CN108051190A - 基于主轴扭矩转角特性的隔离开关操纵机构状态分析方法 - Google Patents
基于主轴扭矩转角特性的隔离开关操纵机构状态分析方法 Download PDFInfo
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Abstract
本发明公开基于主轴扭矩转角特性的隔离开关操纵机构状态分析方法，包括如下步骤：同步采集主轴扭矩时间特性曲线T(t)和转角时间特性并进行归一化处理得到T*(t)和联立方程组，得到扭矩‑转角数据序列其中，n为正整数；选取高压隔离开关出厂试验、交接试验或者确定完好的历史数据作为指纹数据将扭矩‑转角数据分为三段，即启动段、转动段、合闸段；对照指纹数据用采集的数据序列计算相关系数ρ；高压隔离开关操动机构受到额外阻尼的情况下，高压隔离开关主轴的运动特性发生变化，对应的各个运动分段的相关系数ρ反映了其运动状态，相关系数ρ作为状态分析的特征量。本发明实现了采用基于高压隔离开关主轴扭矩‑转角特性的关联关系进行分析。
Description
技术领域
本发明涉及基于主轴扭矩转角特性的隔离开关操纵机构状态分析方法，属于高压隔离开关状态检修技术领域。
背景技术
户外式高压隔离开关由于平时操作次数不多，轴销、轴承部位等传动部位缺乏润滑和相对运动，分合闸过程卡涩、分合闸不到位、传动连杆变形等机械故障已经成为普遍存在的问题，相比断路器而言，隔离开关实际发生的故障较多，通过运维工作人员的日常巡视很难发现早期的分合卡涩故障，故障后进行临时检修会耽误送电时间，影响供电的可靠性。
发明内容
目前高压隔离开关采用红外测温检测导电回路发热、超声波探伤检测支柱绝缘子裂纹是实施状态检修的主要手段。隔离开关驱动电机电流和输出扭矩存在非线性二次相关，有研究机构提出了根据电机电流峰值、峰值时刻变化、电流频谱的边频成分含量等特征量变化来对隔离开关的机械状态进行分析的方法，对隔离开关机械状态分析做了有益的探索。考虑到在不同的温度环境下，由于电机本身的参数变化，同样的载荷下电机输出电流发生的变化，与锈蚀、磨损和卡涩较为轻微时导致的电机电流变化相比，特征不明显；隔离开关运动速度较慢，每次合分闸时间具有一定的分散性，电机电流峰值出现的时刻本身也是有所变化的，以电机电流峰值时刻作为机械缺陷分析的特征量，灵敏度有所欠缺，针对高压隔离开关运动特性的状态还缺少有效的分析方法，本发明采用基于高压隔离开关主轴扭矩-转角特性的关联关系进行分析，解决了上述技术问题。
当高压隔离开关运动过程中的阻尼发生变化产生了卡涩或者滑动时，扭矩和转角时间特性变化，全行程的运动时间的长短不固定，难以判断运动缺陷出现的位置，也不能与完好状态历史数据相比较和相关分析，自动生成用于状态评估的统一特征量，采用扭矩-转角特性进行分析以解决这一问题。
本发明所要解决的技术问题是克服现有技术的缺陷，提供基于主轴扭矩转角特性的隔离开关操纵机构状态分析方法，其特征在于，包括如下步骤：
步骤SS1：同步采集扭矩时间特性T*(t)和转角时间特性并联立方程组，求取扭矩-转角特性即：
得到扭矩-转角数据序列其中，n为正整数；
步骤SS2：选取高压隔离开关出厂试验、交接试验或者确定完好的历史数据作为指纹数据将扭矩-转角数据分为三段，即启动段、转动段、合闸段；
步骤SS3：对照指纹数据用采集的数据序列计算相关系数ρ；高压隔离开关操动机构受到额外阻尼的情况下，高压隔离开关主轴的运动特性发生变化，对应的各个运动分段的相关系数ρ反映了其运动状态，相关系数ρ作为状态分析的特征量。
作为一种较佳的实施例，所述步骤SS2具体包括：
启动段：求取启动段数据点数n1；转动段：求取转动段数据点数n2；合闸段：求取合闸段数据点数n3；其中，n＝n1+n2+n3。
作为一种较佳的实施例，隔离开关分、合闸过程中，隔离开关主轴扭矩T与时间t的对应关系T(t)称为扭矩时间特性，隔离开关主轴连接电机输出和传动机构，主轴扭矩直接反应传动机构的阻力状态。当传动机构轴承座、连接杆、活动接头等部件锈蚀，运动出现卡涩时，主轴的转动受到额外的阻力，操作阻力增加，主轴扭矩时间特性会发生变化。所述步骤SS1中的扭矩时间特性T*(t)的确定方法如下：测量高压隔离开关主轴扭矩时间特性曲线T(t)，状态分析中的扭矩采用实时扭矩T(t)和额定扭矩TN的比值T*(t)，即：
作为一种较佳的实施例，高压隔离开关分、合闸过程中，隔离开关主轴转动的角度与时间t的对应关系称为扭矩时间特性，如果高压隔离开关运动过程中受到额外的阻尼力矩或者阻尼力矩减小，转角时间特性会发生变化。所述步骤SS1中的所述转角时间特性的确定方法如下：测量高压隔离开关主轴转角时间特性状态分析中的扭矩采用实时转角和全行程转角的比值
作为一种较佳的实施例，所述步骤SS3中的所述相关系数ρ的计算公式为：
作为一种较佳的实施例，所述相关系数ρ1的计算公式为：
作为一种较佳的实施例，所述相关系数ρ2的计算公式为：
作为一种较佳的实施例，所述相关系数ρ3的计算公式为：
作为一种较佳的实施例，所述步骤SS3还包括：对所述相关系数ρ的值进行判定，若所述相关系数ρ的大小位于区间[0.95，1.00)中，则说明高压隔离开关操动机构的运动状态为完好；若所述相关系数ρ的大小位于区间[0.85，0.95)中，则说明高压隔离开关操动机构的运动状态为关注、提醒；若所述相关系数ρ的大小位于区间[0.50，0.85)中，则说明高压隔离开关操动机构的运动状态为缺陷、报警；若所述相关系数ρ的大小位于区间[0.00，0.50)中，则说明高压隔离开关操动机构的运动状态为故障。
根据表1对高压隔离开关操动机构的运动状态进行分析。
表1高压隔离开关操动机构状态分析表
本发明的有益效果：本发明利用归一化的高压隔离开关主轴扭矩-转角特性分段计算特征量ρ的范围，对高压隔离开关操动机构的运动状态进行分析，避免了各类开关转角范围和扭矩输出的变化对运动状态分析的影响，解决了因为运动时间的变化而不能进行历史对比生成特征参量的问题，为高压隔离开关运行检修提供数据支撑，及时辨识隔离开关卡涩隐患并预警，对网运行安全运行有重要意义。
附图说明
图1正常扭矩时间特性曲线；
图2正常转角时间特性曲；
图3归一化的高压隔离开关主轴扭矩-转角特性指纹曲线；
图4卡涩的扭矩时间特性曲线；
图5卡涩的转角时间特性曲线；
图6归一化的高压隔离开关卡涩的主轴扭矩-转角特性曲线。
具体实施方式
下面结合附图对本发明作进一步描述。以下实施例仅用于更加清楚地说明本发明的技术方案，而不能以此来限制本发明的保护范围。
具体实施例如下：获取高压隔离开关操动机构运动的主轴扭矩-转角特性指纹曲线。
在高压隔离开关安装调试完成，设备投运前，同步采集高压隔离开关主轴扭矩和转角的时间特性数据，并计算采样值与额定值的比值，得到如图1所示的高压隔离开关的扭矩时间特性T0*(t)和如图2所示的转角时间特性
根据高压隔离开关的扭矩时间特性T0*(t)和转角时间特性进行归一化计算，得到高压隔离开关主轴扭矩-转角特性如图3所示，并作为高压隔离开关操动机构运动特性分析的指纹曲线。
离线或者在线测量高压隔离开关操动机构运动的主轴扭矩-转角特性同步采集高压隔离开关主轴扭矩和转角的时间特性数据，并计算采样值与额定值的比值，得到如图4所示的高压隔离开关的扭矩时间特性T*(t)和如图5所示的转角时间特性归一化计算，得到运行中的高压隔离开关主轴扭矩-转角特性如图6所示。
将测量的高压隔离开关主轴扭矩-转角特性与指纹特性做分段的相关分析，得到分段的相关系数ρ1、ρ2、ρ3，如表2。
表2高压隔离开关主轴扭矩-转角特性相关分析结果
| 分段数据 | ρ1 | ρ2 | ρ3 |
| 数值 | 0.89 | 0.92 | 0.81 |
从表2中的数据可以看到合闸段的相关系数为0.81，已经较远的偏离了正常状态，处于3类状态，清晰直观地反映了存在卡涩缺陷。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明技术原理的前提下，还可以做出若干改进和变形，这些改进和变形也应视为本发明的保护范围。
Claims (9)
1.基于主轴扭矩转角特性的隔离开关操纵机构状态分析方法，其特征在于，包括如下步骤：
步骤SS1：同步采集主轴扭矩时间特性曲线T(t)和转角时间特性并进行归一化处理得到T*(t)和联立方程组求取扭矩-转角特性即：
得到扭矩-转角数据序列其中，n为正整数；
步骤SS2：选取高压隔离开关出厂试验、交接试验或者确定完好的历史数据作为指纹数据将扭矩-转角数据分为三段，即启动段、转动段、合闸段；
步骤SS3：对照指纹数据用采集的数据序列计算相关系数ρ；高压隔离开关操动机构受到额外阻尼的情况下，高压隔离开关主轴的运动特性发生变化，对应的各个运动分段的相关系数ρ反映了其运动状态，相关系数ρ作为状态分析的特征量。
2.根据权利要求1所述的基于主轴扭矩转角特性的隔离开关操纵机构状态分析方法，其特征在于，所述步骤SS2具体包括：
启动段：求取启动段数据点数n1；转动段：求取转动段数据点数n2；合闸段：求取合闸段数据点数n3；其中，n＝n1+n2+n3。
3.根据权利要求1所述的基于主轴扭矩转角特性的隔离开关操纵机构状态分析方法，其特征在于，所述步骤SS1中的扭矩时间特性T*(t)的确定方法如下：测量高压隔离开关主轴扭矩时间特性曲线T(t)，状态分析中的扭矩采用实时扭矩T(t)和额定扭矩TN的比值T*(t)，即：
4.根据权利要求1所述的基于主轴扭矩转角特性的隔离开关操纵机构状态分析方法，其特征在于，所述步骤SS1中的所述转角时间特性的确定方法如下：测量高压隔离开关主轴转角时间特性状态分析中的扭矩采用实时转角和全行程转角的比值
5.根据权利要求2所述的基于主轴扭矩转角特性的隔离开关操纵机构状态分析方法，其特征在于，所述步骤SS3中的所述相关系数ρ的计算公式为：
。
6.根据权利要求5所述的基于主轴扭矩转角特性的隔离开关操纵机构状态分析方法，其特征在于，所述相关系数ρ1的计算公式为：
7.根据权利要求5所述的基于主轴扭矩转角特性的隔离开关操纵机构状态分析方法，其特征在于，所述相关系数ρ2的计算公式为：
8.根据权利要求5所述的基于主轴扭矩转角特性的隔离开关操纵机构状态分析方法，其特征在于，所述相关系数ρ3的计算公式为：
9.根据权利要求1所述的基于主轴扭矩转角特性的隔离开关操纵机构状态分析方法，其特征在于，所述步骤SS3还包括：对所述相关系数ρ的值进行判定，若所述相关系数ρ的大小位于区间[0.95，1.00)中，则说明高压隔离开关操动机构的运动状态为完好；若所述相关系数ρ的大小位于区间[0.85，0.95)中，则说明高压隔离开关操动机构的运动状态为关注、提醒；若所述相关系数ρ的大小位于区间[0.50，0.85)中，则说明高压隔离开关操动机构的运动状态为缺陷、报警；若所述相关系数ρ的大小位于区间[0.00，0.50)中，则说明高压隔离开关操动机构的运动状态为故障。
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