[發(fā)明專利]基于特征點(diǎn)的斷路器操作機(jī)構(gòu)分合閘線圈電流比對(duì)方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201410591369.4
• 申請(qǐng)日: 2014-10-29
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN104360262B
• 公開(kāi)（公告）日: 2017-11-14
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 景偉;姜海洋;陽(yáng)薇;郭志剛;趙莉華;榮強(qiáng);張浩;豐遙
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 國(guó)家電網(wǎng)公司;國(guó)網(wǎng)黑龍江省電力有限公司檢修公司
• 主分類號(hào): G01R31/327
• 分類號(hào): G01R31/327
• 代理公司: 哈爾濱東方專利事務(wù)所23118
• 代理人: 陳曉光

1.一種基于特征點(diǎn)的斷路器操作機(jī)構(gòu)分合閘線圈電流比對(duì)方法，其特征是：該方法包括如下步驟：

（1）建立專家系統(tǒng)庫(kù)：實(shí)驗(yàn)測(cè)試采集斷路器操作機(jī)構(gòu)正常運(yùn)行及各種可能故障情況下分合閘線圈電流原始數(shù)據(jù)，得到機(jī)構(gòu)正常及各種故障情況下電流樣本曲線，并提取其特征點(diǎn)參數(shù)，建立專家系統(tǒng)庫(kù)；

所述的電流樣本曲線采集包括操作機(jī)構(gòu)正常運(yùn)行的分合閘線圈標(biāo)準(zhǔn)電流曲線及各種可能故障情況下的電流曲線，曲線采集時(shí)每種情況進(jìn)行5 次測(cè)量，然后對(duì)特征值參數(shù)采用平均化公式，其中，i 表示特征點(diǎn)，i =0，…，5，j 表示測(cè)試次數(shù)，j=1，…，5 進(jìn)行歸一化處理，得到樣本曲線特征點(diǎn)參數(shù)值；

操作機(jī)構(gòu)性能變化或發(fā)生故障將使電流曲線特征點(diǎn)值的大小和特征點(diǎn)的出現(xiàn)時(shí)間發(fā)生變化，則定義比對(duì)差值d_s:

其中，i 表示特征點(diǎn)，i =0，…，5,s 表示故障類型，s =1，…，G ，G 為總的故障類型，ds 表示操作機(jī)構(gòu)故障時(shí)的分合閘線圈電流和線圈標(biāo)準(zhǔn)電流的對(duì)應(yīng)特征點(diǎn)大小和對(duì)應(yīng)時(shí)間的算術(shù)平方差值和，x_1i、t_1i和x_2i、t_2i分別為機(jī)構(gòu)故障時(shí)分合閘線圈電流樣本曲線特征點(diǎn)參數(shù)和線圈標(biāo)準(zhǔn)電流特征點(diǎn)參數(shù)，k_i和m_i分別表示故障對(duì)特征點(diǎn)電流值及時(shí)間值的影響因子，操作機(jī)構(gòu)不同故障情況下其影響因子大小不同，根據(jù)故障樣本曲線確定其值的大小；

通過(guò)對(duì)樣本庫(kù)曲線的處理，得到操作機(jī)構(gòu)各種情況下的比對(duì)差值d_s, 并根據(jù)計(jì)算出的d_s值大小將其與機(jī)構(gòu)故障類型一一對(duì)應(yīng)，建立專家系統(tǒng)庫(kù)；

（2）檢測(cè)操作機(jī)構(gòu)動(dòng)作時(shí)的分合閘線圈電流波形，提取特征點(diǎn)參數(shù)，并與專家系統(tǒng)庫(kù)中的數(shù)據(jù)進(jìn)行比對(duì)，分析得到斷路器操作機(jī)構(gòu)的運(yùn)行狀態(tài)或變化趨勢(shì)；

對(duì)檢測(cè)裝置檢測(cè)到的電流波形曲線提取其特征點(diǎn)參數(shù)，采用步驟1 中的公式計(jì)算出該電流曲線的比對(duì)差值，并與專家系統(tǒng)庫(kù)中的比對(duì)差值進(jìn)行比較，通過(guò)公式計(jì)算二者差值；

當(dāng)與專家系統(tǒng)庫(kù)中的比對(duì)差值最接近時(shí)，即最小時(shí)，判斷出該檢測(cè)電流曲線的斷路器操作機(jī)構(gòu)對(duì)應(yīng)于s 類故障或具有s 類故障的發(fā)展趨勢(shì)。

2.根據(jù)權(quán)利要求1 所述的基于特征點(diǎn)的斷路器操作機(jī)構(gòu)分合閘線圈電流比對(duì)方法，其特征是：所述的操作機(jī)構(gòu)的電磁鐵鐵芯的運(yùn)動(dòng)過(guò)程中分合閘線圈電流波形變化情況分為5個(gè)階段，分別為：

階段1 即t₀~t ₁時(shí)間段，斷路器操作機(jī)構(gòu)分合閘線圈在t₀時(shí)刻通電，線圈中有電流通過(guò)，由于此時(shí)電流不夠大，所產(chǎn)生的磁通不夠大，電磁鐵產(chǎn)生的電磁力未達(dá)到使鐵芯動(dòng)作的動(dòng)作值，所以此階段電磁線圈通電，但鐵芯不動(dòng)，線圈電感為常數(shù)，分合閘線圈電流按指數(shù)規(guī)律上升；階段1 的時(shí)間與控制電源電壓及線圈電阻等參數(shù)有關(guān)，其微分方程近似為，其中，C₁表示曲線的指數(shù)系數(shù)，R 表示線圈電阻大小，L₁表示分合閘線圈電流階段1 的電感大小，U 表示線圈兩端的電壓大小；

階段2 即t₁~t₂時(shí)間段，t₁時(shí)刻，分合閘線圈電流增加到所產(chǎn)生的電磁力能克服鐵芯自身重力、運(yùn)動(dòng)摩擦力和彈簧反力等阻力而帶動(dòng)鐵芯動(dòng)作，隨著鐵芯的運(yùn)動(dòng)，磁路氣隙不斷減小，磁路磁阻減小，線圈電抗增大，使分合閘線圈電流按指數(shù)規(guī)律下降, 其微分方程近似為，近似為電流關(guān)于時(shí)間的二次函數(shù)，其中，v 表示電磁鐵的運(yùn)動(dòng)速度，R 表示線圈電阻大小，L 表示分合閘線圈電流階段2 的電感大小，U 表示線圈兩端的電壓大小；

階段3 即t₂~t₃時(shí)間段，t₂時(shí)刻，鐵芯運(yùn)動(dòng)速度達(dá)到最大，鐵芯運(yùn)動(dòng)到位，端面撞到合或分閘鎖扣裝置停止運(yùn)動(dòng)，此階段鐵芯磁路磁阻不變，電抗不再增加，分合閘線圈電流又呈指數(shù)規(guī)律上升，其微分方程近似為，其中，C₃表示曲線的指數(shù)系數(shù)，R 表示線圈電阻大小，L₃表示分合閘線圈電流階段3 的電感大小，U 表示線圈兩端的電壓大小；

階段4 即t₃~t₄時(shí)間段，此階段是階段3 的延續(xù)，分合閘線圈電流達(dá)到近似穩(wěn)態(tài)，其方程近似為，其中， R 表示線圈電阻大小， U 表示線圈兩端的電壓大小；

階段5 即t₄~t₅時(shí)間段，電流切斷階段，此階段由于斷路器輔助觸頭斷開(kāi)直流電源，輔助觸頭間產(chǎn)生電弧被并迅速拉長(zhǎng)，電弧電壓升高，使電流減小，直到電弧熄滅，分合閘線圈電流減小為0，所以階段5 近似為一條直線，

所以線圈電流曲線的每個(gè)階段都對(duì)應(yīng)著一個(gè)函數(shù)關(guān)系，根據(jù)線圈電流曲線變化可以提取6 個(gè)特征點(diǎn)，6 個(gè)特征點(diǎn)的變化也反應(yīng)了整個(gè)曲線的變化。