CN111289888B - 一种基于大数据技术的高压断路器状态检测及故障诊断方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及电力设备维护技术领域，具体涉及一种基于大数据技术的高压断路器状态检测及故障诊断方法，包括以下步骤：A）通过高压断路器故障模拟装置模拟高压断路器故障，并记录故障发生过程中高压断路器的检测数据，作为参照检测数据；B）对待检测高压断路器进行二次回路检测、回路电阻测试和机械特性试验，获得实时检测数据；C）将实时检测数据与参照检测数据对比，若实时监测数据与参照检测数据差别小于设定阈值，则判断实时检测数据对应的高压断路器存在故障。本发明的实质性效果是：通过故障模拟装置模拟高压断路器故障，获得高压断路器的故障数据，实现高压断路器检测结果的判定和故障的诊断。

Description

一种基于大数据技术的高压断路器状态检测及故障诊断方法

技术领域

本发明涉及电力设备维护技术领域，具体涉及一种基于大数据技术的高压断路器状态检测及故障诊断方法。

背景技术

高压断路器被用来分配电能，并对电源线路起到一定的保护作用。高压断路器不仅可以切断或闭合高压电路中的空载电流和负荷电流，而且当系统发生故障时通过继电器保护装置的作用，切断过负荷电流和短路电流，具有相当完善的灭弧结构和足够的断流能力。高压断路器可以防止电路问题的扩大，并将发生故障的部分从整个电路系统中剔除，而没有故障的部分仍然能够正常的运行。因而确保高压断路器的正常运行，是对电网稳定运行的重要保障。为此，电力巡检人员需要定期对高压断路器进行检测。目前通过人工对高压断路器进行检测存在检测效率低和检测结果依靠人工判定，对检测人员的业务水平要求高，检测结果的判定准确性差。

如中国专利CN102928069B，公开日2014年11月5日，一种高压断路器振动检测系统及检测方法，包括安装在高压断路器多个位置上的振动传感器，和其连接的电荷-电压转换模块、低通滤波模块、电位抬高模块、隔离单元模块、单片机以及上位机，和高压断路器相连的断口信号检测模块也通过隔离单元模块与单片机以及上位机依次相通信连接，还包括和高压断路器依次相连的电流互感器、低通滤波模块、触发电路模块，触发电路模块也通过隔离单元模块与单片机以及上位机依次相连；检测方法：在高压断路器上多个位置安装振动传感器采集分合闸振动信号，对其进行处理后，挑选出最能反映高压断路器分合闸动作过程的波形，从而确定振动传感器最佳安装位置；以方便实现对110kV及以上电压等级的高压断路器在线监测的目的。但其不能对检测结果进行判定和对高压断路器的故障进行诊断。

发明内容

本发明要解决的技术问题是：目前高压断路器的检测效率低且检测结果判定准确性低的技术问题。提出了一种检测效率高的能够进行故障诊断的基于大数据技术的高压断路器状态检测及故障诊断方法。

为解决上述技术问题，本发明所采取的技术方案为：一种基于大数据技术的高压断路器状态检测及故障诊断方法，包括以下步骤：A）通过高压断路器故障模拟装置模拟高压断路器故障，并记录故障发生过程中高压断路器的检测数据，作为参照检测数据；B）对待检测高压断路器进行二次回路检测、回路电阻测试和机械特性试验，获得实时检测数据；C）将实时检测数据与参照检测数据对比，若实时监测数据与参照检测数据差别小于设定阈值，则判断实时检测数据对应的高压断路器存在故障，故障类型为对应参照检测数据对应的故障类型。通过故障模拟装置模拟高压断路器故障，获得高压断路器的故障数据，实现高压断路器检测结果的判定和故障的诊断，提高了对高压断路器状态判定的准确性。高压断路器故障模拟装置采用现有技术中的高压断路器故障模拟装置。

作为优选，步骤A）中，通过高压断路器故障模拟装置模拟高压断路器故障的方法包括：A1）通过阻力生成装置产生机械运动部件之间的阻力，或者通过柔性杆产生三相不同期故障，所述阻力生成装置安装在高压断路器机械运动部件上，所述柔性杆两端分别与高压断路器的绝缘拉杆以及连杆连接；A2）接入高压测试电压或电流后，不断进行分合闸动作直到高压断路器出现故障或者达到预设次数，同时通过位移检测装置和二次回路在线检测装置实时对高压断路器进行检测，并在每N次分合闸动作后使用回路电阻测试器测量回路电阻；A3）记录故障产生前的全部高压断路器二次回路状态、机械运动部件运动特性以及回路电阻数据。全面的掌握在故障源作用下高压断路器产生各种故障过程中各检测数据的情况，为建立准确的高压断路器故障研判系统提供了条件，检测数据上传到服务器，进行数据积累和分析。

作为优选，步骤A1）中使用的阻力生成装置包括阻力轴承和阻力顶块；所述阻力轴承安装在高压断路器中转动连接的两个机械运动部件之间，所述阻力轴承包括外圈、内圈、销钉、抵接块、压电陶瓷和驱动器，所述外圈与内圈匹配且同心抵接安装，两个机械运动部件均加工通铰接孔，其中一个机械运动部件的铰接孔与销钉固定连接，另一个机械运动部件的铰接孔与外圈固定连接，内圈与销钉同心过盈连接，内圈与外圈同心转动抵接，所述外圈内侧加工有若干个缺口，所述抵接块卡接在所述缺口内且与内圈抵接，所述压电陶瓷安装在所述抵接块和外圈之间，所述压电陶瓷与驱动器连接，所述驱动器通过通信装置与服务器连接；所述阻力顶块安装在高压断路器中沿直线运动的机械运动部件的两侧，所述阻力顶块包括安装座、摩擦块和调节螺钉，所述安装座固定安装在相应机械运动部件附近，所述摩擦块与安装座活动卡接，所述调节螺钉与安装座螺纹连接，调节螺钉末端与摩擦块抵接。控制阻力轴承的压电陶瓷的驱动电压即可控制阻力轴承提供的阻力，实现较为准确的机械运动部件卡涩故障的模拟。

作为优选，步骤A1）中使用的柔性杆包括空心杆、弹簧、锁紧螺钉和调整螺杆，所述空心杆一端开口另一端封闭，所述绝缘拉杆的底端套入所述空心杆开口端，空心杆另一端与连杆铰接，所述空心杆封闭端的端面加工有用于安装所述调整螺杆的螺孔，所述调整螺杆的末端固定有接触板，所述接触板与弹簧一端固定连接，弹簧另一端与绝缘拉杆抵接，弹簧具有预压缩量，与压缩量使弹簧弹力大于动触头以及绝缘拉杆的重力，空心杆开口端侧面开有用于安装锁紧螺钉的螺孔，所述绝缘拉杆加工有与锁紧螺钉匹配的凹陷。调节柔性杆的弹簧的预紧力即可调节三相不同期程度，进而模拟出三相不同期故障，用于观测三相不同期对回路电阻的影响。

作为优选，步骤A1）中，通过阻力生成装置产生机械运动部件之间的阻力的方法包括：通过驱动压电陶瓷沿极化方向伸长，使抵接块压紧内圈从而产生阻力，通过改变驱动压电陶瓷的电压即可改变所产生阻力的大小，模拟机械运动部件卡涩；通过驱动偏离抵接块对应的压电陶瓷沿极化方向伸长，使偏离抵接块压紧内圈，同时使该偏离抵接块相对的偏离抵接块保持位置或沿极化方向收缩，使内圈带动销钉偏移，模拟安装偏移的故障；通过相对的两个驱动卡涩抵接块对应的压电陶瓷沿极化方向伸长，使卡涩抵接块压紧内圈，提供阻力，同时卡涩抵接块会磨损内圈，产生金属粉末并泄漏到高压断路器内部空间，模拟机械运动部件安装位置不当的故障，该故障易二次回路产生故障，通过模拟该故障并检测二次回路状态获得该故障相关的故障现象，从而在实际高压断路器故障检修研判中，提供数据支持；通过拧紧调节螺钉使摩擦块抵接动触头，使动触头卡涩，同时动触头被摩擦会产生磨损以及金属碎屑，金属碎屑造成下方的绝缘拉杆绝缘强度下降，模拟出动触头卡涩以及绝缘拉杆绝缘强度下降故障，通过拧松调节螺钉解除对应故障的模拟。

作为优选，步骤A1）中，通过柔性杆产生三相不同期故障的方法包括：拧松锁紧螺钉，使绝缘杆能够相对空心杆滑动，调节调整螺杆改变弹簧的预压缩量，并使三相对应的弹簧的预压缩量不同，进行合闸动作时，三个弹簧将被不同程度的压缩，导致三相对应的动触头首次与静触头抵接的时间不同，从而模拟三相不同期故障，三相对应的弹簧的预压缩量差异越大所产生的三相不同期越严重。

作为优选，步骤B）中，对待检测高压断路器进行二次回路检测的方法包括：B11）在高压断路器上安装引线装置，所述引线装置包括引线壳和若干个引线柱，引线柱安装在引线壳内，所述高压断路器二次回路的待检测端口分别通过导线与引线柱连接；B12）将检测回路状态的二次回路检测机通过对接装置与引线装置连接，所述对接盒与所述引线盒匹配，所述对接头安装在对接盒内，对接头与引线柱一一对应；B13）二次回路检测机通过可控开关按照设定顺序接通二次回路的两个待检测端口，获得对应两个待检测端口的状态，获得二次回路检测结果。能够加快二次回路检测的效率。

作为优选，所述高压断路器二次回路的待检测端口包括若干对供电端口和若干对节点端口，若干对所述节点端口包含合闸动作线圈端口以及分闸动作线圈端口，高压断路器二次回路的检测需要模拟提供高压断路器的各个待测工作状态，在待测工作状态下测试相应节点端口之间的状态，所述二次回路检测机为高压断路器的二次回路的供电端口供电，所述二次回路检测机检测合闸动作线圈端口以及分闸动作线圈端口之间的电流并检测其余节点端口对之间的通断状态。通过引线装置将二次回路的待检测端口引出，使得进行二次端口测试时无需开箱，加快了二次回路检测的效率，提高了二次回路检测的安全性。

作为优选，步骤B13）中，使用的引线装置包括引线壳和若干个引线柱，引线柱安装在引线壳内，所述高压断路器二次回路的待检测端口分别通过导线与引线柱连接，所述对接装置包括对接盒和对接头，所述对接盒与所述引线盒匹配，所述对接头安装在对接盒内，高压断路器二次回路的待检测端口与引线柱连接，所述高压断路器二次回路的待检测端口包括若干对供电端口和若干对节点端口，若干对所述节点端口包含合闸动作线圈端口以及分闸动作线圈端口，高压断路器二次回路的检测需要模拟提供高压断路器的各个待测工作状态，在待测工作状态下测试相应节点端口之间的通断状态，所述对接盒侧面设置有供电连接盒，所述引线壳内的供电端口通过供电导线延伸到引线壳外壁，所述供电连接盒设置有与所述供电导线抵接的供电触头，所述供电触头与二次回路检测机连接，所述二次回路检测机通过所述供电触头以及供电导线为高压断路器的二次回路的供电端口供电，所述二次回路检测机检测合闸动作线圈端口以及分闸动作线圈端口之间的电流并检测其余节点端口对之间的通断状态；对接盒还包括上对接板、下对接板、上导电板、绝缘隔层、下导电板、若干个上弹簧和若干个下弹簧，所述二次回路检测机包含通路检测模块，所述对接头包括呈工字型的上部和与上部连接的下部，所述下部的底端加工有与引线柱匹配的盲孔，所述上对接板、下对接板、上导电板以及下导电板均与对接盒壁固定连接，所述上导电板以及下导电板位于上对接板和下对接板之间，所述绝缘隔层位于上导电板和下导电板之间并使上导电板与下导电板绝缘，所述上导电板、绝缘隔层、下导电板以及下对接板均加工有位置与引线柱对应的通孔，所述对接头的上部中部卡入所述绝缘隔层的通孔内，所述上导电板以及下导电板的通孔内壁与对接头具有间隙，所述对接头的下部穿过下对接板上的通孔，对接头底端的盲孔内壁与引线头抵接，所述上弹簧以及下弹簧的数量与对接头相同，所述上弹簧一端固定在上对接板上，上弹簧另一端与接线头顶部固定连接，所述下弹簧一端固定在下对接板上，下弹簧另一端与对接头上部连接，上弹簧以及下弹簧的一端均通过导线接地，上弹簧以及下弹簧的另一端分别通过电子开关与直流电源Vcc连接，电子开关的控制端与二次回路检测机连接，所述上导电板以及下导电板均与二次回路检测机连接。

作为优选，步骤B13）中，获得对应两个待检测端口的状态的方法包括：B131）若预定项目检测需要对供电端口供电，则控制可变电压源通过供电连接盒为相应的供电端口供电，反之，进入步骤B132）；B132）根据预定项目检测，确定需要检测通断状态的两个节点端口，控制其中一个节点端口所连接的对接头对应的上弹簧通电收缩，并控制另一个节点端口所连接的对接头对应的下弹簧通电收缩，使两个对接头分别与上导电板以及下导电板连通； B133）若检测项目为端点之间的通断状态，则控制第一电子开关闭合，第二电子开关断开，通过通路检测模块以及电流检测模块检测上导电板和下导电板是否连通，若连通，则判断被检测的两个节点端口连通，反之，则判断被检测的两个节点端口不连通；B134）若检测项目为合闸动作线圈端口以及分闸动作线圈电流，则控制第一电子开关断开，第二电子开关闭合，通过电流检测模块检测出电流值并发送给逻辑控制器；B135）切换下一个检测项目，返回步骤B131）执行，直到完成全部检测项目。

作为优选，步骤B）中，对待检测高压断路器进行回路电阻测试的方法包括：B21）通过接线夹将直流电流源连接到高压断路器的上接线柱以及下接线柱，直流电流源输出设定大小的直流电流；B22）测量上接线柱以及下接线柱的电压，获得回路电阻的测量值。

本发明的实质性效果是：通过故障模拟装置模拟高压断路器故障，获得高压断路器的故障数据，实现高压断路器检测结果的判定和故障的诊断，提高了对高压断路器状态判定的准确性；通过引线装置将二次回路的待检测端口引出，使得进行二次端口测试时无需开箱，加快了二次回路检测的效率和安全性；检测通过合闸动作线圈以及分闸动作线圈的电流，能够帮助检测出高压断路器存在的异常和故障；服务器接收数据，能够形成数据积累。

附图说明

图1为实施例一高压断路器状态检测及故障诊断方法流程框图。

图2为实施例一模拟高压断路器故障的方法流程框图。

图3为实施例一高压断路器二次回路检测的方法流程框图。

图4为实施例一高压断路器回路电阻测试方法流程框图。

图5为实施例一引线装置安装位置示意图。

图6为实施例一引线装置结构示意图。

图7为实施例一二次回路检测机连接示意图。

图8为实施例一对接装置结构示意图。

图9为实施例一高压断路器分闸动作线圈标准电流曲线示意图。

图10为实施例一高压断路器分闸动作线圈电流曲线与标准电流曲线对比示意图。

其中：101、二次设备，102、分闸动作线圈，103、分合闸指示牌，104、分合闸次数指示器，105、传动链条，106、驱动电机，107、隔板，108、上接线柱，108-1、静触头，109、下接线柱，109-1、动触头，110、主轴，111、壳体，112、储能弹簧，113、变速箱，201、引线头，2011、引线壳体，2012、引线束，2013、供电接线柱，2014、端点接线柱，3011、供电导线，3012、供电连接盒，3013、对接盒，3014、二次回路检测机，401、对接头，402、下对接板，403、上对接板，404、上导电板，405、对接盒壁，406、绝缘隔层，407、下导电板，408、上弹簧，409、下弹簧，410、通路检测模块以及电流检测模块，411、电流检测模块。

具体实施方式

下面通过具体实施例，并结合附图，对本发明的具体实施方式作进一步具体说明。

实施例一：

一种基于大数据技术的高压断路器状态检测及故障诊断方法，如图1所示，包括以下步骤：A）通过高压断路器故障模拟装置模拟高压断路器故障，并记录故障发生过程中高压断路器的检测数据，作为参照检测数据。通过故障模拟装置模拟高压断路器故障，获得高压断路器的故障数据，实现高压断路器检测结果的判定和故障的诊断，提高了对高压断路器状态判定的准确性。如图2所示，通过高压断路器故障模拟装置模拟高压断路器故障的方法包括：A1）通过阻力生成装置产生机械运动部件之间的阻力，或者通过柔性杆产生三相不同期故障，阻力生成装置安装在高压断路器机械运动部件上，柔性杆两端分别与高压断路器的绝缘拉杆以及连杆连接；A2）接入高压测试电压或电流后，不断进行分合闸动作直到高压断路器出现故障或者达到预设次数，同时通过位移检测装置和二次回路在线检测装置实时对高压断路器进行检测，并在每N次分合闸动作后使用回路电阻测试器测量回路电阻；A3）记录故障产生前的全部高压断路器二次回路状态、机械运动部件运动特性以及回路电阻数据。全面的掌握在故障源作用下高压断路器产生各种故障过程中各检测数据的情况，为建立准确的高压断路器故障研判系统提供了条件，检测数据上传到服务器，进行数据积累和分析。

现有技术中高压断路器的结构通常包括壳体111，引线装置安装在高压断路器外壳上，引线装置包括引线壳2011和若干个引线柱，引线柱安装在引线壳2011内，高压断路器二次回路的待检测端口分别通过导线与引线柱连接，对接装置包括对接盒3013和对接头401，对接盒3013与引线盒匹配，对接头401安装在对接盒3013内，二次回路检测机3014通过对接头401以及引线柱与高压断路器二次回路的待检测端口连通并对待检测端口之间的通断状态进行检测；接触电阻测试器包括两对接线夹、直流电流源和电压测量仪，两对接线夹均连接高压断路器的上接线柱108以及下接线柱109，一对接线夹与直流电流源连接，另一对接线夹与电压测量仪连接；机械运动部件位移检测装置安装在高压断路器的机械运动部件上，并检测机械运动部件的位移；二次回路检测机3014、电压测量仪以及机械运动部件位移检测装置均通过通信装置与服务器连接。如图5所示，壳体111内设置有若干个隔板107，将壳体111内部空间分隔成若干个腔室，在腔室内安装二次设备101和机械运动部件。其中机械运动部件包括用于分闸动作的分闸动作线圈102、二次回路的保护装置，用于指示状态的分合闸指示牌103以及分合闸次数指示器104。用于合闸的机械运动装置包括驱动电机106、变速箱113、传动链条105、储能弹簧112、主轴110、锁止机构、触发机构、传动机构、从动轴、拐臂和连杆三，驱动电机106通过变速箱113和传动链条105为主轴110提供动力，储能弹簧112连接在主轴110和壳体111之间。分闸前，驱动电机106带动主轴110旋转，储能弹簧112储能，锁止机构锁止。而后进行分闸动作，线路断开。分闸后需要进行合闸动作时，锁止机构解锁，储能弹簧112带动主轴110旋转。主轴110上的摆臂一依次通过连杆一、杠杆传动件、连杆二和摆臂二，带动从动轴旋转，从动轴带动拐臂和连杆三动作，带动连杆三末端连接的动触头109-1上移，使动触头109-1与静触头108-1闭合，线路导通。静触头108-1在上并与上接线柱108连接；动触头109-1在下并与下接线柱109连接，动触头109-1与下接线柱109滑动抵接或通过滚动件间接接触。分闸时依靠动触头109-1本身的重力进行分闸。

步骤A1）中使用的阻力生成装置包括阻力轴承和阻力顶块；阻力轴承安装在高压断路器中转动连接的两个机械运动部件之间，阻力轴承包括外圈、内圈、销钉、抵接块、压电陶瓷和驱动器，外圈与内圈匹配且同心抵接安装，两个机械运动部件均加工通铰接孔，其中一个机械运动部件的铰接孔与销钉固定连接，另一个机械运动部件的铰接孔与外圈固定连接，内圈与销钉同心过盈连接，内圈与外圈同心转动抵接，外圈内侧加工有若干个缺口，抵接块卡接在缺口内且与内圈抵接，压电陶瓷安装在抵接块和外圈之间，压电陶瓷与驱动器连接，驱动器通过通信装置与服务器连接；阻力顶块安装在高压断路器中沿直线运动的机械运动部件的两侧，阻力顶块包括安装座、摩擦块和调节螺钉，安装座固定安装在相应机械运动部件附近，摩擦块与安装座活动卡接，调节螺钉与安装座螺纹连接，调节螺钉末端与摩擦块抵接。控制阻力轴承的压电陶瓷的驱动电压即可控制阻力轴承提供的阻力，实现较为准确的机械运动部件卡涩故障的模拟。

步骤A1）中使用的柔性杆包括空心杆、弹簧、锁紧螺钉和调整螺杆，空心杆一端开口另一端封闭，绝缘拉杆的底端套入空心杆开口端，空心杆另一端与连杆铰接，空心杆封闭端的端面加工有用于安装调整螺杆的螺孔，调整螺杆的末端固定有接触板，接触板与弹簧一端固定连接，弹簧另一端与绝缘拉杆抵接，弹簧具有预压缩量，与压缩量使弹簧弹力大于动触头109-1以及绝缘拉杆的重力，空心杆开口端侧面开有用于安装锁紧螺钉的螺孔，绝缘拉杆加工有与锁紧螺钉匹配的凹陷。调节柔性杆的弹簧的预紧力即可调节三相不同期程度，进而模拟出三相不同期故障，用于观测三相不同期对回路电阻的影响。

步骤A1）中，通过阻力生成装置产生机械运动部件之间的阻力的方法包括：通过驱动压电陶瓷沿极化方向伸长，使抵接块压紧内圈从而产生阻力，通过改变驱动压电陶瓷的电压即可改变所产生阻力的大小，模拟机械运动部件卡涩；通过驱动偏离抵接块对应的压电陶瓷沿极化方向伸长，使偏离抵接块压紧内圈，同时使该偏离抵接块相对的偏离抵接块保持位置或沿极化方向收缩，使内圈带动销钉偏移，模拟安装偏移的故障；通过相对的两个驱动卡涩抵接块对应的压电陶瓷沿极化方向伸长，使卡涩抵接块压紧内圈，提供阻力，同时卡涩抵接块会磨损内圈，产生金属粉末并泄漏到高压断路器内部空间，模拟机械运动部件安装位置不当的故障，该故障易二次回路产生故障，通过模拟该故障并检测二次回路状态获得该故障相关的故障现象，从而在实际高压断路器故障检修研判中，提供数据支持；通过拧紧调节螺钉使摩擦块抵接动触头109-1，使动触头109-1卡涩，同时动触头109-1被摩擦会产生磨损以及金属碎屑，金属碎屑造成下方的绝缘拉杆绝缘强度下降，模拟出动触头109-1卡涩以及绝缘拉杆绝缘强度下降故障，通过拧松调节螺钉解除对应故障的模拟。

步骤A1）中，通过柔性杆产生三相不同期故障的方法包括：拧松锁紧螺钉，使绝缘杆能够相对空心杆滑动，调节调整螺杆改变弹簧的预压缩量，并使三相对应的弹簧的预压缩量不同，进行合闸动作时，三个弹簧将被不同程度的压缩，导致三相对应的动触头109-1首次与静触头108-1抵接的时间不同，从而模拟三相不同期故障，三相对应的弹簧的预压缩量差异越大所产生的三相不同期越严重。

高压断路器二次回路的待检测端口包括成对的供电端口和若干个节点端口，供电端口与供电接线柱2013连接，节点端口与端点接线柱2014连接，高压断路器二次回路的检测需要模拟提供高压断路器的各个待测工作状态，在待测工作状态下测试相应节点端口之间的通断状态，对接盒3013侧面设置有供电连接盒3012，引线壳2011内的供电接线柱2013通过供电导线3011延伸到引线壳2011外壁，导线集中在引线壳2011后部连接的引线束2012内，供电连接盒3012设置有与供电导线3011抵接的供电触头，供电触头与二次回路检测机3014连接，二次回路检测机3014通过供电触头以及供电导线3011为高压断路器的二次回路的供电端口供电。二次回路检测机3014包括机壳、逻辑控制器、可变电压源、显示屏、操作按钮和通路检测模块410以及电流检测模块411，逻辑控制器、可变电压源以及通路检测模块410以及电流检测模块411均安装在机壳内，显示屏以及操作按钮均安装在机壳外壁，可变电压源与供电触头连接，可变电压源、显示屏、操作按钮以及通路检测模块410以及电流检测模块411均与逻辑控制器连接，操作按钮用于切换检测项目，显示屏显示检测结果，逻辑控制器与通信装置连接。可按照预设流程，自动进行二次回路的检测，加快二次回路检测的效率。

B）对待检测高压断路器进行二次回路检测、回路电阻测试和机械特性试验，获得实时检测数据。如图3所示，对待检测高压断路器进行二次回路检测的方法包括：B11）在高压断路器上安装引线装置，如图5所示，引线装置包括引线壳和若干个引线柱，引线柱安装在引线壳内，高压断路器二次回路的待检测端口分别通过导线与引线柱连接；B12）将检测回路状态的二次回路检测机3014通过对接装置与引线装置连接，如图7所示，对接盒3013与引线盒匹配，对接头401安装在对接盒3013内，对接头401与引线柱一一对应；B13）二次回路检测机3014通过可控开关按照设定顺序接通二次回路的两个待检测端口，获得对应两个待检测端口的状态，获得二次回路检测结果。能够加快二次回路检测的效率。

如图6所示，高压断路器二次回路的待检测端口包括若干对供电端口和若干对节点端口，若干对节点端口包含合闸动作线圈端口以及分闸动作线圈102端口，高压断路器二次回路的检测需要模拟提供高压断路器的各个待测工作状态，在待测工作状态下测试相应节点端口之间的状态，二次回路检测机3014为高压断路器的二次回路的供电端口供电，二次回路检测机3014检测合闸动作线圈端口以及分闸动作线圈102端口之间的电流并检测其余节点端口对之间的通断状态。通过引线装置将二次回路的待检测端口引出，使得进行二次端口测试时无需开箱，加快了二次回路检测的效率，提高了二次回路检测的安全性。

如图8所示，对接盒3013还包括上对接板403、下对接板402、上导电板404、绝缘隔层406、下导电板407、若干个上弹簧408和若干个下弹簧409，二次回路检测机3014包含通路检测模块410以及电流检测模块411，对接头401包括呈工字型的上部和与上部连接的下部，下部的底端加工有与引线柱匹配的盲孔，上对接板403、下对接板402、上导电板404以及下导电板407均与对接盒壁405固定连接，上导电板404以及下导电板407位于上对接板403和下对接板402之间，绝缘隔层406位于上导电板404和下导电板407之间并使上导电板404与下导电板407绝缘，上导电板404、绝缘隔层406、下导电板407以及下对接板402均加工有位置与引线柱对应的通孔，对接头401的上部中部卡入绝缘隔层406的通孔内，上导电板404以及下导电板407的通孔内壁与对接头401具有间隙，对接头401的下部穿过下对接板402上的通孔，对接头401底端的盲孔内壁与引线头201抵接，上弹簧408以及下弹簧409的数量与对接头401相同，上弹簧408一端固定在上对接板403上，上弹簧408另一端与接线头顶部固定连接，下弹簧409一端固定在下对接板402上，下弹簧409另一端与对接头401上部连接，上弹簧408以及下弹簧409的一端均通过导线接地，上弹簧408以及下弹簧409的另一端分别通过电子开关与直流电源Vcc连接，电子开关的控制端与二次回路检测机3014连接，上导电板404以及下导电板407均与二次回路检测机3014连接。上弹簧408通电时将会收缩，带动对接头401向上移动，对接头401与上导电板404接触，使得对应的引线柱以及二次回路的端口与上导电板404接触，从而使得二次回路检测机3014通过上导电板404与对应二次回路的端口连接；类似的，将下弹簧409通电带动对应对接头401向下移动，使对接头401与下导电板407接触，从而使得二次回路检测机3014通过下导电板407与对应二次回路的端口连接，二次回路检测机3014由此可进行对应两个端口之间的通断状态。

步骤B13）中，获得对应两个待检测端口的状态的方法包括：B131）若预定项目检测需要对供电端口供电，则控制可变电压源通过供电连接盒3012为相应的供电端口供电，反之，进入步骤B132）；B132）根据预定项目检测，确定需要检测通断状态的两个节点端口，控制其中一个节点端口所连接的对接头401对应的上弹簧408通电收缩，并控制另一个节点端口所连接的对接头401对应的下弹簧409通电收缩，使两个对接头401分别与上导电板404以及下导电板407连通； B133）若检测项目为端点之间的通断状态，则控制第一电子开关闭合，第二电子开关断开，通过通路检测模块410以及电流检测模块411检测上导电板404和下导电板407是否连通，若连通，则判断被检测的两个节点端口连通，反之，则判断被检测的两个节点端口不连通；B134）若检测项目为合闸动作线圈端口以及分闸动作线圈102电流，则控制第一电子开关断开，第二电子开关闭合，通过电流检测模块411检测出电流值并发送给逻辑控制器；B135）切换下一个检测项目，返回步骤B131）执行，直到完成全部检测项目。如图4所示，步骤B）中，对待检测高压断路器进行回路电阻测试的方法包括：B21）通过接线夹将直流电流源连接到高压断路器的上接线柱108以及下接线柱109，直流电流源输出设定大小的直流电流；B22）测量上接线柱108以及下接线柱109的电压，获得回路电阻的测量值。

C）将实时检测数据与参照检测数据对比，若实时监测数据与参照检测数据差别小于设定阈值，则判断实时检测数据对应的高压断路器存在故障，故障类型为对应参照检测数据对应的故障类型。

如图9所示，实施例对出厂高压断路器进行线圈电流测试的电流曲线，按线圈电流波形按波形的峰谷值，将整个动作过程分为以下六个阶段。第一阶段，波形起点T0至第一峰值电流，操作线圈的电磁铁开始受电，线圈电流从零开始以指数形式增加。T1的值受到线圈电阻、操作电压、复位弹簧刚度、铁芯重量的影响。操作电压的变化、匝间短路造成的线圈电阻减小都反映在T1和线圈电流的上升曲线中。第二阶段，第一峰值电流T1至第一谷值电流T2，当线圈电流达到第一峰值时刻T1时，电磁吸力大到足以克服复位弹簧弹力和铁芯自身重力之和，铁芯开始运动。此时，随着铁芯速度逐渐增加，电磁铁气隙逐渐减小，电流出现局部降低。T2的值受到铁芯行程、操作电压、线圈电阻的影响。在这一阶段，如果铁芯有卡涩、弹簧有锈蚀，将反映在T2和线圈电流的下降曲线中。第三阶段，第一谷值电流T2至第二峰值电流T3，在T2时刻，线圈铁芯顶杆撞击弯板，操作机构机械部分开始运动，受到弹簧弹力及脱扣半轴的反作用力，铁芯的运动速度降低，电流出现局部的增加。T3的值受到操作电压、线圈电阻和脱扣半轴阻力的影响。第四阶段，第二峰值电流T3至第二谷值电流T4，铁芯顶杆推动脱扣半轴，断路器脱扣，铁心顶杆运动到最大行程。铁芯推动脱扣半轴转动后，继续向上运动，由于脱扣半轴的阻力减小，铁芯运动速度的增加，电流出现局部的减小。第五阶段，第二谷值电流T4至第三峰值电流T5，铁芯运动到T4时刻，铁芯达到了最大行程并保持在此位置。此时的电感为另一常数，电流按指数规律上升到稳态值，稳态值由电源电压和线圈内阻决定，稳态值的大小可以反映断路器二次回路电源状态。第六阶段，第三峰值电流T5至电流归零，线圈电流上升至T5时刻，辅助开关切换，操作电压回路被切断，线圈电流很快衰减至零。T6值直接反映了辅助开关的切换时间和是否有效的切断操作电压的回路。

如图10所示，高压断路器分闸动作线圈电流曲线与标准电流曲线对比示，可见，T1时刻基本不变，说明操作电压、线圈电阻和初始电感均正常；T1至T2的电流下降过程，卡涩波形比正常波形更加平缓，而且T2时刻明显增加，导致整个波形向后延迟，表明铁芯在克服弹簧弹力和自身重力时，遇到了额外的阻力。这有可能是铁芯卡涩或者弹簧锈蚀。高压断路器动作产生的线圈电流信号中蕴含着许多重要的状态信息，分析其信号能够发现控制回路和传动机构的许多机械和电气故障征兆。根据动作线圈电流曲线的特性，可以有效的诊断出断路器的运行情况，防止断路器拒动、误动的发生，保障电网的安全运行。

以上所述的实施例只是本发明的一种较佳的方案，并非对本发明作任何形式上的限制，在不超出权利要求所记载的技术方案的前提下还有其它的变体及改型。

Claims (9)

1.一种基于大数据技术的高压断路器状态检测及故障诊断方法，其特征在于，

包括以下步骤：

A)通过高压断路器故障模拟装置模拟高压断路器故障，并记录故障发生过程中高压断路器的检测数据，作为参照检测数据；

B)对待检测高压断路器进行二次回路检测、回路电阻测试和机械特性试验，获得实时检测数据；

C)将实时检测数据与参照检测数据对比，若实时监测数据与参照检测数据差别小于设定阈值，则判断实时检测数据对应的高压断路器存在故障，故障类型为对应参照检测数据对应的故障类型；

步骤A)中，通过高压断路器故障模拟装置模拟高压断路器故障的方法包括：

A1)通过阻力生成装置产生机械运动部件之间的阻力，或者通过柔性杆产生三相不同期故障，所述阻力生成装置安装在高压断路器机械运动部件上，所述柔性杆两端分别与高压断路器的绝缘拉杆以及连杆连接；

A2)接入高压测试电压或电流后，不断进行分合闸动作直到高压断路器出现故障或者达到预设次数，同时通过位移检测装置和二次回路在线检测装置实时对高压断路器进行检测，并在每N次分合闸动作后使用回路电阻测试器测量回路电阻；

A3)记录故障产生前的全部高压断路器二次回路状态、机械运动部件运动特性以及回路电阻数据。

2.根据权利要求1所述的一种基于大数据技术的高压断路器状态检测及故障诊断方法，其特征在于，

步骤A1)中使用的阻力生成装置包括阻力轴承和阻力顶块；

所述阻力轴承安装在高压断路器中转动连接的两个机械运动部件之间，所述阻力轴承包括外圈、内圈、销钉、抵接块、压电陶瓷和驱动器，所述外圈与内圈匹配且同心抵接安装，两个机械运动部件均加工通铰接孔，其中一个机械运动部件的铰接孔与销钉固定连接，另一个机械运动部件的铰接孔与外圈固定连接，内圈与销钉同心过盈连接，内圈与外圈同心转动抵接，所述外圈内侧加工有若干个缺口，所述抵接块卡接在所述缺口内且与内圈抵接，所述压电陶瓷安装在所述抵接块和外圈之间，所述压电陶瓷与驱动器连接，所述驱动器通过通信装置与服务器连接；

所述阻力顶块安装在高压断路器中沿直线运动的机械运动部件的两侧，所述阻力顶块包括安装座、摩擦块和调节螺钉，所述安装座固定安装在相应机械运动部件附近，所述摩擦块与安装座活动卡接，所述调节螺钉与安装座螺纹连接，调节螺钉末端与摩擦块抵接。

3.根据权利要求1所述的一种基于大数据技术的高压断路器状态检测及故障诊断方法，其特征在于，

步骤A1)中使用的柔性杆包括空心杆、弹簧、锁紧螺钉和调整螺杆，所述空心杆一端开口另一端封闭，所述绝缘拉杆的底端套入所述空心杆开口端，空心杆另一端与连杆铰接，所述空心杆封闭端的端面加工有用于安装所述调整螺杆的螺孔，所述调整螺杆的末端固定有接触板，所述接触板与弹簧一端固定连接，弹簧另一端与绝缘拉杆抵接，弹簧具有预压缩量，与压缩量使弹簧弹力大于动触头以及绝缘拉杆的重力，空心杆开口端侧面开有用于安装锁紧螺钉的螺孔，所述绝缘拉杆加工有与锁紧螺钉匹配的凹陷。

4.根据权利要求2所述的一种基于大数据技术的高压断路器状态检测及故障诊断方法，其特征在于，

步骤A1)中，通过阻力生成装置产生机械运动部件之间的阻力的方法包括：

通过驱动压电陶瓷沿极化方向伸长，使抵接块压紧内圈从而产生阻力，通过改变驱动压电陶瓷的电压即可改变所产生阻力的大小，模拟机械运动部件卡涩；

通过驱动偏离抵接块对应的压电陶瓷沿极化方向伸长，使偏离抵接块压紧内圈，同时使该偏离抵接块相对的偏离抵接块保持位置或沿极化方向收缩，使内圈带动销钉偏移，模拟安装偏移的故障；

通过相对的两个驱动卡涩抵接块对应的压电陶瓷沿极化方向伸长，使卡涩抵接块压紧内圈，提供阻力，同时卡涩抵接块会磨损内圈，产生金属粉末并泄漏到高压断路器内部空间，模拟机械运动部件安装位置不当的故障，该故障易使二次回路产生故障，通过模拟该故障并检测二次回路状态获得该故障相关的故障现象，从而在实际高压断路器故障检修研判中，提供数据支持；

通过拧紧调节螺钉使摩擦块抵接动触头，使动触头卡涩，同时动触头被摩擦会产生磨损以及金属碎屑，金属碎屑造成下方的绝缘拉杆绝缘强度下降，模拟出动触头卡涩以及绝缘拉杆绝缘强度下降故障，通过拧松调节螺钉解除对应故障的模拟。

5.根据权利要求3所述的一种基于大数据技术的高压断路器状态检测及故障诊断方法，其特征在于，

步骤A1)中，通过柔性杆产生三相不同期故障的方法包括：

拧松锁紧螺钉，使绝缘杆能够相对空心杆滑动，调节调整螺杆改变弹簧的预压缩量，并使三相对应的弹簧的预压缩量不同，进行合闸动作时，三个弹簧将被不同程度的压缩，导致三相对应的动触头首次与静触头抵接的时间不同，从而模拟三相不同期故障，三相对应的弹簧的预压缩量差异越大所产生的三相不同期越严重。

6.根据权利要求1所述的一种基于大数据技术的高压断路器状态检测及故障诊断方法，其特征在于，

步骤B)中，对待检测高压断路器进行二次回路检测的方法包括：

B11)在高压断路器上安装引线装置，所述引线装置包括引线壳、引线盒和若干个引线柱，引线柱安装在引线壳内，所述高压断路器二次回路的待检测端口分别通过导线与引线柱连接；

B12)将检测回路状态的二次回路检测机通过对接装置与引线装置连接，所述对接装置包括对接盒，所述对接盒与所述引线盒匹配，所述对接盒内设有对接头，对接头与引线柱一一对应；

B13)二次回路检测机通过可控开关按照设定顺序接通二次回路的两个待检测端口，获得对应两个待检测端口的状态，获得二次回路检测结果。

7.根据权利要求6所述的一种基于大数据技术的高压断路器状态检测及故障诊断方法，其特征在于，

步骤B13)中，所述高压断路器二次回路的待检测端口包括若干对供电端口和若干对节点端口，若干对所述节点端口包含合闸动作线圈端口以及分闸动作线圈端口，高压断路器二次回路的检测需要模拟提供高压断路器的各个待测工作状态，在待测工作状态下测试相应节点端口之间的状态，所述二次回路检测机为高压断路器的二次回路的供电端口供电，所述二次回路检测机检测合闸动作线圈端口以及分闸动作线圈端口之间的电流并检测其余节点端口对之间的通断状态。

8.根据权利要求7所述的一种基于大数据技术的高压断路器状态检测及故障诊断方法，其特征在于，

步骤B13)中，使用的引线装置包括引线壳和若干个引线柱，引线柱安装在引线壳内，所述高压断路器二次回路的待检测端口分别通过导线与引线柱连接，所述对接装置包括对接盒和对接头，所述对接盒与所述引线盒匹配，所述对接头安装在对接盒内，高压断路器二次回路的待检测端口与引线柱连接，所述高压断路器二次回路的待检测端口包括若干对供电端口和若干对节点端口，若干对所述节点端口包含合闸动作线圈端口以及分闸动作线圈端口，高压断路器二次回路的检测需要模拟提供高压断路器的各个待测工作状态，在待测工作状态下测试相应节点端口之间的通断状态，所述对接盒侧面设置有供电连接盒，所述引线壳内的供电端口通过供电导线延伸到引线壳外壁，所述供电连接盒设置有与所述供电导线抵接的供电触头，所述供电触头与二次回路检测机连接，所述二次回路检测机通过所述供电触头以及供电导线为高压断路器的二次回路的供电端口供电，所述二次回路检测机检测合闸动作线圈端口以及分闸动作线圈端口之间的电流并检测其余节点端口对之间的通断状态；对接盒还包括上对接板、下对接板、上导电板、绝缘隔层、下导电板、若干个上弹簧和若干个下弹簧，所述二次回路检测机包含通路检测模块，所述对接头包括呈工字型的上部和与上部连接的下部，所述下部的底端加工有与引线柱匹配的盲孔，所述上对接板、下对接板、上导电板以及下导电板均与对接盒壁固定连接，所述上导电板以及下导电板位于上对接板和下对接板之间，所述绝缘隔层位于上导电板和下导电板之间并使上导电板与下导电板绝缘，所述上导电板、绝缘隔层、下导电板以及下对接板均加工有位置与引线柱对应的通孔，所述对接头的上部中部卡入所述绝缘隔层的通孔内，所述上导电板以及下导电板的通孔内壁与对接头具有间隙，所述对接头的下部穿过下对接板上的通孔，对接头底端的盲孔内壁与引线头抵接，所述上弹簧以及下弹簧的数量与对接头相同，所述上弹簧一端固定在上对接板上，上弹簧另一端与接线头顶部固定连接，所述下弹簧一端固定在下对接板上，下弹簧另一端与对接头上部连接，上弹簧以及下弹簧的一端均通过导线接地，上弹簧以及下弹簧的另一端分别通过电子开关与直流电源Vcc连接，电子开关的控制端与二次回路检测机连接，所述上导电板以及下导电板均与二次回路检测机连接。

9.根据权利要求8所述的一种基于大数据技术的高压断路器状态检测及故障诊断方法，其特征在于，

获得对应两个待检测端口的状态的方法包括：

B131)若预定项目检测需要对供电端口供电，则控制可变电压源通过供电连接盒为相应的供电端口供电，反之，进入步骤B132)；

B132)根据预定项目检测，确定需要检测通断状态的两个节点端口，控制其中一个节点端口所连接的对接头对应的上弹簧通电收缩，并控制另一个节点端口所连接的对接头对应的下弹簧通电收缩，使两个对接头分别与上导电板以及下导电板连通；

B133)若检测项目为端点之间的通断状态，则控制第一电子开关闭合，第二电子开关断开，通过通路检测模块检测上导电板和下导电板是否连通，若连通，则判断被检测的两个节点端口连通，反之，则判断被检测的两个节点端口不连通；

B134)若检测项目为合闸动作线圈端口以及分闸动作线圈电流，则控制第一电子开关断开，第二电子开关闭合，通过电流检测模块检测出电流值并发送给逻辑控制器；

B135)切换下一个检测项目，返回步骤B131)执行，直到完成全部检测项目。

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