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，屬于電力設備在線監測與故障診斷【技術領域】。該方法包括以下步驟：1）將開關磨損、時間參數、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）確定權重集，采用層次分析法來確定各因素權重；3）確定隸屬函數及關系矩陣；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磨損、時間參數、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，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【技術領域】
[0001]本發明屬于電力設備在線監測與故障診斷【技術領域】，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】
[0002]隨著社會與經濟快速發展，電力系統在國民經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，用戶對供電質量和供電可靠性的要求越來越高，這給電力設備監測與診斷技術提出了 更高要求。高壓斷路器是電力系統中最重要的控制和保護設備，正常情況下能夠在規定時間內承載、開斷、關合正常和故障電流。高壓斷路器的可靠運行對電力系統的安全穩定至關重要。
[0003]隨著電子技術的進步和傳感器技術、光纖技術、計算機技術、信息處理等技術的發展，以及故障機理、特征信號提取方法的深入研究，使得在線監測和故障診斷技術逐步進入了實用化階段。高壓斷路器故障診斷的任務是根據在設備的在線監測信息，結合已知的結構特性和參數以及環境條件，參考設備的運行歷史，確定設備故障的性質、程度、類別和部位，明確故障的征兆、原因以及發展趨勢。
[0004]目前支持向量機、神經網絡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場應用的要求。以基于神經網絡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網絡訓練，且神經網絡學習收斂速度慢，容易陷入局部極小點，導致診斷效率低，診斷準確性差，難以滿足現場應用的要求。
【發明內容】
[0005]有鑒于此，本發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磨損、時間參數、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，本發明提供如下技術方案:
[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:將開關磨損、時間參數、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，將各因素診斷統一設為:
[0008]V= IVi I i=l, 2，3，4} = {優良(V1)，一般(V2)，注意(V3)，警戒(V4)}；
[0009]步驟二:確定權重集，采用層次分析法來確定各因素權重；步驟三:確定隸屬函數及關系矩陣；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，將開關磨損因素具體分為觸頭電磨損、累計使用次數、累計使用年數三個因素；將時間參數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之間的數字，直接作為隸屬函數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。
[0014]進一步，在步驟三中，對于平均分閘速度與平均合閘速度，其對斷路器狀態影響的模糊分布用Gauss分布函數表不為:
【權利要求】
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:將開關磨損、時間參數、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，將各因素診斷統一設為: V= IVi I i=l, 2，3，4} = {優良(V1)，一般(V2)，注意(V3)，警戒(V4)}； 步驟二:確定權重集，采用層次分析法來確定各因素權重； 步驟三:確定隸屬函數及關系矩陣； 步驟四:進行模糊算子和評價指標的處理。
2.根據權利要求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，將開關磨損因素具體分為觸頭電磨損、累計使用次數、累計使用年數三個因素；將時間參數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.根據權利要求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.根據權利要求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之間的數字，直接作為隸屬函數X值。
5.根據權利要求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。
6.根據權利要求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，其對斷路器狀態影響的模糊分布用Gauss分布函數表示為:
7.根據權利要求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不佳；對于斷路器影響的表示函數定義為:
8.根據權利要求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，采用加權平均型模糊算子，將步驟三中已經確定的權重和關系矩陣代入下式可得到最終診斷結果f ;之后，根據最大隸屬度原則取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 優先權日:2014年1月10日
【發明者】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:中國南方電網有限責任公司超高壓輸電公司檢修試驗中心, 重慶大學