【技術(shù)實現(xiàn)步驟摘要】
本專利技術(shù)屬于斷路器檢測，具體涉及基于配電自動化的斷路器運行狀態(tài)在線監(jiān)測裝置及方法。
技術(shù)介紹
1、配網(wǎng)斷路器作為絕緣和滅弧裝置是開關(guān)電器中最為關(guān)鍵的一種電氣設(shè)備，正常運行時，用來進行倒換運行方式，根據(jù)需要把設(shè)備或線路接入電路或使其退出運行，當設(shè)備或線路發(fā)生故障時又能快速切除，保證其他部分安全正常運行，它在配網(wǎng)中起著控制和保護的雙重作用，其工作狀態(tài)直接影響電力系統(tǒng)的安全和可靠性；斷路器的可靠性在很大程度上取決于其機械操動系統(tǒng)的可靠性，高壓開關(guān)事故統(tǒng)計分析表明，斷路器的故障中，機械故障(包括操動機構(gòu)和控制回路)占全體故障的70％以上，其它滅弧、絕緣故障占有較小的比例，發(fā)熱故障比例更低；另一方面，斷路器觸頭的壽命是斷路器性能評估的重要方面，斷路器的壽命很大程度上由其觸頭壽命決定，因此機械特性及觸頭壽命預(yù)測是斷路器狀態(tài)監(jiān)測的主要內(nèi)容；長期以來，國內(nèi)外對高壓斷路器運行狀況的判斷是通過定期維修或停電預(yù)防性試驗來實現(xiàn)的，并以相關(guān)標準和專家的運行經(jīng)驗為基準，對其進行靜態(tài)評估，但是，實踐證明通過靜態(tài)評估的高壓斷路器在實際應(yīng)用中并不能保證其安全可靠運行；因此，提供一種高效在線監(jiān)測、實現(xiàn)遠程在線監(jiān)測、評估準確可靠精度高的基于配電自動化的斷路器運行狀態(tài)在線監(jiān)測裝置及方法是非常有必要的。
技術(shù)實現(xiàn)思路
1、本專利技術(shù)的目的是為了克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，而提供一種高效在線監(jiān)測、實現(xiàn)遠程在線監(jiān)測、評估準確可靠精度高的基于配電自動化的斷路器運行狀態(tài)在線監(jiān)測裝置及方法。
2、本專利技術(shù)的目的是這樣實現(xiàn)的：
3、所述加速度傳感器采用34208a型三軸式傳感器；所述模數(shù)轉(zhuǎn)換模塊采用ad7606型轉(zhuǎn)換模塊；所述微處理模塊采用stm32f407型模塊；所述處理器采用arm?cortex芯片。
4、基于配電自動化的斷路器運行狀態(tài)在線監(jiān)測系統(tǒng)，包括傳感器融合模塊、集成控制模塊、信號處理模塊以及如權(quán)利要求1至2任一項所述的基于配電自動化的斷路器運行狀態(tài)在線監(jiān)測裝置；所述傳感器融合模塊與所述傳感器及調(diào)理電路連接；所述信號處理模塊與a/d轉(zhuǎn)換及微處理模塊連接；所述集成控制模塊與處理器連接。
5、所述傳感器融合模塊采用lm1117型低壓差電壓調(diào)節(jié)器，實現(xiàn)斷路器運行監(jiān)測數(shù)據(jù)的動態(tài)可視化，并提供電流限制和熱保護功能；所述集成控制模塊采用tms32010型數(shù)字信號處理芯片，實現(xiàn)斷路器運行過程中的數(shù)據(jù)處理；所述信號處理模塊采用trf7960型讀寫芯片，實現(xiàn)斷路器啟動過程中監(jiān)測數(shù)據(jù)的讀寫處理，并實現(xiàn)斷路器運行過程中的三維可視化控制。
6、所述系統(tǒng)由數(shù)據(jù)采集層、網(wǎng)絡(luò)通訊層以及應(yīng)用管理層構(gòu)成；所述數(shù)據(jù)采集層實現(xiàn)斷路器運行數(shù)據(jù)采集、狀態(tài)收集、模數(shù)轉(zhuǎn)換、信號調(diào)理、串口傳送、數(shù)據(jù)預(yù)處理；所述應(yīng)用管理層部署于配電自動化主站iii區(qū)，通過收集數(shù)據(jù)采集層狀態(tài)量，實現(xiàn)全網(wǎng)系統(tǒng)內(nèi)斷路器運行狀態(tài)在線評估；所述應(yīng)用管理層由斷路器信息管理、斷路器狀態(tài)評估、斷路器故障診斷、斷路器壽命預(yù)測四個模塊組成。
7、所述斷路器狀態(tài)評估的評估具體包括以下步驟：
8、s1：采用智能模式匹配算法分析斷路器分合閘線圈電流波形，評估斷路器機械特性；
9、s2：從配電自動化終端遙測電流量中依據(jù)分合閘線圈電流變化起始時間，提取斷路器開斷電流；利用分合閘線圈電流、遙測電流變化情況，以及遙信量綜合計算斷路器燃弧時間；基于開斷電流及燃弧時間，利用加權(quán)評估算法評估斷路器觸頭電壽命；
10、s3：每次對配電自動化系統(tǒng)內(nèi)斷路器的“遙控’操作過程中，或“遙信”量變化期間，同步實現(xiàn)對斷路器機械性能進行分級測評，并給出檢修策略。
11、所述s1中的斷路器機械特性評估具體為：采用基于分合閘線圈電流分析的斷路器機械特性評估，當“遙信”量發(fā)生改變時，斷路器機械特性分析評估程序開始啟動，采用智能模式匹配算法，對采集的分合閘線圈電流進行分析，評估電磁鐵鐵芯機構(gòu)有無卡澀、變形、脫扣失靈等現(xiàn)象；評估斷路器操動機構(gòu)的傳動部分的運動情況；評估斷路器的部分機械缺陷類型和發(fā)展趨勢；采用統(tǒng)計模式識別算法實現(xiàn)分合閘波形與波形庫的比對與歸類，根據(jù)模式所測得的特征向量xi＝(xi1,xi2,...,xid)t,i＝1,2,...,n，將一個給定的模式歸入c個類ω1,ω2,...,ωc中，然后根據(jù)模式之間的距離函數(shù)來判別分類，其中，n為樣本點數(shù)；d為樣本特征數(shù)。
12、所述斷路器壽命預(yù)測評估具體為：通過監(jiān)測開斷電流開斷次數(shù)，燃弧時間參數(shù)，由數(shù)學(xué)算法分析，累計觸頭磨損量，可評估觸頭電壽命，預(yù)測觸頭的剩余壽命為：式中，q為觸頭的電磨損量；ii為第i次開斷電流；ti為第i次開斷燃弧時間。
13、基于配電自動化的斷路器運行狀態(tài)在線監(jiān)測方法，所述方法通過如上所述的基于配電自動化的斷路器運行狀態(tài)在線監(jiān)測系統(tǒng)控制如上所述的基于配電自動化的斷路器運行狀態(tài)在線監(jiān)測裝置實現(xiàn)高壓斷路器的綜合運行狀態(tài)評估，所述方法采用層次分析法、熵權(quán)理論與模糊綜合評判相結(jié)合的高壓斷路器運行狀態(tài)的評估方法，包括以下步驟：
14、步驟1：模糊綜合評估；
15、步驟2：評估因素權(quán)重的確定；
16、步驟3：評估模型；
17、步驟4：評估因素隸屬度的確定。
18、所述步驟1中的模糊綜合評估包括以下步驟：
19、步驟1.1：建立評判因素集：因素集是影響評估對象的各因素所組成的一個集合，用uj表示，即uj＝(u1,u2,...,un)，各元素ui即代表各影響因素；
20、步驟1.2：建立評判等級集：等級集合是評估者對評估對象可能作出的各種總的評估結(jié)果所組成的集合，用v表示，即v＝(v1,v2,v3,...,vm)；
21、步驟1.3：建立權(quán)重集：權(quán)重是各因素評估目標的重要程度，對各個因素應(yīng)賦予一相應(yīng)權(quán)數(shù)，ai＝(i＝1,2,3,...,n)；各權(quán)數(shù)所組成的集合a＝(a1,a2,...,an)，稱為因素權(quán)重集；權(quán)重系數(shù)必須滿足歸一化條件：
22、步驟1.4：模糊評判矩陣：對評判對象按因素集中第i個因素ui進行評判，對應(yīng)評價等級集中第j個元素vj的隸屬程度為rij，則按第i個元素ui的評判結(jié)果可用模糊集合ri＝(ri1,ri2,ri3,...,rin)表示，ri稱為單因素評價集；以各因素評價集的隸屬度為行組成的矩陣稱為模糊評判矩陣；
23、步驟1.5：模糊綜合評判：評判結(jié)果其中是模糊算子；bj稱為一級模糊綜合評判結(jié)果，表示按u中因素的所有等級進行綜合評價時，評價對象對評價等級集中第j個等級的隸屬度；根據(jù)最大隸屬度原則，確定被評價對象所屬評判等級。
24、本專利技術(shù)本文檔來自技高網(wǎng)...
【技術(shù)保護點】
1.基于配電自動化的斷路器運行狀態(tài)在線監(jiān)測裝置，它包括傳感器及調(diào)理電路、A/D轉(zhuǎn)換及微處理模塊和處理器，其特征在于：所述傳感器及調(diào)理電路包括傳感器、與傳感器輸出端連接的信號調(diào)理電路；所述A/D轉(zhuǎn)換及微處理模塊包括與信號調(diào)理電路輸出端連接的模數(shù)轉(zhuǎn)換模塊、微處理模塊；所述傳感器包括位移傳感器、加速度傳感器、霍爾電流傳感器以及壓力傳感器。
2.如權(quán)利要求1所述的基于配電自動化的斷路器運行狀態(tài)在線監(jiān)測裝置，其特征在于：所述加速度傳感器采用34208A型三軸式傳感器；所述模數(shù)轉(zhuǎn)換模塊采用AD7606型轉(zhuǎn)換模塊；所述微處理模塊采用STM32F407型模塊；所述處理器采用ARM?Cortex芯片。
3.基于配電自動化的斷路器運行狀態(tài)在線監(jiān)測系統(tǒng)，其特征在于：包括傳感器融合模塊、集成控制模塊、信號處理模塊以及如權(quán)利要求1至2任一項所述的基于配電自動化的斷路器運行狀態(tài)在線監(jiān)測裝置；所述傳感器融合模塊與所述傳感器及調(diào)理電路連接；所述信號處理模塊與A/D轉(zhuǎn)換及微處理模塊連接；所述集成控制模塊與處理器連接。
4.如權(quán)利要求3所述的基于配電自動化的斷路器運行狀態(tài)在線監(jiān)測
5.如權(quán)利要求3所述的基于配電自動化的斷路器運行狀態(tài)在線監(jiān)測系統(tǒng)，其特征在于：所述系統(tǒng)由數(shù)據(jù)采集層、網(wǎng)絡(luò)通訊層以及應(yīng)用管理層構(gòu)成；所述數(shù)據(jù)采集層實現(xiàn)斷路器運行數(shù)據(jù)采集、狀態(tài)收集、模數(shù)轉(zhuǎn)換、信號調(diào)理、串口傳送、數(shù)據(jù)預(yù)處理；所述應(yīng)用管理層部署于配電自動化主站III區(qū)，通過收集數(shù)據(jù)采集層狀態(tài)量，實現(xiàn)全網(wǎng)系統(tǒng)內(nèi)斷路器運行狀態(tài)在線評估；所述應(yīng)用管理層由斷路器信息管理、斷路器狀態(tài)評估、斷路器故障診斷、斷路器壽命預(yù)測四個模塊組成。
6.如權(quán)利要求5所述的基于配電自動化的斷路器運行狀態(tài)在線監(jiān)測系統(tǒng)，其特征在于：所述斷路器狀態(tài)評估的評估具體包括以下步驟：
7.如權(quán)利要求6所述的基于配電自動化的斷路器運行狀態(tài)在線監(jiān)測系統(tǒng)，其特征在于：所述S1中的斷路器機械特性評估具體為：采用基于分合閘線圈電流分析的斷路器機械特性評估，當“遙信”量發(fā)生改變時，斷路器機械特性分析評估程序開始啟動，采用智能模式匹配算法，對采集的分合閘線圈電流進行分析，評估電磁鐵鐵芯機構(gòu)有無卡澀、變形、脫扣失靈等現(xiàn)象；評估斷路器操動機構(gòu)的傳動部分的運動情況；評估斷路器的部分機械缺陷類型和發(fā)展趨勢；采用統(tǒng)計模式識別算法實現(xiàn)分合閘波形與波形庫的比對與歸類，根據(jù)模式所測得的特征向量Xi＝(xi1,xi2,...,xid)T,i＝1,2,...,N，將一個給定的模式歸入C個類ω1,ω2,...,ωc中，然后根據(jù)模式之間的距離函數(shù)來判別分類，其中，N為樣本點數(shù)；d為樣本特征數(shù)。
8.如權(quán)利要求5所述的基于配電自動化的斷路器運行狀態(tài)在線監(jiān)測系統(tǒng)，其特征在于：所述斷路器壽命預(yù)測評估具體為：通過監(jiān)測開斷電流開斷次數(shù)，燃弧時間參數(shù)，由數(shù)學(xué)算法分析，累計觸頭磨損量，可評估觸頭電壽命，預(yù)測觸頭的剩余壽命為：式中，Q為觸頭的電磨損量；Ii為第i次開斷電流；ti為第i次開斷燃弧時間。
9.基于配電自動化的斷路器運行狀態(tài)在線監(jiān)測方法，其特征在于：所述方法通過如權(quán)利要求3至8任一項所述的基于配電自動化的斷路器運行狀態(tài)在線監(jiān)測系統(tǒng)控制如權(quán)利要求1至2任一項所述的基于配電自動化的斷路器運行狀態(tài)在線監(jiān)測裝置實現(xiàn)高壓斷路器的綜合運行狀態(tài)評估，所述方法采用層次分析法、熵權(quán)理論與模糊綜合評判相結(jié)合的高壓斷路器運行狀態(tài)的評估方法，包括以下步驟：
10.如權(quán)利要求9所述的基于配電自動化的斷路器運行狀態(tài)在線監(jiān)測方法，其特征在于：所述步驟1中的模糊綜合評估包括以下步驟：
...【技術(shù)特征摘要】
1.基于配電自動化的斷路器運行狀態(tài)在線監(jiān)測裝置，它包括傳感器及調(diào)理電路、a/d轉(zhuǎn)換及微處理模塊和處理器，其特征在于：所述傳感器及調(diào)理電路包括傳感器、與傳感器輸出端連接的信號調(diào)理電路；所述a/d轉(zhuǎn)換及微處理模塊包括與信號調(diào)理電路輸出端連接的模數(shù)轉(zhuǎn)換模塊、微處理模塊；所述傳感器包括位移傳感器、加速度傳感器、霍爾電流傳感器以及壓力傳感器。
2.如權(quán)利要求1所述的基于配電自動化的斷路器運行狀態(tài)在線監(jiān)測裝置，其特征在于：所述加速度傳感器采用34208a型三軸式傳感器；所述模數(shù)轉(zhuǎn)換模塊采用ad7606型轉(zhuǎn)換模塊；所述微處理模塊采用stm32f407型模塊；所述處理器采用arm?cortex芯片。
3.基于配電自動化的斷路器運行狀態(tài)在線監(jiān)測系統(tǒng)，其特征在于：包括傳感器融合模塊、集成控制模塊、信號處理模塊以及如權(quán)利要求1至2任一項所述的基于配電自動化的斷路器運行狀態(tài)在線監(jiān)測裝置；所述傳感器融合模塊與所述傳感器及調(diào)理電路連接；所述信號處理模塊與a/d轉(zhuǎn)換及微處理模塊連接；所述集成控制模塊與處理器連接。
4.如權(quán)利要求3所述的基于配電自動化的斷路器運行狀態(tài)在線監(jiān)測系統(tǒng)，其特征在于：所述傳感器融合模塊采用lm1117型低壓差電壓調(diào)節(jié)器，實現(xiàn)斷路器運行監(jiān)測數(shù)據(jù)的動態(tài)可視化，并提供電流限制和熱保護功能；所述集成控制模塊采用tms32010型數(shù)字信號處理芯片，實現(xiàn)斷路器運行過程中的數(shù)據(jù)處理；所述信號處理模塊采用trf7960型讀寫芯片，實現(xiàn)斷路器啟動過程中監(jiān)測數(shù)據(jù)的讀寫處理，并實現(xiàn)斷路器運行過程中的三維可視化控制。
5.如權(quán)利要求3所述的基于配電自動化的斷路器運行狀態(tài)在線監(jiān)測系統(tǒng)，其特征在于：所述系統(tǒng)由數(shù)據(jù)采集層、網(wǎng)絡(luò)通訊層以及應(yīng)用管理層構(gòu)成；所述數(shù)據(jù)采集層實現(xiàn)斷路器運行數(shù)據(jù)采集、狀態(tài)收集、模數(shù)轉(zhuǎn)換、信號調(diào)理、串口傳送、數(shù)據(jù)預(yù)處理；所述應(yīng)用管理層部署于配電自動化主站iii區(qū)，通過收集數(shù)據(jù)采集層狀態(tài)量，實現(xiàn)全網(wǎng)系統(tǒng)內(nèi)斷路器運行狀態(tài)在線評估；所述應(yīng)用管理層由斷路器...
【專利技術(shù)屬性】
技術(shù)研發(fā)人員：雷浩杰，權(quán)掌正，杜永康，張晨濤，王旭，呂游，白瀧翔，
申請(專利權(quán))人：國網(wǎng)河南省電力公司洛陽市孟津供電公司，
類型：發(fā)明
國別省市：
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