CN114518531A - 基于故障录波的高压开关三相不同期诊断预警方法、系统及介质 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种基于故障录波的高压开关三相不同期诊断预警方法、系统、计算机设备和存储介质，所述方法包括：对故障录波数据进行读取，获取故障发生前后的信号数据；根据信号数据，得到可用于三相不同期诊断的电流录波特征值；根据信号数据，分析高压开关变位情况；针对高压开关变位情况，根据电流录波特征值，计算高压开关三相分合闸时间，进而分析高压开关三相分合闸不同期性存在的风险；针对高压开关变位情况，根据故障录波数据对高压开关分合闸不同期性进行分析，生成高压开关分合闸三相不同期诊断报告。本发明提供的方法能够及时发现高压开关隐患，提高了电网安全运行的稳定性，具有较强的工程应用价值。

Description

基于故障录波的高压开关三相不同期诊断预警方法、系统及 介质

技术领域

本发明涉及一种基于故障录波的高压开关三相不同期诊断预警方法、系统、计算机设备和存储介质，属于高压开关诊断技术领域。

背景技术

高压开关在电网中一方面用于控制线路和电气设备的投入投出运行，另一方面结合继电保护系统产生的分合闸信号对线路和设备进行故障切除，保护电力系统的安全运行。目前220KV及以上的高压开关由于线路间安全距离较大，因此每相触头使用一组操作机构，开关动作时由三组操作机构同时动作进行分合闸，在分闸(合闸)动作时操作机构不能联动操作，动作首相和末相的时间差大于一定阈值将出现三相不同期问题。根据《35kV～500kV SF6瓷柱式开关技术规范书》和《110kV-500kV组合电器(GIS和HGIS)技术规范书》要求，高压开关的三相分闸不同期时间须小于3ms，合闸不同期时间须小于5ms，开关分合闸时间须小于60ms。

高压开关在电网保护中由于多次分合闸产生较多磨损，若定期检修调整不当极易导致高压开关三相同期性发生改变，当三相不同期时间超出规定范围时，一方面由于瞬间电流较大造成接触部分发热，导致开关打火甚至烧毁；另一方面造成电力系统非全相运行，导致继电保护设备误动作。

目前电网220kV及以上电压等级均配置了录波器，可以对包括三相开关各相的分位和合位信号等信息进行收集。并且随着数据驱动在工业和电力领域的应用越来越广泛，基于数据分析发掘电力数据中蕴藏的规律成为电网目前的主流研究方向，但是目前已有针对三项不同期的诊断预警大多基于分类进行，该研究方法需要事先使用部分不同期数据进行建模，极易因为数据质量问题导致模型精度不高，出现诊断结果不准确的问题。

发明内容

为了解决上述现有技术的不足，本发明提供了一种基于故障录波的高压开关三相不同期诊断预警方法、系统、计算机设备和存储介质，利用最小二乘法对故障录波数据进行智能分析，通过拟合故障录波曲线，结合高压开关分合闸数据构建三相不同期智能诊断模型，定期对电网开关状态进行分析，及时发现高压开关隐患，辅助巡检人员进行判断，保障电网的安全、稳定、可靠运行。

本发明的第一个目的在于提供一种基于故障录波的高压开关三相不同期诊断预警方法。

本发明的第二个目的在于提供一种高压开关三相不同期诊断系统。

本发明的第三个目的在于提供一种计算机设备。

本发明的第四个目的在于提供一种存储介质。

本发明的第一个目的可以通过采取如下技术方案达到：

一种基于故障录波的高压开关三相不同期诊断预警方法，所述方法包括：

对故障录波数据进行读取，获取故障发生前后的信号数据；其中，所述信号数据包括电气量和保护、重合闸以及三相开关分合闸状态信号数据；

根据故障发生前后的电气量，得到可用于三相不同期诊断的电流录波特征值；

根据保护、重合闸以及三相开关分合闸状态信号数据，分析高压开关变位情况；

针对高压开关变位情况，根据所述电流录波特征值，计算高压开关三相分合闸时间；

根据所述高压开关三相分合闸时间，分析高压开关三相分合闸不同期性存在的风险；

针对高压开关变位情况，根据所述故障录波数据对高压开关分合闸不同期性进行分析，生成高压开关分合闸三相不同期诊断报告。

进一步的，所述根据保护、重合闸以及三相开关分合闸状态信号数据，分析高压开关变位情况，具体包括：

根据所述三相开关分合闸状态信号数据判断，若开关变位为无保护跳闸或者开关在保护跳闸信号之前变位，则根据所述电流录波特征值，计算高压开关三相分合闸时间；否则：

若三相开关在保护跳闸信号之前未变位，则判断保护跳闸开关变位情况：

若满足下述三种情况中任意一种，则根据所述电流录波特征值，计算高压开关三相分合闸时间：(1)开关变位时间小于保护动作时间且开关变位数量为3；(2)开关变位时间大于等于保护动作时间且重合闸信号未发生变位；(3)开关变位时间大于等于保护动作时间且重合闸信号发生变位且开关变位数量不为1；

若满足开关变位时间小于保护动作时间且开关变位数量不为3，则针对高压开关变位情况，根据所述故障录波数据对高压开关分合闸不同期性进行分析，生成高压开关分合闸三相不同期诊断报告。

进一步的，所述根据所述电流录波特征值，计算高压开关三相分合闸时间，具体包括：

利用最小二乘法对电流录波特征值进行曲线拟合，求解高压开关分合闸时刻；

根据所述高压开关分合闸时刻，计算高压开关三相分合闸时间。

进一步的，所述根据所述高压开关分合闸时刻，计算高压开关三相分合闸时间，具体包括：

令高压开关三相分闸时刻为T_SA、T_SB、T_SC，高压开关三相合闸时刻为T_EA、T_EB、T_EC，T_SABC为高压开关三相分闸不同期时间，T_EABC为高压开关三相合闸不同期时间，则：

高压开关分闸三相不同期时间为T_SABC＝max(T_SA,T_SB,T_SC)-min(T_SA,T_SB,T_SC)；

高压开关合闸三相不同期时间为T_EABC＝max(T_EA,T_EB,T_EC)-min(T_EA,T_EB,T_EC)。

进一步的，所述利用最小二乘法对电流录波特征值进行曲线拟合，求解高压开关分合闸时刻，具体包括：

定义高压开关分合闸过程中电流录波由正弦交流分量y₁和衰减直流分量y₂组成，令

其中，x₀为振幅；x₁t+x₂表示相位，x₁为角频率，x₂为初相角，t为时间；x₃为衰减相关系数，x₄为衰减常数；

因此最小二乘法曲线拟合的目标函数如下：

y＝y₁+y₂＝x₀sin(x₁t+x₂)+x₃t+x₄(x₀≠0)

其中，y为高压开关分合闸电流数字信号求解目标值；

目标函数满足如下公式：

其中，S为均方差，i为分合闸时刻前后的采样点序列，(t_i,y_i)为录波数据获取得到的电流离散数据集；

将所述电流录波特征值代入目标函数中，以使S最小，即满足

从而得到高压开关分合闸时刻。

进一步的，所述将所述电流录波特征值代入目标函数中，以使S最小，从而得到高压开关分合闸时刻，包括将所述电流录波特征值代入目标函数中，求解高压开关分闸时刻，具体包括：

将开关动作数据中跳闸动作信号时刻的前一个周波采样点的电流录波特征值代入目标函数，得到目标函数的未知系数，即得到电路信号拟合的分闸时刻函数表达式；

基于拟合函数表达式，根据拟合函数值跟实际值的差值实现分闸时刻求解，将取样数据三相电流稳定电流峰值10％作为阈值，将开关动作数据中跳闸动作后的电流录波特征值代入开关分闸拟合表达式，求取分闸动作后每个电流录波采样点的电流拟值，计算实际电流值I_i和电流拟值y_i的差值绝对值，即

ΔI＝y_i-I_i

其中，i为分闸时刻之后的采样点序列N,N+1,N+2,…中任一个采样点；

将采样点序列中每个采样点依次代入上式，当第p个采样点的ΔI大于阈值时，即该点时间为高压开关分闸时刻。

进一步的，所述将所述电流录波特征值代入目标函数中，以使S最小，从而得到高压开关分合闸时刻，包括将所述电流录波特征值代入目标函数中，求解高压开关合闸时刻，具体包括：

将开关动作数据中断路器合闸后第二个周波数据，即采样点2N向前N个录波采样点数据代入目标函数，得到目标函数的未知系数，即得到电路信号拟合的合闸时刻函数表达式；

基于拟合函数表达式，求解第一个周波采样点N向前每个采样点的电流拟值，根据拟合函数值跟实际值的差值实现合闸时刻求解，将取样数据三相电流稳定电流峰值10％作为阈值，计算实际电流值I_k和电流拟值y_k的差值绝对值，即

ΔI＝y_k-I_k

其中，k为开关合闸时刻后的采样点序列N,N-1,N-2,…中任一采样点；

将采样点序列中每个采样点依次代入上式，当第p个采样点的ΔI大于设定的阈值，则该点时间为高压开关合闸时刻。

进一步的，所述根据所述电气量，得到可用于三相不同期诊断的电流录波特征值，具体为：

根据故障发生前后的电气量，使用傅里叶变换对故障发生前后的录波电流模拟量信号进行分析，利用正弦、余弦函数的正交函数性质获取故障前后电压电流模拟量信号的基波值，将录波电流数据转换为可用于三相不同期诊断的电流录波特征值。

本发明的第二个目的可以通过采取如下技术方案达到：

一种基于故障录波的高压开关三相不同期诊断预警系统，所述系统包括：

数据获取模块，用于对故障录波数据进行读取，获取故障发生前后的信号数据；其中，所述信号数据包括电气量和保护、重合闸以及三相开关分合闸状态信号数据；根据故障发生前后的电气量，得到可用于三相不同期诊断的电流录波特征值；

高压开关变位情况分析模块，用于根据保护、重合闸以及三相开关分合闸状态信号数据，分析高压开关变位情况；

高压开关三相分合闸时间计算模块，用于针对高压开关变位情况，根据所述电流录波特征值，计算高压开关三相分合闸时间；

风险分析模块，用于根据所述高压开关三相分合闸时间，分析高压开关三相分合闸不同期性存在的风险；

诊断报告生成模块，用于针对高压开关变位情况，根据所述故障录波数据对高压开关分合闸不同期性进行分析，生成高压开关分合闸三相不同期诊断报告。

本发明的第三个目的可以通过采取如下技术方案达到：

一种计算机设备，包括处理器以及用于存储处理器可执行程序的存储器，所述处理器执行存储器存储的程序时，实现上述的的高压开关三相不同期诊断预警方法。

本发明的第四个目的可以通过采取如下技术方案达到：

一种存储介质，存储有程序，所述程序被处理器执行时，实现上述的的高压开关三相不同期诊断预警方法。

本发明相对于现有技术具有如下的有益效果：

1、本发明基于数据驱动实现高压开关分合闸三相不同期诊断，且在故障诊断过程中不需要进行硬件检测，分析方法适用于不同电网。

2、本发明在电网运行过程中实时对高压开关三相不同期现象进行检测，帮助电网工作人员及时发现问题并进行检修，同时实现了高压开关分合闸三相不同期现象的智能辨识，提高了电网安全运行的稳定性，具有较强的工程应用价值。

3、本发明的故障诊断数据来源方便，分析过程快速精确，容易被运行维护人员和巡检人员了解和掌握，适用于现阶段结构日益复杂的电网，该方法的实现为其他同类型应用的研究提供了新的思路。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图示出的结构获得其他的附图。

图1为本发明实施例1的基于故障录波的高压开关三相不同期诊断预警方法的流程图。

图2为本发明实施例1的某线路故障录波图。

图3为本发明实施例1的开关分合闸三相不同期分析系统原型图。

图4为本发明实施例1的开关分合闸三相不同期及开关分合闸时延情况统计。

图5为本发明实施例1的开关分合闸历史信息展示。

图6为本发明实施例2的基于故障录波的高压开关三相不同期诊断预警系统的结构框图。

图7为本发明实施例3的计算机设备的结构框图。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例，基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。应当理解，描述的具体实施例仅仅用以解释本申请，并不用于限定本申请。

实施例1：

如图1所示，本实施例提供了一种基于故障录波的高压开关三相不同期诊断预警方法，包括以下步骤：

(1)对故障录波数据进行读取，获取故障发生前后的信号数据；根据故障发生前后的信号数据，得到可用于三相不同期诊断的电流录波特征值。

对故障录波数据进行读取，获取故障发生前后的信号数据，信号数据包括电气量和保护、重合闸、三相开关分合闸状态信号等数据；根据故障发生前后的电气量，使用傅里叶变换对故障发生前后的录波电流模拟量信号进行分析，得到电流录波特征值，结合故障过程的保护、重合闸、三相开关分合闸状态信号数据进行三相不同期诊断。

本实施例中，某线路故障录波图如图2所示。

分合闸完成的瞬间动作反应在电路电流上为电流值的瞬时变化，因此通过对故障发生前后的电路电流进行分析可以计算出准确的断路器分合闸时间。目前故障录波数据中存储了整个故障过程中各种电气量变化和开关动作情况，通过IEEE COMTRADE标准对故障录波配置文件和数据文件进行读取，获取故障发生前后的电气量和保护、重合闸、三相开关分合闸状态信号等数据。

使用傅里叶变换进行录波分析，利用正弦、余弦函数的正交函数性质获取故障前后电压电流模拟量信号的基波值，将录波数据转换为可用于三相不同期诊断的电流录波特征值，结合电流录波特征值和其他状态数据进行步骤(2)的分析。

(2)根据故障发生前后的信号数据，分析开关变位情况。

根据信号数据中的保护、重合闸和三相开关分合闸状态信号数据进行分析：

(2-1)分合闸开关变位情况分析：根据三相开关分合闸状态信号数据，判断开关变位是否为无保护跳闸或者开关是否在保护跳闸信号之前变位，若满足上述任一现象，则直接执行步骤(3)，否则执行(2-2)。

(2-2)保护跳闸开关变位情况分析：若开关在保护跳闸信号之前未变位，则需要判断保护跳闸开关变位情况：①开关变位时间是否小于保护动作时间，若是则进行步骤②判断开关变位数量，若否，则执行步骤③；②开关变位数量判断：若开关变位数量为3，则执行步骤(3)，若否，则执行步骤(5)；③判断重合闸信号是否发生变位，若是，则执行步骤④对重合闸开关变位数量判断；若否，则代表开关变位时重合闸没有发生变位，执行步骤(3)判断三相分闸时间。④重合闸开关变位数量判断：若开关变位数量等于1(重合闸成功)，判定断路器开关变位不存在问题，直接结束分析；若开关变位数量不为1，则进行步骤(3)。

(2-3)若上述条件均不满足，则直接进行步骤(5)。

(3)根据电流录波特征值，计算高压开关三相分合闸时间。

开关收到分合闸命令后，操作机构带动触头进行分合闸操作，从开始到触头完全分开/闭合的过程中，两触头间将形成电弧造成电流波形畸变，电流不再按照原来的正弦规律变化直至分合闸成功。以分闸为例，首先令T_SA、T_SB、T_SC分别为A、B、C三相分闸时间，则开关分闸过程中的三相不同期时间应该为T_SABC＝max(T_SA,T_SB,T_SC)-min(T_SA,T_SB,T_SC)，因此三相不同期性分析转化为对分合闸过程中各相分合闸时间点的计算。

(3-1)利用最小二乘法对电流录波特征值进行曲线拟合，求解开关分合闸时刻。

进行三相分合闸诊断，首先需要对故障录波电流录波特征值进行曲线拟合，以便求取分合闸瞬时变化时间点。本实施例选取最小二乘法对录波数据进行曲线拟合，最小二乘法通过最小化误差平方和来寻求最优解，使拟合函数的相对误差达到最小，根据最小二乘法对开关非开关运行状态下的录波数据进行拟合，进而获取开关分合闸时间。

最小二乘法优化时首先需要确定目标函数，目标函数应当为故障前后电流数字信号，由于故障时刻故障电流中的衰减直流分量无法被傅里叶算法完全滤除，因此定义开关分合闸过程中电流录波由正弦交流分量y₁和衰减直流分量y₂组成，令

式中：x₀为振幅，x₁t+x₂表示相位(x₁为角频率，x₂为初相角，t为时间)，x₃为衰减相关系数，x₄为衰减常数。

因此最小二乘法曲线拟合的目标函数如下：

y＝y₁+y₂＝x₀ sin(x₁t+x₂)+x₃t+x₄(x₀≠0)

式中，y为开关分合闸电流数字信号求解目标值。

该目标函数为五元(x₀～x₄)函数，要求解该函数需要根据故障录波数据N-1个电流离散数据集(t_i,y_i),i＝1,2,…N-1进行拟合，为寻找最小二乘法目标函数最优解需要令均方差最小，即目标函数需要满足公式：

式中：S为均方差，i为分合闸时刻前后的采样点序列，(t_i,y_i)为录波数据获取得到的电流离散数据集。

要使S最小，应满足

即

根据上述目标函数求解方程，将实际故障录波数据代入进行分闸和合闸五元方程求解，具体求解方法如下：

(3-1-1)根据电流录波特征值，求解开关分闸时刻。

求解分闸时刻需根据上述五元非线性方程组，将开关动作数据中跳闸动作信号时刻的前一个周波采样点的电流录波特征值代入上式求解非线性方程组，即可得到开关正弦函数表达式的五个未知系数，得到目标函数的求解，即得到电路信号拟合的分闸时刻函数表达式。

本发明将根据拟合函数值跟实际值的差值实现分闸时刻求解，将取样数据三相电流稳定电流峰值10％作为阈值δ，将开关动作数据中跳闸动作后的电流录波特征值代入开关分闸拟合表达式，求取分闸动作后每个电流录波采样点的电流拟值，计算实际电流值和电流拟值的差值绝对值，并与阈值相比较进行开关三相分闸时刻求解，即

ΔI＝y_i-I_i

式中，i为分闸时刻之后的采样点序列N,N+1,N+2,…中任一个采样点。

将采样点序列N,N+1,N+2,…中每个采样点依次代入上式，当第P个差值ΔI大于阈值δ时，即判定该点时间为分闸时刻，记录该时刻为T_SA、T_SB、T_SC。

(3-1-2)根据电流录波特征值，求解开关合闸时刻。

为求解合闸时刻，仍需要求解上述五元非线性方程组，将开关动作数据中断路器合闸后第二个周波数据，即采样点2N向前N个录波采样点数据代入拟合函数求解非线性方程组，即可得到开关拟合函数的五个未知系数，得到电网信号拟合的开关合闸函数表达式。

基于拟合函数表达式，求解第一个周波采样点N向前每个采样点的电流拟值，根据拟合函数值跟实际值的差值实现合闸时刻求解，将取样数据三相电流稳定电流峰值10％作为阈值δ，计算合闸拟合曲线电流值与实际值之间的差值绝对值，并与阈值相比较进行开关三相合闸时刻求解，即：

ΔI＝y_k-I_k

式中，k为开关合闸时刻后的采样点序列N,N-1,N-2,…中任一个采样点。

将采样点序列N,N-1,N-2,…中每个采样点依次代入上式，当第P个差值大于设定的阈值δ即判定为合闸时间，记录该时刻为T_EA、T_EB、T_EC。

(3-2)根据开关分闸时刻和开关合闸时刻，分别计算三相分合闸时间。

令T_SABC为三相分闸不同期时间，T_EABC为三相合闸不同期时间，则根据上述三相分闸时刻和合闸时刻求解可以获取开关分闸三相不同期时间为T_SABC＝max(T_SA,T_SB,T_SC)-min(T_SA,T_SB,T_SC)，同样，合闸三相不同期时间为T_EABC＝max(T_EA,T_EB,T_EC)-min(T_EA,T_EB,T_EC)。

(4)根据高压开关三相分合闸时间，分析开关三相分合闸不同期性存在的风险。

根据步骤(3)可以获取跳闸动作(包括分闸与合闸)三相不同期时间，为实现保护跳闸开关变位情况结果，则需要设定三相分闸和合闸不同期时间阈值，本发明规定当分合闸不同期时间超过规范书中规定值的百分之八十，即分闸不同期时间超过2.4ms，合闸不同期时间超过4.0ms，即判断三相分合闸操作机构不能联动操作，该开关三相分合闸不同期性存在风险。

(5)根据故障录波数据对开关分合闸数据进行分析，生成开关分合闸三相不同期诊断报告。

基于步骤(2)、步骤(3)和步骤(4)的开关分合闸三相不同期分析结果，构建原型系统，如图3所示。可通过传送至主站端的故障录波数据对开关分合闸不同期性进行分析，将三相不同期分析结果结合故障录波分析获得的正序负序零序以及电流有效值组合，生成开关分合闸三相不同期诊断报告。

当分析中发现分闸或合闸三相不同期时间到达阈值时将单独给予提醒，实现预警功能，推送开关分合闸三相不同期诊断报告，并在系统中对三相不同期开关分合闸延时情况进行展示和统计，帮助电网运维人员在开关三相不同期现象造成较大危害前给予检修，维护电网安全稳定运行。图4为开关分合闸三相不同期及开关分合闸时延情况统计，图5为开关分合闸历史信息展示。

本领域技术人员可以理解，实现上述实施例的方法中的全部或部分步骤可以通过程序来指令相关的硬件来完成，相应的程序可以存储于计算机可读存储介质中。

应当注意，尽管在附图中以特定顺序描述了上述实施例的方法操作，但是这并非要求或者暗示必须按照该特定顺序来执行这些操作，或是必须执行全部所示的操作才能实现期望的结果。相反，描绘的步骤可以改变执行顺序。附加地或备选地，可以省略某些步骤，将多个步骤合并为一个步骤执行，和/或将一个步骤分解为多个步骤执行。

实施例2：

如图6所示，本实施例提供了一种基于故障录波的高压开关三相不同期诊断预警系统，该系统包括数据获取模块601、高压开关变位情况分析模块602、高压开关三相分合闸时间计算模块603、风险分析模块604和诊断报告生成模块605，其中：

数据获取模块601，用于对故障录波数据进行读取，获取故障发生前后的信号数据；其中，所述信号数据包括电气量和保护、重合闸以及三相开关分合闸状态信号数据；根据故障发生前后的电气量，得到可用于三相不同期诊断的电流录波特征值；

高压开关变位情况分析模块602，用于根据保护、重合闸以及三相开关分合闸状态信号数据，分析高压开关变位情况；

高压开关三相分合闸时间计算模块603，用于针对高压开关变位情况，根据所述电流录波特征值，计算高压开关三相分合闸时间；

风险分析模块604，用于根据所述高压开关三相分合闸时间，分析高压开关三相分合闸不同期性存在的风险；

诊断报告生成模块605，用于针对高压开关变位情况，根据所述故障录波数据对高压开关分合闸不同期性进行分析，生成高压开关分合闸三相不同期诊断报告。

本实施例中各个模块的具体实现可以参见上述实施例1，在此不再一一赘述；需要说明的是，本实施例提供的系统仅以上述各功能模块的划分进行举例说明，在实际应用中，可以根据需要而将上述功能分配由不同的功能模块完成，即将内部结构划分成不同的功能模块，以完成以上描述的全部或者部分功能。

实施例3：

本实施例提供了一种计算机设备，该计算机设备可以为计算机，如图7所示，其通过系统总线701连接的处理器702、存储器、输入系统703、显示器704和网络接口705，该处理器用于提供计算和控制能力，该存储器包括非易失性存储介质706和内存储器707，该非易失性存储介质706存储有操作系统、计算机程序和数据库，该内存储器707为非易失性存储介质中的操作系统和计算机程序的运行提供环境，处理器702执行存储器存储的计算机程序时，实现上述实施例1的的高压开关三相不同期诊断预警方法，如下：

对故障录波数据进行读取，获取故障发生前后的信号数据；其中，所述信号数据包括电气量和保护、重合闸以及三相开关分合闸状态信号数据；

根据故障发生前后的电气量，得到可用于三相不同期诊断的电流录波特征值；

根据保护、重合闸以及三相开关分合闸状态信号数据，分析高压开关变位情况；

针对高压开关变位情况，根据所述电流录波特征值，计算高压开关三相分合闸时间；

根据所述高压开关三相分合闸时间，分析高压开关三相分合闸不同期性存在的风险；

针对高压开关变位情况，根据所述故障录波数据对高压开关分合闸不同期性进行分析，生成高压开关分合闸三相不同期诊断报告。

实施例4：

本实施例提供了一种存储介质，该存储介质为计算机可读存储介质，其存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时，实现上述实施例1的的高压开关三相不同期诊断预警方法，如下：

对故障录波数据进行读取，获取故障发生前后的信号数据；其中，所述信号数据包括电气量和保护、重合闸以及三相开关分合闸状态信号数据；

根据故障发生前后的电气量，得到可用于三相不同期诊断的电流录波特征值；

根据保护、重合闸以及三相开关分合闸状态信号数据，分析高压开关变位情况；

针对高压开关变位情况，根据所述电流录波特征值，计算高压开关三相分合闸时间；

根据所述高压开关三相分合闸时间，分析高压开关三相分合闸不同期性存在的风险；

针对高压开关变位情况，根据所述故障录波数据对高压开关分合闸不同期性进行分析，生成高压开关分合闸三相不同期诊断报告。

需要说明的是，本实施例的计算机可读存储介质可以是计算机可读信号介质或者计算机可读存储介质或者是上述两者的任意组合。计算机可读存储介质例如可以是但不限于电、磁、光、电磁、红外线、或半导体的系统、系统或器件，或者任意以上的组合。计算机可读存储介质的更具体的例子可以包括但不限于：具有一个或多个导线的电连接、便携式计算机磁盘、硬盘、随机访问存储器(RAM)、只读存储器(ROM)、可擦式可编程只读存储器(EPROM或闪存)、光纤、便携式紧凑磁盘只读存储器(CD-ROM)、光存储器件、磁存储器件、或者上述的任意合适的组合。

以上所述，仅为本发明专利较佳的实施例，但本发明专利的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明专利所公开的范围内，根据本发明专利的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，都属于本发明专利的保护范围。

Claims (10)

1.一种基于故障录波的高压开关三相不同期诊断预警方法，其特征在于，所述方法包括：

对故障录波数据进行读取，获取故障发生前后的信号数据；其中，所述信号数据包括电气量和保护、重合闸以及三相开关分合闸状态信号数据；

根据故障发生前后的电气量，得到可用于三相不同期诊断的电流录波特征值；

根据保护、重合闸以及三相开关分合闸状态信号数据，分析高压开关变位情况；

针对高压开关变位情况，根据所述电流录波特征值，计算高压开关三相分合闸时间；

根据所述高压开关三相分合闸时间，分析高压开关三相分合闸不同期性存在的风险；

针对高压开关变位情况，根据所述故障录波数据对高压开关分合闸不同期性进行分析，生成高压开关分合闸三相不同期诊断报告。

2.根据权利要求1所述的高压开关三相不同期诊断预警方法，其特征在于，所述根据保护、重合闸以及三相开关分合闸状态信号数据，分析高压开关变位情况，具体包括：

根据所述三相开关分合闸状态信号数据判断，若开关变位为无保护跳闸或者开关在保护跳闸信号之前变位，则根据所述电流录波特征值，计算高压开关三相分合闸时间；否则：

若三相开关在保护跳闸信号之前未变位，则判断保护跳闸开关变位情况：

若满足下述三种情况中任意一种，则根据所述电流录波特征值，计算高压开关三相分合闸时间：(1)开关变位时间小于保护动作时间且开关变位数量为3；(2)开关变位时间大于等于保护动作时间且重合闸信号未发生变位；(3)开关变位时间大于等于保护动作时间且重合闸信号发生变位且开关变位数量不为1；

若满足开关变位时间小于保护动作时间且开关变位数量不为3，则针对高压开关变位情况，根据所述故障录波数据对高压开关分合闸不同期性进行分析，生成高压开关分合闸三相不同期诊断报告。

3.根据权利要求1～2任一项所述的高压开关三相不同期诊断预警方法，其特征在于，所述根据所述电流录波特征值，计算高压开关三相分合闸时间，具体包括：

利用最小二乘法对电流录波特征值进行曲线拟合，求解高压开关分合闸时刻；

根据所述高压开关分合闸时刻，计算高压开关三相分合闸时间。

4.根据权利要求3所述的高压开关三相不同期诊断预警方法，其特征在于，所述根据所述高压开关分合闸时刻，计算高压开关三相分合闸时间，具体包括：

令高压开关三相分闸时刻为T_SA、T_SB、T_SC，高压开关三相合闸时刻为T_EA、T_EB、T_EC，T_SABC为高压开关三相分闸不同期时间，T_EABC为高压开关三相合闸不同期时间，则：

高压开关分闸三相不同期时间为T_SABC＝max(T_SA,T_SB,T_SC)-min(T_SA,T_SB,T_SC)；

高压开关合闸三相不同期时间为T_EABC＝max(T_EA,T_EB,T_EC)-min(T_EA,T_EB,T_EC)。

5.根据权利要求3所述的高压开关三相不同期诊断预警方法，其特征在于，所述利用最小二乘法对电流录波特征值进行曲线拟合，求解高压开关分合闸时刻，具体包括：

定义高压开关分合闸过程中电流录波由正弦交流分量y₁和衰减直流分量y₂组成，令

其中，x₀为振幅；x₁t+x₂表示相位，x₁为角频率，x₂为初相角，t为时间；x₃为衰减相关系数，x₄为衰减常数；

因此最小二乘法曲线拟合的目标函数如下：

y＝y₁+y₂＝x₀sin(x₁t+x₂)+x₃t+x₄(x₀≠0)

其中，y为高压开关分合闸电流数字信号求解目标值；

目标函数满足如下公式：

其中，S为均方差，i为分合闸时刻前后的采样点序列，(t_i,y_i)为录波数据获取得到的电流离散数据集；

将所述电流录波特征值代入目标函数中，以使S最小，即满足

从而得到高压开关分合闸时刻。

6.根据权利要求5所述的高压开关三相不同期诊断预警方法，其特征在于，所述将所述电流录波特征值代入目标函数中，以使S最小，从而得到高压开关分合闸时刻，包括将所述电流录波特征值代入目标函数中，求解高压开关分闸时刻，具体包括：

将开关动作数据中跳闸动作信号时刻的前一个周波采样点的电流录波特征值代入目标函数，得到目标函数的未知系数，即得到电路信号拟合的分闸时刻函数表达式；

基于拟合函数表达式，根据拟合函数值跟实际值的差值实现分闸时刻求解，将取样数据三相电流稳定电流峰值10％作为阈值，将开关动作数据中跳闸动作后的电流录波特征值代入开关分闸拟合表达式，求取分闸动作后每个电流录波采样点的电流拟值，计算实际电流值I_i和电流拟值y_i的差值绝对值，即

ΔI＝y_i-I_i

其中，i为分闸时刻之后的采样点序列N,N+1,N+2,…中任一个采样点；

将采样点序列中每个采样点依次代入上式，当第p个采样点的ΔI大于阈值时，即该点时间为高压开关分闸时刻。

7.根据权利要求5所述的高压开关三相不同期诊断预警方法，其特征在于，所述将所述电流录波特征值代入目标函数中，以使S最小，从而得到高压开关分合闸时刻，包括将所述电流录波特征值代入目标函数中，求解高压开关合闸时刻，具体包括：

将开关动作数据中断路器合闸后第二个周波数据，即采样点2N向前N个录波采样点数据代入目标函数，得到目标函数的未知系数，即得到电路信号拟合的合闸时刻函数表达式；

基于拟合函数表达式，求解第一个周波采样点N向前每个采样点的电流拟值，根据拟合函数值跟实际值的差值实现合闸时刻求解，将取样数据三相电流稳定电流峰值10％作为阈值，计算实际电流值I_k和电流拟值y_k的差值绝对值，即

ΔI＝y_k-I_k

其中，k为开关合闸时刻后的采样点序列N,N-1,N-2,…中任一采样点；

将采样点序列中每个采样点依次代入上式，当第p个采样点的ΔI大于设定的阈值，则该点时间为高压开关合闸时刻。

8.根据权利要求1所述的高压开关三相不同期诊断预警方法，其特征在于，所述根据所述电气量，得到可用于三相不同期诊断的电流录波特征值，具体为：

根据故障发生前后的电气量，使用傅里叶变换对故障发生前后的录波电流模拟量信号进行分析，利用正弦、余弦函数的正交函数性质获取故障前后电压电流模拟量信号的基波值，将录波电流数据转换为可用于三相不同期诊断的电流录波特征值。

9.一种基于故障录波的高压开关三相不同期诊断预警系统，其特征在于，所述系统包括：

数据获取模块，用于对故障录波数据进行读取，获取故障发生前后的信号数据；其中，所述信号数据包括电气量和保护、重合闸以及三相开关分合闸状态信号数据；根据故障发生前后的电气量，得到可用于三相不同期诊断的电流录波特征值；

高压开关变位情况分析模块，用于根据保护、重合闸以及三相开关分合闸状态信号数据，分析高压开关变位情况；

高压开关三相分合闸时间计算模块，用于针对高压开关变位情况，根据所述电流录波特征值，计算高压开关三相分合闸时间；

风险分析模块，用于根据所述高压开关三相分合闸时间，分析高压开关三相分合闸不同期性存在的风险；

诊断报告生成模块，用于针对高压开关变位情况，根据所述故障录波数据对高压开关分合闸不同期性进行分析，生成高压开关分合闸三相不同期诊断报告。

10.一种存储介质，存储有程序，其特征在于，所述程序被处理器执行时，实现权利要求1-8任一项所述的高压开关三相不同期诊断预警方法。

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