[發明專利]一種高壓斷路器輔助開關內特性參數故障反演方法及系統

在審

• 申請號: 202210709386.8
• 申請日: 2022-06-22
• 公開（公告）號: CN115078984A
• 公開（公告）日: 2022-09-20
• 發明（設計）人: 馬宏明;李欣悅;邱鵬鋒;錢國超;錢海;羅煒;張杰;彭在興;陳佳莉;何順;楊明昆;彭兆裕;劉志遠;姚曉飛
• 申請（專利權）人: 云南電網有限責任公司電力科學研究院
• 主分類號: G01R31/327
• 分類號: G01R31/327;G06N3/08
• 代理公司: 深圳中細軟知識產權代理有限公司 44528
• 代理人: 徐春祺

本發明實施例公開了一種高壓斷路器輔助開關內特性參數故障反演方法及系統，包括：獲取不同類別操動機構拒動故障下的輔助開關特征參數樣本數據，對所獲取的輔助開關特征參數樣本數據進行數據清洗，基于清洗后的數據構建訓練樣本集；利用所述訓練樣本集對神經網絡模型進行訓練，構建操動機構拒動故障預測網絡；利用所述操動機構拒動故障預測網絡進行實時拒動故障預測。本申請提出的高壓斷路器輔助開關內特性參數故障反演方法適用范圍廣，具有實際可操作性，靈活的針對不同種的操動機構，建立輔助開關內特性參數與操動機構拒動故障參數之間的數學模型，有利于操動機構拒動故障預警技術的發展。

技術領域

本發明涉及高壓斷路器故障識別技術領域，尤其涉及一種高壓斷路器輔助開關內特性參數故障反演方法及系統。

背景技術

國際大電網會議(CIGRE)對全球掛網運行開關設備的三次可靠性調研結果顯示，隨設備制造技術及工藝的發展，開關設備的可靠性呈增長趨勢，但高壓開關設備隨其應用電壓等級的提升，失效率亦呈增長趨勢。CIGRE 2013年結束的高壓開關設備可靠性調研結果顯示高壓斷路器年失效率為0.3，隔離開關和接地開關的年失效率為0.21，GIS開關設備年失效率為0.37，其中高壓斷路器機械失效占總失效率的83％，隔離開關和接地開關機械失效占總失效率的92％。

另一方面，輸電等級斷路器彈簧操動機構相對液壓及氣動操動機構具有不可替代的價格優勢且壽命期間操作性能相對穩定性。因此，其在110～220kV輸電等級斷路器領域獲得廣泛應用。CIGRE 2013年的調研結果顯示，彈簧操動機構在輸電等級斷路器領域的應用率自1990年的18％增長至2013年的52％。由此可見，斷路器機械完整性、拒分、拒合以及合、分閘位置鎖死等機械失效占斷路器總失效率的比重極大，其中由于操動機構所造成的的機械失效占所有失效率的50％以上。由此可見，高壓開關所引發的拒動機械性故障，比例高達46％以上，嚴重影響到整個電網系統的安全運行。

因此，有必要針對操動機構引發的開關拒動或誤動等重大安全風險問題，開展高壓開關操動機構可靠性提升技術研究。

發明內容

有鑒于此，本發明提出一種高壓斷路器輔助開關內特性參數反演方法及系統，用于解決現有技術中的缺少對高壓開關操動機構拒動故障預警技術的問題。為達上述之一或部分或全部目的或是其他目的，本發明提出一種高壓斷路器輔助開關內特性參數故障反演方法，包括：

獲取不同類別操動機構拒動故障下的輔助開關特征參數樣本數據，對所獲取的輔助開關特征參數樣本數據進行數據清洗，基于清洗后的數據構建訓練樣本集；

利用所述訓練樣本集對神經網絡模型進行訓練，構建操動機構拒動故障預測網絡；利用所述操動機構拒動故障預測網絡進行實時拒動故障預測。

根據一種具體的實施方式，上述高壓斷路器輔助開關內特性參數反演方法中，所述輔助開關特征參數，包括：回路電阻、電壓電流波形。；

根據一種具體的實施方式，上述高壓斷路器輔助開關內特性參數反演方法中，所述操動機構拒動故障類別包括:拒分、拒合。

根據一種具體的實施方式，上述高壓斷路器輔助開關內特性參數反演方法中，所述神經網絡的層數為K層，輸入層到輸出層各節點個數為m₀,m₁,m₂,……m_K,由此定義了輸入向量的維度為m₀，輸出向量的維度為m_K；其中，網絡的每一層輸出向量表述為：

輸入層：

隱藏層一：

隱藏層二：

…

輸出層：

根據一種具體的實施方式，上述高壓斷路器輔助開關內特性參數反演方法中，所述神經網絡每一層的權重矩陣與偏置向量為：