CN111458630A - 一种高压断路器故障诊断方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种高压断路器故障诊断方法，该方法选择高压断路器绝缘电阻、回路电阻、分闸时间、分闸同期、分闸速度、合闸时间、合闸同期、合闸速度、弹跳时间数据，进行模型构建和数据分析，对异常状态和潜伏性故障做出预判，并且对故障类型做出分类。

Description

一种高压断路器故障诊断方法

技术领域

本发明涉及断路器诊断技术领域，更具体地，涉及一种高压断路器故障诊断方法。

背景技术

高压断路器故障诊断是电力设备规范化检修的一项重要内容，开展高压断路器故障诊断首先要确定反映其运行状态的特征参数，这些特征参数可以通过离线停电试验或者在线监测的方式获得。但现阶段各种诊断方法存在两个明显缺陷：一是规程规定靠离散的检测或监测数据是否超过一定阈值来判断是否存在故障，评价不够客观；二是评价结果只能给出是与否的判断，对于潜伏性故障无法有效发现或者说故障演变趋势无法直观展示。

选择高压断路器绝缘电阻、回路电阻、分闸时间、分闸同期、分闸速度、合闸时间、合闸同期、合闸速度、弹跳时间数据，进行模型构建和数据分析，对异常状态和潜伏性故障做出预判，并且对故障类型做出分类。

发明内容

本发明提供一种高效的高压断路器故障诊断方法。

为了达到上述技术效果，本发明的技术方案如下：

一种高压断路器故障诊断方法，包括以下步骤：

S1：构建高压断路器的评价矩阵；

S2：对步骤S1构建的高压断路器的评价矩阵进行归一化处理；

S3：构建高压断路器的故障样本矩阵；

S4：对步骤S3构建的高压断路器的故障样本矩阵进行归一化处理；

S5：对归一化的高压断路器的评价矩阵进行故障概率计算；

S6：进行故障相关系数计算；

S7：进行故障分类指数计算；

S8：进行故障诊断。

进一步地，所述步骤S1的具体过程是：

针对待评价高压断路器，建立最新一次试验结果参数矩阵，称之为评价矩阵：

X＝(x₁,x₂,x₃,x₄,x₅,x₆,x₇,x₈,x₉)

其中，x₁,x₂,x₃,x₄,x₅,x₆,x₇,x₈,x₉分别代表绝缘电阻、回路电阻、分闸时间、分闸同期、分闸速度、合闸时间、合闸同期、合闸速度、弹跳时间的测试值。

进一步地，所述步骤S2的具体过程是：

由于绝缘电阻、回路电阻、分闸时间、分闸同期、分闸速度、合闸时间、合闸同期、合闸速度、弹跳时间具有不同的量纲，无法进行直接比较，采用平移-极差变换法进行归一化处理，处理后矩阵各元素均落入[0，1]区间：

X'＝(x'₁,x'₂,x'₃,x'₄,x'₅,x'₆,x'₇,x'₈,x'₉)。

进一步地，所述步骤S3的具体过程是：

高压断路器故障分为电气故障和机械故障两大类，分别建立两类故障样本矩阵K₁和K₂；

从电气故障库中抽取m个典型故障案例，其中m≥10，建立故障样本矩阵X₁如下：

同样，从机械故障库中抽取m(m≥10)个典型故障案例，建立故障样本矩阵X₂如下：

两类故障样本矩阵X₁和X₂的每一行代表某一个故障案例的绝缘电阻、回路电阻、分闸时间、分闸同期、分闸速度、合闸时间、合闸同期、合闸速度、弹跳时间的测试值。

进一步地，所述步骤S4的具体过程是：

对X₁和X₂进行归一化处理：

进一步地，所述步骤S5的具体过程是：

归一化的评价矩阵X′中某参数x′_i与归一化后的故障样本矩阵第i列值(用x′_j表示)的平均值越接近，则为该类故障的概率越大，当二者完全一样时概率,达到最大值1，定义x′_i对故障样本的概率为P：

x′_i对电气故障的概率：

x′_i对机械故障的概率：

进一步地，所述步骤S6的具体过程是：

相关系数用k表示，定义为某参数在单一故障类型条件下的平均值与所有故障条件下平均值的相对差δ_i与与该参数自身分散度的比值γ_i，定义相关系数的目的，一是为了考查某参数与故障的相关性，这体现在故障条件下，该参数是否表现出某种集中性或趋势性；二是为了与其他故障类型相区分，即如果该参数在所有故障类别中表现出很强的一致性，则该参数对于故障研判的参考价值就很小；

进一步地，所述步骤S7的具体过程是：

故障分类指数用R表示。

进一步地，所述步骤S8的具体过程是：

(1)若R₁>>R₂，则待评价高压断路器存在潜伏性故障，故障类型为电气故障；

(2)若R₂>>R₁，则待评价高压断路器存在潜伏性故障，故障类型为机械故障；

(3)若不满足条件(1)(2)则待评价高压断路器处于健康状态。

与现有技术相比，本发明技术方案的有益效果是：

本发明方法选择高压断路器绝缘电阻、回路电阻、分闸时间、分闸同期、分闸速度、合闸时间、合闸同期、合闸速度、弹跳时间数据，进行模型构建和数据分析，对异常状态和潜伏性故障做出预判，并且对故障类型做出分类。

附图说明

图1为本发明流程图。

具体实施方式

附图仅用于示例性说明，不能理解为对本专利的限制；

为了更好说明本实施例，附图某些部件会有省略、放大或缩小，并不代表实际产品的尺寸；

对于本领域技术人员来说，附图中某些公知结构及其说明可能省略是可以理解的。

下面结合附图和实施例对本发明的技术方案做进一步的说明。

实施例1

如图1所示，一种高压断路器故障诊断方法，包括以下步骤：

S1：构建高压断路器的评价矩阵；

S2：对步骤S1构建的高压断路器的评价矩阵进行归一化处理；

S3：构建高压断路器的故障样本矩阵；

S4：对步骤S3构建的高压断路器的故障样本矩阵进行归一化处理；

S5：对归一化的高压断路器的评价矩阵进行故障概率计算；

S6：进行故障相关系数计算；

S7：进行故障分类指数计算；

S8：进行故障诊断。

步骤S1的具体过程是：

针对待评价高压断路器，建立最新一次试验结果参数矩阵，称之为评价矩阵：

X＝(x₁,x₂,x₃,x₄,x₅,x₆,x₇,x₈,x₉)

其中，x₁,x₂,x₃,x₄,x₅,x₆,x₇,x₈,x₉分别代表绝缘电阻、回路电阻、分闸时间、分闸同期、分闸速度、合闸时间、合闸同期、合闸速度、弹跳时间的测试值。

步骤S2的具体过程是：

由于绝缘电阻、回路电阻、分闸时间、分闸同期、分闸速度、合闸时间、合闸同期、合闸速度、弹跳时间具有不同的量纲，无法进行直接比较，采用平移-极差变换法进行归一化处理，处理后矩阵各元素均落入[0，1]区间：

X'＝(x'₁,x'₂,x'₃,x'₄,x'₅,x'₆,x'₇,x'₈,x'₉)。

进一步地，所述步骤S3的具体过程是：

高压断路器故障分为电气故障和机械故障两大类，分别建立两类故障样本矩阵K₁和K₂；

从电气故障库中抽取m个典型故障案例，其中m≥10，建立故障样本矩阵X₁如下：

同样，从机械故障库中抽取m(m≥10)个典型故障案例，建立故障样本矩阵X₂如下：

两类故障样本矩阵X₁和X₂的每一行代表某一个故障案例的绝缘电阻、回路电阻、分闸时间、分闸同期、分闸速度、合闸时间、合闸同期、合闸速度、弹跳时间的测试值。

进一步地，所述步骤S4的具体过程是：

对X₁和X₂进行归一化处理：

步骤S5的具体过程是：

归一化的评价矩阵X′中某参数x′_i与归一化后的故障样本矩阵第i列值(用x′_j表示)的平均值越接近，则为该类故障的概率越大，当二者完全一样时概率,达到最大值1，定义x′_i对故障样本的概率为P：

x′_i对电气故障的概率：

x′_i对机械故障的概率：

进一步地，所述步骤S6的具体过程是：

相关系数用k表示，定义为某参数在单一故障类型条件下的平均值与所有故障条件下平均值的相对差δ_i与与该参数自身分散度的比值γ_i，定义相关系数的目的，一是为了考查某参数与故障的相关性，这体现在故障条件下，该参数是否表现出某种集中性或趋势性；二是为了与其他故障类型相区分，即如果该参数在所有故障类别中表现出很强的一致性，则该参数对于故障研判的参考价值就很小；

步骤S7的具体过程是：

故障分类指数用R表示。

进一步地，所述步骤S8的具体过程是：

(1)若R₁>>R₂，则待评价高压断路器存在潜伏性故障，故障类型为电气故障；

(2)若R₂>>R₁，则待评价高压断路器存在潜伏性故障，故障类型为机械故障；

(3)若不满足条件(1)(2)则待评价高压断路器处于健康状态。

相同或相似的标号对应相同或相似的部件；

附图中描述位置关系的用于仅用于示例性说明，不能理解为对本专利的限制；

显然，本发明的上述实施例仅仅是为清楚地说明本发明所作的举例，而并非是对本发明的实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明权利要求的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种高压断路器故障诊断方法，其特征在于，包括以下步骤：

S1：构建高压断路器的评价矩阵；

S2：对步骤S1构建的高压断路器的评价矩阵进行归一化处理；

S3：构建高压断路器的故障样本矩阵；

S4：对步骤S3构建的高压断路器的故障样本矩阵进行归一化处理；

S5：对归一化的高压断路器的评价矩阵进行故障概率计算；

S6：进行故障相关系数计算；

S7：进行故障分类指数计算；

S8：进行故障诊断。

2.根据权利要求1所述的高压断路器故障诊断方法，其特征在于，所述步骤S1的具体过程是：

针对待评价高压断路器，建立最新一次试验结果参数矩阵，称之为评价矩阵：

X＝(x₁,x₂,x₃,x₄,x₅,x₆,x₇,x₈,x₉)

其中，x₁,x₂,x₃,x₄,x₅,x₆,x₇,x₈,x₉分别代表绝缘电阻、回路电阻、分闸时间、分闸同期、分闸速度、合闸时间、合闸同期、合闸速度、弹跳时间的测试值。

3.根据权利要求2所述的高压断路器故障诊断方法，其特征在于，所述步骤S2的具体过程是：

由于绝缘电阻、回路电阻、分闸时间、分闸同期、分闸速度、合闸时间、合闸同期、合闸速度、弹跳时间具有不同的量纲，无法进行直接比较，采用平移-极差变换法进行归一化处理，处理后矩阵各元素均落入[0，1]区间：

X'＝(x'₁,x'₂,x'₃,x'₄,x'₅,x'₆,x'₇,x'₈,x'₉)。

4.根据权利要求3所述的高压断路器故障诊断方法，其特征在于，所述步骤S3的具体过程是：

高压断路器故障分为电气故障和机械故障两大类，分别建立两类故障样本矩阵K₁和K₂；

从电气故障库中抽取m个典型故障案例，建立故障样本矩阵X₁如下：

同样，从机械故障库中抽取m(m≥10)个典型故障案例，建立故障样本矩阵X₂如下：

两类故障样本矩阵X₁和X₂的每一行代表某一个故障案例的绝缘电阻、回路电阻、分闸时间、分闸同期、分闸速度、合闸时间、合闸同期、合闸速度、弹跳时间的测试值。

5.根据权利要求4所述的高压断路器故障诊断方法，其特征在于，所述步骤S4的具体过程是：

对X₁和X₂进行归一化处理：

6.根据权利要求5所述的高压断路器故障诊断方法，其特征在于，所述步骤S5的具体过程是：

归一化的评价矩阵X′中某参数x′_i与归一化后的故障样本矩阵第i列值(用x′_j表示)的平均值越接近，则为该类故障的概率越大，当二者完全一样时概率,达到最大值1，定义x′_i对故障样本的概率为P：

x′_i对电气故障的概率：

x′_i对机械故障的概率：

7.根据权利要求6所述的高压断路器故障诊断方法，其特征在于，所述步骤S6的具体过程是：

相关系数用k表示，定义为某参数在单一故障类型条件下的平均值与所有故障条件下平均值的相对差δ_i与与该参数自身分散度的比值γ_i，定义相关系数的目的，一是为了考查某参数与故障的相关性，这体现在故障条件下，该参数是否表现出某种集中性或趋势性；二是为了与其他故障类型相区分，即如果该参数在所有故障类别中表现出很强的一致性，则该参数对于故障研判的参考价值就很小；

8.根据权利要求7所述的高压断路器故障诊断方法，其特征在于，所述步骤S7的具体过程是：

故障分类指数用R表示。

9.根据权利要求8所述的高压断路器故障诊断方法，其特征在于，所述步骤S8的具体过程是：

(1)若R₁>>R₂，则待评价高压断路器存在潜伏性故障，故障类型为电气故障；

(2)若R₂>>R₁，则待评价高压断路器存在潜伏性故障，故障类型为机械故障；

(3)若不满足条件(1)(2)则待评价高压断路器处于健康状态。

10.根据权利要求9所述的高压断路器故障诊断方法，其特征在于，所述的中m≥10。

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