CN110069741B - 高压断路器机械特性模糊综合评价的校正方法及*** - Google Patents

高压断路器机械特性模糊综合评价的校正方法及*** Download PDF

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Abstract

本公开提出了高压断路器机械特性模糊综合评价的校正方法及***，包括：检测高压断路器在不同负载电流下分闸操作时的分闸线圈电流曲线与分闸行程曲线；通过数据分析得到负载电流对高压断路器分闸速度的影响关系曲线；通过得到负载电流对高压断路器分闸速度的影响关系曲线在高压断路器大负载电流的情况下对高压断路器分闸速度进行校正。本公开根据大负载电流对分闸速度的影响，对分闸速度的模糊分布函数进行了校正，有效消除了大负载电流对高压断路器模糊综合评价的影响，增强了高压断路器模糊综合评价方法的可靠性和实用性。

Description

高压断路器机械特性模糊综合评价的校正方法及***
技术领域
本公开涉及高压断路器技术领域，特别是涉及高压断路器机械特性模糊综合评价的校正方法及***。
背景技术
高压断路器是电力***中较为复杂的电力设备，在电力***中承担着保护和控制双重功能，高压断路器一旦发生故障，会直接影响到整个电力***的安全性和可靠性，造成线路供电中断，甚至致使***崩溃。对断路器进行定期检修，不仅检修工作量大、经济费用高，还有可能对正常供电产生影响。统计资料表明，高压断路器的机械故障(包括操动机构及控制回路)占全部故障的70％～80％，其他灭弧、绝缘故障占较小比例，因此对高压断路器的机械特性进行研究具有重要意义。
国内外学者就高压断路器的机械特性状态评估做了大量的研究，并取得了一定的工作成果，模糊综合评价就是其中具有代表性的方法。该方法以模糊数学的隶属度和隶属函数为基础，将评价因素量化，并根据多个评价因素对于被评价对象的隶属情况，运用模糊运算进行综合评价的方法。模糊综合评价的原理是：首先确定被评价对象的因素集和待得到的评价结果的评价集，然后再确定各个评价因素对于被评价对象的重要程度得到权重集，以及每个评价因素对于评价集中每一种评价结果的隶属程度得到模糊矩阵，最后把权重集与模糊矩阵进行模糊运算，就可以得到模糊综合评价结果。但已有的模糊综合评价都基于正常的负载电流，缺乏断路器切断大负载电流和故障电流时的评价分析和结论。根据实验数据，针对正常负荷电流(如1kA)，利用模糊综合评价方法对断路器进行综合状态评价得到的结果为优良状态，但是当负载电流增大，特别是断路器切断故障电流时，模糊综合评价的结果为告警状态，产生了较大的评价误差。
发明人在研究中，分析误差原因发现，由于拉弧作用，大负载电流工况下会对高压断路器的分闸操作产生迟滞，此时高压断路器的分闸速度会降低，从而导致模糊综合评价产生偏差，因此，高压断路器的分闸速度的变化是导致断路器模糊综合评价产生偏差的根本原因。但是，目前尚无具体的解决方案。
发明内容
本说明书实施方式的目的是提供高压断路器机械特性模糊综合评价的校正方法，在大负载电流的情况下对分闸速度进行校正，从而对断路器进行更加准确有效的综合状态评估。
本说明书实施方式提供高压断路器机械特性模糊综合评价的校正方法，通过以下技术方案实现：
包括：
检测高压断路器在不同负载电流下分闸操作时的分闸线圈电流曲线与分闸行程曲线；
通过数据进行分析得到负载电流对高压断路器分闸速度的影响关系曲线；
通过得到负载电流对高压断路器分闸速度的影响关系曲线在高压断路器大负载电流的情况下对高压断路器分闸速度进行校正。
进一步的技术方案：基于负载电流与高压断路器分闸速度之间的关系曲线，根据高压断路器分闸速度对负载电流的变化率对分闸速度的模糊分布进行校正，获得校正后的公式：
Figure GDA0004072435660000031
其中：I为负载电流，K为分闸速度对负载电流的变化率，不同厂家型号的高压断路器需要单独标定，a为标准值或厂家规定值，b根据厂家对速度的要求而定。
与现有技术相比，本公开的有益效果是：
本公开根据大负载电流对分闸速度的影响，对分闸速度的模糊分布函数进行了校正，有效消除了大负载电流对高压断路器模糊综合评价的影响，增强了高压断路器模糊综合评价方法的可靠性和实用性。
附图说明
构成本公开的一部分的说明书附图用来提供对本公开的进一步理解，本公开的示意性实施例及其说明用于解释本公开，并不构成对本公开的不当限定。
图1(a)-图1(b)为本公开实施例子正常负载电流下的分闸线圈电流与分闸行程曲线；
图2(a)-图2(b)为本公开实施例子大负载电流下的分闸线圈电流与分闸行程曲线；
图3为本公开实施例子分闸速度与负载电流关系曲线。
具体实施方式
应该指出，以下详细说明都是例示性的，旨在对本公开提供进一步的说明。除非另有指明，本文使用的所有技术和科学术语具有与本公开所属技术领域的普通技术人员通常理解的相同含义。
需要注意的是，这里所使用的术语仅是为了描述具体实施方式，而非意图限制根据本公开的示例性实施方式。如在这里所使用的，除非上下文另外明确指出，否则单数形式也意图包括复数形式，此外，还应当理解的是，当在本说明书中使用术语“包含”和/或“包括”时，其指明存在特征、步骤、操作、器件、组件和/或它们的组合。
实施例子一
该实施例公开了高压断路器机械特性模糊综合评价的校正方法，分闸速度是断路器模糊综合评价中的最重要的评价因素，根据高压断路器机械特性在线监测装置(泰开自动化，型号：IEM-611)采集到的分闸操作的电流曲线、行程曲线等数据，通过数据进行分析得到负载电流对速度的影响关系，可以通过这种关系在大负载电流的情况下对分闸速度进行校正，从而对断路器进行更加准确有效的综合状态评估。
在一实施例子中，该装置配置在高压断路器旁边的开关柜上，当高压断路器每次分闸/合闸动作时能够采集到分合闸线圈电流曲线、断路器主触头的行程曲线、储能电机线圈电流曲线等，为高压断路器的机械特性分析提供原始采样数据。本公开方法可以最终通过软件编程在高压断路器机械特性在线监测装置中实现。也可在另一处理器中实现。
参见附图1(a)-图1(b)、图2(a)-图2(b)为典型的正常负载电流与大负载电流工况下的分闸线圈的电流与行程曲线。
根据不同负载电流的分闸线圈电流曲线与分闸行程曲线，通过计算可以得到分闸速度与负载电流的关系如图3所示。
在模糊综合评价中，分闸速度采用了如下模糊分布定义：
Figure GDA0004072435660000041
式中，x为分闸速度实测数据，a为标准值或厂家规定值，b根据厂家对速度的要求而定，本实验设定0.6。
由于拉弧作用，大负载电流工况下会对高压断路器的分闸操作产生迟滞，此时高压断路器的分闸速度会降低，从而导致模糊综合评价产生偏差。
根据负载电流与分闸速度之间的关系曲线，本公开根据分闸速度对负载电流的变化率对分闸速度的模糊分布进行校正，校正后的公式为：
Figure GDA0004072435660000051
其中：I为负载电流，K为分闸速度对负载电流的变化率，不同厂家型号的高压断路器需要单独标定。本实验高压断路器型号为：泰开高压ZF6-252型液压式高压断路器，经实验测定K＝0.08m/s·kA。
模糊综合评价选取储能电机、分闸操作、合闸操作作为评价因素，各评价因素的二级评价因素隶属度函数见表1、表2、表3，其中e为基于模糊分布函数计算出的测量值与标准值的偏移量。
表1：断路器储能电机隶属度函数表
Figure GDA0004072435660000052
Figure GDA0004072435660000061
表2：分闸操作隶属度函数表
Figure GDA0004072435660000062
表3：合闸操作隶属度函数表
Figure GDA0004072435660000063
Figure GDA0004072435660000071
在一实施例中，正常负载电流下(1kA)的模糊综合评价结果。实验测得正常负载电流下的机械特性数据如表4所示：
表4：正常负载电流下(1kA)的机械特性数据
Figure GDA0004072435660000072
Figure GDA0004072435660000081
模糊评价矩阵：
Figure GDA0004072435660000082
Figure GDA0004072435660000083
通过模糊运算得到：
Figure GDA0004072435660000084
最终得到评价结果：
B＝(0.5478 0.3409 0.1580 0.0014)
由于优良状态的权重0.5478为最大，此时的评价结果为断路器处于优良状态。
在一实施例中，大负载电流下的模糊综合评价结果。
实验测得的大负载电流下(10kA)的机械特性数据如表5所示：
表5：大负载电流下(1kA)的机械特性数据
Figure GDA0004072435660000085
Figure GDA0004072435660000091
模糊评价矩阵：
Figure GDA0004072435660000092
Figure GDA0004072435660000093
通过模糊运算得到：
Figure GDA0004072435660000094
最终得到评价结果：
B＝(0.10720.27620.36370.1085)
由于告警状态的权重0.3637为最大，此时的评价结果为断路器处于告警状态。但此时断路器完好，告警状态完全是由于大负载电流对分闸速度的影响产生的，需要进行校正。
大负载电流下的模糊综合评价校正结果。
对断路器的分闸速度通过公式(2)的校正方法进行校正，此时分闸操作的评价矩阵变为：
Figure GDA0004072435660000095
由于负载电流对其它评价因素没有影响，所以不需要校正，评价矩阵不变。通过模糊运算得到：
Figure GDA0004072435660000101
综合计算得：
B＝(0.32250.26930.17770.0234)
由于优良状态的权重0.3225为最大，此时的评价结果为断路器仍处于优良状态。
本公开根据大负载电流对分闸速度的影响，对分闸速度的模糊分布函数进行了校正，有效消除了大负载电流对高压断路器模糊综合评价的影响，增强了高压断路器模糊综合评价方法的可靠性和实用性。
实施例子二
该实施例公开了高压断路器机械特性模糊综合评价的校正***，包括断路器机械特性在线装置及处理器；
所述断路器机械特性在线装置用于检测采集到的高压断路器分闸操作的电流曲线、行程曲线数据；
所述处理器通过数据进行分析得到负载电流对高压断路器分闸速度的影响关系曲线；
上述得到负载电流对高压断路器分闸速度的影响关系曲线用于在高压断路器大负载电流的情况下对高压断路器分闸速度进行校正。
根据负载电流与分闸速度之间的关系曲线，本公开根据分闸速度对负载电流的变化率对分闸速度的模糊分布进行校正，校正后的公式为：
Figure GDA0004072435660000102
其中：I为负载电流，K为分闸速度对负载电流的变化率，不同厂家型号的高压断路器需要单独标定。
高压断路器机械特性模糊综合评价选取储能电机、分闸操作、合闸操作作为评价因素；
储能电机的二级评价因素包括储能时间、平均电流及峰值电流；
分闸操作的二级评价因素包括平均速度、平均电流及峰值电流；
合闸操作的二级评价因素包括平均速度、平均电流及峰值电流。
正常负载电流下：
获得高压断路器的机械特性数据，包括各个评价因素的二级评价因素的具体数据；
根据上述具体数据计算储能电机、分闸操作、合闸操作对应的模糊评价矩阵；
根据上述模糊评价矩阵通过模糊运算得到断路器的模糊评价矩阵；
基于断路器的模糊评价矩阵得到最终得到评价结果；
根据评估结果确定断路器处于的工作状态。
大负载电流下：
获得高压断路器的机械特性数据，包括各个评价因素的二级评价因素的具体数据；
根据上述具体数据计算储能电机、分闸操作对应的模糊评价矩阵；
对对断路器的分闸速度通过校正公式进行校正，获得校正后的分闸操作的评价矩阵；
根据上述模糊评价矩阵及校正后的分闸操作的评价矩阵通过模糊运算得到断路器的模糊评价矩阵；
基于断路器的模糊评价矩阵得到最终得到评价结果；
根据评估结果确定断路器处于的工作状态。
可以理解的是，在本说明书的描述中，参考术语“一实施例”、“另一实施例”、“其他实施例”、或“第一实施例～第N实施例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本公开的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。
以上所述仅为本公开的优选实施例而已，并不用于限制本公开，对于本领域的技术人员来说，本公开可以有各种更改和变化。凡在本公开的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本公开的保护范围之内。

Claims (8)

1.高压断路器机械特性模糊综合评价的校正方法，其特征是，包括：
检测高压断路器在不同负载电流下分闸操作时的分闸线圈电流曲线与分闸行程曲线；
通过数据进行分析得到负载电流对高压断路器分闸速度的影响关系曲线；
通过得到负载电流对高压断路器分闸速度的影响关系曲线在高压断路器大负载电流的情况下对高压断路器分闸速度进行校正，基于负载电流与高压断路器分闸速度之间的关系曲线，根据高压断路器分闸速度对负载电流的变化率对分闸速度的模糊分布进行校正，获得校正后的公式：
Figure FDA0004072435650000011
其中：I为负载电流，K为分闸速度对负载电流的变化率，不同厂家型号的高压断路器需要单独标定，a为标准值或厂家规定值，b根据厂家对速度的要求而定。
2.如权利要求1所述的高压断路器机械特性模糊综合评价的校正方法，其特征是，高压断路器机械特性模糊综合评价选取储能电机、分闸操作、合闸操作作为评价因素；
储能电机的二级评价因素包括储能时间、平均电流及峰值电流；
分闸操作的二级评价因素包括平均速度、平均电流及峰值电流；
合闸操作的二级评价因素包括平均速度、平均电流及峰值电流。
3.如权利要求1所述的高压断路器机械特性模糊综合评价的校正方法，其特征是，正常负载电流下：
获得高压断路器的机械特性数据，包括各个评价因素的二级评价因素的具体数据；
根据上述具体数据计算储能电机、分闸操作、合闸操作对应的模糊评价矩阵；
根据上述模糊评价矩阵通过模糊运算得到断路器的模糊评价矩阵；
基于断路器的模糊评价矩阵得到最终得到评价结果；
根据评估结果确定断路器处于的工作状态。
4.如权利要求1所述的高压断路器机械特性模糊综合评价的校正方法，其特征是，大负载电流下：
获得高压断路器的机械特性数据，包括各个评价因素的二级评价因素的具体数据；
根据上述具体数据计算储能电机、分闸操作对应的模糊评价矩阵；
对对断路器的分闸速度通过校正公式进行校正，获得校正后的分闸操作的评价矩阵；
根据上述模糊评价矩阵及校正后的分闸操作的评价矩阵通过模糊运算得到断路器的模糊评价矩阵；
基于断路器的模糊评价矩阵得到最终得到评价结果；
根据评估结果确定断路器处于的工作状态。
5.高压断路器机械特性模糊综合评价的校正***，其特征是，包括断路器机械特性在线装置及处理器；
所述断路器机械特性在线装置用于采集高压断路器分合闸操作的储能电机电流曲线、分合闸线圈电流曲线、行程曲线数据；
所述处理器通过数据进行分析得到负载电流对高压断路器分闸速度的影响关系曲线；
上述得到负载电流对高压断路器分闸速度的影响关系曲线用于在高压断路器大负载电流的情况下对高压断路器分闸速度进行校正，基于负载电流与高压断路器分闸速度之间的关系曲线，根据高压断路器分闸速度对负载电流的变化率对分闸速度的模糊分布进行校正，获得校正后的公式：
Figure FDA0004072435650000031
其中：I为负载电流，K为分闸速度对负载电流的变化率，不同厂家型号的高压断路器需要单独标定，a为标准值或厂家规定值，b根据厂家对速度的要求而定。
6.如权利要求5所述的高压断路器机械特性模糊综合评价的校正***，其特征是，高压断路器机械特性模糊综合评价选取储能电机、分闸操作、合闸操作作为评价因素；
储能电机的二级评价因素包括储能时间、平均电流及峰值电流；
分闸操作的二级评价因素包括平均速度、平均电流及峰值电流；
合闸操作的二级评价因素包括平均速度、平均电流及峰值电流。
7.如权利要求5所述的高压断路器机械特性模糊综合评价的校正***，其特征是，正常负载电流下：
获得高压断路器的机械特性数据，包括各个评价因素的二级评价因素的具体数据；
根据上述具体数据计算储能电机、分闸操作、合闸操作对应的模糊评价矩阵；
根据上述模糊评价矩阵通过模糊运算得到断路器的模糊评价矩阵；
基于断路器的模糊评价矩阵得到最终得到评价结果；
根据评估结果确定断路器处于的工作状态。
8.如权利要求5所述的高压断路器机械特性模糊综合评价的校正***，其特征是，大负载电流下：
获得高压断路器的机械特性数据，包括各个评价因素的二级评价因素的具体数据；
根据上述具体数据计算储能电机、分闸操作对应的模糊评价矩阵；
对对断路器的分闸速度通过校正公式进行校正，获得校正后的分闸操作的评价矩阵；
根据上述模糊评价矩阵及校正后的分闸操作的评价矩阵通过模糊运算得到断路器的模糊评价矩阵；
基于断路器的模糊评价矩阵得到最终得到评价结果；
根据评估结果确定断路器处于的工作状态。
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