CN115128442A - 一种基于全寿命运行信息的断路器电寿命动态评价方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种基于全寿命运行信息的断路器电寿命动态评价方法。该方法采集断路器的触点的电流信息和温度信息，并将断路器的电流信息和温度信息与时间信息对应存储；获取断路器的操控指令，操控指令包括合闸指令和分闸指令，以及下发操控指令的时间信息；根据下发操控指令的时间信息匹配存储的断路器的电流信息和温度信息，并判断断路器是否为损耗动作，若为损耗动作，则根据断路器动作前后的电流信息和温度信息以及时间信息计算断路器本次动作造成的电寿命损耗；根据预置的断路器的总电寿命以及历史总电寿命损耗输出评价结果。本发明大幅提高断路器电寿命的预测精度，为检修策略提高精确地数据支持。

Description

一种基于全寿命运行信息的断路器电寿命动态评价方法

技术领域

本发明涉及断路器电寿命评价技术领域，具体涉及一种基于全寿命运行信息的断路器电寿命动态评价方法。

背景技术

为了保证电力***中的设备的可靠性和检修经济性，状态检修模式逐渐取代计划检修模式。实现状态检修模式的基础是通过对设备运行信息进行采集，实现实时在线状态监测，并准确的反应设备的运行情况和预测使用寿命，从而为检修决策提供数据支持。

现有的断路器通常以开断电流和开断次数作为电寿命评价依据，由于影响电寿命的因素较多，在相同开断电流的情况下，也可能产生不同的电寿命损耗，因此单纯的从开断电流和开断次数来评价电寿命的手段准确度相对较低。

发明内容

本发明的目的是针对现有技术存在的不足，提供一种基于全寿命运行信息的断路器电寿命动态评价方法。

为实现上述目的，本发明提供了一种基于全寿命运行信息的断路器电寿命动态评价方法，包括：

采集断路器的触点的电流信息和温度信息，并将所述断路器的电流信息和温度信息与时间信息对应存储；

获取断路器的操控指令，所述操控指令包括合闸指令和分闸指令，以及下发所述操控指令的时间信息；

根据下发所述操控指令的时间信息匹配存储的所述断路器的电流信息和温度信息，并判断所述断路器是否为损耗动作，若为损耗动作，则根据所述断路器动作前后的电流信息和温度信息以及时间信息计算断路器本次动作造成的电寿命损耗；

根据预置的断路器的总电寿命以及历史总电寿命损耗输出评价结果。

进一步的，在所述断路器动作前后之一的电流信息为零，且另一电流信息不为零时，则判断为损耗动作。

进一步的，根据所述断路器动作前后的电流信息和温度信息以及时间信息计算本次动作造成的电寿命损耗具体包括：

若所述操控指令为合闸指令，则根据下发操控指令的时间信息获取断路器合闸后的电流信息作为断路器动作电流，若所述操控指令为分闸指令，则根据下发操控指令的时间信息获取断路器分闸后的电流信息作为断路器动作电流，计算断路器动作电流与断路器的额定电流之比为A；

根据下发操控指令的时间信息获取断路器动作前的温度信息T1、动作后设定时间阈值t时的温度信息T2，并计算本次动作对断路器的造成的温升ΔT＝T2-T1，并判断本次动作在当前动作电流下对断路器的造成的温升ΔT是否在设定的温升阈值T_thr范围之内，若在设定的温升阈值T_thr范围内，则计算断路器本次动作造成的电寿命损耗E＝Em*δ1*A，其中，Em为额定电流下断路器动作造成的电寿命损耗，δ1为设定的电寿命损耗δE随A变化的相关系数阈值；

若超出设定的温升阈值T_thr范围，则计算本次动作对断路器的造成的温升ΔT与设定的温升阈值T_thr之比为B，并计算断路器本次动作造成的电寿命损耗E＝Em*δ1*A*δ2*B，δ2为设定的电寿命损耗δE随B变化的相关系数阈值。

进一步的，所述设定时间阈值t由以下方式计算得出：

对所述断路器进行多次分闸试验，并采集断路器分闸前后的温度变化数据；

获取下发分闸指令后至温度数据到达最高值所需的时间t_n＝t_n2-t_n1，n为分闸试验的序号，取值为自然数，t_n2为第n次试验中温度数据到达最高值对应的时间信息，t_n1为第n次试验中下发分闸指令的时间信息；

根据多次试验得到时间t_n计算得出设定时间阈值t。

进一步的，根据多次试验得到时间t_n计算得出设定时间阈值t具体如下：

对所述时间t_n进行积累，并对积累的数据t_N计算分布律P(t_x-1＜t_N＜t_x)为：

P(t_x-1＜t_N＜t_x)＝P_x

其中，x取值为1,2,3……M，M为积累的数据t_N的等分数，t_x-1为积累的数据t_N第x个区间的左边界，t_x为积累的数据t_N第x个区间的右边界，P_x为积累的数据t_N位于t_x-1至t_x之间的概率；

利用似然函数对分布律P(t_x-1＜t_N＜t_x)进行计算：

其中，L()为似然函数，ln()为自然对数；

对ln[L(t_N)]进行求导，并令结果为零，以计算得出设定时间阈值t。

有益效果：本发明通过采集断路器静触点的电流信息和温度信息，然后判断当前断路器进行的是否为造成电寿命损耗的损耗动作，以将不造成电寿命损耗的动作剔除，然后再通过监测触点的温升来判断是否引入温升参数进行电损耗计算，最终根据断路器的总电寿命以及历史总电寿命损耗输出评价结果，大幅提高断路器电寿命的预测精度，为检修策略提高精确地数据支持。

附图说明

图1是基于全寿命运行信息的断路器电寿命动态评价方法的流程示意图。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例，进一步阐明本发明，本实施例在以本发明技术方案为前提下进行实施，应理解这些实施例仅用于说明本发明而不用于限制本发明的范围。

如图1所示，本发明实施例提供了一种基于全寿命运行信息的断路器电寿命动态评价方法，包括：

采集断路器的触点的电流信息和温度信息，并将断路器的电流信息和温度信息与时间信息对应存储。由于动触点在断路器动作期间位置会发生变化，不便于采集，因此，优选采集静触点的电流信息和温度信息。对于三相断路器而言，可以采集三相静触点的电流信息和温度信息，然后分别对三相静触点的电流信息和温度信息与时间信息对应存储。

获取断路器的操控指令，该操控指令包括合闸指令和分闸指令，以及下发操控指令的时间信息。通过获取断路器的操控指令，可以用来初步判断断路器在何时执行何种动作。

根据下发操控指令的时间信息匹配存储的断路器的电流信息和温度信息，并判断断路器是否为损耗动作。此处的损耗动作是指断路器在合闸状态下且触点有电流的情况下执行分闸动作，或者断路器在分闸状态下且输入端与输出端的静触点存在电压差的情况下执行合闸动作，在执行上述损耗动作期间会产生电寿命损耗。可以通过断路器动作前后的电流信息进行判断，具体的，如果断路器动作前后之一的电流信息为零，且另一电流信息不为零时，则判断为损耗动作。以分闸动作为例，在断路器分闸前，断路器的触点有负载电流，当分闸之后，断路器的电流就变为0；当执行的合闸动作时，合闸前断路器的触点电流为0，在合闸后就变成的负载电流，合闸后的电流的大小与负载相关。另外需要说明的是，可以直接下发操控指令的时间对应的电流作为断路器动作前的电流，而在判断断路器动作后的电流信息时，需要采用一个动作响应延时阈值，动作响应延时阈值大于断路器的动作响应时间，例如，当断路器的动作响应时间为0.05s时，可将下发操控指令的时间后的0.1s的电流视为动作后的电流。

若判断断路器为损耗动作，则将断路器本次动作进行电寿命损耗计算。本次动作造成的电寿命损耗是根据断路器动作前后的电流信息和温度信息以及时间信息计算得出的，具体如下：

若操控指令为合闸指令，则根据下发操控指令的时间信息获取断路器合闸后的电流信息作为断路器动作电流，若操控指令为分闸指令，则根据下发操控指令的时间信息获取断路器分闸后的电流信息作为断路器动作电流，计算断路器动作电流与断路器的额定电流之比为A。

根据下发操控指令的时间信息获取断路器动作前的温度信息T1、动作后设定时间阈值t时的温度信息T2，并计算本次动作对断路器的造成的温升ΔT＝T2-T1，并判断本次动作在当前动作电流下对断路器的造成的温升ΔT是否在设定的温升阈值T_thr范围之内，若在设定的温升阈值T_thr范围内，则计算断路器本次动作造成的电寿命损耗E＝Em*δ1*A，其中，Em为额定电流下断路器动作造成的电寿命损耗，δ1为设定的电寿命损耗δE随A变化的相关系数阈值。

若超出设定的温升阈值T_thr范围，则计算本次动作对断路器的造成的温升ΔT与设定的温升阈值T_thr之比为B，并计算断路器本次动作造成的电寿命损耗E＝Em*δ1*A*δ2*B，δ2为设定的电寿命损耗δE随B变化的相关系数阈值，δ1和δ2可根据断路器的特性并通过仿真模拟试验得出。本次动作对断路器的造成的温升ΔT可以反应出本次动作情况，当出现如拉弧时间较长、合闸过程接触不佳等情况时，触点的温升也会随之增加，本次动作造成的电寿命损耗也会偏大，这时引入温升参数可提高评价精度。

在计算得出本次动作造成的电寿命损耗δE后，即可根据预置的断路器的总电寿命以及历史总电寿命损耗输出评价结果。断路器的总电寿命是根据断路器的特性预置的，可以以百分比的方式作为输出评价结果，例如，新的断路器或刚检修后的断路器的电寿命初始值为100％，历史总电寿命损耗为70％，则可输出电寿命评价结果为剩余30％，输出的电寿命评价结果可为检修提供数据支持。另外需要说明的是，上述历史总电寿命损耗是指本期使用寿命期限下的，即在每次检修完成后，其历史总电寿命损耗会清零，检修后的断路器的电寿命也可根据实际情况降低电寿命的预置值。需要另外说明的是，当为三相断路器时，需要根据三相静触点的电流信息和温度信息分别进行上述电损耗计算、累计，最终以电寿命剩余最小者最为本次评价结果输出。

断路器的静触点与动触点的连接位置会在动作瞬间达到温升的最大值，由于测量点不可能为静触点与动触点的连接位置，因此测量点的温升最大值会有一定的延时，上述设定时间阈值t由以下方式计算得出：

对断路器进行多次分闸试验，并采集断路器分闸前后的温度变化数据。

获取下发分闸指令后至温度数据到达最高值所需的时间t_n＝t_n2-t_n1，n为分闸试验的序号，取值为自然数，t_n2为第n次试验中温度数据到达最高值对应的时间信息，t_n1为第n次试验中下发分闸指令的时间信息。

根据多次试验得到时间t_n计算得出时间阈值t。优选通过以下方式计算获得：

对时间t_n进行积累，并对积累的数据t_N计算分布律P(t_x-1＜t_N＜t_x)为：

P(t_x-1＜t_N＜t_x)＝P_x

其中，x取值为1,2,3……M，M为积累的数据t_N的等分数，t_x-1为积累的数据t_N第x个区间的左边界，P_x为积累的数据t_N第x个区间的右边界，P_x为积累的数据t_N位于t_x-1至t_x之间的概率。

利用似然函数对分布律P(t_x-1＜t_N＜t_x)进行计算：

其中，L()为似然函数，ln()为自然对数；

对ln[L(t_N)]进行求导，并令结果为零，以计算得出设定时间阈值t，通过以上方式计算出的时间阈值t最接近于真实情况。

以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，其它未具体描述的部分，属于现有技术或公知常识。在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (5)

1.一种基于全寿命运行信息的断路器电寿命动态评价方法，其特征在于，包括：

采集断路器的触点的电流信息和温度信息，并将所述断路器的电流信息和温度信息与时间信息对应存储；

获取断路器的操控指令，所述操控指令包括合闸指令和分闸指令，以及下发所述操控指令的时间信息；

根据下发所述操控指令的时间信息匹配存储的所述断路器的电流信息和温度信息，并判断所述断路器是否为损耗动作，若为损耗动作，则根据所述断路器动作前后的电流信息和温度信息以及时间信息计算断路器本次动作造成的电寿命损耗；

根据预置的断路器的总电寿命以及历史总电寿命损耗输出评价结果。

2.根据权利要求1所述的基于全寿命运行信息的断路器电寿命动态评价方法，其特征在于，在所述断路器动作前后之一的电流信息为零，且另一电流信息不为零时，则判断为损耗动作。

3.根据权利要求1所述的基于全寿命运行信息的断路器电寿命动态评价方法，其特征在于，根据所述断路器动作前后的电流信息和温度信息以及时间信息计算本次动作造成的电寿命损耗具体包括：

若所述操控指令为合闸指令，则根据下发操控指令的时间信息获取断路器合闸后的电流信息作为断路器动作电流，若所述操控指令为分闸指令，则根据下发操控指令的时间信息获取断路器分闸后的电流信息作为断路器动作电流，计算断路器动作电流与断路器的额定电流之比为A；

根据下发操控指令的时间信息获取断路器动作前的温度信息T1、动作后设定时间阈值t时的温度信息T2，并计算本次动作对断路器的造成的温升ΔT＝T2-T1，并判断本次动作在当前动作电流下对断路器的造成的温升ΔT是否在设定的温升阈值T_thr范围之内，若在设定的温升阈值T_thr范围内，则计算断路器本次动作造成的电寿命损耗E＝Em*δ1*A，其中，Em为额定电流下断路器动作造成的电寿命损耗，δ1为设定的电寿命损耗δE随A变化的相关系数阈值；

若超出设定的温升阈值T_thr范围，则计算本次动作对断路器的造成的温升ΔT与设定的温升阈值T_thr之比为B，并计算断路器本次动作造成的电寿命损耗E＝Em*δ1*A*δ2*B，δ2为设定的电寿命损耗δE随B变化的相关系数阈值。

4.根据权利要求3所述的基于全寿命运行信息的断路器电寿命动态评价方法，其特征在于，所述设定时间阈值t由以下方式计算得出：

对所述断路器进行多次分闸试验，并采集断路器分闸前后的温度变化数据；

获取下发分闸指令后至温度数据到达最高值所需的时间t_n＝t_n2-t_n1，n为分闸试验的序号，取值为自然数，t_n2为第n次试验中温度数据到达最高值对应的时间信息，t_n1为第n次试验中下发分闸指令的时间信息；

根据多次试验得到时间t_n计算得出设定时间阈值t。

5.根据权利要求4所述的基于全寿命运行信息的断路器电寿命动态评价方法，其特征在于，根据多次试验得到时间t_n计算得出设定时间阈值t具体如下：

对所述时间t_n进行积累，并对积累的数据t_N计算分布律P(t_x-1＜t_N＜t_x)为：

P(t_x-1＜t_N＜t_x)＝P_x

其中，x取值为1,2,3……M，M为积累的数据t_N的等分数，t_x-1为积累的数据t_N第x个区间的左边界，t_x为积累的数据t_N第x个区间的右边界，P_x为积累的数据t_N位于t_x-1至t_x之间的概率；

利用似然函数对分布律P(t_x-1＜t_N＜t_x)进行计算：

其中，L()为似然函数，ln()为自然对数；

对ln[L(t_N)]进行求导，并令结果为零，以计算得出设定时间阈值t。

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