行程曲线上需要计算的时间点数。

7.根据权利要求6所述的一种用断路器机械特性的评定方法，其特征在于，K值不少于20。

8.根据权利要求6所述的一种用断路器机械特性的评定方法，其特征在于，步骤S400具体为：获取断路器当前的机械特性行程曲线，并取得该曲线在时间序列T下的行程值序列S_test，对比S_test和I确定断路器机械特性是否异常。

9.根据权利要求1所述的一种用断路器机械特性的评定方法，其特征在于，断路器的机械特性状态异常判断具体为：当测试所得的行程曲线的行程值在对应的阈值区间内时，则断路器机械特性正常，超出阈值区间，则断路器机械特性不正常。