CN108181580A - 固体绝缘开关设备智能诊断装置及寿命评估方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种固体绝缘开关设备智能诊断装置及寿命评估方法，包括固体绝缘开关设备、固体绝缘开关设备监测终端、寿命评估系统；在开关设备运行状态在线实时监测的基础上，将各传感器监测的物理数据(包括电量参数和非电量参数)进行对比、分析，并依靠历史数据所建立的参照模型来及时发现故障、切除故障；同时，对发生故障时的电气参数进行记录上传，以便进行设备可靠性和寿命评估；能够有效掌握高压开关设备的运行状况，实现智能开关设备的智能故障诊断，从而提高电网运行的可靠性，通过对设备寿命的评估，合理安排系统检修，有效的减少人力资源成本，本发明对提升国产高压开关行业的国际竞争力，具有非常重要的意义。
Description
技术领域
本发明涉及一种固体绝缘开关设备智能诊断装置及寿命评估方法，提高高压开关设备的寿命管理，从而提高电网运行的智能化水平，以保障电力设备安全可靠运行。
背景技术
我国高压开关行业经过50年的发展已建立了品种齐全、性能可靠、参数性能与国际接轨的产品体系，这些产品在品种、性能、质量、数量以及生产能力等方面，基本可以满足我国电力工业发展和城乡电网建设与改造的要求，不少产品已达到国际先进水平。但随着智能电网的发展和时代发展的要求，电网越来越需要信息化和智能化，因而对开关设备也有了新的要求：高压开关设备故障诊断和寿命评估的智能化。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是如何通过专用传感器，根据获取的数据信息建立高压开关柜的机械故障和电气故障诊断模型，基于数据融合的模糊控制综合评判策略，在建立数据库和知识库的基础上，建立寿命预评估专家系统，保证高压设备安全可靠运行。
为解决上述技术问题，本发明提供了一种固体绝缘开关设备智能诊断装置及寿命评估方法，包括固体绝缘开关设备、固体绝缘开关设备监测终端、寿命评估系统；固体绝缘开关设备与固体绝缘开关设备监测终端通过相应传感器相连接；固体绝缘开关设备监测终端与寿命评估系统之间通过有线或无线通信方式相连接。
固体绝缘开关设备包括断路器、隔离开关、接地刀；隔离开关安装在断路器上面，接地刀安装在断路器下面；断路器采用前、中、后结构布置三相真空泡。
固体绝缘开关设备监测终端包括机械特性监测传感器、分合闸线圈电流监测传感器、温升监测传感器、电量监测传感器、微处理器电路、电源电路、显示电路、按键电路、时钟电路、通信接口电路；机械特性监测传感器、分合闸线圈电流监测传感器、温升监测传感器、电量监测传感器、按键电路、时钟电路的输出端分别与微处理器电路对应输入I/O口连接；电源电路的输出端与微处理器电路对应电源接口连接；显示电路的输入端与微处理器电路对应输出I/O口连接；通信接口电路的输入端与微处理器电路对应通信接口连接。
温升监测传感器采用光栅测温传感器，实现高压与低压之间的物理隔离，主要监测断路器触头温升。
电量监测传感器主要监测断路器工作电流、电压、电流谐波、电压谐波。
分合闸线圈电流监测传感器采用霍尔传感器监测分合闸线圈电流。
机械特性监测传感器采用振动传感器及位移传感器监测断路器开距、超程及总行程。
根据获得分合闸线圈电流及电流-时间曲线决策：1)若分合闸线圈电流明显增加，超出极限设定值，同时电流-时间曲线明显超出包络线，表明操作机构出现断杆现象。2)若分合闸线圈电流增加，超出设定值，同时电流-时间曲线超出包络线，表明操作机构出现油脂润滑问题。
根据获得触头温升数据及开关设备工作电流决策：
1)若某相触头温升数据明显增加，超出极限设定值，同时该相电流值与其他两项比较基本一致，表明该相触头接触松动，建议尽快停电维修。
2)若某相触头温升数据增加，超出设定值，同时该相电流值与其他两项比较明显大，表明该相负荷高，出现负载严重不平衡建议尽快检查负荷不平衡原因。
寿命评估方法：1)机械寿命评估方法，根据真空泡次数评定。
2)电气寿命评估方法，根据分合闸累计电流值评定。
本发明具有积极的效果：(1)本发明的固体绝缘开关设备智能诊断装置及寿命评估方法，采用量子遗传算法进行数据级融合，采用模糊神经网络进行特征级融合，采用D-S证据理论进行决策级融合，由于高压开关柜结构复杂，故障和征兆之间不可能存在简单的一一对应关系，一种故障可能对应多种征兆，而一种征兆也可能对应多种故障，这就为故障诊断增加了难度。因此，需要利用诊断对象的各种状态信息(即从多传感器获得各种信息)和已有的知识，进行信息的综合处理，最终获得关于系统运行状态和故障状况的综合评价，数据融合通常可分为三级：数据级融合(特征提取以前)、特征级融合(属性说明之前)和决策级融合(各传感器数据独立属性说明之后)。(2)本发明的固体绝缘开关设备智能诊断装置及寿命评估方法，通过建立基于规则的推理策略，利用事件驱动的正向推理确定知识库中与之匹配的规则并找到最终的结论，结合目标驱动的反向推理验证结论和事件之间匹配的准确性，高压开关设备故障主要由绝缘故障、导电故障和机械故障组成，各种故障下设备具有不同的寿命评估特征量，通过数学建模仿真及实验提取系统关键设备特征量，利用监测数据对比实现高压开关设备的状态检测，确定设备的故障模式、类型，最终通过专家系统进行寿命评估。
本发明提出的一种固体绝缘开关设备智能诊断装置及寿命评估方法是在开关设备运行状态在线实时监测的基础上，将各传感器监测的物理数据(包括电量参数和非电量参数)进行对比、分析，并依靠历史数据所建立的参照模型来及时发现故障、切除故障；同时，对发生故障时的电气参数进行记录上传，以便进行设备可靠性和寿命评估；能够有效掌握高压开关设备的运行状况，实现智能开关设备的智能故障诊断，从而提高电网运行的可靠性，通过对设备寿命的评估，合理安排系统检修，有效的减少人力资源成本，本发明对提升国产高压开关行业的国际竞争力，具有非常重要的意义。
附图说明
图1为实施例1的固体绝缘开关设备智能诊断装置及寿命评估方法原理图。
图2为实施例1的固体绝缘开关设备监测终端原理框图。
图3为实施例1的根据获得分合闸线圈电流及电流-时间曲线决策分类图。
图4为实施例1的根据获得触头温升数据及开关设备工作电流决策分类图。
图5为实施例1的寿命评估方法分类图。
具体实施方式
参见图1-5所示，本实施例的固体绝缘开关设备智能诊断装置及寿命评估方法，包括固体绝缘开关设备、固体绝缘开关设备监测终端、寿命评估系统；固体绝缘开关设备与固体绝缘开关设备监测终端通过相应传感器相连接；固体绝缘开关设备监测终端与寿命评估系统之间通过有线或无线通信方式相连接。
固体绝缘开关设备包括断路器、隔离开关、接地刀；隔离开关安装在断路器上面，接地刀安装在断路器下面；断路器采用前、中、后结构布置三相真空泡。
固体绝缘开关设备监测终端包括机械特性监测传感器、分合闸线圈电流监测传感器、温升监测传感器、电量监测传感器、微处理器电路、电源电路、显示电路、按键电路、时钟电路、通信接口电路；机械特性监测传感器、分合闸线圈电流监测传感器、温升监测传感器、电量监测传感器、按键电路、时钟电路的输出端分别与微处理器电路对应输入I/O口连接；电源电路的输出端与微处理器电路对应电源接口连接；显示电路的输入端与微处理器电路对应输出I/O口连接；通信接口电路的输入端与微处理器电路对应通信接口连接。
温升监测传感器采用光栅测温传感器，实现高压与低压之间的物理隔离，主要监测断路器触头温升。
电量监测传感器主要监测断路器工作电流、电压、电流谐波、电压谐波。
分合闸线圈电流监测传感器采用霍尔传感器监测分合闸线圈电流。
机械特性监测传感器采用振动传感器及位移传感器监测断路器开距、超程及总行程。
根据获得分合闸线圈电流及电流-时间曲线决策：1)若分合闸线圈电流明显增加，超出极限设定值，同时电流-时间曲线明显超出包络线，表明操作机构出现断杆现象。2)若分合闸线圈电流增加，超出设定值，同时电流-时间曲线超出包络线，表明操作机构出现油脂润滑问题。
根据获得触头温升数据及开关设备工作电流决策：1)若某相触头温升数据明显增加，超出极限设定值，同时该相电流值与其他两项比较基本一致，表明该相触头接触松动，建议尽快停电维修。2)若某相触头温升数据增加，超出设定值，同时该相电流值与其他两项比较明显大，表明该相负荷高，出现负载严重不平衡建议尽快检查负荷不平衡原因。
寿命评估方法：1)机械寿命评估方法，根据真空泡次数评定。2)电气寿命评估方法，根据分合闸累计电流值评定。
以上所述仅是本发明型的优选实施方式，本发明型的保护范围并不仅局限于上述实施例，凡属于本发明型思路下的技术方案均属于本发明型的保护范围。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明型原理前提下的若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明型的保护范围。
Claims (8)
1.固体绝缘开关设备智能诊断装置,其特征在于，包括固体绝缘开关设备、固体绝缘开关设备监测终端、寿命评估系统；固体绝缘开关设备与固体绝缘开关设备监测终端通过相应传感器相连接；固体绝缘开关设备监测终端与寿命评估系统之间通过有线或无线通信方式相连接。
2.如权利要求1所述的固体绝缘开关设备智能诊断装置,其特征在于，所述固体绝缘开关设备包括断路器、隔离开关、接地刀；隔离开关安装在断路器上面，接地刀安装在断路器下面；断路器采用前、中、后结构布置三相真空泡。
3.如权利要求1所述的固体绝缘开关设备智能诊断装置,其特征在于，固体绝缘开关设备监测终端包括机械特性监测传感器、分合闸线圈电流监测传感器、温升监测传感器、电量监测传感器、微处理器电路、电源电路、显示电路、按键电路、时钟电路、通信接口电路；机械特性监测传感器、分合闸线圈电流监测传感器、温升监测传感器、电量监测传感器、按键电路、时钟电路的输出端分别与微处理器电路对应输入I/O口连接；电源电路的输出端与微处理器电路对应电源接口连接；显示电路的输入端与微处理器电路对应输出I/O口连接；通信接口电路的输入端与微处理器电路对应通信接口连接。
4.如权利要求3所述的固体绝缘开关设备智能诊断装置,其特征在于，温升监测传感器采用光栅测温传感器，实现高压与低压之间的物理隔离，监测断路器触头温升。
5.如权利要求3所述的固体绝缘开关设备智能诊断装置,其特征在于，电量监测传感器监测断路器工作电流、电压、电流谐波、电压谐波。
6.如权利要求3所述的固体绝缘开关设备智能诊断装置,其特征在于，分合闸线圈电流监测传感器采用霍尔传感器监测分合闸线圈电流。
7.如权利要求3所述的固体绝缘开关设备智能诊断装置,其特征在于，机械特性监测传感器采用振动传感器及位移传感器监测断路器开距、超程及总行程。
8.基于上述权利要求1-7中任一项固体绝缘开关设备智能诊断装置的开关设备寿命评估方法，其特征在于，根据获得分合闸线圈电流及电流-时间曲线决策：
1)若分合闸线圈电流明显增加，超出极限设定值，同时电流-时间曲线明显超出包络线，表明操作机构出现断杆现象；
2)若分合闸线圈电流增加，超出设定值，同时电流-时间曲线超出包络线，表明操作机构出现油脂润滑问题；
根据获得触头温升数据及开关设备工作电流决策：
1)若某相触头温升数据明显增加，超出极限设定值，同时该相电流值与其他两项比较基本一致，表明该相触头接触松动，建议停电维修；
2)若某相触头温升数据增加，超出设定值，同时该相电流值与其他两项比较明显大，表明该相负荷高，出现负载严重不平衡建议检查负荷不平衡原因；
寿命评估方法：
1)机械寿命评估方法，根据真空泡次数评定；
2)电气寿命评估方法，根据分合闸累计电流值评定。
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