一種基于模糊理論的高壓斷路器電壽命診斷方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種基于模糊理論的高壓斷路器電壽命診斷方法，屬于電力設(shè)備在線監(jiān)測與故障診斷【技術(shù)領(lǐng)域】。該方法包括以下步驟：1）將開關(guān)磨損、時間參數(shù)、平均分合閘速度、接觸電阻因素列入因素集，作為診斷因素，確定診斷語集；2）確定權(quán)重集，采用層次分析法來確定各因素權(quán)重；3）確定隸屬函數(shù)及關(guān)系矩陣；4）進行模糊算子和評價指標的處理。該方法將模糊理論應用于高壓斷路器的電壽命診斷中，考慮了反映斷路器電壽命的開關(guān)磨損、時間參數(shù)、平均分合閘速度、接觸電阻等因素，建立了高壓斷路器電壽命診斷指標體系。本發(fā)明所述的高壓斷路器電壽命診斷方法不需要大量的故障診斷樣本庫，易于編程實現(xiàn)，能夠快速準確地診斷出高壓斷路器的電壽命。
【專利說明】一種基于模糊理論的高壓斷路器電壽命診斷方法【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于電力設(shè)備在線監(jiān)測與故障診斷【技術(shù)領(lǐng)域】，具體涉及一種基于模糊理論的高壓斷路器電壽命診斷方法。
【背景技術(shù)】
[0002]隨著社會與經(jīng)濟快速發(fā)展，電力系統(tǒng)在國民經(jīng)濟中的地位日趨重要。隨著電壓等級的提高與裝機容量的增大，用戶對供電質(zhì)量和供電可靠性的要求越來越高，這給電力設(shè)備監(jiān)測與診斷技術(shù)提出了 更高要求。高壓斷路器是電力系統(tǒng)中最重要的控制和保護設(shè)備，正常情況下能夠在規(guī)定時間內(nèi)承載、開斷、關(guān)合正常和故障電流。高壓斷路器的可靠運行對電力系統(tǒng)的安全穩(wěn)定至關(guān)重要。
[0003]隨著電子技術(shù)的進步和傳感器技術(shù)、光纖技術(shù)、計算機技術(shù)、信息處理等技術(shù)的發(fā)展，以及故障機理、特征信號提取方法的深入研究，使得在線監(jiān)測和故障診斷技術(shù)逐步進入了實用化階段。高壓斷路器故障診斷的任務(wù)是根據(jù)在設(shè)備的在線監(jiān)測信息，結(jié)合已知的結(jié)構(gòu)特性和參數(shù)以及環(huán)境條件，參考設(shè)備的運行歷史，確定設(shè)備故障的性質(zhì)、程度、類別和部位，明確故障的征兆、原因以及發(fā)展趨勢。
[0004]目前支持向量機、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)等人工智能算法已廣泛應用于高壓斷路器的故障診斷，但是由于這些方法仍存在自身的局限性，實際的診斷準確率與診斷效率仍難以滿足現(xiàn)場應用的要求。以基于神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的故障診斷方法為例，該方法需要大量的故障樣本庫供神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)訓練，且神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)學習收斂速度慢，容易陷入局部極小點，導致診斷效率低，診斷準確性差，難以滿足現(xiàn)場應用的要求。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]有鑒于此，本發(fā)明的目的在于提供一種基于模糊理論的高壓斷路器電壽命診斷方法，該方法將模糊理論應用于高壓斷路器的電壽命診斷中，充分考慮了反映斷路器電壽命的開關(guān)磨損、時間參數(shù)、平均分合閘速度、接觸電阻等因素，建立高壓斷路器電壽命診斷指標體系，并對高壓斷路器電壽命進行診斷。
[0006]為達到上述目的，本發(fā)明提供如下技術(shù)方案:
[0007]一種基于模糊理論的高壓斷路器電壽命診斷方法，包括以下步驟:步驟一:將開關(guān)磨損、時間參數(shù)、平均分合閘速度、接觸電阻因素列入因素集，作為診斷因素，確定診斷語集，將各因素診斷統(tǒng)一設(shè)為:
[0008]V= IVi I i=l, 2，3，4} = {優(yōu)良(V1)，一般(V2)，注意(V3)，警戒(V4)}；
[0009]步驟二:確定權(quán)重集，采用層次分析法來確定各因素權(quán)重；步驟三:確定隸屬函數(shù)及關(guān)系矩陣；步驟四:進行模糊算子和評價指標的處理。
[0010]進一步，在步驟一中，將開關(guān)磨損因素具體分為觸頭電磨損、累計使用次數(shù)、累計使用年數(shù)三個因素；將時間參數(shù)具體分為三相分閘不同期性和三相和閘不同期性；上述具體因素與平均合閘速度、平均分閘速度、接觸電阻一起作為診斷高壓斷路器電壽命的8個具體因素。
[0011]進一步，在步驟三中，將每一個診斷因素信號經(jīng)模糊化以后分為四級，每個因素對應矩陣的一行，每一組因素對應一個矩陣。
[0012]進一步，在步驟三中，根據(jù)斷路器的N1-1e曲線，可求得任意大小開斷電流Ic的對應允許開斷數(shù)N1，則對應的單次開斷的相對電磨損為I / N1 (定義為Qm)，求得Σ Qm，其電壽命就為f (X)= Σ Qffl, Σ Qm為O到I之間的數(shù)字，直接作為隸屬函數(shù)X值。
[0013]進一步，在步驟三中，分、合閘同期性應滿足下列要求:相間合閘不同期氺5ms ;相間分閘不同期氺3ms ;同相各斷口間合閘不同期氺3ms ;同相各斷口間分閘不同期氺2ms，建立三相分閘不同期性和三相和閘不同期性的隸屬函數(shù)。
[0014]進一步，在步驟三中，對于平均分閘速度與平均合閘速度，其對斷路器狀態(tài)影響的模糊分布用Gauss分布函數(shù)表不為:
【權(quán)利要求】
1.一種基于模糊理論的高壓斷路器電壽命診斷方法，其特征在于:包括以下步驟: 步驟一:將開關(guān)磨損、時間參數(shù)、平均分合閘速度、接觸電阻因素列入因素集，作為診斷因素，確定診斷語集，將各因素診斷統(tǒng)一設(shè)為: V= IVi I i=l, 2，3，4} = {優(yōu)良(V1)，一般(V2)，注意(V3)，警戒(V4)}； 步驟二:確定權(quán)重集，采用層次分析法來確定各因素權(quán)重； 步驟三:確定隸屬函數(shù)及關(guān)系矩陣； 步驟四:進行模糊算子和評價指標的處理。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于模糊理論的高壓斷路器電壽命診斷方法，其特征在于:在步驟一中，將開關(guān)磨損因素具體分為觸頭電磨損、累計使用次數(shù)、累計使用年數(shù)三個因素；將時間參數(shù)具體分為三相分閘不同期性和三相和閘不同期性；上述具體因素與平均合閘速度、平均分閘速度、接觸電阻一起作為診斷高壓斷路器電壽命的8個具體因素。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的基于模糊理論的高壓斷路器電壽命診斷方法，其特征在于:在步驟三中，將每一個診斷因素信號經(jīng)模糊化以后分為四級，每個因素對應矩陣的一行，每一組因素對應一個矩陣。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的基于模糊理論的高壓斷路器電壽命診斷方法，其特征在于:在步驟三中，根據(jù)斷路器的隊-1。曲線，可求得任意大小開斷電流Ic的對應允許開斷數(shù)隊，則對應的單次開斷的相對電磨損為I / N1 (定義為Qm)，求得Σ Qm，其電壽命就為f(x)=E Qffl, Σ QmSO到I之間的數(shù)字，直接作為隸屬函數(shù)X值。
5.根據(jù)權(quán)利要求3所述的基于模糊理論的高壓斷路器電壽命診斷方法，其特征在于:在步驟三中，分、合閘同期性應滿足下列要求:相間合閘不同期> 5ms;相間分閘不同期> 3ms ;同相各斷口間合閘不同期氺3ms ;同相各斷口間分閘不同期氺2ms，建立三相分閘不同期性和三相和閘不同期性的隸屬函數(shù)。
6.根據(jù)權(quán)利要求3所述的基于模糊理論的高壓斷路器電壽命診斷方法，其特征在于:在步驟三中，對于平均分閘速度與平均合閘速度，其對斷路器狀態(tài)影響的模糊分布用Gauss分布函數(shù)表示為:

7.根據(jù)權(quán)利要求3所述的基于模糊理論的高壓斷路器電壽命診斷方法，其特征在于:在步驟三中，通過對測量斷路器的分合過程電流、電壓波形的分析，求得斷路器的接觸電阻；監(jiān)測斷路器的接觸電阻了解斷路器的觸頭燒損或磨損情況，從而預測斷路器的觸頭的壽命；接觸電阻過大，反映出斷路器本身運行狀態(tài)不佳；對于斷路器影響的表示函數(shù)定義為:

8.根據(jù)權(quán)利要求1至7中任一項所述的基于模糊理論的高壓斷路器電壽命診斷方法，其特征在于:在步驟四中，采用加權(quán)平均型模糊算子，將步驟三中已經(jīng)確定的權(quán)重和關(guān)系矩陣代入下式可得到最終診斷結(jié)果f ;之后，根據(jù)最大隸屬度原則取B中的最大值相對應的Vi作為高壓斷路器電壽命的診斷結(jié)果。
【文檔編號】G01R31/327GK103698698SQ201410013526
【公開日】2014年4月2日 申請日期:2014年1月10日 優(yōu)先權(quán)日:2014年1月10日
【發(fā)明者】王奇, 呂金壯, 鄧軍, 常安, 張晗, 宋云海, 李晉偉, 周湶, 王有元, 李劍, 孫鵬, 鮑連偉, 孫超 申請人:中國南方電網(wǎng)有限責任公司超高壓輸電公司檢修試驗中心, 重慶大學