一种断路器状态诊断系统及方法技术方案

本发明专利技术公开了一种断路器状态诊断系统及方法，所述系统包括分布于待诊断断路器周边的测试传感器，能够采集待诊断断路器开断和闭合时激发出的射频信号；所述方法包括：采集待诊断断路器开断与闭合时所激发出的射频信号，并根据射频信号的幅值特征构建比较数列；计算所述比较数列与预构建的参考数列的特征关联系数，所述参考数列是根据已知故障断路器的射频信号的幅值特征构建的；根据射频信号特征关联系数计算灰色关联度；根据灰色关联度对待诊断断路器进行状态诊断。本发明专利技术能够实现断路器在线监测与评价。

【技术实现步骤摘要】
一种断路器状态诊断系统及方法
本专利技术涉及一种断路器状态诊断系统及方法，属于断路器

技术介绍
当前，国家智能电网的建设已全面展开，设备智能化进程加快，而断路器时间参数的测量仍然采用传统的离线方式进行，检测主要方法包括电秒表法、示波器法及动特性仪法，灭弧特性的检测主要采用电寿命法。但当前所有的测试方法都需要在开关断口上接线，这样所有的测试手段都必须停电，将开关退出运行，都不可能实现在线监测。断路器实际运行中，开断与闭合开关过程均有负荷电流引起的电动力的参与。当断路器存在某种缺陷时，离线测试的结果可能满足相关要求，但也可能掩盖了缺陷；此外，增加了设备停电时间，降低了电网供电的可靠性。
技术实现思路
本专利技术的目的在于克服现有技术中的不足，提供一种断路器状态诊断系统及方法，能够实现断路器状态在线监测。为达到上述目的，本专利技术是采用下述技术方案实现的：一方面，提供了一种断路器状态诊断系统，包括测试传感器和主机，所述测试传感器分布于待诊断断路器周边，能够采集待诊断断路器开断和闭合时所激发的射频信号；所述主机能够根据测试传感器所采集的射频信号对待诊断断路器的状态进行诊断。结合第一方面，进一步的，所述测试传感器包括3k～1.6GHz的偶极子天线。结合第一方面，进一步的，所述系统还包括用户终端，所述用户终端与主机通过USB线连接，所述用户终端内预存有用户所辖所有断路器的台账及断路器设备管理系统，所述用户终端能够将主机所输出的断路器诊断结果更新到断路器台账和断路器设备管理系统中。结合第一方面，进一步的，所述主机上还预装有labview测试软件，能够输出显示与所述射频信号对应的波形。第二方面，本专利技术还提供了一种断路器状态诊断方法，所述方法包括如下步骤：采集待诊断断路器开断与闭合时所激发出的射频信号，并根据射频信号的幅值特征构建比较数列；计算所述比较数列与预构建的参考数列的特征关联系数，所述参考数列是根据已知故障断路器的射频信号的幅值特征构建的；根据射频信号特征关联系数计算灰色关联度；根据灰色关联度对待诊断断路器进行状态诊断。结合第二方面，进一步的，构建比较数列的方法包括如下步骤：提取射频信号的幅值特征，所述幅值特征包括幅值平均值、幅值均方值及幅值峰值；根据所述幅值特征构建比较数列：Xi＝{xi(k)|k＝1,2,…,n}，i＝1，2，…，m；(1)其中：Xi为第i个比较数列，xi(k)为第i个比较序列的第k个幅值特征种类的比较数列；k为幅值特征种类序数，n为幅值特征种类的总数；i为比较数列序数，m表示比较数列总数。结合第二方面，进一步的，根据公式(2)计算参考数列与比较数列的特征关联系数：其中：ρ∈(0，∞)，称为分辨系数，ρ越小≤∈，分辨力越大；ξi(k)为第i个比较序列的第k个幅值特征种类的特征关联系数，y(k)为第k个幅值特征的参考数列。结合第二方面，进一步的，根据公式(3)计算所述灰色关联度：其中：ri为第i个比较序列的灰色关联系数。结合第二方面，进一步的，根据灰色关联度对待诊断断路器进行状态诊断的方法包括：对射频信号的多种幅值特征对应的灰色关联度取均值，将所取均值结果与预设的阈值相比较判断断路器状态。与现有技术相比，本专利技术所达到的有益效果包括：通过采集待诊断断路器开断与闭合时所激发出的射频信号对断路器进行状态诊断，诊断时不需要与待诊断断路器进行机械或电气连接，也无需断电，能够实现断路器在线状态诊断，操作便捷。附图说明图1是根据本专利技术实施例提供的一种断路器状态诊断系统的结构框图；图2时根据本专利技术实施例提供的一种断路器状态诊断方法的流程图；图中：1、测试传感器；2、主机；3、用户终端。具体实施方式本专利技术是基于射频信号特征对断路器特性进行非接触式测试及性能评估。其技术原理是：断路器开断时，动静触头间的开关电弧会激发很高频率的电磁波，此电磁波信号可反映断路器的性能。在瓷柱式开关中，这种电磁波将透过电瓷材料向四周传播。在瓷柱式开关四周布置射频天线即可接收这种电磁波，从而实现开关性能的非接触式测量及评估。断路器合闸时，动静触头间距逐渐减小，当触头间SF6介质的耐受低于动静触头间承受的电压时，动静触头将会击穿，继而产生电弧。在击穿瞬间，动静触头间电流迅速增加，在空间产生一个突变的磁场，该磁场继而激发一个突变电场，该电场继而激发一个突变的磁场，往复循环，就在空间中激发出一个射频信号。击穿发生后，动静触头间产生的电弧是良导体，电弧中的电流变化接近于工频电流，并在过零点处自然熄灭，因此不会再激发出高频率的射频信号。因此，高压开发合闸时，只会激发一次射频信号，后续电弧燃烧期间不再发出射频信号。如果在瓷柱式开关的周围布置一根天线，通过测量三个电磁脉冲到达的时间差，即可实现断路器三相同期即机械性能的测试。当开关性能不足时，其灭弧速度下降，开断过程中会激发多个电磁波信号，可通过开断过程中测试到的电磁波信号的数量及持续时间对开关的灭弧性能进行评估。下面结合附图对本专利技术作进一步描述。以下实施例仅用于更加清楚地说明本专利技术的技术方案，而不能以此来限制本专利技术的保护范围。如图1所示，本专利技术实施例提供的断路器状态诊断系统，包括测试传感器和主机。测试传感器分布于待诊断断路器周边，能够采集待诊断断路器开断和闭合时所激发的射频信号；所述主机能够根据测试传感器所采集的射频信号对待诊断断路器的状态进行诊断。本专利技术实施例中测试传感器选用3kHz-1.6GHz的偶极子天线，放大器增益为30dB，并在800MHz附近进行陷波处理，以便排除手机信号对测量的干扰，信号采集与记录使用泰克示波器采集，其采样频率为1GHz，耦合带宽为1GHz。主机预安装NI-Labview软件。针对上述诊断系统，断路器开断与闭合的射频信号特征测量的操作方法如下：1)将传感器安装于支架，且传感器接受面朝向待测开关；2)使用射频线分别将传感器与主机测试单元的输入端连接起来，同时通过USB线连接主机与用户终端，主机完成待测断路器状态诊断。用户终端内预存有公司所辖所有断路器的台账及断路器设备管理系统，能够将主机诊断结果更新到断路器台账和断路器设备管理系统中。用户终端可以选用平板电脑。3)打开测试软件，触发值设置为0，此时系统为自动触发。点击“开始测量”按钮，采集当前噪声信号，确定当前噪声幅值；4)点击“触发值”参考当前的噪声幅值调节触发值(一般为噪声最大幅值的1.5倍)；点击“开始测量”，如需保存数据，点击“保存数据”按钮，激活数据保存状态；5)测试完成，退出软件。如图2所示，本专利技术实施例还提供了一种断路器状态诊断方法，能够采用前述的断路器状态诊断系统实现，包括如下步骤：步骤一、射频信号特征提取：1)提取射频信号幅值平均值，平均值能够描述射频信号的本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种断路器状态诊断系统，其特征在于，包括测试传感器和主机，所述测试传感器分布于待诊断断路器周边，能够采集待诊断断路器开断和闭合时所激发的射频信号；所述主机能够根据测试传感器所采集的射频信号对待诊断断路器的状态进行诊断。/n

【技术特征摘要】
1.一种断路器状态诊断系统，其特征在于，包括测试传感器和主机，所述测试传感器分布于待诊断断路器周边，能够采集待诊断断路器开断和闭合时所激发的射频信号；所述主机能够根据测试传感器所采集的射频信号对待诊断断路器的状态进行诊断。


2.根据权利要求1所述的断路器状态诊断系统，其特征在于，所述测试传感器包括3k～1.6GHz的偶极子天线。


3.根据权利要求1所述的断路器状态诊断系统，其特征在于，所述系统还包括用户终端，所述用户终端与主机通过USB线连接，所述用户终端内预存有用户所辖所有断路器的台账及断路器设备管理系统，所述用户终端能够将主机所输出的断路器诊断结果更新到断路器台账和断路器设备管理系统中。


4.根据权利要求3所述的断路器状态诊断系统，其特征在于，所述主机上还预装有Labview测试软件，能够输出显示与所述射频信号对应的波形。


5.根据权利要求1至4任一项所述断路器状态诊断系统，其特征在于，所述主机上预装有LabVIEW测试软件。


6.一种断路器状态诊断方法，其特征在于，所述方法包括如下步骤：
采集待诊断断路器开断与闭合时所激发出的射频信号，并根据射频信号的幅值特征构建比较数列；
计算所述比较数列与预构建的参考数列的特征关联系数，所述参考数列是根据已知故障断路器的射频信号的幅值特征构建的；
根据射频信号特征关联系数计算灰色关联度；

【专利技术属性】
技术研发人员：陈昊，赵伟，邓迎君，邓福亮，周永荣，任旭超，崔运光，徐梁，张兆君，
申请(专利权)人：国网江苏省电力有限公司检修分公司，许继电气股份有限公司，国网电力科学研究院有限公司，
类型：发明
国别省市：江苏;32