专利名称：基于非线性计算断路器的有效开断次数的方法
技术领域：
本发明涉及的电力系统的一次设备运行数据的数值处理的技术，特别是涉及一种 电力系统中的基于非线性计算断路器的有效开断次数的方法的技术。
背景技术：
断路器在电力系统的控制中扮演着及其重要的角色，断路器性能的优劣、动作时 间、开断能力都会直接影响到实际电网的安全运行，为保证断路器始终工作在最佳工作状 态，断路器的检修工作对保障断路器的正常运行具有很大的作用。由于无法准确、快 速、实时的计算出断路器的有效开断次数，因此目前对断路器的检修通常采用定期检修方 式和不定期检修方式；这两种检修方式进行检修时，都采用先对设备进行假设命题，然后逐 个排除的方法，这种方法具有以下缺陷1)当检修周期较短时，会由于检修时间间隔太短而浪费人力、物力，还可能会损失 部分负荷；2)当检修周期较长时，会由于检修时间间隔太长而使某些断路器可能出现运行异 常而不能及时消除，从而导致事故发生。
发明内容
针对上述现有技术中存在的缺陷，本发明所要解决的技术问题是提供一种基于非 线性计算断路器的有效开断次数的方法，该方法能准确、快速、实时的计算断路器的有效开 断次数。为了解决上述技术问题，本发明所提供的一种基于非线性计算断路器的有效开断 次数的方法，其特征在于，具体步骤如下1)根据断路器的保护起动电流Ia、额定开断电流Ild、设计寿命Ld、上次检修时间点 Ts、额定开断次数At和检修间隔 ；建立断路器的参数模型；2)对断路器实时运行的事项顺序记录进行监测，并根据监测结果将断路器的运行 状态设置为以下三种a)若监测结果为断路器的保护装置启动，则将断路器的运行状态设置为故障状 态；b)若监测结果为断路器的保护装置未启动，但断路器出现分到合的变位，则将断 路器的运行状态设置为正常合状态；c)若监测结果为断路器的保护装置未启动，但断路器出现合到分的变位，则将断 路器的运行状态设置为正常分状态；3)根据断路器的三种运行状态分别建立三种状态模型，每种状态模型的目标函数 均为:f(x) =Pl + ^2+ P3;其中，f(x)为断路器的有效开断次数，P1为断路器的故障动作次数，P2为断路器的正常开断动作次数，>3为断路器的正常闭合动作次数；选取计算时间起点为上次检修时间Ts，得到<formula>formula see original document page 5</formula>式中e= 2.71818其中，f f(x)dx为断路器的有效开断次数，dx为时间微分，W1为断路器的故障动作 权值，W2为断路器的正常开断动作权值，W3为断路器的正常闭合动作权值，e6(x)为断路器的 故障动作有效次数，e61(x)为断路器的正常开断动作有效次数，e62(x)为断路器的正常闭合动 作有效次数，e为自然对数的欧拉常数， (χ)为故障电流的相对严重程度， (χ)为负荷电 流的大小程度， 2(χ)为负荷电流的大小程度；其中， (χ)、 1(χ)和 2(χ)均为线性函数；设 (χ)的一次斜率为K，01 (χ)的一次斜率为K1, 02 (χ)为一次斜率为K2,则 (χ) = KId/Ild；01 (χ) = K1I1Ald ；02 (χ) = K2I2/Ild ；其中，Id为故障电流，Ild为正常开断电流，I1为开断前实时负荷电流，I2为闭合后 实时负荷电流；令Id = KdIa ；式中2≤Kd≤5则 (χ) =K KdIa/Ild；其中，Ia为保护起动电流，Kd为线性系数；4)实时监测断路器的运行状态，将监测到的运行状态匹配到步骤3中所建立的与 该运行状态相对应的状态模型中，并求解断路器的三种状态模型的目标函数，然后进行加 权求和得出断路器的有效开断次数为<formula>formula see original document page 5</formula>5)根据断路器的参数模型，及步骤4计算得到的断路器的有效开断次数，得出当 前的断路器运行工况，并根据以下规则制定检修计划和检修时间a)若断路器的有效开断次数/ f(x)dx> = At i;/Ld，则开始检修此设备，并将上次 检修时间点Ts修改为当前时间Te ；b)若断路器的有效开断次数/ f OOdx < At i;/Ld，则无需检修此设备，而且不改动 上次检修时间点Ts。进一步的，所述步骤3中，WpW2和W3的取值分别为=W1 = 1. 2,W2 = 0. 2,W3 = 0. 1 ； (χ)、 1(χ)和 2(χ)的一次斜率 K、K1 和 K2 的取值分别为K = 2，Ki = 1，Κ2 = 1。本发明提供的基于非线性计算断路器的有效开断次数的方法，根据断路器的运行 情况将其运行状态分为故障状态、正常合状态和正常分状态三种，再根据断路器的三种运行状态分别建立三种状态模型，然后实时监测断路器的运行状态，并将监测到的运行状态 匹配到相应的状态模型中求解，从而准确、快速、实时的计算出断路器的有效开断次数，得 出当前的断路器运行工况，给检修人员制定检修计划和检修时间提供了有效依据。
图1是本发明实施例的基于非线性计算断路器的有效开断次数的方法的计算流程图；图2是在故障情况下断路器的有效开断次数与故障电流的关系图；图3是在正常合情况下断路器的有效开断次数与负荷电流的关系图；图4是在正常分情况下断路器的有效开断次数与负荷电流的关系图。
具体实施例方式以下结合
对本发明的实施例作进一步详细描述，但本实施例并不用于限 制本发明，凡是采用本发明的相似结构及其相似变化，均应列入本发明的保护范围。如图1-图4所示，本发明实施例所提供的一种基于非线性计算断路器的有效开断 次数的方法，其特征在于，具体步骤如下1)根据断路器的保护起动电流Ia、额定开断电流Ild、设计寿命(按日计算)Ld、上 次检修时间点Ts、额定开断次数At和检修间隔 ；建立断路器的参数模型；2)对断路器实时运行的事项顺序记录(SOE)进行监测，并根据监测结果将断路器 的运行状态设置为以下三种a)若监测结果为断路器的保护装置启动，则将断路器的运行状态设置为故障状 态，记为Sf ；b)若监测结果为断路器的保护装置未启动，但断路器出现分到合的变位，则将断 路器的运行状态设置为正常合状态，记为Sc ；c)若监测结果为断路器的保护装置未启动，但断路器出现合到分的变位，则将断 路器的运行状态设置为正常分状态，记为S。；<formula>formula see original document page 6</formula>
3)根据断路器的三种运行状态分别建立三种状态模型，每种状态模型的目标函数 均为= + ^2+ ；其中，f(X)为断路器的有效开断次数，P1为断路器的故障动作次数，P2为断路器 的正常开断动作次数，P3为断路器的正常闭合动作次数；选取计算时间起点为上次检修时间Ts，得到<formula>formula see original document page 6</formula>x)；式中:e= 2. 71818其中，f f(x)dx为断路器的有效开断次数，dx为时间微分，W1为断路器的故障动作 权值，W2为断路器的正常开断动作权值，W3为断路器的正常闭合动作权值，e6(x)为断路器的 故障动作有效次数，e61(x)为断路器的正常开断动作有效次数，e62(x)为断路器的正常闭合动作有效次数，e为自然对数的欧拉常数， (χ)为故障电流的相对严重程度， (χ)为负荷电 流的大小程度， 2(χ)为负荷电流的大小程度；其中， (χ)、 1(χ)和 2(χ)均为线性函数；设 (χ)的一次斜率为K，01 (χ)的一次斜率为K1, 02 (χ)为一次斜率为K2,则 (χ) = KId/Ild ；
01 (χ) = K1I1Ald ；02 (χ) = K2I2/Ild ；其中，Id为故障电流，Ild为正常开断电流，I1为开断前实时负荷电流，I2为闭合后 实时负荷电流；令Id = KdIa ；式中2彡Kd彡5则 (χ) =K KdIa/Ild；其中，Ia为保护起动电流，Kd为线性系数；4)实时监测断路器的运行状态，将监测到的运行状态匹配到步骤3中所建立的与 该运行状态相对应的状态模型中，并求解断路器的三种状态模型的目标函数，然后进行加 权求和得出断路器的有效开断次数为
If(x)dx 二 Yj wie6(x) + X W2e0l(x) + Σ w3e02(x) = Σ w^la /I|d + Σ W2eKl11 + Σ W3eKA Ad .
5)根据断路器的参数模型，及步骤4计算得到的断路器的有效开断次数，得出当 前的断路器运行工况，并根据以下规则制定检修计划和检修时间a)若断路器的有效开断次数/ f(x)dx> = At i;/Ld，则开始检修此设备，并将上次 检修时间点Ts修改为当前时间Te ；b)若断路器的有效开断次数/ f OOdx < At Tr/Ld，则无需检修此设备，而且不改动 上次检修时间点Ts ；本发明实施例中，WpW2和W3的取值分别为=W1 = 1. 2, W2 = 0. 2, W3 = 0. 1 ； (χ)、01 (χ)和 02 (χ)的一次斜率 K、K1 和 K2 的取值分别为:Κ = 2，K1 = 1，K2 =
Io
权利要求
一种基于非线性计算断路器的有效开断次数的方法，其特征在于，具体步骤如下1)根据断路器的保护起动电流Ia、额定开断电流Ild、设计寿命Ld、上次检修时间点Ts、额定开断次数At和检修间隔Tr建立断路器的参数模型；2)对断路器实时运行的事项顺序记录进行监测，并根据监测结果将断路器的运行状态设置为以下三种a)若监测结果为断路器的保护装置启动，则将断路器的运行状态设置为故障状态；b)若监测结果为断路器的保护装置未启动，但断路器出现分到合的变位，则将断路器的运行状态设置为正常合状态；c)若监测结果为断路器的保护装置未启动，但断路器出现合到分的变位，则将断路器的运行状态设置为正常分状态；3)根据断路器的三种运行状态分别建立三种状态模型，每种状态模型的目标函数均为其中，f(x)为断路器的有效开断次数，为断路器的故障动作次数，为断路器的正常开断动作次数，为断路器的正常闭合动作次数；选取计算时间起点为上次检修时间Ts，得到∫f(x)dx＝∑W1eó(x)+∑W2eó1(x)+∑W3eó2(x)；式中e＝2.71818其中，∫f(x)dx为断路器的有效开断次数，dx为时间微分，W1为断路器的故障动作权值，W2为断路器的正常开断动作权值，W3为断路器的正常闭合动作权值，eó(x)为断路器的故障动作有效次数，eó1(x)为断路器的正常开断动作有效次数，eó2(x)为断路器的正常闭合动作有效次数，e为自然对数的欧拉常数，ó(x)为故障电流的相对严重程度，ó1(x)为负荷电流的大小程度，ó2(x)为负荷电流的大小程度；其中，ó(x)、ó1(x)和ó2(x)均为线性函数；设ó(x)的一次斜率为K，ó1(x)的一次斜率为K1，ó2(x)为一次斜率为K2，则ó(x)＝KId/Ild；ó1(x)＝K1I1/Ild；ó2(x)＝K2I2/Ild；其中，Id为故障电流，Ild为正常开断电流，I1为开断前实时负荷电流，I2为闭合后实时负荷电流；令Id＝KdIa；式中2≤Kd≤5则ó(x)＝K KdIa/Ild；其中，Ia为保护起动电流，Kd为线性系数；4)实时监测断路器的运行状态，将监测到的运行状态匹配到步骤3中所建立的与该运行状态相对应的状态模型中，并求解断路器的三种状态模型的目标函数，然后进行加权求和得出断路器的有效开断次数为 <mrow><mo>=</mo><mi>Σ</mi><msub> <mi>W</mi> <mn>1</mn></msub><msup> <mi>e</mi> <mrow><msub> <mi>KI</mi> <mi>a</mi></msub><mo>/</mo><msub> <mi>I</mi> <mi>ld</mi></msub> </mrow></msup><mo>+</mo><mi>Σ</mi><msub> <mi>W</mi> <mn>2</mn></msub><msup> <mi>e</mi> <mrow><msub> <mi>K</mi> <mn>1</mn></msub><msub> <mi>I</mi> <mn>1</mn></msub><mo>/</mo><msub> <mi>I</mi> <mi>ld</mi></msub> </mrow></msup><mo>+</mo><mi>Σ</mi><msub> <mi>W</mi> <mn>3</mn></msub><msup> <mi>e</mi> <mrow><msub> <mi>K</mi> <mn>2</mn></msub><msub> <mi>I</mi> <mn>2</mn></msub><mo>/</mo><msub> <mi>I</mi> <mi>ld</mi></msub> </mrow></msup><mo>;</mo> </mrow>5)根据断路器的参数模型，及步骤4计算得到的断路器的有效开断次数，得出当前的断路器运行工况，并根据以下规则制定检修计划和检修时间a)若断路器的有效开断次数∫f(x)dx＞＝At Tr/Ld，则开始检修此设备，并将上次检修时间点Ts修改为当前时间Te；b)若断路器的有效开断次数∫f(x)dx＜At Tr/Ld，则无需检修此设备，而且不改动上次检修时间点Ts。FSA00000089635600011.tif,FSA00000089635600012.tif,FSA00000089635600013.tif,FSA00000089635600014.tif,FSA00000089635600021.tif
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述步骤3中，W1I2和W3的取值分别为 W1 = 1. 2, W2 = 0. 2, W3 = 0. 1 ；0 (χ)、01 (χ)和 02 (χ)的一次斜率 K、K1 和 K2 的取值分别为 K = 2，K1 = 1，K2 = 1。
全文摘要
一种基于非线性计算断路器的有效开断次数的方法，涉及电力系统的一次设备运行数据的数值处理技术领域，所解决的是计算断路器的有效开断次数的技术问题。该方法的步骤如下1)建立断路器的参数模型；2)将断路器的运行状态设置为故障状态、正常合状态和正常分状态；3)根据断路器的三种运行状态分别建立三种状态模型；4)将监测到的断路器的实时运行状态匹配到相对应的状态模型中进行求解，然后进行加权求和得出断路器的有效开断次数；5)根据断路器的参数模型，及步骤4)计算得到的断路器的有效开断次数，得出当前的断路器运行工况，并制定检修计划和检修时间。本发明提供的方法，能准确、快速、实时的计算出断路器的有效开断次数。
文档编号G01R31/327GK101819255SQ20101015029
公开日2010年9月1日 申请日期2010年4月16日 优先权日2010年4月16日
发明者夏湘洪, 李昌, 陈毅 申请人:上海申瑞电力科技股份有限公司