基于特征点的断路器操作机构线圈电流曲线重构方法
【专利摘要】基于特征点的断路器操作机构线圈电流曲线重构方法。断路器是电力系统重要的一次设备，断路器性能的可靠性直接影响电力系统运行的可靠性，而断路器操作机构机械故障为主要故障类型，因此对断路器操作机构机械故障进行诊断是非常重要的。本发明方法包括：（ 1 ）监测获取断路器操作机构正常运行及各种可能故障情况下分合闸线圈电流的原始数据，提取原始数据的 6 个特征点，即线圈电流参数 { I0
，
I1
，
I2
，
I3
，
I4
，
I5 } 和对应的时间参数 { t0
，
t1
，
t2
，
t3
，
t4
，
t5 } ；（ 2 ）断路器操作机构线圈电流曲线重构。本发明用于重构断路器操作机构分合闸线圈电流曲线。
【专利说明】基于特征点的断路器操作机构线圈电流曲线重构方法
[0001]
【技术领域】： 本发明涉及一种基于特征点的断路器操作机构线圈电流曲线重构方法。
[0002]
【背景技术】： 断路器是电力系统重要的一次设备，断路器性能的可靠性直接影响电力系统运行的 可靠性，而断路器的可靠性主要取决于其操作机构的可靠性，且断路器操作机构机械故障 为主要故障类型，因此对断路器操作机构机械故障进行诊断是非常重要的。断路器操作机 构机械故障的诊断可以通过测量断路器的多种机械参数来完成，其中分合闸线圈电流信号 是重要的监测参数之一。断路器操作机构分合闸电磁铁线圈的电流波形中含有很多状态 信息，如铁芯运动机构有无卡滞、脱扣、释能机构负载变化的情况，断路器是否发生偷跳、拒 动、误动等运行状态。
[0003] 但由于各生产厂家在进行断路器操作机构性能测试时，所用的断路器监测系统各 不相同，得到的原始数据格式也可能不同，有些生产厂家只提供具有几个关键特征点的测 试报告给用户，用户得不到整个断路器操作机构分合闸线圈电流曲线的电子数据文档，因 此目前技术限制了对断路器操作机构运行状态的进一步分析，所以对线圈电流波形进行重 构在某些情况下是很有必要的。
[0004]
【发明内容】
： 本发明的目的是提供一种高压断路器操作机构分合闸线圈电流曲线重构方法。
[0005] 上述的目的通过以下的技术方案实现： 一种基于特征点的断路器操作机构线圈电流曲线重构方法，该方法包括如下步骤： (1) 根据断路器操作机构动作特性测试设备检测得到操作机构分合闸线圈电流的波形 曲线，通过分析断路器操作机构分合闸线圈电流波形变化情况，波形曲线具有6个拐点，把 波形曲线分为5个变化阶段，从曲线上提取这6个拐点数据作为曲线的特征点数据，即线圈 电流参数Uy 心，心，心，和对应的时间参数（V b G G k zU ; (2) 断路器操作机构分合闸线圈电流曲线重构： 通过分析断路器操作机构分合闸线圈电流波形变化情况，断路器操作机构分合闸线圈 电流每个阶段的曲线形成用一个曲线函数表示，下面根据6个特征点参数分5个阶段对断 路器操作机构分合闸线圈电流曲线进行重构： 阶段4的曲线重构方法：通过分析阶段4的曲线形成过程，建立对应的近似曲线函数关 系，根据提取的特征点（G厶)和（~厶)，得出Q和心，带入其近似曲线函数，完成阶段4的 曲线重构； 阶段1的曲线重构方法：通过分析阶段1的曲线形成过程，建立对应的近似曲线函数关 系，其中，c7、&表示电磁铁铁芯在第一个阶段的运动过程中线圈电流波形变化情况下的曲 线参数，通过带入特征点参数（V /,)和（G /,)求取C7和&，带入其近似曲线函数，完成阶 段1的曲线重构； 阶段2的曲线重构方法：通过分析阶段2的曲线形成过程，建立对应的近似曲线函数关 系，其中，込表示电磁铁铁芯在第二个阶段的运动过程中线圈电流波形变化情况下的曲 线参数，通过带入提取的特征点（b /,)和（G厶）可以得出G和込，带入其近似曲线函数， 完成阶段2的曲线重构； 阶段3的曲线重构方法：通过分析阶段3的曲线形成过程，建立对应的近似曲线函数关 系，其中，&和&表示电磁铁铁芯在第三个阶段的运动过程中，线圈电流波形变化情况 下的曲线参数，通过带入提取的特征点（心厶）和厶)，得出G和心，带入其近似曲线函 数，完成阶段3的曲线重构； 阶段5的曲线重构方法：通过分析阶段5的曲线形成过程，建立对应的近似曲线函数关 系j = c5f + i>5 ，其中，心表示电磁铁铁芯在第五个阶段的运动过程中线圈电流波形变 化情况下的曲线参数，通过带入提取的特征点（心厶）和（G厶)，得出^和心，带人其近似 曲线函数，完成阶段5的曲线重构； 通过分别对上述对5个阶段断路器操作机构线圈电流的曲线重构，完成整个断路器操 作机构线圈电流的曲线重构。
[0006] 所述的基于特征点的断路器操作机构分合闸线圈电流曲线重构方法，所述的阶段 1的曲线重构是在t(Ttl时间段，断路器操作机构分合闸线圈在&时刻通电，线圈中有电流 通过，由于此时电流不够大,所产生的磁通不够大，电磁铁产生的电磁力未达到铁芯动作的 动作值，所以此阶段电磁线圈通电，但铁芯不动，线圈电感为常数，线圈电流按指数规律上 升，阶段1的时间与控制电源电压及线圈电阻参数有关，其微分方程近似为指数函数曲线。
[0007] 所述的基于特征点的断路器操作机构线圈电流曲线重构方法，所述的阶段2的曲 线重构是在tl~t2时间段，^时刻，线圈电流增加到所产生的电磁力能克服铁芯自身重力、 运动摩擦力和弹簧反力等阻力而带动铁芯动作，随着铁芯的运动，磁路气隙不断减小，磁路 磁阻减小，线圈电抗增大，使线圈电流按指数规律下降，其微分方程近似二次函数曲线。
[0008] 所述的基于特征点的断路器操作机构线圈电流曲线重构方法，所述的阶段3的曲 线重构是在t2、3时间段，^时刻，铁芯运动速度达到最大，铁芯运动到位，端面撞到合或 分闸锁扣装置停止运动，此阶段铁芯磁路磁阻不变，电抗不再增加，线圈电流又呈指数规律 上升，其微分方程近似为指数函数曲线。
[0009] 所述的基于特征点的断路器操作机构线圈电流曲线重构方法，所述的阶段4的曲 线重构是在t3~t4时间段，此阶段是阶段3的延续，线圈电流达到近视稳态，其方程近似为
【权利要求】
1. 一种基于特征点的断路器操作机构线圈电流曲线重构方法，其特征是：该方法包括 如下步骤： (1) 根据断路器操作机构动作特性测试设备检测得到操作机构分合闸线圈电流的波形 曲线，通过分析断路器操作机构分合闸线圈电流波形变化情况，波形曲线具有6个拐点，把 波形曲线分为5个变化阶段，从曲线上提取这6个拐点数据作为曲线的特征点数据，即线圈 电流参数心心，心，心，和对应的时间参数（V b G G k zU ; (2) 断路器操作机构分合闸线圈电流曲线重构： 通过分析断路器操作机构分合闸线圈电流波形变化情况，断路器操作机构分合闸线圈 电流每个阶段的曲线形成用一个曲线函数表示，下面根据6个特征点参数分5个阶段对断 路器操作机构分合闸线圈电流曲线进行重构： 阶段4的曲线重构方法：通过分析阶段4的曲线形成过程，建立对应的近似曲线函数关 系j=e4r+l?4 ,根据提取的特征点（G心)和（乃)，得出q和心带入其近似曲线函数，完 成阶段4的曲线重构； 阶段1的曲线重构方法：通过分析阶段1的曲线形成过程，建立对应的近似曲线函数关 系yzqeb+h，其中，c7、&表示电磁铁铁芯在第一个阶段的运动过程中线圈电流波形变 化情况下的曲线参数，通过带入特征点参数（V /,)和/,)求取C7和&，带入其近似曲 线函数，完成阶段1的曲线重构； 阶段2的曲线重构方法：通过分析阶段2的曲线形成过程，建立对应的近似曲线函数关 系y = c/+i2 ，其中，&、込表示电磁铁铁芯在第二个阶段的运动过程中线圈电流波形变 化情况下的曲线参数，通过带入提取的特征点（心/,)和厶）可以得出G和込，带入其 近似曲线函数，完成阶段2的曲线重构； 阶段3的曲线重构方法：通过分析阶段3的曲线形成过程，建立对应的近似曲线函数关 系，其中，&和&表示电磁铁铁芯在第三个阶段的运动过程中，线圈电流波形变化情况 下的曲线参数，通过带入提取的特征点（心厶）和厶)，得出G和心，带入其近似曲线函 数，完成阶段3的曲线重构； 阶段5的曲线重构方法：通过分析阶段5的曲线形成过程，建立对应的近似曲线函数关 系j = c;f + d5 ，其中，心表示电磁铁铁芯在第五个阶段的运动过程中线圈电流波形变 化情况下的曲线参数，通过带入提取的特征点（心厶）和（G厶)，得出^和心，带人其近似 曲线函数，完成阶段5的曲线重构； 通过分别对上述对5个阶段断路器操作机构线圈电流的曲线重构，完成整个断路器操 作机构线圈电流的曲线重构。
2. 根据权利要求1所述的基于特征点的断路器操作机构分合闸线圈电流曲线重构方 法，其特征是：所述的阶段1的曲线重构是在t(Ttl时间段，断路器操作机构分合闸线圈在 心时刻通电，线圈中有电流通过，由于此时电流不够大，所产生的磁通不够大，电磁铁产生 的电磁力未达到铁芯动作的动作值，所以此阶段电磁线圈通电，但铁芯不动，线圈电感为常 数，线圈电流按指数规律上升，阶段1的时间与控制电源电压及线圈电阻参数有关，其微分 方程近似为指数函数曲线。
3. 根据权利要求1所述的基于特征点的断路器操作机构线圈电流曲线重构方法，其特 征是：所述的阶段2的曲线重构是在tl~t2时间段，^时刻，线圈电流增加到所产生的电磁 力能克服铁芯自身重力、运动摩擦力和弹簧反力等阻力而带动铁芯动作，随着铁芯的运动， 磁路气隙不断减小，磁路磁阻减小，线圈电抗增大，使线圈电流按指数规律下降，其微分方 程近似二次函数曲线。
4. 根据权利要求1所述的基于特征点的断路器操作机构线圈电流曲线重构方法，其 特征是：所述的阶段3的曲线重构是在t2、3时间段，^时刻，铁芯运动速度达到最大，铁 芯运动到位，端面撞到合或分闸锁扣装置停止运动，此阶段铁芯磁路磁阻不变，电抗不再增 力口，线圈电流又呈指数规律上升，其微分方程近似为指数函数曲线。
5. 根据权利要求1所述的基于特征点的断路器操作机构线圈电流曲线重构方法，其特 征是：所述的阶段4的曲线重构是在t3、4时间段，此阶段是阶段3的延续，线圈电流达到 近视稳态，其方程近似为
，其中表示线圈电阻大小，^表示线圈两端的电压大小。
6. 根据权利要求1所述的基于特征点的断路器操作机构线圈电流曲线重构方法，其特 征是：所述的阶段5的曲线重构是在t4、5时间段，该段为电流切断阶段，此阶段由于断路 器辅助触头断开直流电源，辅助触头间产生电弧并迅速拉长，电弧电压升高，使电流减小， 直到电弧熄灭，线圈电流减小为〇,所以阶段5的近似方程近似为一条直线。
【文档编号】G01R31/327GK104360261SQ201410591368
【公开日】2015年2月18日 申请日期:2014年10月29日 优先权日:2014年10月29日
【发明者】景伟, 姜海洋, 阳薇, 郭志刚, 赵莉华, 荣强, 张 浩, 付荣荣 申请人:国家电网公司, 国网黑龙江省电力有限公司检修公司