CN111610008B - 利用sf6气体压强检测断路器机械特性的方法及系统 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种利用SF6气体压强检测断路器机械特性的方法及系统，检修方法步骤包括：对断路器的SF6气体压强值实时测量并记录,获取各个时间点下SF6气体压强值；根据各个时间点下SF6气体压强值得到的SF6气体压强‑时间曲线；提取曲线特征值；计算断路器机械特性；修正断路器机械特性；断路器检修决策。检测断路器机械特性的系统包括采集模块，所述采集模块，主要包括SF6气体压强传感器，可实时记录SF6气体压强值，获得SF6气体压强‑时间曲线；可以充分利用SF6气体压强检测断路器机械特性，无需另外加装传感器，方便高效,并能根据SF6压强最大变化量对机械特性计算值进行修正，具有广泛的适用性。
Description
技术领域
本发明专利属于电力设备检测监测领域，尤其涉及SF6断路器机械特性检测领域。
背景技术
高压断路器是电力系统的重要组成部分，其主要作用包括控制作用和保护作用，在正常运行中用于接通电路和断开负载，在发生事故的情况下能够在一定时间内切除故障电流，必要时进行重合闸，其机械特性直接影响电力系统的安全可靠运行。SF6断路器是以SF6气体作为灭弧和绝缘介质的断路器，具有开断能力强、开断性能好、电气寿命长、热稳定性能好、结构和维护简单等优点，广泛应用于35kV及以上电力系统中。为提高断路器运行的可靠性，需要对断路器进行必要的检查和维修。断路器“定期检修”工作量大，且具有很强的盲目性，大量的人力物力可能浪费在状态良好的断路器检修上。因此，需要对断路器的工作状态进行检测，判断断路器性能劣化或者可能存在故障时再对其停电检修，实现断路器的“状态检修”。
高压断路器机械特性在线监测系统能对断路器的工作状态实时检测，目前常用来检测的物理量有：断路器振动信号、分合闸线圈电流、触头行程-时间曲线、触头速度-时间曲线等。这些方法需要对设备改造，加装灵敏的传感器，需投入大量的人力物力，有些设备甚至不满足改造的条件。因此，需要一种就地利用现场信号检测断路器机械特性的方法。
发明内容
针对现有技术存在的上述不足，本发明专利公开的一种利用SF6气体压强检测断路器机械特性的方法及系统，能够利用广泛安装在现场的SF6气体压强传感器获得SF6断路器机械特性，无需另外加装传感器。并能根据SF6压强最大变化量对计算得到的机械特性参数进行修正，具有广泛的适用性。
第一方面，本发明提供了一种利用SF6气体压强检测断路器机械特性的方法，步骤包括：
对断路器的SF6气体压强值实时测量并记录,获取各个时间点下SF6气体压强值；
根据各个时间点下SF6气体压强值得到的SF6气体压强-时间曲线；
提取曲线特征值,特征值包括压强开始增大时刻t1,压强达到最大时刻t2,正常状态压强P0,分闸过程中最大压强Pm；
计算断路器机械特性，利用所述压强开始增大时刻t1,压强达到最大时刻t2计算SF6断路器机械特性，获取SF6断路器机械特性计算值；
修正断路器机械特性，利用所述正常状态压强P0、分闸过程中最大压强Pm修正SF6断路器机械特性计算值，修正后的断路器机械特性可以进行不同负载电流下断路器性能的对比。
第二方面，本发明还提供了一种利用SF6气体压强检测断路器机械特性的系统，包括采集模块、特征值提取模块、机械特性计算模块、机械特性修正模块和检修决策模块。
所述采集模块，主要包括SF6气体压强传感器，可实时记录SF6气体压强值，获得SF6气体压强-时间曲线；
所述特征值提取模块，主要依据数据采集模块获得的SF6气体压强-时间曲线，提取SF6气体压强开始增大时刻、压强达到最大时刻、正常状态压强和分闸过程中最大压强；
所述机械特性计算模块，主要依据特征值提取模块获得的SF6气体压强开始增大时刻以及压强达到最大时刻，计算获得断路器机械特性；
所述机械特性修正模块，主要利用特征值提取模块获得SF6气体正常状态压强以及分闸过程中最大压强，修正断路器机械特性的计算值；
所述检修决策模块，主要利用断路器机械特性修正值对断路器的检修提出指导和决策。
第三方面，本发明提供了一种计算机可读存储介质，用于存储计算机指令，所述计算机指令被处理器执行时，完成如第一方面所述的检测断路器机械特性的方法。
第四方面，本发明提供了一种电子设备，包括存储器和处理器以及存储在存储器上并在处理器上运行的计算机指令，所述计算机指令被处理器运行时，完成如第一方面所述的检测断路器机械特性的方法。
与现有技术对比，本发明具备以下有益效果：
1、本发明公开利用SF6气体压强检测断路器机械特性的方法，能够利用广泛安装在现场的SF6气体压强传感器获得SF6断路器机械特性，利用现场信号检测断路器机械特性，无需另外加装传感器，方便高效。
2、本发明并能根据SF6压强最大变化量对计算得到的机械特性参数进行修正，具有广泛的适用性，可以判断断路器性能劣化或者可能存在故障时再对其停电检修，实现断路器的“状态检修”。
附图说明
构成本申请的一部分的说明书附图用来提供对本申请的进一步理解，本申请的示意性实施例及其说明用于解释本申请，并不构成对本申请的不当限定。
附图1是本发明专利提出的利用SF6气体检测断路器机械特性的方法框图。
附图2是断路器分闸过程中SF6气体压强随时间变化曲线示例图。
具体实施方式：
下面结合附图与实施例对本发明作进一步说明。
应该指出，以下详细说明都是示例性的，旨在对本申请提供进一步的说明。除非另有指明，本文使用的所有技术和科学术语具有与本申请所属技术领域的普通技术人员通常理解的相同含义。
需要注意的是，这里所使用的术语仅是为了描述具体实施方式，而非意图限制根据本申请的示例性实施方式。如在这里所使用的，除非上下文另外明确指出，否则单数形式也意图包括复数形式，此外，还应当理解的是，当在本说明书中使用术语“包含”和/或“包括”时，其指明存在特征、步骤、操作、器件、组件和/或它们的组合。
实施例1
断路器在分闸过程中，由于线路电流不能发生突变，会在触头间产生等离子体形成电弧，该电弧有很强的热效应，释放出大量热量，导致SF6气体温度上升。同时，根据气体状态方程，SF6气体温度的变化可以用气体的压强变化来等效，可以有效利用广泛安装在SF6断路器上的压强传感器。断路器开始分闸时形成电弧，放出的热量使得SF6气体压强开始升高；随着电弧的不断燃烧，SF6气体压强不断升高，直至电弧完全熄灭，SF6气体压强达到最大值；然后随着热量向外部的传递，SF6气体压强慢慢减小，趋于正常状态时压强。
线路电流越大，分闸时电弧越强烈，电弧越不易熄灭，灭弧时长也就越长。因此，仅根据灭弧时长判断断路器性能好坏往往会带来极大的偏差。同时，线路电流越大，分闸时电弧所释放出的热量也就会越大，导致SF6气体温度变化越大，进而导致SF6气体压强变化也越大。因此，可以用SF6气体压强最大变化量对断路器的灭弧时长进行修正，以达到不同线路电流下断路器灭弧时长机械特性的对比，进而判断断路器性能好坏和变化趋势。SF6气体压强最大变化量如附图2所示。
本发明专利提出的利用SF6气体检测断路器机械特性的方法如附图1所示。
一种利用SF6气体压强检测断路器机械特性的方法，步骤包括：
对不同线路电流下断路器的SF6气体压强值实时测量并记录,获取各个时间点下SF6气体压强值；
根据各个时间点下SF6气体压强值得到的SF6气体压强-时间曲线；
提取曲线特征值,所述特征值包括压强开始增大时刻t1,压强达到最大时刻t2,正常状态压强P0,分闸过程中最大压强Pm；
计算断路器机械特性，利用所述压强开始增大时刻t1,压强达到最大时刻t2计算SF6断路器机械特性，压强开始变化时刻为电弧首次燃烧时刻，压强达到的最大时刻为电弧末次熄灭时刻，电弧末次熄灭时刻与电弧首次燃烧时刻的差值表示断路器的灭弧时长机械特性；
修正断路器机械特性，利用所述正常状态压强P0,分闸过程中最大压强Pm；修正所SF6断路器机械特性计算值，修正后的断路器机械特性可以进行不同负载电流下断路器性能的对比，对SF6断路器检修提供依据和决策。
断路器分闸过程中，SF6气体压强随时间变化曲线示例如附图1所示。其中，t1为SF6压强开始变化时刻，也即电弧首次燃烧时刻；t2为SF6气体压强达到最大值时刻，也即电弧末次熄灭时刻；t＝t2-t1表示断路器的灭弧时长机械特性。
进一步地，利用ΔPm＝Pm-P0，对上述计算得到的断路器灭弧时长机械特性t进行修正，其中Pm为分闸过程中最大压强大小；P0为正常状态压强大小。修正后的断路器机械特性可以进行不同负载电流下断路器性能的对比，对SF6断路器检修提供依据和决策。
在本发明的其他实施例中，还提供了：
一种利用SF6气体压强检测断路器机械特性的系统，包括采集模块、特征值提取模块、机械特性计算模块、机械特性修正模块和检修决策模块。
所述采集模块，主要包括SF6气体压强传感器，可实时记录SF6气体压强值，获得SF6气体压强-时间曲线；
所述特征值提取模块，主要依据数据采集模块获得的SF6气体压强-时间曲线，提取SF6气体压强开始增大时刻,压强达到最大时刻,正常状态压强,分闸过程中最大压强；
所述机械特性计算模块，主要依据特征值提取模块获得的SF6气体压强开始增大时刻以及压强达到最大时刻，计算获得断路器机械特性；
所述机械特性修正模块，主要利用特征值提取模块获得SF6气体正常状态压强以及分闸过程中最大压强，修正断路器机械特性的计算值；
所述检修决策模块，主要利用断路器机械特性修正值对断路器的检修提出指导和决策。
一种计算机可读存储介质，用于存储计算机指令，所述计算机指令被处理器执行时，完成如实施例1所述的检测断路器机械特性的方法。
一种电子设备，包括存储器和处理器以及存储在存储器上并在处理器上运行的计算机指令，所述计算机指令被处理器运行时，完成如实施例1所述的检测断路器机械特性的方法。
上述虽然结合附图对本发明的具体实施方式进行了描述，但并非对本发明保护范围的限制，所属领域技术人员应该明白，在本发明的技术方案的基础上，本领域技术人员不需要付出创造性劳动即可做出的各种修改或变形仍在本发明的保护范围以内。
Claims (7)
1.利用SF6气体压强检测断路器机械特性的方法，其特征在于，步骤包括：
对断路器的SF6气体压强值实时测量并记录,获取各个时间点下SF6气体压强值；
根据各个时间点下SF6气体压强值得到的SF6气体压强-时间曲线；
提取曲线特征值，特征值包括压强开始增大时刻、压强达到最大时刻、正常状态压强和分闸过程中最大压强；
计算断路器机械特性，利用所述压强开始增大时刻和压强达到最大时刻计算SF6断路器机械特性，获取SF6断路器机械特性计算值；
修正断路器机械特性，利用所述正常状态压强和分闸过程中最大压强修正SF6断路器机械特性计算值；
断路器检修决策，修正后的断路器机械特性计算值进行不同负载电流下断路器性能的对比，对SF6断路器检修提供依据和决策。
2.如权利要求1所述的检测断路器机械特性的方法，其特征在于，压强开始变化时刻为电弧首次燃烧时刻，压强达到最大值时刻为电弧末次熄灭时刻，并将电弧末次熄灭时刻与电弧首次燃烧时刻的差值表示断路器的灭弧时长机械特性。
3.如权利要求1所述的检测断路器机械特性的方法，其特征在于，利用所述正常状态压强以及分闸过程中最大压强，利用该最大压强差修正SF6断路器机械特性计算值。
4.一种利用SF6气体压强检测断路器机械特性的系统，其特征在于，包括采集模块、特征值提取模块、机械特性计算模块、机械特性修正模块和检修决策模块；
所述采集模块，包括SF6气体压强传感器，用于实时记录SF6气体压强值，根据各个时间点下SF6气体压强值得到的SF6气体压强-时间曲线；
所述特征值提取模块，用于提取曲线特征值，特征值包括压强开始增大时刻、压强达到最大时刻、正常状态压强和分闸过程中最大压强；
所述机械特性计算模块，利用所述压强开始增大时刻和压强达到最大时刻计算SF6断路器机械特性，获取SF6断路器机械特性计算值；
所述机械特性修正模块，利用所述正常状态压强和分闸过程中最大压强修正SF6断路器机械特性计算值；
所述检修决策模块，用于根据修正后的断路器机械特性计算值进行不同负载电流下断路器性能的对比，对SF6断路器检修提供依据和决策。
5.如权利要求4所述的检测断路器机械特性的系统，其特征在于，所述特征值提取模块，主要依据数据采集模块获得的SF6气体压强-时间曲线，提取SF6气体压强开始增大时刻,压强达到最大时刻,正常状态压强,分闸过程中最大压强。
6.一种计算机可读存储介质，其特征在于，用于存储计算机指令，所述计算机指令被处理器执行时，完成如权利要求1-3所述的检测断路器机械特性的方法。
7.一种电子设备，其特征在于，包括存储器和处理器以及存储在存储器上并在处理器上运行的计算机指令，所述计算机指令被处理器运行时，完成如权利要求1-3所述的检测断路器机械特性的方法。
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