[發明專利]基于機械、電氣、氣體狀態在線監測的高壓斷路器壽命評估方法

有效

• 申請號: 201710694982.2
• 申請日: 2017-08-15
• 公開（公告）號: CN107505569B
• 公開（公告）日: 2019-11-08
• 發明（設計）人: 田濤;陳昊;朱超;陳瑋光;譚風雷;張兆君;許馳;張建忠
• 申請（專利權）人: 國網江蘇省電力有限公司檢修分公司;國網江蘇省電力公司;國家電網公司
• 主分類號: G01R31/327
• 分類號: G01R31/327;G01M13/00
• 代理公司: 南京縱橫知識產權代理有限公司 32224
• 代理人: 金方瑋;董建林

本發明公開了一種基于機械、電氣、氣體狀態在線監測的高壓斷路器壽命評估方法，本發明通過SF6氣體氣壓，分合閘線圈電流，操動機構振動信號對SF6斷路器的故障與開斷實現監測并提供給馬爾可夫模型作為基礎；操動機構振動馬爾可夫模型考慮到包括正常狀態以及彈簧出力異常等故障狀態，使模型更接近實際情況，壽命評估更準確。建立了基于故障樹模型和馬爾可夫模型的高壓斷路器系統可靠性分析模型，由MATLAB擬合得到各零件的失效率曲線，計算獲得系統可靠度與操作次數關系曲線，最終得出對斷路器的壽命評估，使得得出的結論更為精確可靠。

技術領域

涉及電力系統領域，特別是一種高壓斷路器的壽命評估方法。

背景技術

高壓斷路器在電力系統中起到了重要的保護與控制作用，其一方面作為電網的調度控制設備，根據電網運行需要，實施對具體線路的投入或切除操作，另一方面對電力系統起到了保護作用，在系統出現短路故障的情況下，斷路器能夠切斷巨大短路電流，保證系統的穩定正常運行。高壓斷路器的故障類型復雜，包括機械、絕緣、控制回路、漏液漏氣等故障，對于高壓斷路器整體可靠性的研究是一項龐大的系統工程，涉及多個技術領域，需要進行深入探討。

高壓斷路器故障多樣，其機械故障是影響可靠性的主要失效類型，根據大量統計資料表明，在高壓斷路器故障中，機械故障占有最大比例。機械故障是引起斷路器分合閘失敗、機構卡滯、部件損壞等故障的主要原因，通過深入研究高壓斷路器的機械可靠性，可提供斷路器壽命的評估方法，對提高高壓斷路器可靠性具有重要意義。傳統的基于可靠性框圖的串聯可靠性模型未考慮到零件的修復，同時認為各零件之間符合簡單的串聯關系，獲得的系統可靠度結果偏低，需要尋找其他系統可靠性分析方法分析高壓斷路器機械可靠性進行壽命評估；本發明解決這樣的問題。

本發明運用馬爾可夫模型的斷路器壽命評估技術；馬爾可夫過程是一種隨機過程，它用于研究一個系統內狀態之間的相互轉換。圖4為一簡單系統的馬爾可夫模型狀態轉移圖，該系統只有兩個狀態，即工作狀態S和失效狀態F，工作狀態會因為發生故障向失效狀態轉移，失效狀態同樣也會通過修復向工作狀態轉移，同時也可能停留在自身，不向其他狀態轉移。狀態間的轉移過程是隨機的，不能按照確定的規律進行，而是根據轉移概率進行轉換。

發明內容

為解決現有技術的不足，本發明的目的在于提供一種基于機械、電氣、氣體狀態在線監測的高壓斷路器壽命評估方法，本發明通過SF6氣體氣壓，分合閘線圈電流，操動機構振動信號對SF6斷路器的故障與開斷實現監測并提供給馬爾可夫模型作為基礎；建立了基于故障樹模型和馬爾可夫模型的高壓斷路器系統可靠性分析模型，由MATLAB擬合得到各零件的失效率曲線，計算獲得系統可靠度與操作次數關系曲線，最終得出對斷路器的壽命評估，使得得出的結論更為精確可靠。

為了實現上述目標，本發明采用如下的技術方案：

基于機械、電氣、氣體狀態在線監測的高壓斷路器壽命評估方法，包括如下步驟：

步驟一，通過馬爾可夫過程原理，得到對于具有n個狀態的系統的狀態轉移概率密度；具體過程如下：對于馬爾科夫過程，只要前一個狀態X(t_n-1)已經確定，則下一個狀態X(t_n)便可以根據前一個狀態確定，同時狀態X(t_n)與更早的狀態沒有聯系，即

P{X(t_n)|X(t_n-1)}＝P{X(t_n)|X(t₁),X(t₂),…,X(t_n)} (1)