[發(fā)明專利]一種開(kāi)關(guān)設(shè)備缺陷智能檢測(cè)系統(tǒng)

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201710658985.0
• 申請(qǐng)日: 2017-08-04
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN107450017B
• 公開(kāi)（公告）日: 2020-04-28
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 賈雅君;徐肅;宋祉明;康智瑞;李智玲;張志敏;李永勝;耿智
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 內(nèi)蒙古電力（集團(tuán)）有限責(zé)任公司包頭供電局;上海君世電氣科技有限公司
• 主分類號(hào): G01R31/327
• 分類號(hào): G01R31/327
• 代理公司: 上海恒慧知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(特殊普通合伙) 31317
• 代理人: 徐紅銀

1.一種開(kāi)關(guān)設(shè)備缺陷智能檢測(cè)系統(tǒng)，其特征在于，包括：

至少一臺(tái)檢測(cè)終端，用于實(shí)時(shí)采集各開(kāi)關(guān)設(shè)備分合閘的行程和速度信號(hào)、開(kāi)關(guān)設(shè)備分合閘線圈電流信號(hào)、開(kāi)關(guān)設(shè)備分合閘操作中的振動(dòng)信號(hào)，并將其發(fā)送給分析監(jiān)測(cè)系統(tǒng)；

分析監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，通過(guò)通訊設(shè)備與所述檢測(cè)終端連接，用于獲取所述檢測(cè)終端的檢測(cè)數(shù)據(jù)，并通過(guò)上述多個(gè)參數(shù)進(jìn)行預(yù)警分析評(píng)估及數(shù)據(jù)監(jiān)測(cè)處理，對(duì)開(kāi)關(guān)設(shè)備缺陷、故障進(jìn)行監(jiān)測(cè)和/或預(yù)警；

所述檢測(cè)終端包括：信號(hào)采集模塊、信號(hào)調(diào)理模塊和控制模塊，其中：

所述信號(hào)采集模塊的輸入端用于采集開(kāi)關(guān)設(shè)備分合閘的行程和速度信號(hào)、開(kāi)關(guān)設(shè)備分合閘線圈電流信號(hào)、開(kāi)關(guān)設(shè)備分合閘操作中的振動(dòng)信號(hào)，輸出端連接到所述信號(hào)調(diào)理模塊；

所述信號(hào)調(diào)理模塊的輸入端連接所述信號(hào)采集模塊的輸入端，對(duì)所述信號(hào)采集模塊采集的信號(hào)進(jìn)行調(diào)理，輸出端連接所述控制模塊；

所述控制模塊用于控制上述信號(hào)采集模塊、信號(hào)調(diào)理模塊的工作，并將所述信號(hào)調(diào)理模塊調(diào)理后的數(shù)據(jù)輸出到分析監(jiān)測(cè)系統(tǒng)；

所述信號(hào)采集模塊包括電流傳感器、振動(dòng)傳感器、位移傳感器、溫濕度傳感器，其中：

所述電流傳感器用于采集開(kāi)關(guān)設(shè)備分閘電流信號(hào)、開(kāi)關(guān)設(shè)備合閘電流信號(hào)、開(kāi)關(guān)設(shè)備儲(chǔ)能電機(jī)電流信號(hào)；

所述振動(dòng)傳感器用于采集開(kāi)關(guān)設(shè)備的振動(dòng)信號(hào)；

所述位移傳感器用于采集開(kāi)關(guān)設(shè)備動(dòng)觸頭的位移；

所述溫濕度傳感器用于采集開(kāi)關(guān)設(shè)備母排溫度信號(hào)、開(kāi)關(guān)柜溫濕度信號(hào)；

負(fù)荷電流傳感器用于采集配電系統(tǒng)電流電壓信號(hào)；

上述電流傳感器、振動(dòng)傳感器、位移傳感器、溫濕度傳感器、負(fù)荷電流傳感器的信號(hào)均輸入到所述信號(hào)調(diào)理模塊；

所述分析監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，包括：

信號(hào)分析模塊，對(duì)所述檢測(cè)終端采集的數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，結(jié)合主回路電流信息或輔助節(jié)點(diǎn)信息，計(jì)算出反映開(kāi)關(guān)設(shè)備機(jī)械動(dòng)作特性的參數(shù)，所述反映開(kāi)關(guān)設(shè)備機(jī)械動(dòng)作特性的參數(shù)包括分合閘時(shí)間、觸頭行程、剛分合速度、分合閘最大速度以及分合閘平均速度；并將開(kāi)關(guān)設(shè)備分合閘線圈電流波形與標(biāo)準(zhǔn)波形比對(duì)分析，分析電磁鐵鐵芯運(yùn)動(dòng)的大致情況，由此反映出開(kāi)關(guān)設(shè)備的動(dòng)作狀態(tài)；

故障特征庫(kù)模塊，根據(jù)對(duì)開(kāi)關(guān)設(shè)備正常工作過(guò)程和不同故障特征的時(shí)間順序上和過(guò)程自身狀態(tài)的區(qū)分，得到不同缺陷或故障的特征集，從而建立用于辨識(shí)開(kāi)關(guān)設(shè)備存在的缺陷、缺陷類型或故障的故障特征庫(kù)；

狀態(tài)評(píng)估模塊，根據(jù)上述信號(hào)分析模塊的分析結(jié)果與所述故障特征庫(kù)模塊中的故障特征庫(kù)進(jìn)行比對(duì)，得出開(kāi)關(guān)設(shè)備存在的缺陷、缺陷類型或故障的狀態(tài)評(píng)估；

所述信號(hào)分析模塊進(jìn)一步包括：模型構(gòu)建模塊，該模塊根據(jù)開(kāi)關(guān)設(shè)備故障機(jī)理分析，構(gòu)建開(kāi)關(guān)設(shè)備分合閘線圈模型、電氣及機(jī)械機(jī)構(gòu)試驗(yàn)?zāi)Ｐ停糜陂_(kāi)關(guān)設(shè)備機(jī)械動(dòng)作特性計(jì)算和分析；

所述信號(hào)分析模塊進(jìn)一步包括：波形處理模塊，該模塊根據(jù)開(kāi)關(guān)設(shè)備進(jìn)行試點(diǎn)測(cè)試及運(yùn)行試驗(yàn)，確定開(kāi)關(guān)設(shè)備分合閘線圈電流標(biāo)準(zhǔn)波形、開(kāi)關(guān)設(shè)備缺陷與線圈電流波形的對(duì)應(yīng)關(guān)系，形成分合閘電流波形特征庫(kù)，為根據(jù)所述檢測(cè)終端實(shí)測(cè)的電流波形判斷開(kāi)關(guān)設(shè)備缺陷、缺陷類型或故障的提供依據(jù)；所述波形處理模塊，確定開(kāi)關(guān)設(shè)備分合閘線圈電流波形特性與操動(dòng)機(jī)構(gòu)故障對(duì)應(yīng)關(guān)系，并應(yīng)用曲元分析與自組織神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)方法對(duì)開(kāi)關(guān)設(shè)備故障、缺陷或缺陷類型進(jìn)行故障診斷和分析；

所述檢測(cè)系統(tǒng)采用狀態(tài)評(píng)估模塊進(jìn)行斷路器的狀態(tài)評(píng)估，先通過(guò)信號(hào)分析模塊進(jìn)行波形處理，然后通過(guò)狀態(tài)評(píng)估模塊進(jìn)行狀態(tài)評(píng)估，具體包括：

第一步：波形的預(yù)處理

波形處理模塊調(diào)用小波函數(shù)進(jìn)行分析，計(jì)算S模極大值時(shí)刻，做故障過(guò)程t1，t2，t3，t4，t5以及I1，I2，I3幅值的狀態(tài)辨識(shí)；

開(kāi)關(guān)設(shè)備發(fā)生缺陷或故障的總過(guò)程，可以看作由一系列的子過(guò)程構(gòu)成，為了對(duì)缺陷或故障進(jìn)行全面的過(guò)程分析，把缺陷或故障子過(guò)程作如下定義：

(1)缺陷或障子過(guò)程定義

根據(jù)開(kāi)關(guān)設(shè)備合分閘電流波形，開(kāi)關(guān)設(shè)備鐵心的運(yùn)動(dòng)分為5個(gè)階段：

階段一：t＝t₀～t₁；

t₀時(shí)刻為高壓斷路器分合間命令的下達(dá)時(shí)刻，線圈在t₀時(shí)刻通電，電流在t₀-t₁時(shí)間內(nèi)迅速上升，t₁時(shí)刻為鐵芯開(kāi)始運(yùn)動(dòng)的時(shí)刻，線圈內(nèi)磁通上升到足以驅(qū)動(dòng)鐵芯運(yùn)動(dòng)，階段一時(shí)間的長(zhǎng)短與控制電源的電壓和線圈電阻有關(guān)，可以反映線圈的狀態(tài), 其特點(diǎn)是電流上升，鐵芯還沒(méi)有運(yùn)動(dòng)；

階段二：t＝t₁～t₂；

t₁時(shí)刻鐵芯在電磁力的作用下克服了阻力開(kāi)始做加速運(yùn)動(dòng)，電流開(kāi)始迅速下降，直至鐵芯停止運(yùn)動(dòng)，此時(shí)對(duì)應(yīng)時(shí)刻為t₂，此刻代表鐵芯已經(jīng)觸動(dòng)操動(dòng)機(jī)械的負(fù)載，階段二可以反映出鐵芯的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)，反映出鐵芯運(yùn)動(dòng)時(shí)有無(wú)卡澀、脫扣故障情況；

階段三：t＝t₂～t₃；

當(dāng)鐵心撞上合閘鎖扣裝置鎖閂或閥門(mén)，鐵心停止運(yùn)動(dòng)或有短暫的彈跳，電流開(kāi)始增大，使分閘彈簧開(kāi)始分閘；

階段四：t＝t₃～t₄；

這個(gè)階段是前一階段的延續(xù)，電流保持緩慢增長(zhǎng)或穩(wěn)定的態(tài)勢(shì)，開(kāi)斷過(guò)程繼續(xù)進(jìn)行；

階段五：t＝t₄～t₅；

這是電流的切斷階段，電流值迅速下降至零，在此階段中，輔助開(kāi)關(guān)分?jǐn)啵谳o助開(kāi)關(guān)觸頭間產(chǎn)生電弧并被拉長(zhǎng)，電弧電壓將快速升高，迫使線圈電流迅速減小，觸頭完全分離，觸頭間等效電阻迅速增大，直到電弧完全熄滅；

電流有兩個(gè)峰值點(diǎn)和一個(gè)谷值點(diǎn)，t0～t1階段反映了線圈的工作狀態(tài)，該階段可以檢測(cè)線圈電阻是否正常；t1～t2階段反應(yīng)鐵芯的工作狀態(tài)，包括脫扣與釋能機(jī)械負(fù)載變動(dòng)、結(jié)構(gòu)有無(wú)卡澀；t2～t4階段是傳動(dòng)結(jié)構(gòu)帶動(dòng)觸頭完成合閘或分閘操作的過(guò)程；

以t0為時(shí)間零點(diǎn)，選取八個(gè)特征參數(shù)：t1，t2，t3，t4，t5，I1，I2，I3來(lái)分析斷路器的操作機(jī)構(gòu)供電電壓的質(zhì)量、鐵芯的空行程、機(jī)構(gòu)的摩擦阻力、是否有卡滯工作狀況；I1，I2，I3對(duì)應(yīng)上述兩個(gè)峰值點(diǎn)和一個(gè)谷值點(diǎn)；

第二步：根據(jù)缺陷或故障狀態(tài)定義，進(jìn)行開(kāi)關(guān)設(shè)備異常狀態(tài)辨識(shí)；

第三步：按照各個(gè)狀態(tài)發(fā)生過(guò)程的時(shí)間點(diǎn)排序；

第四步：狀態(tài)評(píng)估模塊將上述第三步的結(jié)果與上述故障特征庫(kù)的故障特征集進(jìn)行比對(duì)；

第五步：通過(guò)對(duì)比，得出狀態(tài)評(píng)估結(jié)論，所述狀態(tài)評(píng)估結(jié)論包括缺陷，以及哪種類型缺陷或故障。