专利名称：真空断路器电磨损在线检测方法及系统的制作方法
技术领域：
本发明涉及电力开关设备在线监测领域，具体涉及一种真空断路器电磨损在线检测方法及系统。
背景技术：
随着智能电网技术的规划和应用发展，智能配电网智能设备和相关技术需求不断增加。断路器在电力系统中是保证系统正常稳定运行的安全卫士，其在系统中起到控制和保护的双重作用。随着技术和应用需求的发展，对电力高压开关的智能化研究与应用技术得到了系统运行人员和科研工作者较高的重视。智能化开关的研制和应用成为目前的研究热点，以往针对真空断路器触头系统电磨损的检测和故障诊断主要基于开断电流加权累计及其改进算法，该方法一般基于断路器的电寿命曲线，采用开断电流等价折 算的思想来评估单次操作的磨损量并进行累计，然后与理论的磨损总量进行对比得出断路器触头系统的剩余磨损量，并根据设定预警限值给出检修和更换建议。上述方法在计算算式上存在以下不足1)计算单次磨损量算式中积分系数K、开断电流指数α依据经验公式，参数选择范围较大，对单次累计磨损量计算误差较大，缺乏系统的理论依据；2)理论磨损总量根据电寿命曲线估算得出，没有确切的理论和计算依据。基于以上分析，采用以上方法组建的电磨损在线检测与诊断系统的监测精度和准确度不高，因此探寻一种较为精确的电磨损评估方法和实现手段是实现电磨损在线检测与状态维修的前提。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是提供一种真空断路器电磨损在线检测方法及系统，其通过改进开断电流加权累计方法中电寿命在线检测实际参数的预测和选择，克服依靠经验数据进行评估计算时由于参数选择范围较宽，特别是开断电流指数对单次磨损量累计引起较大结果偏差的影响。为解决上述问题，本发明是通过以下技术方案实现的本发明一种真空断路器电磨损在线检测方法，包括如下步骤(I)根据确定结构和类型的真空断路器的电寿命特征曲线，采用最小二乘算法确定该真空断路器理论上的磨损总量Qg和开断电流指数α ;即(I. I)将电寿命特征曲线进行数据离散化；(I. 2)在不同的额定电流下，将离散数据进行函数拟合，获得不同额定电流下的拟合函数；(I. 3)分别将步骤(I. 2)获得的不同额定电流下的拟合函数带入公式①中，得到不同额定电流下、理论上的电磨损总量Qg和开断电流I的关系式；Qg=N · V①式中，Qg表示理论上的电磨损总量；N表示开断电流为Ib时，断路器允许的开断的次数；α开断电流指数；
(1.4)对于不同的额定电流，分别在电寿命特征曲线上任意选取一个特征点即(I，N)值，带入步骤(1.3)获得的理论上电磨损总量Qg和开断电流I的关系式中，各得到一组曲线；(I. 5)每组曲线交点处的磨损量即为该额定电流条件下，真空断路器理论上的电磨损总量Qg，与此对应的积分电流系数即为开断电流指数α ;(2)以理论上的电磨损总量％和开断电流指数α作为已知参数，根据电寿命特征曲线上特征点建立积分系数K值的LM-BP神经网络预测模型，该模型以电寿命特征曲线上的特征点(Ι，Ν)为输入，并考虑首开相燃弧时间和首开相在3相中的不均匀性，对所建立的LM-BP神经网络进行样本和收敛性训练，最终得到的神经网络用于实际电磨损在线检测系统确定积分系数K ；(3)实际检测时，采用步骤(I)首先确定开断电流指数α和理论上的磨损总量Qg， 通过步骤(2)已经训练好的LM-BP神经网络，以本次操作实际采样的待测真空断路器的电流值ibi和待测真空断路器的燃弧时间tai，操作次数N，以及考虑三相不平衡因素(Y1, Y2,Y3)作为LM-BP神经网络的输入，动态计算得出积分系数K值，进而根据公式②计算出计及本次开断的累计电磨损量值；
权利要求
1.真空断路器电磨损在线检测方法，其特征是，包括如下步骤 (1)根据确定结构和类型的真空断路器的电寿命特征曲线，采用最小二乘算法确定该真空断路器理论上的磨损总量Qg和开断电流指数α ;即 (I. I)将电寿命特征曲线进行数据离散化； (I. 2)在不同的额定电流下，将离散数据进行函数拟合，获得不同额定电流下的拟合函数； (1.3)分别将步骤(1.2)获得的不同额定电流下的拟合函数带入公式①中，得到不同额定电流下、理论上的电磨损总量Qg和开断电流I的关系式； Qg=N · V① 式中，Qg表示理论上的电磨损总量#表示开断电流为Ib时，断路器允许的开断的次数；α开断电流指数； (1.4)对于不同的额定电流，分别在电寿命特征曲线上任意选取一个特征点即(I，N)值，带入步骤(1.3)获得的理论上电磨损总量Qg和开断电流I的关系式中，各得到一组曲线. (1.5)每组曲线交点处的磨损量即为该额定电流条件下，真空断路器理论上的电磨损总量Qg，与此对应的积分电流系数即为开断电流指数α ； (2)以理论上的电磨损总量％和开断电流指数α作为已知参数，根据电寿命特征曲线上特征点建立积分系数K值的LM-BP神经网络预测模型，该模型以电寿命特征曲线上的特征点(I，N)为输入，并考虑真空断路器的首开相燃弧时间和首开相在三相中的不均匀性，对所建立的LM-BP神经网络进行样本和收敛性训练，最终得到的神经网络用于实际电磨损在线检测系统确定积分系数K ； (3)实际检测时，采用步骤(I)首先确定开断电流指数α和理论上的磨损总量Qg，通过步骤⑵已经训练好的LMBP神经网络，以本次操作实际采样的待测真空断路器的电流值ibi和待测真空断路器的燃弧时间tai，操作次数N，以及考虑三相不平衡因素(Y1, Y2，Y3)作为LMBP神经网络的输入，动态计算得出积分系数K值，进而根据公式②计算出计及本次开断的累计电磨损量值；
2.根据权利要求I所述的真空断路器电磨损在线检测方法，其特征是，所述步骤(I.2)按照公式①-⑤将离散数据进行函数拟合，即
3.真空断路器电磨损在线检测系统，其特征是，主要由3个电流互感器、电流信号调理单元、模数转换单元、3个电弧特性探测器、电弧信号调理单元、燃弧时间预处理单元、开断次数统计预处理单元、中央处理单元、本地报警单元和供电单元组成；其中3个电流互感器采用穿心方式套装在真空断路器的3相母线上；3个电流互感器的输出端同时经由电流信号调理单元和模数转换单元与中央处理单元的输入端相连；3个电弧特性探测器分别安装在待测真空断路器的3相灭弧室附近；电弧特性探测器的输出端经由电弧信号调理单元后分为两路，一路通过燃弧时间预处理单元连接至中央处理单元的输入端，另一路通过开断次数统计预处理单元连接至中央处理单元的输入端；本地报警单元和供电单元均连接在中央处理单元上。
4.根据权利要求3所述的真空断路器电磨损在线检测系统，其特征是，中央处理单元上还设有通信接口单元，中央处理单元通过该通信接口单元与上位机相连。
5.根据权利要求3所述的真空断路器电磨损在线检测系统，其特征是，所述电弧特性探测器主要由绝缘壳体以及设置在绝缘壳体内的电磁屏蔽层、磁芯和金属感应线圈构成；电磁屏蔽层贴于绝缘壳体侧壁及后端面的内侧，柱形的磁芯位于绝缘壳体的中心，金属感应线圈螺旋地环绕在磁芯的外围，金属感应线圈的两端分别伸出绝缘壳体外作为电弧特性探测器的两个输出端。
全文摘要
本发明公开一种真空断路器电磨损在线检测方法及系统，主要由3个电流互感器、电流信号调理单元、模数转换单元、3个电弧特性探测器、电弧信号调理单元、燃弧时间预处理单元、开断次数统计预处理单元、中央处理单元、本地报警单元和供电单元组成。通过改进开断电流加权累计方法中电寿命在线检测实际参数的预测和选择，克服依靠经验数据进行评估计算时由于参数选择范围较宽，特别是开断电流指数对单次磨损量累计引起较大结果偏差的影响。
文档编号G01R31/327GK102879735SQ201210383299
公开日2013年1月16日 申请日期2012年10月11日 优先权日2012年10月11日
发明者范兴明, 张鑫, 李震, 刘华东 申请人:桂林电子科技大学