CN113552479B - 一种断路器监测装置的故障分析能力评价方法及系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种断路器监测装置的故障分析能力评价方法及系统，该方法包括：获取被测断路器监测装置采集到断路器机械特性模拟装置输出的波形数据；将所述波形数据与故障分析对应的标准故障电流波形文件进行分析；根据分析结果，对所述被测断路器监测装置的故障分析能力进行评价；所述标准故障电流波形文件由所述断路器机械特性模拟装置预先接收主控制台下发所得。该方法通过模拟各厂家不同型号断路器机械特性的运行状况，获取被测断路器监测装置的输出波形，进而对该输出波形与标准波形进行比对，根据比对结果，评价被试设备的故障数据分析能力；可为科研机构、生产厂家的相关研究提供参考信息。

Description

一种断路器监测装置的故障分析能力评价方法及系统

技术领域

本发明涉及高压断路器监测技术领域，特别涉及一种断路器监测装置的故障分析能力评价方法及系统。

背景技术

高压断路器的机械性能直接影响断路器能否可靠动作。检验和维护高压断路器目前的技术方法是采用断路器检测仪器定期停电检修、安装断路器在线监测装置的方式来进行。

目前针对断路器检测仪器和在线监测装置的校验，缺少配套的、专门针对断路器领域的检验系统。普遍采取的方法仅是厂商的出厂检验，投运后不再进行的校验，存在功能、性能、准确度下降的风险。

针对断路器检测仪器和在线监测装置的入网检测，目前也没有专门的一套检验系统，来真实评价被检装置的所有功能。

而针对精度、线性度的校验，采用普通高精度电流发生器进行多次变化数值的人工操作，存在检测时间长，效率低的问题；针对被检装置的故障分析的评价，也缺乏相应的校验系统来开展；

进行断路器动作特性研究的科研院所、生产厂家，因断路器生产厂商的型号、类型众多，涉及机械特性相关的参数不完全公开，或者出厂测试未涵盖，目前也缺乏有效的仿真模拟，也并未进行相关的技术研发及创新。

因此，目前针对断路器监测装置的检验，目前还没有很好的解决方案，成为同行从业人员亟待解决的问题。

发明内容

本发明的目的在于，解决了目前没有专门针对断路器监测装置进行检验的系统的问题；提出了一种断路器监测装置的故障分析能力评价方法及系统，该方法针对作为断路器机械特性监测装置以及检测仪的检验设备，模拟各厂家不同型号断路器缺陷故障，评价被试设备的故障数据分析能力。

为实现上述目的，本发明采取的技术方案为：

第一方面，本发明实施例提供一种断路器监测装置的故障分析能力评价方法，包括：

获取步骤：获取被测断路器监测装置采集到断路器机械特性模拟装置输出的波形数据；

评价步骤：将所述波形数据与故障分析对应的标准故障电流波形文件进行分析；根据分析结果，对所述被测断路器监测装置的故障分析能力进行评价；所述标准故障电流波形文件由所述断路器机械特性模拟装置预先接收主控制台下发所得；所述故障分析能力进行评价包括：评价被测断路器监测装置对多个特征参量的数据分析能力、评价被测断路器监测装置对故障曲线的故障定位能力。

进一步地，当评价被测断路器监测装置对多个特征参量的数据分析能力时，所述评价步骤，包括：

选择标准故障电流波形文件后，在故障分析特征参量列表中选择所述标准故障电流波形文件对应的相关分析参量；

采用DTW分析方法，将所述波形数据与所述标准故障电流波形文件的时域对齐；将被测断路器监测装置采集曲线特征参量的数值与所述相关分析参量进行比较，确认是否在误差范围内，输出评价结果。

进一步地，当评价被测断路器监测装置对故障曲线的故障定位能力时，所述评价步骤，包括：

选择标准故障电流波形文件后，在故障分析特征参量列表中选择所述标准故障电流波形文件对应的相关分析参量，并生成基于所述相关分析参量的相应报警内容；

采用DTW分析方法，将所述波形数据与所述标准故障电流波形文件的时域对齐；将被测断路器监测装置输出的报警内容与所述相关分析参量的相应报警内容进行比较，输出评价结果。

进一步地，将被测断路器监测装置输出的报警内容与所述相关分析参量的相应报警内容进行比较，还包括：

当将被测断路器监测装置输出的报警内容与所述相关分析参量的相应报警内容相比不完整时，输出不合格的评价结果；以预设方式显示出被测断路器监测装置漏报的故障曲线的故障区间。

进一步地，在采用DTW分析方法前，采用Z-score方法对所述波形数据与所述标准故障电流波形文件进行标准化处理。

进一步地，采用Z-score方法对所述波形数据与所述标准故障电流波形文件进行标准化处理，包括：

根据所述波形数据与所述标准故障电流波形文件的增减特点，各自分别将曲线分为预设数量的分段区域；

针对每条曲线的每个分段区域，计算时间对应的幅值的平均值μ、标准差值σ和幅值x；

采用Z-score方法标准化计算：获得所述波形数据的归一化处理结果，以及获得与所述标准故障电流波形文件的归一化处理结果。

第二方面，本发明实施例还提供一种断路器监测装置的故障分析能力评价系统，包括：断路器机械特性模拟装置、运动控制台和主控制台；

所述断路器机械特性模拟装置与所述主控制台连接，接收所述主控制台下发的标准故障电流波形文件；所述断路器机械特性模拟装置的行程控制器端与所述运动控制台连接；

所述运动控制台与被测断路器监测装置的位移传感器连接；所述断路器机械特性模拟装置的各个模块端口分别与所述被测断路器监测装置的对应采集端口连接；

所述故障分析能力进行评价包括：评价被测断路器监测装置对多个特征参量的数据分析能力、评价被测断路器监测装置对故障曲线的故障定位能力；

所述主控制台用于执行如上述任一项实施例所述的断路器监测装置的故障分析能力评价方法。

与现有技术相比，本发明具有如下有益效果：

本发明实施例提供的一种断路器监测装置的故障分析能力评价方法，包括：获取被测断路器监测装置采集到断路器机械特性模拟装置输出的波形数据；将所述波形数据与故障分析对应的标准故障电流波形文件进行分析；根据分析结果，对所述被测断路器监测装置的故障分析能力进行评价；所述标准故障电流波形文件由所述断路器机械特性模拟装置预先接收主控制台下发所得；所述故障分析能力进行评价包括：评价被测断路器监测装置对多个特征参量的数据分析能力、评价被测断路器监测装置对故障曲线的故障定位能力。该方法通过模拟各厂家不同型号断路器机械特性的运行状况，获取被测断路器监测装置的输出波形，进而对该输出波形与标准波形进行比对，是对被检装置能否针对不同故障类型曲线，能够正确分析其中的特征参量值、识别故障类型并进行相应的报警，从而评价被检测装置的故障分析能力是否合格。可为科研机构、生产厂家的相关研究提供参考信息。

附图说明

图1为本发明实施例提供的断路器监测装置的故障分析能力评价方法流程图。

图2为本发明实施例提供的断路器监测装置的检验系统结构图。

图3为本发明实施例提供的断路器监测装置的故障分析能力评价方法原理图。

图4为断路器标准故障类型按照产地的分类示意图。

图5为故障类型根据断路器结构的划分示意图。

图6为本发明实施例提供的断路器机械特性模拟装置面板示意图。

图7为本发明实施例提供的两条曲线DTW算法示意图。

图8为本发明实施例提供的寻找两条曲线之间的最优规整路径示意图。

图9a为本发明实施例提供的标准化处理前的两条曲线示意图。

图9b为图9a的两条曲线标准化处理后的示意图。

具体实施方式

为使本发明实现的技术手段、创作特征、达成目的与功效易于明白了解，下面结合具体实施方式，进一步阐述本发明。

在本发明的描述中，需要说明的是，术语“上”、“下”、“内”、“外”“前端”、“后端”、“两端”、“一端”、“另一端”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“设置有”、“连接”等，应做广义理解，例如“连接”，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

实施例1：

参照图1所示，本发明实施例提供一种断路器监测装置的故障分析能力评价方法，包括：

获取步骤：获取被测断路器监测装置采集到断路器机械特性模拟装置输出的波形数据；

评价步骤：将所述波形数据与故障分析对应的标准故障电流波形文件进行分析；根据分析结果，对所述被测断路器监测装置的故障分析能力进行评价；所述标准故障电流波形文件由所述断路器机械特性模拟装置预先接收主控制台下发所得；所述故障分析能力进行评价包括：评价被测断路器监测装置对多个特征参量的数据分析能力、评价被测断路器监测装置对故障曲线的故障定位能力。

该方法的实施，涉及检验系统，包括断路器机械特性模拟装置、运动控制台和主控制台。参照图2所示，为检验系统中各个设备的连接示意图。如图3所示，为检验系统的整体流程图。

本实施例中，该方法通过模拟各厂家不同型号断路器机械特性的运行状况，获取被测断路器监测装置的输出波形，进而对该输出波形与标准波形进行比对，根据比对结果，评价被试设备的故障数据分析能力；可为科研机构、生产厂家的相关研究提供参考信息。该方法是对被检装置能否针对不同故障类型曲线，能够正确分析其中的特征参量值、识别故障类型并进行相应的报警，从而评价被检测装置的故障分析能力是否合格。

在具体描述本发明实施例提供的方法前，首先介绍下断路器监测装置的故障分类和多个特征参量的数据分析范围：

1、故障分类定义

参照图4所示，系统内置的标准故障类型按照产地，分为两大分类(国产断路器与合资、进口断路器)，每类细分为各厂家不同的故障类型，涵盖国内外各厂家不同型号的不同类型的故障。标准故障库支持在线更新，保持系统先进性。

参照图5所示，故障类型根据断路器结构，细分为四大类，分别是传动机构故障(传动链卡涩、绝缘拉杆断裂、传动主轴变形、触头压力簧性能下降、凸轮磨损和触头磨损)；操动机构故障(机构运行不稳定、合闸闭锁磨损、分闸脱扣器卡涩、分闸铁芯未复归、分闸铁芯卡涩、分闸线圈绝缘性能下降、合闸脱扣卡涩、合闸铁芯未复归、合闸铁芯卡涩、合闸线圈绝缘性能下降、一合就跳以及弹跳故障)；储能机构故障(储能电机烧毁、链条断裂、储能机构打滑、合闸弹簧疲软、分闸弹簧疲软、缓冲器卡涩、弹簧脱落、连接件松动、电机线圈老化)；辅助开关故障(辅助开关接点存在污垢、辅助开关失灵)。

2、多个特征参量的数据分析范围：

对被检测装置的故障分析能力包括以下多个特征参量的数据值的分析；

线圈峰值电流；

初始阶段线圈电流上升速率；

电磁铁各阶段时刻及电流；

主触头动作时间；

辅助开关转换时刻；

储能电机启动电流；

储能电机工作电流；

储能时长；

能够分析断路器分合闸时间及给出报警信息；

能够分析断路器分合闸速度及给出报警信息；

能够分析断路器三相行程、过冲、开距(或超行程)等参量。

本发明实施例提供的断路器监测装置的故障分析能力评价方法，对不同故障类型曲线的分析结果的评价：

评价步骤：

步骤一：主控制台与断路器机械特性模拟装置的通讯连接成功；被测装置与主控制台的通讯连接成功；被检测装置电流采集通道与断路器机械特性模拟装置电流输出端的连接完成；

步骤二：完成故障电流波形文件的分析功能选择：主控制台从波形库中选择一个故障电流波形文件后，需在故障分析特征参量列表中进行本次检测相关分析参量的选择；完成参量的选择后，再会自动生成基于所选参量而产生的相应报警内容。此内容可以是单条，也可以是数条，视故障波形的故障区域(定位)而定。完成上述操作后，将故障电流波形文件通过主控制台下发至断路器机械特性模拟装置；波形下发也可采用断路器机械特性模拟装置面板上的手动/自动切换按钮，可实现手动操作下发检测波形。

参照图6所示，为断路器机械特性模拟装置面板示意图，断路器机械特性模拟装置面板支持分闸、合闸、分合、合分、分合分的就地操作下发，同时可在主控制台实现上述类型的自定义。

其中，上述波形库包含非故障类电流波形文件和故障类电流波形文件。波形库可支持在线升级，支持更多的断路器机械特性数据更新；同时针对检测应用，波形库文件支持自由编辑，比如支持阶梯波形生成。

电流波形文件格式：文件采用自有的nmo/neo或者IEEE标准电力系统暂态数据交换通用格式COMTRADE1999格式。其中nmo包含电流与行程及辅助接点特征量的波形，neo为储能电机电流波形。

该步骤中，文件采用IEEE标准电力系统暂态数据交换通用格式COMTRADE1999。

步骤三：被测断路器监测装置采集到断路器机械特性模拟装置输出的波形后，将采集波形以有线/无线通讯方式，传输至主控制台；

步骤四：主控制台采用一种评价方法，将下发标准故障电流波形文件与被测断路器监测装置采集波形数据进行分析，得到被检测装置故障分析能力合格与不合格的结果，在主控制台屏幕进行结果展示。

上述评价方法：

针对被检测装置故障分析能力的评价，分为两个评价维度：评价被检测装置对多个特征参量的数据分析能力、评价被检测装置对故障曲线的故障定位能力；

(1)、评价被检测装置对多个特征参量的数据分析能力；

主控制台故障分析提供多个特征参量的数据分析范围中各特征参量的自主勾选功能(选择)，目的是针对被测装置，提供灵活、多种组合的特征量评价方式。例如被测装置仅包含分合闸线圈电流的监测功能，则分析仅选择和线圈电流相关的特征参量，完成分析能力的评价；针对机械特性监测功能，除了选择电流相关的特征量外，还包括行程相关特征参量。

包含分合闸线圈电流的特征量包括

线圈峰值电流；

初始阶段线圈电流上升速率；

电磁铁各阶段时刻及电流；

辅助开关转换时刻；

储能电机启动电流；

储能电机工作电流；

储能时长；

分闸时间；

合闸时间；

分闸不同期时间；

合闸不同期时间。

包含机械特性的特征量包括

线圈峰值电流；

初始阶段线圈电流上升速率；

电磁铁各阶段时刻及电流；

辅助开关转换时刻；

储能电机启动电流；

储能电机工作电流；

储能时长；

分闸时间；

合闸时间；

分闸不同期时间；

合闸不同期时间。

主触头动作时间；

断路器三相行程、过冲、开距(或超行程)；

断路器分合闸速度。

主控制台故障分析评价时，根据被测装置对故障曲线的多个特征参量的数据分析进行对比，采用DTW方法，对已选择确定的各特征量数值进行比较，确认是否在误差范围；输出评价结果合格与不合格。控制台同时输出故障曲线各特征参量的数值与被测装置的采集曲线特征参量的数值比较表格。

采用DTW(动态时间规整)分析方法，如图7所示：

DTW满足一定条件的的时间规整函数W(n)，描述下发故障分析对应的标准故障电流波形文件和被测断路器监测装置返回的波形数据，求解两个曲线匹配时累计距离最小所对应的规整函数。由于两个曲线在一般检测状况下，虽然受限于被测断路器监测装置的电流传感器的差异，幅值可能有差异，但差异比较小，故累计距离也在一个很小的范围内。

方法实现思想：

对下发的标准故障电流波形文件(图7中曲线1)与被测断路器监测装置采集并返回主控制台的曲线(图7中曲线2)，对已选择确定的各特征量数值进行比较，确认是否在误差范围。

采用DTW的方法，首先将其中一个序列进行线性放缩进行某种“扭曲”操作，以达到更好的对齐效果，可以存在一对多匹配的情况，适用于复杂时间序列，属于弹性度量。

为短路器监测装置的故障分析能力评价实现步骤原理，步骤具体包括：

步骤1：下发检测曲线时间序列为T，被测断路器监测装置返回曲线时间序列R，长度分别是n和m，序列中的每个点的值为曲线时间序列中每个对应电流的特征值。下发检测曲线列T共有n个点，第i点的特征值是t_i。被测断路器监测装置返回曲线列R共有m个点，第j点的特征值是r_j。

T＝t₁,t₂,t₃,t₄,...t_i,...,t_n；

R＝r₁,r₂,r₃,r₄,...r_j,...,r_m；

步骤2：为了对齐这两个序列，创建一个n*m的矩阵网格，矩阵元素(i,j)表示t_i和r_j两个点的距离d(t_i,r_j)，也就是序列T的每一个点和R的每一个点之间的相似度，距离越小则相似度越高。

步骤3：找到一条最优的规整路径W＝w₁,w₂,...,w_k，其中w_k＝(i,j)，认为时间序列T的第i个点和时间序列R的第j个点是相似的。所有相似点的距离之和作为规整路径距离，用规整路径距离来衡量两个时间序列的相似性。规整路径距离越小，相似度越高。这样得到W＝w₁,w₂,...,w_k，max(m,n)≦k<m+n-1；k表示最优路径中的点。如图8所示，曲线1和曲线2之间，W表示两条曲线之间的最优规整路径。

步骤4：规整路径的边界条件：从w₁＝(1,1)开始，到w_k＝(m,n),曲线各部分的先后次序不可能改变，这样保证T和R序列的每个坐标点都出现一次；

步骤5：规整路径的连续性：如果w_k-1＝(a′,b′)，对于路径的下一个点w_k＝(a,b)，需要满足(a-a′)≦1和(b-b′)≦1。也就是不可能跨过某个点去匹配，只能和自己相邻的点对齐；这样可以保证T和R中的每个坐标都在W中能够出现；

步骤6：规整路径的单调递增性：如果w_k-1＝(a′,b′)，对于路径的下一个点w_k＝(a,b)，需要满足0≦(a-a′)和0≦(b-b′)。也就是限制W上面的点必须是随着时间单调进行的；以保证曲线不会相交；

步骤7：结合步骤5和步骤6的约束条件，每一个格点的路径就只有三个方向了。如果路径已经通过了格点(i,j)，那么下一个通过的格点只可能是下列三种情况之一：(i+1,j)，(i,j+1)或者(i+1,j+1)；

步骤8：规整路径，从(0,0)点开始匹配这两个序列T和R，每到一个点，之前所有的点计算的距离都会累加。到达终点(m,n)后，就是上面说的最后的规整路径，也就是序列T和R的相似度。也就是D(i,j)＝Dis(i,j)+min{D(i-1,j),D(i,j-1),D(i-1,j-1)}，其中min内的是步骤7中的三种情况之一，Dis(i,j)表示T序列第i个点与R序列第j个点之间的距离(两个点的相似性)，D(i,j)指的是的是T序列前i个点与R序列前j个点的相似性。最终的规整路径是D(|T|,|R|)；也就是得到一个最小规划路径值。因实际被测断路器监测装置的电流传感器均采用霍尔原理，这个最小规划路径值也较小。

步骤9：这个最小路径值，也就是确定了T序列第i个点与R序列第j个点之间的距离，也就确定了R序列第j个点的幅值；这个幅值和T序列第i个点幅值逼近，得到T序列第i个点与R序列第j个点相似度非常高，从而完成曲线T与R的相似度判断，得到合格与不合格的判断。

然而，由于每个厂家的被断路器监测装置的采集及波形处理可能存在差异，表现在下发检测曲线与被测断路器监测装置返回曲线在幅值上可能有差异，在评价时，比如提供一个可选项，在DTW方法前，针对数据进行预处理，也就是标准化处理，即下述步骤10-17：

步骤10：可采用Z-score方法来实现：包括下发检测曲线时间序列T和被测断路器监测装置返回曲线时间序列R的Z-score方法的数据预处理；

步骤11：完成下发检测曲线时间序列T的数据预处理：根据断路器分合闸线圈电流曲线的特点，在采用Z-score方法对数据进行标准化之前，将电流曲线分成了以下几个分段区域：根据增减特点或断路器中各部件的动作时间节点，比如可分为T₀-T₁，T₁-T₂，T₂-T₃、T₃-T₄以及T₄-T₅，针对每个分段区域进行区域内的数据标准化处理，这样能避免标准化的数据变化差异太大，对结果评判产生误差；

步骤12：Z-score方法要求的总体均值(μ)：总体均值(μ)为各段区域内时间对应的幅值的平均值；包括μ_t0-1、μ_t1-2、μ_t2-3、μ_t3-4、μ_t4-5；

步骤13：Z-score方法要求的总体标准差(σ)：总体标准差(σ)为各段区域内时间对应的标准差值；包括σ_t0-1、σ_t1-2、σ_t2-3、σ_t3-4、σ_t4-5；

步骤14：Z-score方法要求的个体的观测值(x)：个体的观测值(x)为各段区域内时间对应的幅值；包括x_t0-1、x_t1-2、x_t2-3、x_t3-4、x_t4-5；

步骤15：Z-score方法的标准化计算z：计算公式为：结果包括z_t0-1、z_t1-2、z_t2-3、z_t3-4、z_t4-5；

步骤16：完成被测断路器监测装置返回曲线时间序列R的数据预处理：方法及步骤同步骤11-步骤15；参量包括总体均值(μ)μ_r0-1、μ_r1-2、μ_r2-3、μ_r3-4、μ_r4-5；总体标准差(σ)σ_r0-1、σ_r1-2、σ_r2-3、σ_r3-4、σ_r4-5；个体的观测值(x)x_r0-1、x_r1-2、x_r2-3、x_r3-4、x_r4-5；z_r0-1、z_r1-2、z_r2-3、z_r3-4、z_r4-5；

步骤17：经过上述标准化处理，原始数据均转换为无量纲化指标测评值，即各指标值都处于同一个数量级别上，每个维度的量纲其实已经等价了，每个维度都服从均值为0、方差1的正态分布，在计算距离的时候，每个维度都是去量纲化的，避免了不同量纲的选取对距离计算产生的巨大影响。接下来就可以采取DTW方法进行评价了(即执行上述步骤1-9)。

如图9a为标准化处理前的两条曲线，图9b则为经过上述步骤10-17标准化处理后的两条曲线。

(2)、评价被检测装置对故障曲线的故障定位能力；

主控制台故障分析评价，在完成对多个特征参量的数据分析能力后，将列出步骤二的报警内容，在实际实施时，比如可以是检测人员勾选确认，检测人员采用人工匹配方法，根据被测装置对故障曲线的报警内容进行检查确认后，勾选报警内容。

若被检测装置输出的报警内容与故障曲线应有的内容不完整(例如应包含2条以上，2个故障区域，但被检测装置只显示其中1条)或者内容不符，除了给出不合格的评价以外，同时在控制台界面对故障曲线的故障区间段进行提示，比如区间段曲线颜色变红。便于被检测装装置厂家针对不合格项目，进一步排查原因。

实施例2：

本发明实施例还提供一种断路器监测装置的故障分析能力评价系统，可参照图2所示，包括：断路器机械特性模拟装置、运动控制台和主控制台；

其中，断路器机械特性模拟装置与主控制台连接，接收主控制台下发的采集功能对应的标准波形文件；断路器机械特性模拟装置的行程控制器端与运动控制台连接；

运动控制台与被测断路器监测装置的位移传感器连接；断路器机械特性模拟装置的各个模块端口分别与所述被测断路器监测装置的对应采集端口连接；

故障分析能力进行评价包括：评价被测断路器监测装置对多个特征参量的数据分析能力、评价被测断路器监测装置对故障曲线的故障定位能力；

在具体实施时，将被测断路器监测装置的电流采集通道接入断路器机械特性模拟装置电流输出。

主控制台，用于执行如实施例1的断路器监测装置的故障分析能力评价方法，可包括：

获取步骤：获取被测断路器监测装置采集到断路器机械特性模拟装置输出的波形数据；

评价步骤：将所述波形数据与故障分析对应的标准故障电流波形文件进行分析；根据分析结果，对所述被测断路器监测装置的故障分析能力进行评价；所述标准故障电流波形文件由所述断路器机械特性模拟装置预先接收主控制台下发所得；所述故障分析能力进行评价包括：评价被测断路器监测装置对多个特征参量的数据分析能力、评价被测断路器监测装置对故障曲线的故障定位能力。

具体的，该评价模块的内容可参照上述实施例1的相关介绍，在此不再赘述。

本发明实施例提供的断路器监测装置的故障分析能力评价系统，用于作为断路器机械特性监测装置以及检测仪的检验设备，模拟各厂家不同型号断路器缺陷故障，评价被测识别的故障数据分析能力。也可以模拟各厂家不同型号断路器机械特性的运行状况，也为科研机构、生产厂家的相关研究提供参考信息。

以上显示和描述了本发明的基本原理和主要特征和本发明的优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。

Claims (4)

1.一种断路器监测装置的故障分析能力评价方法，其特征在于，包括：

获取步骤：获取被测断路器监测装置采集到断路器机械特性模拟装置输出的波形数据；

评价步骤：将所述波形数据与故障分析对应的标准故障电流波形文件进行分析；根据分析结果，对所述被测断路器监测装置的故障分析能力进行评价；所述标准故障电流波形文件由所述断路器机械特性模拟装置预先接收主控制台下发所得；所述故障分析能力进行评价包括：评价被测断路器监测装置对多个特征参量的数据分析能力、评价被测断路器监测装置对故障曲线的故障定位能力；

其中，当评价被测断路器监测装置对多个特征参量的数据分析能力时，所述评价步骤，包括：

选择标准故障电流波形文件后，在故障分析特征参量列表中选择所述标准故障电流波形文件对应的相关分析参量；

采用DTW分析方法，将所述波形数据与所述标准故障电流波形文件的时域对齐；将被测断路器监测装置采集曲线特征参量的数值与所述相关分析参量进行比较，确认是否在误差范围内，输出评价结果；

当评价被测断路器监测装置对故障曲线的故障定位能力时，所述评价步骤，包括：

选择标准故障电流波形文件后，在故障分析特征参量列表中选择所述标准故障电流波形文件对应的相关分析参量，并生成基于所述相关分析参量的相应报警内容；

采用DTW分析方法，将所述波形数据与所述标准故障电流波形文件的时域对齐； 当被测断路器监测装置输出的报警内容与所述相关分析参量的相应报警内容相比不完整时，输出不合格的评价结果；以预设方式显示出被测断路器监测装置漏报的故障曲线的故障区间。

2.根据权利要求1所述的一种断路器监测装置的故障分析能力评价方法，其特征在于，在采用DTW分析方法前，采用Z-score方法对所述波形数据与所述标准故障电流波形文件进行标准化处理。

3.根据权利要求2所述的一种断路器监测装置的故障分析能力评价方法，其特征在于，采用Z-score方法对所述波形数据与所述标准故障电流波形文件进行标准化处理，包括：

根据所述波形数据与所述标准故障电流波形文件的增减特点，各自分别将曲线分为预设数量的分段区域；

针对每条曲线的每个分段区域，计算时间对应的幅值的平均值µ、标准差值σ和幅值x；

采用Z-score方法标准化计算：z=，获得所述波形数据的归一化处理结果，以及获得与所述标准故障电流波形文件的归一化处理结果。

4.一种断路器监测装置的故障分析能力评价系统，其特征在于，包括：断路器机械特性模拟装置、运动控制台和主控制台；

所述断路器机械特性模拟装置与所述主控制台连接，接收所述主控制台下发的标准故障电流波形文件；所述断路器机械特性模拟装置的行程控制器端与所述运动控制台连接；

所述运动控制台与被测断路器监测装置的位移传感器连接；所述断路器机械特性模拟装置的各个模块端口分别与所述被测断路器监测装置的对应采集端口连接；

所述故障分析能力进行评价包括：评价被测断路器监测装置对多个特征参量的数据分析能力、评价被测断路器监测装置对故障曲线的故障定位能力；

所述主控制台用于执行如权利要求1-3任一项所述的断路器监测装置的故障分析能力评价方法。