一种高压断路器机械状态在线监测与故障辨识方法及装置制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种高压断路器机械状态在线监测与故障辨识方法及装置，涉及电气设备测试技术领域。所述高压断路器机械状态在线监测与故障辨识方法，运用四种不同的传感器同步监测高压断路器操动机构在操动过程中的多种参数，对传感器获得信息进行不同方式的时域和频域分析，形成特征混合判别矩阵，实现高压断路器状态在线监测与故障辨识，解决了操作员定期巡检中因仅靠感性认识和经验难以准确判断高压断路器出现故障的问题，提高了巡检效率，节省了人力和物力等资源。

A Method and Device for On-line Monitoring and Fault Identification of Mechanical State of High Voltage Circuit Breakers

The invention discloses a method and device for on-line monitoring and fault identification of mechanical state of high voltage circuit breaker, which relates to the technical field of electrical equipment testing. The method of on-line monitoring and fault identification for mechanical state of high-voltage circuit breaker is described. Four different sensors are used to synchronously monitor various parameters of high-voltage circuit breaker operating mechanism in the process of operation. The information obtained by sensors is analyzed in time and frequency domains in different ways, and a hybrid discriminant matrix is formed to realize on-line monitoring and fault identification for high-voltage circuit breaker, and the operation is solved. Because it is difficult to accurately judge the faults of high voltage circuit breakers only by perceptual knowledge and experience in regular inspection, the inspection efficiency is improved, and the human and material resources are saved.

【技术实现步骤摘要】
一种高压断路器机械状态在线监测与故障辨识方法及装置
本专利技术属于电气设备测试
，尤其涉及一种高压断路器机械状态在线监测与故障辨识方法及装置。
技术介绍
随着电力系统运行电压等级不断提高，作为主要的保护、控制元件的高压断路器容量和数量也不断增加，判别其动作的可靠性非常重要。据国内外专业机构统计，高压断路器缺陷多半集中在操作机构，由此造成的操作拒分、拒合故障严重影响了电网的安全稳定运行。目前断路器的状态监测和诊断的研究还处于发展阶段，现有的实时状态监测方法主要针对电气或机械某一方面的特性，功能单一，多数方法只局限于监测开断电流、累计跳闸次数、累计开断电流或绝缘气体密度等。深入分析高压断路器原理和操作过程可以发现：分合闸操作本质上是由操动机构控制各部件依次顺序运动完成，决定其是否能够成功地断开与关合线路，操动机构无疑是最为关键的部分。操动机构可分为液压碟簧操动机构、全液压操动机构、气动弹簧操动机构、弹簧操动机构、电磁操动机构和电机操动机构等。操动机构动作过程需要各部件间的紧密配合，部件的变形、偏移都影响高压断路器的操动性能，甚至无法实现分合闸，由此引发的重大事故屡见不鲜。断路器监测本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种高压断路器机械状态在线监测与故障辨识方法，其特征在于，包括以下几个步骤：步骤1：图像、电流、振动和声音信号的采集；监测高压断路器控制线圈电流的突变情况，当控制线圈电流突变时，则判定高压断路器将进行分合闸操作，触发对应的装置或设备分别采集与动触头相连的拉杆的图像信号、控制线圈的电流信号、操作机构的振动信号和声音信号；步骤2：图像信号的分析处理；对采集到的图像信号进行处理，分析各帧图像中选定目标像素的坐标变化，得到动触头分合闸运动位置‑时间曲线，计算动触头的最终行程和平均速度，最终行程和平均速度作为故障辨识中关键参数，与断路器出厂值对比以判断操作机构机械传动的健康状态；步骤3：电流信号的分...

【技术特征摘要】
1.一种高压断路器机械状态在线监测与故障辨识方法，其特征在于，包括以下几个步骤：步骤1：图像、电流、振动和声音信号的采集；监测高压断路器控制线圈电流的突变情况，当控制线圈电流突变时，则判定高压断路器将进行分合闸操作，触发对应的装置或设备分别采集与动触头相连的拉杆的图像信号、控制线圈的电流信号、操作机构的振动信号和声音信号；步骤2：图像信号的分析处理；对采集到的图像信号进行处理，分析各帧图像中选定目标像素的坐标变化，得到动触头分合闸运动位置-时间曲线，计算动触头的最终行程和平均速度，最终行程和平均速度作为故障辨识中关键参数，与断路器出厂值对比以判断操作机构机械传动的健康状态；步骤3：电流信号的分析处理；分析控制线圈电流信号的t-t图，得到用于故障诊断的电流特征向量T；步骤4：声音和振动信号的分析处理；采用LMD算法对声音信号和振动信号进行分解，选取前n个包含主要故障信息的PF分量，并求取n个PF分量的近似熵作为声音和振动特征向量；步骤5：混合特征判别矩阵的构造；分别采用极值归一化法对所述步骤2的最终行程和平均速度特征向量、步骤3的电流特征向量以及步骤4的声音和振动特征向量进行归一化处理后，构造混合特征判别矩阵；步骤6：故障状态辨识；采用支持向量机进行故障模式的多级分类判断断路器机械状态所属的严重等级；将断路器正常状态和故障状态下的混合特征判别矩阵作为训练特征样本，输入到支持向量机中，输出断路器的机械状态诊断结果，再将测试特征样本输入到训练好的支持向量机中，诊断出断路器机械状态所属的严重等级。2.如权利要求1所述的一种高压断路器机械状态在线监测与故障辨识方法，其特征在于，所述步骤2中，选定目标为与断路器动触头联动的绝缘拉杆和主轴，根据绝缘拉杆和主轴随着断路器动触头运动其位置发生变化，利用图像匹配追踪法匹配各帧图像中选定目标的像素坐标变化d，测量动触头的实际位移D为D＝d/λ，绘制出动触头D-t曲线，λ为标准尺寸与图像尺寸的比例系数。3.如权利要求2所述的一种高压断路器机械状态在线监测与故障辨识方法，其特征在于，在动触头D-t曲线基础上，根据电流突变时刻与动触头停止运动时间差△t，即计算分合闸中动触头运动的平均速度为：v＝D/△t。4.如权利要求1所述的一种高压断路器机械状态在线监测与故障辨识方法，其特征在于，所述步骤3中，采用DTW算法得出断路器正常和故障情况下控制线圈电流信号的t-t图，形成电流特征向量T，依据故障信号偏移正常信号的时间偏移量来诊断断路器故...

【专利技术属性】
技术研发人员：黄辉敏，杨健，苏毅，夏小飞，
申请(专利权)人：广西电网有限责任公司电力科学研究院，
类型：发明
国别省市：广西,45