[發(fā)明專利]一種基于模糊理論的高壓斷路器電壽命診斷方法

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 201410013526.3
• 申請日: 2014-01-10
• 公開（公告）號: CN103698698A
• 公開（公告）日: 2014-04-02
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 王奇;呂金壯;鄧軍;常安;張晗;宋云海;李晉偉;周湶;王有元;李劍;孫鵬;鮑連偉;孫超
• 申請（專利權(quán)）人: 中國南方電網(wǎng)有限責(zé)任公司超高壓輸電公司檢修試驗中心;重慶大學(xué)
• 主分類號: G01R31/327
• 分類號: G01R31/327
• 代理公司: 北京同恒源知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司 11275
• 代理人: 趙榮之

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于電力設(shè)備在線監(jiān)測與故障診斷技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種基于模糊理論的高壓斷路器電壽命診斷方法。

背景技術(shù)

隨著社會與經(jīng)濟(jì)快速發(fā)展，電力系統(tǒng)在國民經(jīng)濟(jì)中的地位日趨重要。隨著電壓等級的提高與裝機(jī)容量的增大，用戶對供電質(zhì)量和供電可靠性的要求越來越高，這給電力設(shè)備監(jiān)測與診斷技術(shù)提出了更高要求。高壓斷路器是電力系統(tǒng)中最重要的控制和保護(hù)設(shè)備，正常情況下能夠在規(guī)定時間內(nèi)承載、開斷、關(guān)合正常和故障電流。高壓斷路器的可靠運(yùn)行對電力系統(tǒng)的安全穩(wěn)定至關(guān)重要。

隨著電子技術(shù)的進(jìn)步和傳感器技術(shù)、光纖技術(shù)、計算機(jī)技術(shù)、信息處理等技術(shù)的發(fā)展，以及故障機(jī)理、特征信號提取方法的深入研究，使得在線監(jiān)測和故障診斷技術(shù)逐步進(jìn)入了實(shí)用化階段。高壓斷路器故障診斷的任務(wù)是根據(jù)在設(shè)備的在線監(jiān)測信息，結(jié)合已知的結(jié)構(gòu)特性和參數(shù)以及環(huán)境條件，參考設(shè)備的運(yùn)行歷史，確定設(shè)備故障的性質(zhì)、程度、類別和部位，明確故障的征兆、原因以及發(fā)展趨勢。

目前支持向量機(jī)、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)等人工智能算法已廣泛應(yīng)用于高壓斷路器的故障診斷，但是由于這些方法仍存在自身的局限性，實(shí)際的診斷準(zhǔn)確率與診斷效率仍難以滿足現(xiàn)場應(yīng)用的要求。以基于神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的故障診斷方法為例，該方法需要大量的故障樣本庫供神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)訓(xùn)練，且神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)學(xué)習(xí)收斂速度慢，容易陷入局部極小點(diǎn)，導(dǎo)致診斷效率低，診斷準(zhǔn)確性差，難以滿足現(xiàn)場應(yīng)用的要求。

發(fā)明內(nèi)容

有鑒于此，本發(fā)明的目的在于提供一種基于模糊理論的高壓斷路器電壽命診斷方法，該方法將模糊理論應(yīng)用于高壓斷路器的電壽命診斷中，充分考慮了反映斷路器電壽命的開關(guān)磨損、時間參數(shù)、平均分合閘速度、接觸電阻等因素，建立高壓斷路器電壽命診斷指標(biāo)體系，并對高壓斷路器電壽命進(jìn)行診斷。

為達(dá)到上述目的，本發(fā)明提供如下技術(shù)方案：

一種基于模糊理論的高壓斷路器電壽命診斷方法，包括以下步驟：步驟一：將開關(guān)磨損、時間參數(shù)、平均分合閘速度、接觸電阻因素列入因素集，作為診斷因素，確定診斷語集，將各因素診斷統(tǒng)一設(shè)為：

V={V_i|i=1,2,3,4}={優(yōu)良(V₁)，一般(V₂)，注意(V₃)，警戒(V₄)}；

步驟二：確定權(quán)重集，采用層次分析法來確定各因素權(quán)重；步驟三：確定隸屬函數(shù)及關(guān)系矩陣；步驟四：進(jìn)行模糊算子和評價指標(biāo)的處理。

進(jìn)一步，在步驟一中，將開關(guān)磨損因素具體分為觸頭電磨損、累計使用次數(shù)、累計使用年數(shù)三個因素；將時間參數(shù)具體分為三相分閘不同期性和三相和閘不同期性；上述具體因素與平均合閘速度、平均分閘速度、接觸電阻一起作為診斷高壓斷路器電壽命的8個具體因素。

進(jìn)一步，在步驟三中，將每一個診斷因素信號經(jīng)模糊化以后分為四級，每個因素對應(yīng)矩陣的一行，每一組因素對應(yīng)一個矩陣。

進(jìn)一步，在步驟三中，根據(jù)斷路器的N_l-I_c曲線，可求得任意大小開斷電流Ic的對應(yīng)允許開斷數(shù)N_l，則對應(yīng)的單次開斷的相對電磨損為1／N_l(定義為Q_m)，求得∑Q_m，其電壽命就為f(x)=∑Q_m，∑Q_m為0到1之間的數(shù)字，直接作為隸屬函數(shù)x值。

進(jìn)一步，在步驟三中，分、合閘同期性應(yīng)滿足下列要求：相間合閘不同期≯5ms；相間分閘不同期≯3ms；同相各斷口間合閘不同期≯3ms；同相各斷口間分閘不同期≯2ms，建立三相分閘不同期性和三相和閘不同期性的隸屬函數(shù)。

進(jìn)一步，在步驟三中，對于平均分閘速度與平均合閘速度，其對斷路器狀態(tài)影響的模糊分布用Gauss分布函數(shù)表示為：

f(x)=exp[-(x-ab)2]]]>