一种配电开关设备运行可靠性与运行寿命的量化判定方法与流程

本发明涉及一种判定方法，具体涉及一种配电开关设备运行可靠性与运行寿命的量化判定方法。

背景技术：

配电开关设备是电力系统中的重要组成部分，是保障配电电网运行安全的核心设备，配电开关设备性能的优劣直接影响到配电网乃至整个电力系统的运行安全。由于配电开关设备具有品种杂、数量大、涉及面广和停电影响大等特点，设备的运行可靠性与运行寿命是决定配电网运行安全性和可靠性的基础。长期以来配电开关设备的运行可靠性一直未得到应有的重视，缺乏基本的基础数据资料收集，更缺乏科学有效的判定方法，一直停留在以经验为主导的定性评估层面，已不能满足智能电网发展的需求。这种定性评估方式存在以下弊端：

(1)由于采用以经验为主导的定性评估，不仅对评估者的经验要求很高，而且还要求评估者具有很好的公正性，否则人为因素和外部环境会对评估结果产生重大影响，甚至会导致评估结果的背离；

(2)由于评估者需要具备足够的经验，因此评估者需要熟悉各种配电开关设备的原理、结构、加工方法、工艺流程以及测试方法等，并且还需要具备相当长的工作经历和实践经历，与现在智能电网与智能装备制造业的高速发展无法匹配；

(3)由于采用的是定性评估，不具备可重复性，缺乏科学理论支撑，一旦更换评估者，评估结果将会出现较大的变化且无规律，对被评估者的说服力不足；

(4)由于定性评估方式不具有可追溯性，偏差大，效率低，不能满足对大批量配电开关设备的评估。

技术实现要素：

为了克服上述现有技术的不足，本发明提供一种配电开关设备运行可靠性与运行寿命的量化判定方法，该方法能够科学、高效、准确的对配电开关设备运行可靠性与运行寿命进行定量判定。

为了实现上述发明目的，本发明采取如下技术方案：

本发明提供一种配电开关设备运行可靠性与运行寿命的量化判定方法，所述量化判定方法具体包括以下步骤：

步骤1：确定配电开关设备的特征参量；

步骤2：相同条件下对配电开关设备进行测试，并判断测试结果是否具有收敛性，如果测试结果具有收敛性，则执行下一步，否则表明配电开关设备不具备运行可靠性；

步骤3：对配电开关设备运行可靠性与运行寿命进行量化判定。

所述步骤1中，配电开关设备的特征参量包括配电开关设备的一次主回路特征参量、机械特性特征参量、操作机构特征参量、二次保护装置特征参量以及辅助与安全设备特征参量。

配电开关设备的一次主回路特征参量包括一次主回路的接触电阻、耐受过电流能力和耐受过电压能力；

配电开关设备的辅助与安全设备特征参量包括电气五防信号、声音告警信号和视频监视信号。

配电开关设备的机械特性特征参量包括合闸时间、平均合闸速度、刚合速度、合闸弹跳、触头压力、分闸时间、平均分闸速度、刚分速度和分闸过冲。

配电开关设备的操作机构特征参量包括弹簧操作机构特征参量和永磁操作机构特征参量。

所述弹簧操作机构特征参量包括第一合闸线圈特征参量和第一分闸线圈特征参量；

第一合闸线圈特征参量包括第一合闸线圈的初始动作电流、初始动作电压、稳态电流持续时间、线圈铁心行程、线圈铁心运动速度和复位弹簧的压缩量；

第一分闸线圈特征参量包括第一分闸线圈的初始动作电流、初始动作电压、稳态电流持续时间、线圈铁心行程、线圈铁心运动速度和复位弹簧复位时间。

所述永磁操作机构特征参量包括储能电容特征参量、第二合闸线圈特征参量和第二分闸线圈特征参量；

储能电容特征参量包括储能电容的电压、电容量、持续放电时间和放电电流；

第二合闸线圈特征参量包括第二合闸线圈的初始动作电流、初始动作电压、稳态电流持续时间、线圈铁心行程和线圈铁心运动速度；

第二分闸线圈特征参量包括第二分闸线圈的初始动作电流、初始动作电压、稳态电流持续时间、线圈铁心行程和线圈铁心运动速度。

配电开关设备的二次保护装置特征参量包括二次保护装置的动作响应时间、保护动作时间、保护动作值、耐受EMC能力和通讯准确性。

所述步骤2中，相同条件下对配电开关设备进行测试，测试次数N不大于配电开关设备预期寿命的1/10，对于任一特征参量，若任意4N/5次测试对应的测试结果均大于配电开关设备寿命标准下限且小于配电开关设备寿命标准上限，则表明测试结果具有收敛性，执行步骤3；否则表明测试结果不具有收敛性，进而配电开关设备不具备运行可靠性。

所述步骤3具体包括以下步骤：

步骤3-1：对测试结果进行拟合，得到拟合曲线后，根据拟合曲线推导出配电开关设备的预期推导结果，将预期推导结果与测试结果进行对比，若两者不一致，则对拟合曲线进行修正，且反复迭代，直至二者一致；

步骤3-2：在测试结果和预期推导结果一致的基础上，进行2个以上周期的迭代，若迭代后预期推导结果与测试结果一致，则表明预期推导结果与测试结果一致对应的拟合曲线即为配电开关设备相应特征参量的运行寿命变化曲线；

步骤3-3：通过该配电开关设备相应特征参量的运行寿命变化曲线即可推导出配电开关设备的预期寿命内未来各个点的特征参量，当某点的特征参量达到配电开关设备寿命标准上限时，则该点即为拐点，该点的所对应的测试次数即为该配电开关设备对应特征参量的最大运行寿命；

步骤3-4：以此类推，求得该配电开关设备所有特征参量的最大运行寿命，运用木桶盛水短板理论，即可求得该配电开关设备的最终运行寿命。

所述配电开关设备包括断路器、真空接触器、负荷开关和隔离开关；所述断路器包括真空断路器和SF6断路器，所述负荷开关包括真空负荷开关、SF6负荷开关和空气式负荷开关。

与现有技术相比，本发明的有益效果在于：

1、本发明有效的提高对配电开关设备运行可靠性和运行寿命判定的准确性和效率，达到了控制劣质设备入网运行，又能够达到配电网运行安全的目的；

2、本发明原理科学，操作简便，具有很强创新和实用价值；

3、本发明中的收敛度判定和木桶盛水短板理论，可实现对不同的制造企业、同一企业中不同批次、同一批次中不同设备间的横向和纵向判定，其判定结果准确、快捷；

4、本发明使得整个配电开关设备的运行可靠性和运行寿命判定对操作者的综合素质要求明显降低，可有效提高配电设备和配电网的运行安全水平，其社会效益十分显著；

5、本发明中的特征参量可根据不同类别的配电开关设备的特点进行确定，具体数量亦可根据判定需求进行增减，操作的灵活性很强；

6、本发明中判定方法，可扩展和延伸到其它电压等级或其它行业，对这些的具有动态动 作特性的设备的运行可靠性和运行寿命判定均可。

附图说明

图1是本发明实施例中配电开关设备某特征参量测试结果呈分散性示意图；

图2是本发明实施例中配电开关设备某特征参量测试结果具有收敛性示意图；

图3是本发明实施例中2台配电开关设备的同一特征参量测试结果对比示意图；

图4是本发明实施例中特征参量拟合过程示意图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明作进一步详细说明。

本发明提供的配电开关设备运行可靠性与运行寿命的量化判定方法能够科学、高效、准确的对配电开关设备运行可靠性与运行寿命进行量化判定，在保证判定结果准确可靠的前提下，具备对判定结果的可追溯性和可重复验证，能够根据不同配电开关设备的特点，进行不同厂家同类设备间的运行可靠性和运行寿命量化判定，达到淘汰低水平制造企业，促使配电开关设备向高可靠性和高运行寿命转变的目的。

本发明提供一种配电开关设备运行可靠性与运行寿命的量化判定方法，所述量化判定方法具体包括以下步骤：

步骤1：确定配电开关设备的特征参量；

步骤2：相同条件下对配电开关设备进行测试，并判断测试结果是否具有收敛性，如果测试结果具有收敛性，则执行下一步，否则表明配电开关设备不具备运行可靠性(测试结果不具有收敛性即为分散的)；

步骤3：对配电开关设备运行可靠性与运行寿命进行量化判定。

所述步骤1中，配电开关设备的特征参量包括配电开关设备的一次主回路特征参量、机械特性特征参量、操作机构特征参量、二次保护装置特征参量以及辅助与安全设备特征参量。

配电开关设备的一次主回路特征参量包括一次主回路的接触电阻、耐受过电流能力和耐受过电压能力；

配电开关设备的辅助与安全设备特征参量包括电气五防信号、声音告警信号和视频监视信号。

配电开关设备的机械特性特征参量包括合闸时间、平均合闸速度、刚合速度、合闸弹跳、触头压力、分闸时间、平均分闸速度、刚分速度和分闸过冲。

配电开关设备的操作机构特征参量包括弹簧操作机构特征参量和永磁操作机构特征参量。

所述弹簧操作机构特征参量包括第一合闸线圈特征参量和第一分闸线圈特征参量；

第一合闸线圈特征参量包括第一合闸线圈的初始动作电流、初始动作电压、稳态电流持续时间、线圈铁心行程、线圈铁心运动速度和复位弹簧的压缩量；

第一分闸线圈特征参量包括第一分闸线圈的初始动作电流、初始动作电压、稳态电流持续时间、线圈铁心行程、线圈铁心运动速度和复位弹簧复位时间。

所述永磁操作机构特征参量包括储能电容特征参量、第二合闸线圈特征参量和第二分闸线圈特征参量；

储能电容特征参量包括储能电容的电压、电容量、持续放电时间和放电电流；

第二合闸线圈特征参量包括第二合闸线圈的初始动作电流、初始动作电压、稳态电流持续时间、线圈铁心行程和线圈铁心运动速度；

第二分闸线圈特征参量包括第二分闸线圈的初始动作电流、初始动作电压、稳态电流持续时间、线圈铁心行程和线圈铁心运动速度。

配电开关设备的二次保护装置特征参量包括二次保护装置的动作响应时间、保护动作时间、保护动作值、耐受EMC能力和通讯准确性。

所述步骤2中，相同条件下对配电开关设备进行测试，测试次数N小于等于配电开关设备预期寿命的1/10，对于任一特征参量，若任意4N/5次测试对应的测试结果均大于配电开关设备寿命标准下限且小于配电开关设备寿命标准上限，则表明测试结果具有收敛性，执行步骤3；否则表明测试结果不具有收敛性，进而配电开关设备不具备运行可靠性。

所述步骤3具体包括以下步骤：

步骤3-1：对测试结果进行拟合，得到拟合曲线后，根据拟合曲线推导出配电开关设备的预期推导结果，将预期推导结果与测试结果进行对比，若两者不一致，则对拟合曲线进行修正，且反复迭代，直至二者一致；

步骤3-2：在测试结果和预期推导结果一致的基础上，进行2个以上周期的迭代，若迭代后预期推导结果与测试结果一致，则表明预期推导结果与测试结果一致对应的拟合曲线即为配电开关设备相应特征参量的运行寿命变化曲线；

步骤3-3：通过该配电开关设备相应特征参量的运行寿命变化曲线即可推导出配电开关设备的预期寿命内未来各个点的特征参量，当某点的特征参量达到配电开关设备寿命标准上限时，则该点即为拐点，该点的所对应的测试次数即为该配电开关设备对应特征参量的最大运 行寿命；

步骤3-4：以此类推，求得该配电开关设备所有特征参量的最大运行寿命，运用木桶盛水短板理论，即可求得该配电开关设备的最终运行寿命。

所述配电开关设备包括断路器、真空接触器、负荷开关和隔离开关；所述断路器包括真空断路器和SF6断路器，所述负荷开关包括真空负荷开关、SF6负荷开关和空气式负荷开关。

图1为配电开关设备某特征参量测试结果呈分散性示意图，由图1不难看出，该配电开关设备的这一特征参量始终处于超越标准值的上下限值范围，并且变化趋势没有规律，因此可以判定该配电开关设备不具备稳定运行能力，达不到预期使用寿命。

图2为配电开关设备某特征参量测试结果具有收敛性示意图，由图2不难看出，该配电开关设备的这一特征参量在前期有超越设计值的上下限值范围的情况，但随后逐渐变化波动缩小，并且都处于标准值的上下限值范围内，呈现收敛状态，因此可以判定该配电开关设备具备稳定运行能力，有可能达到设计使用寿命。

图3为2台配电开关设备的同一特征参量测试结果对比示意图，由图3不难看出，2台配电开关设备的这一特征参量在前期均有超越标准值的上下限值范围的情况，但随后逐渐变化波动缩小，并且都处于标准值的上下限值范围内，呈现收敛状态，同时可以看出虚线的曲线所代表的配电开关设备的测试结果波动性要高于另一配电开关设备，因此可以判定这2台配电开关设备均具备稳定运行能力，有可能达到设计使用寿命，但虚线所代表的配电开关设备的运行可靠性要低于另一配电开关设备。

图4为配电开关设备特征参量拟合过程示意图，由图4不难看出，该配电开关设备的这一特征参量呈现收敛状态，同时可以看出后面的拟合曲线与测试结果是完全吻合的，这段曲线所对应的数学表达式可准确推导出该配电开关设备未来寿命周期内的各点所对应的特征参量数值，并能找到寿命拐点。

最后应当说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非对其限制，所属领域的普通技术人员参照上述实施例依然可以对本发明的具体实施方式进行修改或者等同替换，这些未脱离本发明精神和范围的任何修改或者等同替换，均在申请待批的本发明的权利要求保护范围之内。